WO2013087261A1 - Verfahren und steuergerät zum steuern eines in schwingungen zu versetzenden haptischen fahrpedals in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren und steuergerät zum steuern eines in schwingungen zu versetzenden haptischen fahrpedals in einem kraftfahrzeug Download PDF

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WO2013087261A1
WO2013087261A1 PCT/EP2012/070493 EP2012070493W WO2013087261A1 WO 2013087261 A1 WO2013087261 A1 WO 2013087261A1 EP 2012070493 W EP2012070493 W EP 2012070493W WO 2013087261 A1 WO2013087261 A1 WO 2013087261A1
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WO
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accelerator pedal
actuator
force
signal phase
during
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PCT/EP2012/070493
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Udo Sieber
Markus Deissler
Daniel Henning
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K26/00—Arrangements or mounting of propulsion unit control devices in vehicles
    • B60K26/02—Arrangements or mounting of propulsion unit control devices in vehicles of initiating means or elements
    • B60K26/021—Arrangements or mounting of propulsion unit control devices in vehicles of initiating means or elements with means for providing feel, e.g. by changing pedal force characteristics

Definitions

  • the present invention relates to a method and a control device for controlling a haptic accelerator pedal in a motor vehicle, wherein the
  • the invention further relates to a computer program product which is intended to execute the method according to the invention when executed on a programmable controller, as well as a computer-readable medium on which such a computer program product is stored.
  • the driver is supported by a variety of information provided while driving the vehicle. For example, it may be helpful to give the driver feedback about certain driving conditions in the form of signals in order to increase the safety when driving or the comfort of the driver or to save fuel. These feedbacks can be provided in various ways, such as optically or acoustically.
  • the accelerator pedal is equipped for this purpose with an actuator, which makes it possible to apply the accelerator pedal specifically with a force.
  • the accelerator pedal may be oscillated by means of a varying force generated by the actuator, which may be generated by the driver as vibrations or pulsations over his on the accelerator pedal dormant foot can be perceived haptically.
  • the driver can be informed by the haptic perception notices and warnings or comfort functions are provided, o this by optical or acoustic signals, for example from the
  • Vibration signal generated noise can be reduced.
  • the accelerator pedal is oscillated during a signal phase by means of a varying actuation force generated by an actuator.
  • the actuator is driven to pressurize the accelerator pedal during the entire signal phase at least with a minimum force.
  • Coupling can be designed very expensive.
  • a Torquer motor or a complex direct drive can be provided for the actuator. Disadvantages of this technique are a large required space, high
  • the DC motor can be built small and usually dispense with heavy magnets made of expensive materials such as rare earths.
  • a high torque required for the actuation of the haptic accelerator pedal can be generated by the DC motor with the aid of a coupled transmission.
  • the accelerator pedal should be subjected to at least a minimum force of, for example, at least 1 N, preferably at least 5 N, and more preferably at least 10 N, during the entire signal phase during which vibrations are to be generated in the accelerator pedal.
  • the minimum force may be between one and thirty percent, preferably between two and ten percent, of the average force generated by the actuator during the signal phase.
  • the actuator is controlled in such a way that the generated force acts in a direction towards a rest position of the accelerator pedal during the entire signal phase.
  • the actuator during the entire signal phase, a force with a time varying strength, but never falls below a certain minimum strength, generate, the force at least with a
  • the force generated by the actuator can act in addition to other, acting on the accelerator pedal forces.
  • accelerator pedals are typically returned to their rest position with the help of pedal return springs which they are to assume when not operated by a driver.
  • the force generated by the pedal return spring acts independently of an actuation force generated by the actuator on the accelerator pedal.
  • the actuator should cause an additional restoring force to the rest position of the accelerator pedal, this restoring force may vary over time, to produce in this way for the driver haptic perceptible vibrations in the accelerator pedal.
  • the actuator of the accelerator pedal can be mechanically decoupled, that is, the accelerator pedal does not mechanically contact.
  • the actuator may be retracted to a rest position.
  • Actuation position in which he contacted the accelerator pedal mechanically, is brought. Only when the actuator has come into mechanical contact with the accelerator pedal, a force is exerted on the accelerator pedal by the actuator, wherein the actuator is controlled or regulated so that this operating force does not fall below a predetermined minimum during the entire signal phase.
  • the actuator can be controlled such that it is brought from the actuation position back to the rest position.
  • the actuator can be decoupled from the accelerator pedal after the signal phase and in its rest position, for example, outside the accelerator pedal, wait until a next signal phase is to be started.
  • the actuator therefore only needs energy for a short time during such rest periods outside of the signal phases in order to drive into the rest position, and can then rest there without the need for further energy.
  • both in the substantially force-free operation of the actuator in its rest position after decoupling from the accelerator pedal and in particular during rest in the rest position no load on a provided in the actuator transmission exerted, whereby wear in the transmission can be further reduced.
  • the control unit can be designed to output control signals via suitable interfaces to a drive motor contained in the actuator.
  • the control unit may have interfaces, for example, from suitable sensors information about the current position of the actuator.
  • a computer program product may include computer readable instructions instructing the programmable controller to perform the steps of the respective method.
  • the computer program product may be stored on a computer readable medium such as a CD, a DVD, a flash memory, ROM, EPROM or the like.
  • Control unit according to the invention are described.
  • the individual features can be suitably combined or exchanged with one another, in particular can be transferred from the control unit to the method and vice versa, in order to arrive at further embodiments and possibly synergy effects.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle with a control unit for execution
  • Figures 2 and 3 show graphs for illustrating a temporal
  • FIG. 1 shows a sectional view of a vehicle 1 with a haptic accelerator pedal 11.
  • a haptic accelerator pedal 11 By depressing the accelerator pedal 11 sitting on a seat 5 driver a motor 17 of the vehicle 1 via a cable 15 or via a connected to an engine control unit line (not shown) the Engage the engine 17 to accelerate the vehicle 1.
  • the driver must depress the accelerator pedal 11 in the direction of the arrow 7.
  • Position sensor 21 can determine the current position or position of the accelerator pedal 11.
  • a spring 19 biases the accelerator pedal 11 against the
  • the accelerator pedal 11 is designed as a haptic accelerator pedal.
  • the accelerator pedal 11 has an actuator 13, by means of which the accelerator pedal 11 can be moved in a desired direction counter to the actuating direction 7 or can be acted upon in this direction with force.
  • the actuator 13 can in this case stimulate the accelerator pedal 11 to vibrate, for example in the form of vibrations or pulsations.
  • the actuator 13 can advantageously with a simple
  • DC motor 23 are operated, which is coupled via a transmission 25 with an actuating disk 27.
  • the actuating disk 27 By actuating the motor 23, the actuating disk 27, as indicated by the arrow 33, be rotated clockwise or counterclockwise.
  • a cam 31 On the actuating disk 27, a cam 31 is provided in an eccentric area. This cam 31 may cooperate with a provided on the accelerator pedal 11 plunger 29.
  • the plunger 29 at its end directed towards the actuator 13 on a fork-shaped receptacle 35, in which the cam 31 can engage as soon as the actuating disk 27 has been rotated to a corresponding position.
  • the actuator 13 is controlled by a control unit 3.
  • the control unit 3 detects when a haptic perceptible signal is to be transmitted to the driver via the accelerator pedal 11, in order, for example, to indicate a dangerous situation to point out or suggest to him the possibility of a fuel-saving driving style.
  • control unit 3 controls the actuator 13 to go to a rest position and refer there.
  • the motor 23 is energized for a short time to the
  • Actuating disk 27 to rotate accordingly, that is, to rotate clockwise in Figure 1, so that the cam 31 is moved to a position where it is not in contact with the plunger 29 of the accelerator pedal 11.
  • the rest position is set so that the cam 31 does not cooperate with the plunger 29, no matter which position currently of the accelerator pedal eleventh
  • the control unit 3 controls the motor 23 accordingly to rotate the actuating disk 27 and the cam 31 to move into mechanical contact with the plunger 29.
  • the control unit 3 can in this case use the information supplied by the sensor 21 about the current position of the accelerator pedal 11 in order to selectively control the actuator 13 in order to rotate the actuation disk 27 to the corresponding position so that the cam 31 engages in the fork-shaped receptacle 35.
  • the generation of the haptic perceptible signal may begin.
  • the control voltage applied by the control unit 3 to the motor 23 is varied over time such that the force exerted by the motor 23 via the transmission 25 and the actuating disk 27 ultimately varies with respect to the plunger 29 and thus to the accelerator pedal 11, and thus the accelerator pedal vibrated.
  • FIGS. 2 and 3 illustrate how the actuation force F changes over time during a signal phase t s .
  • a sinusoidal profile of the actuating force F is shown.
  • the frequency of the temporal force change here is relatively low, so that the individual force pulses can be perceived separately by a driver and thus, for example, by the number or duration of the power pulses specific, distinguishable from the driver signals can be transmitted.
  • FIG. 3 shows a rectangular profile of the actuating force F.
  • the individual force pulses are in this case relatively short, so that a driver will feel a vibration in the accelerator pedal.
  • a force F caused by the actuator does not drop below a certain minimum force level F min after the beginning of the signal phase t s until its end ti.
  • a certain basic force level of, for example, 5 N from the actuator to the accelerator pedal is maintained.
  • a drive assembly of the actuator 13, which may include, for example, both a DC motor 23 and a gear 25 coupled thereto, be biased in a desired direction of action, so as to be able to effect an optimized tactile feel at the foot of the driver.
  • this noise is prevented, for example, due to a gear rattle within the gearless.
  • the force level caused by the actuator decreases again to 0 N, whereby the actuator can release itself from the accelerator pedal and drive into a rest position.

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Abstract

Es wird ein Verfahren bzw. ein Steuergerät (3) zum Steuern eines haptischen Fahrpedals (11) in einem Kraftfahrzeug (1) vorgeschlagen. Dabei wird in dem Fahrpedal (11) während einer Signalphase (ts) mittels eines Aktuators (13) eine zeitlich variierende Betätigungskraft (F) erzeugt, um das Fahrpedal (11) in Schwingungen zu versetzen. Der Aktuator (13) wird hierbei dazu angesteuert, das Fahrpedal (11) während der gesamten Signalphase (ts) wenigstens mit einer Mindestkraft (Fmin) zu beaufschlagen. Insbesondere wenn der Aktuator (13) mit Hilfe eines einfachen, kostengünstigen Gleichstrommotors (23) und einem damit gekoppelten Getriebe (25) ausgebildet ist, kann auf diese Weise vermieden werden, dass es während der Signalphase (ts) zu Wirkunterbrechungen in dem Getriebe (25) und damit zu einer ungenauen Generierung des haptisch wahrnehmbaren Signals in dem Fahrpedal (11) sowie zu einer Geräuschentwicklung kommt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Steuergerät zum Steuern eines in Schwingungen zu versetzenden haptischen Fahrpedals in einem Kraftfahrzeug
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Steuergerät zum Steuern eines haptischen Fahrpedals in einem Kraftfahrzeug, wobei das
Fahrpedal mit Hilfe eines Aktuators in Schwingungen versetzt werden soll. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt, das bei Ausführung auf einem programmierbaren Steuergerät das erfindungsgemäße Verfahren ausführen soll, sowie ein computerlesbares Medium, auf dem ein solches Computerprogrammprodukt gespeichert ist.
Stand der Technik
In modernen Kraftfahrzeugen wird der Fahrer durch eine Vielzahl von zur Verfügung gestellten Informationen beim Führen des Fahrzeugs unterstützt. Beispielsweise kann es hilfreich sein, dem Fahrer Rückmeldungen über bestimmte Fahrzustände in Form von Signalen zu geben, um die Sicherheit beim Fahren oder den Komfort des Fahrers erhöhen zu können oder um Treibstoff einsparen zu können. Diese Rückmeldungen können auf verschiedene Weise wie zum Beispiel optisch oder akustisch bereitgestellt werden.
In modernen Fahrzeugen werden zusätzlich auch Möglichkeiten der haptischen Rückmeldung an den Fahrer über das Fahrpedal des Fahrzeugs implementiert. Das Fahrpedal ist hierzu mit einem Aktuator ausgestattet, der es ermöglicht, das Fahrpedal gezielt mit einer Kraft zu beaufschlagen. Beispielsweise kann das Fahrpedal während einer Signalphase mit Hilfe einer von dem Aktuator erzeugten variierenden Kraft in Schwingungen versetzt werden, die von dem Fahrer als Vibrationen oder Pulsationen über seinen auf dem Fahrpedal ruhenden Fuß haptisch wahrgenommen werden können. Auf diese Weise können dem Fahrer durch dessen haptische Wahrnehmung Hinweise und Warnungen mitgeteilt oder auch Komfortfunktionen bereitgestellt werden, o dass dieser durch optische oder akustische Signale beispielsweise vom
Beobachten des Verkehrs abgelenkt würde.
Offenbarung der Erfindung Die vorliegende Erfindung ermöglicht in ihren Ausführungsformen ein
vorteilhaftes Ansteuern eines haptischen Fahrpedals in einem Kraftfahrzeug. Dabei kann beispielsweise die Qualität oder Identifizierbarkeit eines von dem Fahrpedal erzeugten, haptisch wahrnehmbaren Schwingungssignals erhöht werden. Außerdem können die bei der Erzeugung eines solchen
Schwingungssignals generierten Geräusche reduziert werden.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum Steuern eines haptischen Fahrpedals wird das Fahrpedal während einer Signalphase mittels einer von einem Aktuator erzeugten variierenden Betätigungskraft in Schwingungen versetzt. Der Aktuator wird dabei dazu angesteuert, das Fahrpedal während der gesamten Signalphase wenigstens mit einer Mindestkraft zu beaufschlagen.
Dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren zugrunde liegende
Motivationen bzw. Ideen können unter anderem darin gesehen werden, dass haptische Fahrpedale in Kraftfahrzeugen mit Hilfe möglichst einfacher und kostengünstiger Aktuatoren betätigt werden sollen und andererseits ein von einem Aktuator erzeugtes Schwingungssignal von einem Fahrer deutlich wahrgenommen werden soll. Dabei sollen außerdem die entstehenden
Geräusche minimiert werden.
Bei bisherigen haptischen Fahrpedalen ist häufig eine Mechanik zum Einkoppeln einer haptischen Rückmeldung vorgesehen, wobei ein Antrieb und eine
Einkopplung sehr aufwendig gestaltet sein können. Beispielsweise kann für den Aktuator ein Torquer-Motor bzw. ein aufwendiger Direktantrieb vorgesehen sein. Nachteile dieser Technik sind ein großer benötigter Bauraum, hohe
Stromaufnahme, hohes Gewicht und hohe Kosten. Es kann daher gewünscht sein, solche Aktuatoren durch einfachere Aktuatoren, basierend auf einem Gleichstrommotor und eventuell einem damit verbundenen Getriebe, zu ersetzen. Der Gleichstrommotor kann dabei klein gebaut sein und in der Regel auf schwere Magnete aus teuren Materialien wie zum Beispiel seltenen Erden verzichten. Ein für die Betätigung des haptischen Fahrpedals nötiges hohes Drehmoment kann der Gleichstrommotor mit Hilfe eines angekoppelten Getriebes erzeugen.
Beim Verwenden von Aktuatoren, die ein Getriebe beinhalten, wurde jedoch erkannt, dass es vorteilhaft sein kann, beim Aufprägen von Schwingungen auf das haptische Fahrpedal, beispielsweise in Form von Vibrationen oder n-fachen Pulsen, die von dem Aktuator auf das Fahrpedal erzeugte, zeitlich variierende Betätigungskraft während einer Signalphase nicht zeitweilig zu unterbrechen und insbesondere nicht in ihrer Wirkungsrichtung umzukehren.
Stattdessen soll das Fahrpedal während der gesamten Signalphase, während der Schwingungen in dem Fahrpedal erzeugt werden sollen, wenigstens mit einer Mindestkraft von beispielsweise mindestens einem 1 N, vorzugsweise mindestens 5 N und stärker bevorzugt mindestens 10 N, beaufschlagt werden. Die Mindestkraft kann beispielsweise zwischen einem und 30 Prozent, vorzugsweise zwischen zwei und zehn Prozent, der durchschnittlich von dem Aktuator während der Signalphase erzeugten Kraft betragen.
Dieser Erkenntnis liegt die folgende Beobachtung zugrunde: Beim Aufprägen von Schwingungen auf ein haptisches Fahrpedal beispielsweise in Form von sinusartigen Einzelschwingungen oder in Form von n-fach- Klick- Pulsen oder Vibrationspulsen wurde bisher die auf das haptische Fahrpedal ausgeübte Betätigungskraft derart erzeugt, dass im Minimum einer Schwingung im
Wesentlichen keine Kraft, das heißt etwa 0 N, von dem Aktuator auf das
Fahrpedal ausgeübt wurde oder die Kraftrichtung sogar während der
Schwingung umgekehrt wurde.
Insbesondere bei der Verwendung von Aktuatoren mit einem Getriebe kann es hierbei jedoch zu unerwünschten Effekten kommen. Beispielsweise kann es bei fehlender Kraftbeaufschlagung zu Wirkunterbrechungen in dem Getriebe kommen. An einem Kraftumkehrpunkt, bei dem die vom Aktuator bewirkte Zusatzkraft auf etwa 0 N absinkt, kann eine Wirkrichtungsumkehr des Getriebes in den Getriebelosen hervorgerufen werden. Da die Getriebelose ein gewisses Spiel haben, kann hierdurch ein Schlagen ausgelöst werden, was in der Folge zu einer Geräuschentwicklung führen kann.
Es wird daher vorgeschlagen, während der gesamten Signalphase, in der der Aktuator das Fahrpedal in Schwingungen versetzen soll, den Aktuator derart anzusteuern, dass er das Fahrpedal mit einer Mindestkraft beaufschlagt.
Insbesondere wird der Aktuator derart angesteuert, dass die erzeugte Kraft während der gesamten Signalphase in einer Richtung hin zu einer Ruhelage des Fahrpedals wirkt.
Mit anderen Worten soll der Aktuator während der gesamten Signalphase eine Kraft mit einer zwar zeitlich variierenden Stärke, die aber nie unter eine gewisse Mindeststärke absinkt, erzeugen, wobei die Kraft zumindest mit einer
Teilrichtungskomponente hin zur Ruhelage des Fahrpedals und damit gegen eine vom Fahrer ausgeübte, das Fahrpedal betätigende Kraft wirken soll.
Die von dem Aktuator erzeugte Kraft kann dabei zusätzlich zu anderen, auf das Fahrpedal wirkenden Kräften wirken. Beispielsweise werden Fahrpedale typischerweise mit Hilfe von Pedal- Rückstellfedern hin zu ihrer Ruhelage, die sie einnehmen sollen, wenn sie nicht von einem Fahrer betätigt werden,
vorgespannt. Die von der Pedal- Rückstellfeder erzeugte Kraft wirkt dabei unabhängig von einer von dem Aktuator erzeugten Betätigungskraft auf das Fahrpedal. Der Aktuator soll eine zusätzliche Rückstellkraft hin zu der Ruhelage des Fahrpedals bewirken, wobei diese Rückstellkraft zeitlich variieren kann, um auf diese Weise für den Fahrer haptisch wahrnehmbare Schwingungen in dem Fahrpedal zu erzeugen.
Solange in dem Fahrpedal kein haptisch wahrnehmbares Signal erzeugt werden soll, kann der Aktuator von dem Fahrpedal mechanisch entkoppelt sein, das heißt, das Fahrpedal nicht mechanisch kontaktieren. Beispielsweise kann der Aktuator in eine Ruheposition zurückgezogen sein. Sobald dem Fahrer durch ein haptisch wahrnehmbares Signal ein Hinweis oder eine Warnung signalisiert werden soll, das heißt, zu Beginn einer Signalphase, kann der Aktuator dann derart angesteuert werden, dass er aus der Ruheposition in eine
Aktuationsposition, in der er das Fahrpedal mechanisch kontaktiert, gebracht wird. Erst sobald der Aktuator mit dem Fahrpedal in mechanischen Kontakt getreten ist, wird von dem Aktuator eine Kraft auf das Fahrpedal ausgeübt, wobei der Aktuator derart gesteuert bzw. geregelt wird, dass diese Betätigungskraft während der gesamten Signalphase ein vorbestimmtes Minimum nicht unterschreitet.
Am Ende der Signalphase kann der Aktuator derart angesteuert werden, dass er aus der Aktuationsposition wieder hin zu der Ruheposition gebracht wird. Somit kann der Aktuator nach der Signalphase vom Fahrpedal entkoppelt werden und in seiner Ruheposition, beispielsweise außerhalb des Fahrpedals, warten, bis eine nächste Signalphase begonnen werden soll. Der Aktuator benötigt während solcher Ruhephasen außerhalb der Signalphasen daher nur kurzzeitig Energie, um in die Ruhelage zu fahren, und kann dann dort ruhen, ohne dass weitere Energie benötigt würde. Außerdem wird sowohl beim im Wesentlichen kraftfreien Verfahren des Aktuators in seiner Ruheposition nach dem Entkoppeln von dem Fahrpedal als auch insbesondere während des Ruhens in der Ruheposition keine Belastung auf ein in dem Aktuator vorgesehenes Getriebe ausgeübt, wodurch Verschleißerscheinungen in dem Getriebe weiter reduziert werden können.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Verfahren und die damit erreichbaren Funktionalitäten und Vorteile können durch ein in einem Fahrzeug vorgesehenes Steuergerät zum Steuern des haptischen
Fahrpedals implementiert werden.
Das Steuergerät kann dabei dazu ausgelegt sein, über geeignete Schnittstellen Steuersignale an einen in dem Aktuator enthaltenen Antriebsmotor auszugeben. Außerdem kann das Steuergerät Schnittstellen aufweisen, um beispielsweise von geeigneten Sensoren Informationen über die aktuelle Position des
Fahrpedals und/oder auf das Fahrpedal ausgeübte Kräfte empfangen zu können. Das Steuergerät kann das vorgeschlagene Steuerverfahren sowie etwaige Informationsauswertungen von Sensorsignalen in Hardware und/oder in Software implementieren. Es kann vorteilhaft sein, ein programmierbares Steuergerät für die Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens zu programmieren. Hierzu kann ein Computerprogrammprodukt computerlesbare Anweisungen aufweisen, die das programmierbare Steuergerät dazu anweisen, die Schritte des jeweiligen Verfahrens durchzuführen. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Medium wie beispielsweise einer CD, einer DVD, einem Flashspeicher, ROM, EPROM oder ähnlichem gespeichert sein. Um die von dem Aktuator zu bewirkende Kraft korrekt ansteuern zu können, kann neben der Verarbeitung weiterer Sensordaten auch in einer Datenbank oder in Form von Kennlinien gespeicherte Information über die von dem Aktuator bewirkte
Kräftereaktion auf bestimmte Steuerungssignale herangezogen werden.
Es wird angemerkt, dass mögliche Merkmale und Vorteile von
Ausführungsformen der Erfindung hierin teilweise mit Bezug auf ein
erfindungsgemäßes Verfahren und teilweise mit Bezug auf ein
erfindungsgemäßes Steuergerät beschrieben sind. Ein Fachmann wird erkennen, dass die einzelnen Merkmale in geeigneter Weise miteinander kombiniert oder ausgetauscht werden können, insbesondere von dem Steuergerät auf das Verfahren und umgekehrt übertragen werden können, um auf diese Weise zu weiteren Ausführungsformen und möglicherweise Synergieeffekten zu gelangen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Weder die Beschreibung noch die Zeichnungen sollen dabei als die Erfindung einschränkend ausgelegt werden.
Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Steuergerät zum Ausführen
eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 und 3 zeigen Graphen zur Veranschaulichung eines zeitlichen
Kraftverlaufes eines durch einen Aktuator erzeugten haptischen Signals gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
Die Zeichnungen sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Schnittansicht eines Fahrzeugs 1 mit einem haptischen Fahrpedal 11. Durch Niederdrücken des Fahrpedals 11 kann ein auf einem Sitz 5 sitzender Fahrer einem Motor 17 des Fahrzeugs 1 über einen Seilzug 15 oder über eine mit einem Motorsteuergerät verbundene Leitung (nicht dargestellt) den Motor 17 zum Beschleunigen des Fahrzeugs 1 veranlassen. Der Fahrer muss hierzu das Fahrpedal 11 in Richtung des Pfeils 7 niederdrücken. Ein
Positionssensor 21 kann dabei die aktuelle Position bzw. Lage des Fahrpedals 11 bestimmen. Eine Feder 19 spannt das Fahrpedal 11 entgegen der
Betätigungsrichtung 7 hin zu einer Ruhelage vor.
Das Fahrpedal 11 ist als haptisches Fahrpedal ausgestaltet. Hierzu verfügt das Fahrpedal 11 über einen Aktuator 13, mit Hilfe dessen das Fahrpedal 11 in eine gewünschte Richtung entgegen der Betätigungsrichtung 7 bewegt bzw. in diese Richtung mit Kraft beaufschlagt werden kann. Der Aktuator 13 kann hierbei das Fahrpedal 11 zu Schwingungen beispielsweise in Form von Vibrationen oder Pulsationen anregen.
Der Aktuator 13 kann in vorteilhafter Weise mit einem einfachen
Gleichstrommotor 23 betrieben werden, der über ein Getriebe 25 mit einer Betätigungsscheibe 27 gekoppelt ist. Durch Betätigen des Motors 23 kann die Betätigungsscheibe 27, wie durch den Pfeil 33 angedeutet, im oder gegen den Uhrzeigersinn verdreht werden. An der Betätigungsscheibe 27 ist in einem außerzentrischen Bereich ein Nocken 31 vorgesehen. Dieser Nocken 31 kann mit einem an dem Fahrpedal 11 vorgesehenen Stößel 29 zusammenwirken. Hierzu weist der Stößel 29 an seinem zu dem Aktuator 13 gerichteten Ende eine gabelförmige Aufnahme 35 auf, in die der Nocken 31 eingreifen kann, sobald die Betätigungsscheibe 27 in eine entsprechende Position gedreht wurde.
Der Aktuator 13 wird von einem Steuergerät 3 gesteuert. Das Steuergerät 3 erkennt, wenn einem Fahrer über das Fahrpedal 11 ein haptisch wahrnehmbares Signal übermittelt werden soll, um ihn beispielsweise auf eine Gefahrensituation hinzuweisen oder ihm die Möglichkeit einer Kraftstoff sparenden Fahrweise anzudeuten.
Solange kein haptisch wahrnehmbares Signal erzeugt werden soll, steuert das Steuergerät 3 den Aktuator 13 dazu an, in eine Ruheposition zu fahren und dort zu verweisen. Der Motor 23 wird hierzu kurzzeitig bestromt, um die
Betätigungsscheibe 27 entsprechend zu verdrehen, das heißt, in Figur 1 im Uhrzeigersinn zu drehen, so dass der Nocken 31 in eine Position verfahren wird, wo er nicht mit dem Stößel 29 des Fahrpedals 11 in Kontakt steht. Vorzugsweise wird die Ruheposition so festgelegt, dass der Nocken 31 nicht mit dem Stößel 29 zusammenwirkt, egal welche Position aktuell von dem Fahrpedal 11
angenommen wird, das heißt, das Fahrpedal 11 kann über seinen gesamten Verfahrweg bewegt werden, ohne in Eingriff mit dem in der Ruheposition angeordneten Aktuator zu kommen.
Erst wenn ein haptisch wahrnehmbares Signal erzeugt werden soll, das heißt, am Beginn einer Signalphase, steuert das Steuergerät 3 den Motor 23 entsprechend an, um die Betätigungsscheibe 27 zu verdrehen und den Nocken 31 in mechanischen Kontakt mit dem Stößel 29 zu verfahren. Das Steuergerät 3 kann hierbei die von dem Sensor 21 gelieferte Information über die aktuelle Position des Fahrpedals 11 nutzen, um den Aktuator 13 gezielt anzusteuern, um die Betätigungsscheibe 27 an die entsprechende Position zu verdrehen, sodass der Nocken 31 in die gabelförmige Aufnahme 35 eingreift.
Sobald der Aktuator 13 auf diese Weise in mechanischen Kontakt mit dem Fahrpedal 11 gebracht wurde, kann die Erzeugung des haptisch wahrnehmbaren Signals beginnen. Hierzu wird die von dem Steuergerät 3 an den Motor 23 angelegte Steuerspannung derart zeitlich variiert, dass die von dem Motor 23 über das Getriebe 25 und die Betätigungsscheibe 27 letztendlich auf den Stößel 29 und damit auf das Fahrpedal 11 ausgeübte Kraft zeitlich variiert und so das Fahrpedal in Schwingungen versetzt.
In den Figuren 2 und 3 ist veranschaulicht, wie sich die Betätigungskraft F während einer Signalphase ts zeitlich verändert. In Figur 2 ist dabei ein sinusartiger Verlauf der Betätigungskraft F dargestellt. Die Frequenz der zeitlichen Kraftänderung ist hierbei verhältnismäßig niedrig, so dass die einzelnen Kraftpulse von einem Fahrer separat wahrgenommen werden können und somit beispielsweise durch die Anzahl oder Dauer der Kraftpulse bestimmte, vom Fahrer unterscheidbare Signale übermittelt werden können.
In Figur 3 ist ein rechteckiger Verlauf der Betätigungskraft F dargestellt. Die einzelnen Kraftpulse sind hierbei verhältnismäßig kurz, so dass ein Fahrer ein Vibrieren in dem Fahrpedal spüren wird.
Bei den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Kraftverläufen sinkt eine von dem Aktuator bewirkte Kraft F nach dem Beginn to der Signalphase ts bis zu deren Ende ti nicht unter ein gewisses Mindestkraftniveau Fmin. Mit anderen Worten wird nach einem ersten Puls bzw. nach einer ersten Schwingung im zeitlichen Zwischenraum bis zum nächsten Puls bzw. zur nächsten Schwingung ein gewisses Kraft-Grundniveau von beispielsweise 5 N von dem Aktuator auf das Fahrpedal aufrechterhalten.
Auf diese Weise kann ein Antriebsverbund des Aktuators 13, der beispielsweise sowohl einen Gleichstrommotor 23 als auch ein mit diesem gekoppeltes Getriebe 25 umfassen kann, in eine gewünschte Wirkrichtung vorgespannt werden, um so ein optimiertes haptisches Gefühl am Fuß des Fahrers bewirken zu können. Ergänzend wird hierdurch eine Geräuschentwicklung beispielsweise aufgrund eines Getriebeklapperns innerhalb der Getriebelosen verhindert.
Nach Beendigung des letzten Pulses, das heißt am Ende ti der Signalphase ts, sinkt das vom Aktuator bewirkte Kraftniveau wieder auf 0 N ab, wobei sich der Aktuator von dem Fahrpedal lösen und in eine Ruheposition fahren kann.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Steuern eines haptischen Fahrpedals (1 1 ), bei dem das Fahrpedal (1 1 ) während einer Signalphase (ts) mittels einer von einem Aktuator (13) erzeugten variierenden Betätigungskraft (F) in Schwingungen versetzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aktuator (13) dazu angesteuert wird, das Fahrpedal (1 1 ) während der gesamten Signalphase (ts) wenigstens mit einer Mindestkraft (Fmin) zu beaufschlagen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Mindestkraft (Fmin) mindestens 1 Newton beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mindestkraft (Fmin) zwischen 1 und 30% der durchschnittlich von den Aktuator (13) während der
Signalphase (ts) erzeugten Kraft (F) beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Aktuator (13) derart angesteuert wird, das die erzeugte Kraft (F) während der gesamten
Signalphase (ts) in einer Richtung hin zu einer Ruhelage des Fahrpedals
(1 1 ) wirkt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Aktuator (13) derart angesteuert wird, dass er zu Beginn (t0) der Signalphase (ts) aus einer Ruheposition, in der er das Fahrpedal (1 1 ) nicht mechanisch kontaktiert, hin zu einer Aktuationsposition, in der er das Fahrpedal (1 1 ) mechanisch kontaktiert, gebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Aktuator (13) derart angesteuert wird, dass er am Ende (ti) der Signalphase (ts) aus einer Aktuationsposition, in der er das Fahrpedal (1 1 ) mechanisch kontaktiert, hin zu einer Ruheposition, in der er das Fahrpedal (1 1 ) nicht mechanisch kontaktiert, gebracht wird.
7. Steuergerät (3) zum Steuern eines haptischen Fahrpedals (1 1 ) in einem Kraftfahrzeug (1 ), wobei das Steuergerät (3) dazu ausgelegt ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
8. Computerprogrammprodukt, welches computerlesbare Anweisungen aufweist, die ein programmierbares Steuergerät (3) dazu anweisen, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
9. Computerlesbares Medium mit einem darauf gespeicherten
Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 8.
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