DE19947500A1 - Vorrichtung und Verfahren zum elektromotorischen Verstellen einer Betätigungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektromotorischen Verstellen einer Betätigungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer elektromotorischen Verstellvorrichtung für wenigstens ein Betätigungsorgan (2) sowie eine elektrisch damit verbundene Steuereinheit (11), welche (Steuereinheit 11) ihrerseits mit elektrischen Schaltmitteln (15, 16) verbunden ist und daß wenigstens ein elektrisch mit der Steuereinheit (11) verbundenes Betätigungserfassungsmittel (19, 20, 21) zur Überwachung einer Betätigung des Betätigungsorgans (2) vorgesehen ist, so daß im Falle eines sicherheitskritischen Zustands ein, die elektromotorische Verstellung sperrendes elektrisches Signal von der Steuereinheit (11) abgebbar ist, oder die Bestromung der elektromotorischen Verstellvorrichtung unterbrechbar ist. DOLLAR A Mit der Erfindung wird ausgeschlossen, daß eine elektromotorische Verstellung zur Unzeit, das heißt während sicherheitskritischer Zustände, beispielsweise während einer aktuellen Bremsbetätigung oder bei fahrendem Fahrzeug vorgenommen werden können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verstellen einer Betätigungsvorrichtung.

Eine Fußbetätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wel­ che in Ihrer Relativposition zu einem Fahrzeugsitz ver­ stellbar ist, kennt man beispielsweise aus der EP 918 273 A1. Diese umfasst einen fahrzeugfest zu montierenden Pedal­ bock, an dem ein zum Zweck der Einstellung vorgesehener Lenker mit einer elektromotorischen Verstellvorrichtung an­ gelenkt ist. An dem Lenker sind als eigentliche Betäti­ gungsorgane 2 seinerseits mehrere Pedalhebel beispielsweise für die Brems- und die Kupplungsbetätigung schwenkbar ange­ lenkt und übertragen die Betätigungsbewegung auf zugeordne­ te Übertragungsmittel wie beispielsweise hydraulische Ge­ berzylinder, Bowdenzüge, Lenker oder ähnlichem. Es sind selbstverständlich auch elektrische Übertragungsmittel denkbar, wie dies beispielsweise hinsichtlich der Fahrpeda­ le bereits bekannt ist. Die elektromotorische Verstellvor­ richtung umfasst eine an das elektrische Bordnetz ange­ schlossene Elektromotor-Getriebeanodnung, welche mit elek­ trischen Schaltmitteln betätigbar ist.

Es liegt in der Natur der Sache, daß derartige elektromoto­ rische Verstellvorrichtungen jederzeit, das heißt während der Betätigung oder während der Fahrt oder in Gegenwart beider Umstände betätigbar sind. Eine Folge ist, daß sich die Betätigungsgeometrie für den Fahrzeugführer innerhalb einer sicherheitskritischen Situation (einer Betätigung oder einer potentiellen Betätigung) verändert, und daß sich der Fahrzeugführer an diese neue Geometrie gewöhnen muß. Dies ist problematisch, weil das "Gefühl für die räumliche Lage der Pedalanordnung" verloren gegangen ist. Mit anderen Worten kann nicht ausgeschlossen werden, daß insbesondere im Rahmen der Notwendigkeit einer sehr schnellen (Brems)Reaktion das Bremspedal zunächst nicht gefunden wird, weil es sich nicht an dem (gewohnheitsmäßig) ange­ stammten Platz befindet und dieser Sachverhalt im Unterbe­ wußtsein noch nicht verarbeitet wurde. Es ist auch möglich, daß das Pedal nur mit Teilen des Fußes betätigt wird, wo­ durch die Abrutschgefahr und insgesamt die Verletzungsge­ fahr steigt.

Insbesondere die Verstellung von Lenkrädern während der Fahrt ist mit erhöhter Unfallgefahr verbunden, wenn bei­ spielsweise die Verstellpostition nicht arretiert worden ist. Nicht ohne Grund wird deshalb vielfach in der Be­ triebsanleitung der Fahrzeughersteller vor einer Verstel­ lung des Lenkrads während der Fahrt ausdrücklich gewarnt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektromotorischen Verstellen einer Betätigungsvorrichtung bereitzustellen, welche eine größere Sicherheit im Umgang mit der elektromotorischen Verstell­ funktion erlaubt.

Gemäß den Merkmalen des Patentanspruch 1 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Betätigungsvorrichtung eine elek­ tromotorische Verstellvorrichtung für wenigstens ein Betä­ tigungsorgan sowie eine elektrisch damit verbundene Steuer­ einheit zugeordnet ist, welche (Steuereinheit) ihrerseits mit elektrischen Schaltmitteln verbunden ist und daß wenigstens ein elektrisch mit der Steuereinheit verbun­ denes Betätigungserfassungsmittel zur Überwachung einer Be­ tätigung des Betätigungsorgans vorgesehen ist, so daß im Falle eines sicherheitskritischen Zustandes ein, die elek­ tromotorische Verstellung sperrendes elektrisches Signal an die Steuereinheit abgebbar ist, oder die Bestromung der elektromotorischen Verstellvorrichtung unterbrechbar ist. Die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruch 1 verhindert eine Verstellung der Betätigungsvorrichtung, wenn dies mit zusätzlichen Gefahren verbunden wäre.

Gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 2 wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Betätigungsvorrichtung eine elek­ tromotorische Verstellvorrichtung für wenigstens ein Betä­ tigungsorgan sowie eine elektrische damit verbundene Steu­ ereinheit zugeordnet ist, welche (Steuereinheit) ihrerseits mit elektrischen Schaltmitteln verbunden ist und daß Rad­ drehzahlsensoren vorgesehen sind, welche zumindest mittel­ bar mit der elektrischen Steuereinheit für die Verstellvor­ richtung verbunden sind, so daß in der Steuereinheit ein­ treffende Raddrehzahlsignale die elektromotorische Verstel­ lung sperrende Steuersignale erzeugen, oder eine Bestromung der elektromotorischen Verstellvorrichtung unterbrechen. Anspruch 2 hat folglich eine Lösung zum Gegenstand, welche eine Fahrzeugbewegung zum entscheidenden Kriterium für eine Unterbrechung oder Hemmung des Verstellvorgangs nutzt.

Schließlich ist eine Kombination der Merkmale der Ansprüche 1 und 2 insoweit denkbar, daß sowohl Betätigungserfassungs­ mittel, als auch Raddrehzahlsensoren vorgesehen sind, und von beiden ein Signal in die Steuereinheit einspeisbar ist. Für einen solchen ganz besonders abgesicherten Fall ist es vorgesehen, daß beide geschilderten Kriterien zur Hem­ mung/Unterbrechung einer Verstellung herangezogen werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 ist die elektrische Steuereinheit ferner über ein Bussy­ stem mit einem zentralen Controller verbunden, der vorzugs­ weise die lokalen elektrischen Steuereinheiten des Komfort­ bereichs (Zentralverriegelung, Spiegelverstellung, Sitzver­ stellung, elektr. Fensterheber) überwacht. Dadurch wird die Anbindung an ein elektronisches Fahrzeugbussystem oder ein elektronisches On-Board-Diagnosesystem bewirkt. Mit anderen Worten wird es ermöglicht, jederzeit den Funktionszustand der betreffenden Fahrzeugaggregate zu überwachen, und zwar ohne Geschwindigkeitsverlust, ohne Einschränkung von Funk­ tionalitäten und ferner mit geringem Aufwand insbesondere hinsichtlich der Verkabelung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung (Anspruch 4) sind als Betätigunsorgane jeweils ein Bremspedalhebel mit Betä­ tigungserfassungsmittel (Bremslichtschalter) und ein Fahr­ pedalhebel mit Betätigungserfassungsmittel (elektr. Pedal­ stellungsgeber, Wegsensor, Betätigungsschalter) vorgesehen und mit der elektrischen Steuereinheit verbunden. Ein Betä­ tigungssignal von nur einem der Betätigungserfassungsmittel ruft innerhalb der Steuereinheit eine Sperrung der Ver­ stellvorrichtung hervor. Folglich hat Patentanspruch 2 eine andere Lösung des Problems zum Gegenstand, welches eine Fahrzeugbewegung zum Entscheidungskriterium für einen Ver­ stellvorgang macht.

In vorteilhafter Weise kann zusätzlich ein Kupplungspedal­ hebel mit einem zugeordneten Betätigungserfassungsmittel (Tempomatschalter) vorgesehen und elektrisch mit der Steu­ ereinheit verbunden sein, so daß auch im Falle einer Kupp­ lungsbetätigung die beschriebene, elektrisch wirksame Sperrung der Verstellfunktion eintritt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Die einzige Figur zeigt in stark schematisierter Art sowie von dem elektrischen Gesamtnetz abgetrennt einen für die Verstellung einer elektromotori­ schen Fußbetätigungsvorrichtung 1 verantwortlichen Schalt­ kreiszweig eines Kraftfahrzeugbordnetz.

In diesem Zusammenhang ist der Figur ferner eine, in ihrer Lage zu einem nicht dargestellten Fahrzeugsitz mittels ei­ nem Motor M verstellbare Fußbetätigungsvorrichtung 1 ent­ nehmbar, welche als Betätigungsorgane 2 insgesamt drei Pe­ dalhebel 3, 4, 5 umfasst, die an einem Lenker 6 mit Hilfe der elektromotorischen Verstellvorrichtung und jeweils dazu ge­ höriger Antriebswelle 7 und Getriebe 8 in ihrer Relativpo­ sition zu einem Fahrzeugsitz verstellbar sowie schwenkbar angelenkt sind. Die Verstellung aller Pedalhebel 3, 4, 5 er­ folgt synchron, was gemäß dem Ausführungsbeispiel dadurch gelöst ist, daß nur das Getriebe des Kupplungspedalhebel 3 unmittelbar von dem Motor M versorgt wird, während die Ge­ triebe der anderen Pedalhebel 4, 5 den jeweils motornäheren Pedalhebel mit einer Antriebswelle anzapfen. Der Lenker 6 ist an einem nicht verdeutlichten fahrzeugfesten Pedalbock angelenkt, welcher gewissermaßen einen halternden Drehpunkt für die Verstellung der Fußbetätigungsvorrichtung 1 bildet. Die elektromotorische Verstellvorrichtung ist über elektri­ sche Signalleitungen 9, 10 mit einer elektrischen Steuerein­ heit 11 verbunden, welche ihrerseits über Signalleitungen 12, 13, 14 mit elektrischen Betätigungsmitteln 15, 16 (Schalter) für die Verstellvorrichtung und unabhängig davon über einen Datenbus 17(vorzugsweise unter Verwendung des CAN-Protokoll) mit einem Controller 18 verbunden ist. Jedes der Schaltmittel 15, 16 ist für eine bestimmte Verstellrich­ tung verantwortlich. Es bietet sich an, daß der Controller 18 auch für andere komfortorientierte elektromotorische Fahrzeugfunktionen, wie beispielsweise die Sitzverstellung, Spiegelverstellung, Fensterheber, Zentralverriegelung oder ähnliches verantwortlich ist, und deren Funktion auch im Sinne einer On-Board-Diagnose sowie zur Kommunikation der einzelnen Aggregate untereinander überwacht. Eine derartige Kommunikation ist insbesondere im Falle von Defekten des Bordnetz sinnvoll, beispielsweise wenn die Spannungsversor­ gung durch eine Bordbatterie eingeschränkt ist und eine Funktionspriorität unter den Aggregaten umgesetzt werden muß. Beispielsweise kann dadurch bewirkt werden, daß bei Stromknappheit im Sinne einer Stromsparfunktion lediglich ein Türschließmodul (als Notfallbetrieb) betätigt wird, oder daß eine Sperrung der elektromotorische Verstellung erfolgt, weil es sich um ein entbehrliches Komfortaggregat handelt.

Wie die Figur schließlich zeigt, ist jedem Betätigungsorgan 2 (Pedalhebel) ein Betätigungserfassungsmittel 19, 20, 21, nämlich ein elektrisches Schalt- oder Sensormittel zur Überwachung der Pedalhebelbetätigung zugeordnet, welche je­ weils ihrerseits über elektrische Leitungen 22, 23 mit der Steuereinheit 11 verbunden sind.

Die grundsätzliche Funktion ist wie folgt:

Der Fahrzeugführer äußert den Wunsch einer Verstellung der Fußbetätigungsvorrichtung durch Betätigung eines Schaltmit­ tels 15, 16, dessen Signal der Steuereinheit 11 zugeführt wird. In der Steuereinheit 11 erfolgt vor der Umsetzung des Steuerbefehls eine Abfrage, ob ein sicherheitsrelevanter Zustand vorliegt, das heißt ob sich das Fahrzeug beispiels­ weise bewegt, oder ob aktuell eine Betätigungssituation vorliegt. Für den Fall, daß keine sicherheitsrelevante Si­ tuation gemeldet worden ist, gibt die Steuereinheit 11 ent­ sprechende Verstellsignale an die elektromotorische Ver­ stellvorrichtung weiter. Liegen in der Steuereinheit 11 al­ lerdings Betätigungssignale oder Raddrehzahlsignale vor (welche einen sicherheitsrelevanten Status charakterisie­ ren) so emittiert die Steuereinheit 11 ein die Verstellung sperrendes Signal oder unterbricht einfach die elektrische Bestromung. Ob ein Sperrsignal emittiert wird, oder die elektrische Bestromung unterbrochen wird hängt dabei im we­ sentlichen von der Betriebsart des Motors M ab, denn dieser kann auf herkömmliche Art und Weise mit Gleichstrom ge­ speist werden, oder mit Hilfe einer Pulsweiten-modulierten Signals (PWM), was ein Sperrsignal der Steuereinheit 11 er­ fordern würde.

Die Erfindung läßt sich besonders kostengünstig umsetzen, wenn zwingend erforderliche Bauteile die Funktion der Betä­ tigungserfassungsmittel 15, 16 erfüllen, so daß Synergieef­ fekte auftreten. Machbar ist dies beispielsweise mit Hilfe eines Bremslichtschalters, welcher ohnehin im Rahmen einer Bremsbetätigung ein Signal abgibt. Folglich ist der Brems­ lichtschalter gleichzeitig als Betätigungserfassungsmittel 15, 16 heranziehbar. Grundsätzlich gleiches gilt bezüglich des Kupplungspedalhebels 3 für einen Tempomatschalter oder bezüglich eines elektrifizierten Fahrpedalhebels 5 für ei­ nen Pedalstellungssensor (E-Gas-Potentiometer), welcher für jeden Betätigungsfall ein Signal erzeugt.

Weil in jedem Kraftfahrzeug mehrere Betätigungsorgane 2 nämlich mindestens ein Fahrpedalhebel 5 und ein Bremspedal­ hebel 4 vorgesehen sind, ist dem Fahrpedal weiterhin ein Wegsensor s zugeordnet, welcher eine elektrische Verbindung 24, 25 mit der Steuereinheit 11 aufweist, und eine Relativ­ verstellung zwischen dem Fahrpedalhebel 5 und dem Bremspe­ dalhebel 4 derart sensiert, daß im Falle einer defektbe­ dingten isolierten Verstellung des Bremspedalhebels 4 der Verstellvorgang unterbrochen wird. Dadurch wird verhindert, daß beispielsweise bei einem Bruch der Antriebswelle, wel­ che das Getriebe der Bremspedalhebelverstellung mit dem Ge­ triebe der Fahrpedalhebelverstellung verbindet, lediglich eine Verstellung des Bremspedalshebels erfolgt, wobei der Gaspedalhebel 5 in seiner Lage verharrt. Diese Maßnahme ist wichtig für die synchronisierte Verteilung aller Pedalhebel 3, 4, 5, denn es wird dadurch verhindert, daß der Bremspedal­ hebel 4 (und ggf. der Kupplungspedalhebel 3) aus der Sicht des Fahrzeugführers hinter dem Fahrpedalhebel 5 zu liegen kommt. Mit anderen Worten soll die relative Lage der ein­ zelnen Pedalhebel 3, 4, 5 zueinander bei jeder Verstellung und auch bei einem Defekt der besagten Welle erhalten blei­ ben, wobei zu berücksichtigen ist, daß das Betätigungsele­ ment (Pad) des Bremspedalhebels 4 aus der Sicht des Fahr­ zeugführers üblicherweise einige Millimeter vor dem Pad des Fahrpedalhebels 5 angeordnet ist.

Gemäß dem Verfahren zum elektromotorischen Verstellen einer Betätigungsvorrichtung wird einer elektrischen Steuerein­ heit 11 ein Schaltsignal zum einschalten der elektromotori­ schen Verstellvorrichtung zugeführt. Parallel dazu ist der Steuereinheit 11 wenigstens ein Signal von wenigstens einem Betätigungserfassunsmittel 19, 20, 21 zuführbar. Sofern die Betätigungserfassungmittel 19, 20, 21 keinerlei Signal abge­ ben, wird die Verstellvorrichtung bestimmungsgemäß in Funk­ tion gesetzt. Liegt allerdings in der Steuereinheit 11 ein Betätigungssignal vor, so emittiert sie ein die Verstellung unterbrechendes Signal in Richtung Verstellvorrichtung oder unterbricht einfach die elektrische Bestromung der Ver­ stellvorrichtung. Die Steuereinheit 11 identifiziert also einen sicherheitsrelevanten Vorgang (Betätigung, Fahrzeug­ bewegung oder andere Zustände) und unterbricht für diesen Fall den Verstellvorgang oder läßt einen solchen nicht zu. Das Verfahren kann auch durchgeführt werden, indem die Be­ tätigungserfassungmittel durch einen Radrehzahlsensor er­ setzt werden, so daß eine Fahrzeugbewegung als Kriterium für die beschriebene Sperre herangezogen wird. Schließlich sind noch Mischformen und insbesondere die Kombination von Betätigungserfassungsmitteln 19, 20, 21 sowie Raddrehzahlsen­ soren denkbar, um sowohl Fahrzeugbewegung als auch Betäti­ gung als Kriterien für den Abbruch oder die Sperre einer Verstellung heranzuziehen.

Außerdem ist es grundsätzlich denkbar, neben der Fahrzeug­ bewegung oder einer aktuellen Betätigung noch andere Krite­ rien für einen sicherheitsrelevanten Zustand zu finden, welche mit geeigneten Erfassungsmitteln zu sensieren, und deren Signale der Steuereinheit 11 zuzuführen wären, damit eine Sperrung oder Beendigung der Bestromung erfolgen kann.

Obwohl die Erfindung vorstehend ausschließlich hinsichtlich einer Fußbetätigungsvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug be­ schrieben wurde, ist deren Verwendung nicht darauf be­ schränkt. Es ist insbesondere denkbar, andere Verstellvor­ richtungen wie beispielsweise Handbetätigungsvorrichtungen (Lenkradverstellungen) zum Zweck einer größeren Sicherheit mit der Erfindung auszustatten. Schließlich wäre es sinn­ voll und denkbar, die Erfindung zumindest auf andere Ver­ kehrsmittel mit Betätigungsvorrichtungen (beispielsweise Schienenfahrzeuge, Flugzeuge, Schiffe) auszudehnen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum elektromotorischen Verstellen einer Be­ tätigungsvorrichtung, insbesondere eines Kraftfahr­ zeugs, mit einer elektromotorischen Verstellvorrichtung für wenigstens ein Betätigungsorgan (3, 4, 5) sowie eine elektrisch damit verbundene Steuereinheit (11), welche (Steuereinheit 11) ihrerseits mit elektrischen Schalt­ mitteln (15, 16) verbunden ist und daß wenigstens ein elektrisch mit der Steuereinheit (11) verbundenes Betä­ tigungserfassungsmittel (19, 20, 21) zur Überwachung ei­ ner Betätigung des Betätigungsorgans (3, 4, 5) vorgesehen ist, so daß im Falle eines sicherheitskritischen Zu­ stands ein, die elektromotorische Verstellung sperren­ des elektrisches Signal von der Steuereinheit (11) ab­ gebbar ist, oder die Bestromung der elektromotorischen Verstellvorrichtung unterbrechbar ist.

2. Vorrichtung zum elektromotorischen Verstellen einer Be­ tätigungsvorrichtung, insbesondere eines Kraftfahr­ zeugs, mit einer elektromotorischen Verstellvorrichtung für wenigstens ein Betätigungsorgan (3, 4, 5) sowie eine elektrisch damit verbundene Steuereinheit (11), welche (Steuereinheit 11) ihrerseits mit elektrischen Schalt­ mitteln (15, 16) verbunden ist und daß Raddrehzahlsenso­ ren vorgesehen sind, welche zumindest mittelbar mit der elektrischen Steuereinheit (11) derart verbunden sind, daß mittels in der Steuereinheit (11) eintreffender Raddrehzahlsignale die elektromotorische Verstellung sperrende Steuersignale erzeugbar, oder eine Bestromung der elektromotorischen Verstellvorrichtung unterbrech­ bar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektrische Steuereinheit (11) über einen Datenbus (17) mit einem Controller (18) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Betäti­ gungserfassungsmittel (19, 20, 21) Schalt- oder Sensor­ mittel aufweist, und gleichzeitig die Funktion eines Bremslichtschalters oder Tempomatschalters oder eines Fahrpedalsensors besitzt.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungs­ organe (2) mehrere Pedalhebel (3, 4, 5) vorgesehen sind, wobei einem Fahrpedalhebel (5) ein Wegsensor s zugeord­ net ist, welcher elektrisch mit der Steuereinheit (11) verbunden ist, und eine Relativverstellung zwischen dem Fahrpedalhebel (5) und einem Bremspedalhebel (4) derart sensiert, daß im Falle einer defektbedingten isolierten Verstellung des Bremspedalhebel (4) der Verstellvorgang unterbrochen wird.

6. Verfahren zum elektromotorischen Verstellen einer Betä­ tigungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß einer elektrischen Steuereinheit (11) ein Schaltsignal zum einschalten einer elektromotorischen Verstellvorrich­ tung zugeführt wird, und daß der Steuereinheit (11) ferner Signale von Betätigungserfassungsmitteln (19, 20, 21) derart zuführbar sind, daß die Steuereinheit (11) ein die Verstellung unterbrechendes Signal an die elektromotorische Verstellvorrichtung abgibt, oder eine Bestromung der elektromotorischen Verstellvorrichtung unterbricht, wenn ein sicherheitsrelevanter Zustand (Fahrzeugbewegung, Pedalbetätigung) vorliegt.