WO2017211556A1

WO2017211556A1 - Verfahren zum betreiben einer bedienelementanordnung sowie entsprechende bedienelementanordnung

Info

Publication number: WO2017211556A1
Application number: PCT/EP2017/061787
Authority: WO
Inventors: Jan Oberthür
Original assignee: Audi Ag
Priority date: 2016-06-10
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2017-12-14
Also published as: DE102016007134A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Bedienelementanordnung, wobei eine Auslenkungsgröße einer von einer auf ein Bedienelement wirkenden Bedienkraft bewirkten Auslenkung des Bedienelements mittels eines Sensors gemessen wird, und wobei zumindest zeitweise mittels eines auf das Bedienelement wirkenden Aktors eine der Bedienkraft entgegengerichtete Rückmeldekraft auf das Bedienelement aufgeprägt wird. Dabei ist vorgesehen, dass während des Aufprägens der Rückmeldekraft eine Rückstellungsgröße einer entgegen der Auslenkung erfolgenden Rückstellung mittels des Sensors gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird, wobei die Rückmeldekraft angepasst wird, wenn die gemessene Rückstellungsgröße von dem Sollwert abweicht. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bedienelementanordnung.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Bedienelementanordnung sowie entsprechende Bedienelementanordnung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bedienelementan- Ordnung, wobei eine Auslenkungsgröße einer von einer auf ein Bedienelement wirkenden Bedienkraft bewirkten Auslenkung des Bedienelements mittels eines Sensors gemessen wird, und wobei zumindest zeitweise mittels eines auf das Bedienelement wirkenden Aktors eine der Bedienkraft entgegengerichtete Rückmeldekraft auf das Bedienelement aufgeprägt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bedienelementanordnung.

Die Bedienelementanordnung weist zumindest das Bedienelement und den Sensor auf. Das Bedienelement kann ein beliebiges, zur Betätigung einer Einrichtung mechanisch betätigbares Bedienelement sein. Beispielsweise liegt das Bedienelement als Bedienpedal, insbesondere in Form eines Fahrpedals oder Bremspedals eines Kraftfahrzeugs vor. Das Bedienelement ist mittels einer manuell auf das Bedienelement aufgeprägten Bedienkraft auslenkbar angeordnet beziehungsweise gelagert. Beispielsweise ist hierzu das Bedienelement linear verlagerbar und/oder drehbar und/oder kippbar gela- gert.

Dem Bedienelement ist der Sensor zugeordnet, mittels welchem die Auslenkung des Bedienelements gemessen wird. Das Bedienelement ist als sogenanntes„Force Feedback' -Bedienelement ausgestaltet. Das bedeutet, dass es dazu eingerichtet ist, einem Benutzer des Bedienelements, welcher die Bedienkraft auf das Bedienelement aufbringt, eine Rückmeldung zu geben. Die Rückmeldung erfolgt in Form des Aufprägens der Rückmeldekraft auf das Bedienelement, wobei die Rückmeldekraft der Bedienkraft vorzugsweise entgegengerichtet ist. Das Aufprägen der Rückmeldekraft erfolgt mit Hilfe des Aktors. Die Wahrnehmung der Rückmeldekraft durch den Benutzer des Bedienelements hängt von zahlreichen Faktoren ab, im Falle des Bedienpedals des Kraftfahrzeugs beispielsweise von einer Sitzposition beziehungsweise einer Sitzhaltung des Benutzers.

Aus diesem Grund wird beispielsweise in der Druckschrift DE 10 201 1 088 266 A1 ein Verfahren beziehungsweise ein Steuergerät zum Steuern eines haptischen Fahrpedals in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Dabei wird eine Sitzinformation über eine Belegung, Belastung und/oder Positionierung wenigstens eines Sitzes in dem Kraftfahrzeug mit Hilfe eines Sitzsensors erfasst. Das haptische Fahrpedal wird dann hinsichtlich einer Eigenschaft, mit der das Fahrpedal einem Fahrer ein haptisch wahrnehmbares Signal übermittelt, unter Berücksichtigung dieser Sitzinformation angesteuert.

Beispielsweise kann eine Kraft, mit der das haptische Fahrpedal wirkt, in Abhängigkeit von einer von einem Gewichtssensor ermittelten Information über das Gewicht des Fahrers eingestellt werden, sodass schweren Fahrern automatisch ein intensiveres haptisches Signal übermittelt werden kann als leichten Fahrern. Alternativ kann die von den Gewichtssensoren ermittelte Information über das Gewicht der Insassen benutzt werden, um das aktuelle Fahrzeuggesamtgewicht zu ermitteln. Anhand dieses Fahrzeuggesamtgewichts kann ein Ausrollassistent den Zeitpunkt, zu dem das Fahrpedal dem Fahrer ein sinnvolles Ausrollenlassen indiziert, anpassen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Bedienelementanordnung vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere dem Benutzer des Bedienelements unabhängig von äußeren Einflüssen und/oder Umgebungsbedingungen eine prä- zise Rückmeldung in Form der Rückmeldekraft gibt. Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Bedienelementanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass während des Aufprägens der Rückmeldekraft eine Rück- Stellungsgröße einer entgegen der Auslenkung erfolgenden Rückstellung mittels des Sensors gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird, wobei die Rückmeldekraft angepasst wird, wenn die gemessene Rückstellungsgröße von dem Sollwert abweicht. Mittels des Sensors wird normalerweise zunächst die Auslenkung des Bedienelements ermittelt. Anschließens wird aus dieser Auslenkung ein Vorgabewert ermittelt und von der Bedienelementanordnung zur Verfügung gestellt. Im Falle des Bedienpedals des Kraftfahrzeugs ist der Vorgabewert beispielsweise ein Vorgabedrehmoment und/oder eine Vorgabeleistung für eine Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs oder eine Vorgabebremskraft beziehungsweise ein Vorgabebremsdrehmoment.

Zusätzlich zu der Ermittlung des Vorgabewerts soll nun der Sensor verwendet werden, um die der Auslegung entgegengerichtete Rückstellung des Be- dienelements beziehungsweise die mit der Rückstellung korrespondierende Rückstellungsgröße zu ermitteln, wobei die Rückstellung zumindest teilweise oder vollständig von der Rückmeldekraft verursacht sein kann. Die Rückstellungsgröße wird anschließend mit dem Sollwert verglichen. Sollte eine Abweichung zwischen der gemessenen Rückstellungsgröße und dem Sollwert vorliegen, so wird eine Anpassung der Rückmeldekraft vorgenommen. Der Sollwert kann grundsätzlich beliebig gewählt sein. Beispielsweise wird er in Abhängigkeit von der Auslenkungsgröße ermittelt, wobei er umso größer ist, je größer die Auslenkungsgröße ist. Auf diese Art und Weise kann sichergestellt werden, dass dem Benutzer des Bedienelements einerseits stets eine ausreichend deutliche Rückmeldung gegeben werden kann, diese anderseits jedoch angenehm ist. Für die Rückmeldekraft bedeutet dies, dass diese ausreichend groß ist, damit eine ausreichend deutliche Rückmeldung erfolgt. Andererseits kann durch die Anpassung der Rückmeldekraft sichergestellt werden, dass diese stets hinreichend klein ist, damit der Benutzer des Bedienelements die Rückmeldung als angenehm erfindet.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Anpassen der Rückstell kraft durch Regeln erfolgt, wobei die Differenz zwischen Rückstellungsgröße und Sollwert als Regelgröße und die Rückstellkraft oder ein die Rückstellkraft beeinflussender Modifikator als Stellgröße verwendet werden. Mit Hilfe des Sensors und des Aktors wird insoweit ein Regelkreis aufgebaut, in dessen Rahmen die Rückmeldekraft angepasst wird. Dabei kann der für das Regeln eingesetzte Regler entweder direkt die Rückstellkraft anpassen oder alternativ den Modifikator. Der Modifikator dient der Modifizierung der Rückstellkraft, bevor diese an dem Aktor eingestellt wird. Beispielsweise liegt der Modifikator als Multiplikator für die Rückstellkraft vor, sodass an dem Aktor das Produkt aus Rückstellkraft und Modifikator eingestellt wird.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Sensor ein Wegsensor, ein Geschwindigkeitssensor und/oder ein Beschleunigungs- sensor verwendet wird. Die Auslenkungsgröße und die Rückstellungsgröße können jeweils in Form einer Wegstrecke vorliegen, welche mittels des Wegsensors ermittelt werden kann. Alternativ können die Auslenkung und die Rückstellung jedoch auch anhand einer Beschleunigung beurteilt werden, wobei die Auslenkungsgröße und/oder Rückstellungsgröße mittels des Be- schleunigungssensors gemessen wird. Selbstverständlich kann auch anhand des Wegsensors die Beschleunigung ermittelt werden, nämlich indem die mittels des Wegsensors gemessene Wegstrecke nach der Zeit abgeleitet wird. Es kann insoweit vorgesehen sein, dass in die Auslenkungsgröße und die Rückstellungsgröße jeweils sowohl die von dem Bedienelement zurück- gelegte Wegstrecke als auch dessen Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung einfließt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein federkraftbeaufschlagtes Bedienelement verwendet wird, wobei ein Federelement eine der Bedienkraft entgegengerichtete Rückstellkraft auf das Bedienelement bewirkt. Vorzugsweise liegt das Bedienelement in einer Ruhestellung vor, solange es nicht mit der Bedienkraft beaufschlagt wird. Die von dem Federelement bewirkte Rückstell kraft ist nun vorzugsweise darauf gerichtet, das Bedienelement in diese Ruhestellung zu drängen. Dabei kann das Federelement derart vorge- spannt sein, dass bereits in der Ruhestellung eine Federkraft auf das Bedienelement wirkt, welches dieses in der Ruhestellung hält. Zumindest wird jedoch durch die durch die Bedienkraft bewirkte Auslenkung eine der Auslenkung entgegengerichtete Federkraft beziehungsweise Rückstellkraft bewirkt. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rückmeldekraft durch Einstellen der Rückstellkraft angepasst wird. Hierzu kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass das Federelement zum Erzielen der gewünschten Rückstellkraft beeinflusst wird. Zusätzlich oder alternativ kann es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Anpassen der Rückmeldekraft und/oder das Einstellen der Rückstellkraft mittels des Aktors und/oder eines dem Aktor entgegenwirkenden weiteren Aktors erfolgt. Das Anpassen der Rückmeldekraft, das Einstellen der Rückstellkraft oder sowohl das Anpassen der Rück- meldekraft als auch das Einstellen der Rückstellkraft kann insoweit mit Hilfe des Aktors vorgenommen werden. Zusätzlich kann der weitere Aktor vorgesehen sein, der dem Aktor entgegenwirkt.

Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass als Bedienelement ein Bedienpedal, insbesondere ein Fahrpedal oder ein Bremspedal eines Kraftfahrzeugs, verwendet wird. Auf eine derartige Ausgestaltung wurde vorstehend bereits hingewiesen. Die Verwendung des beschriebenen Bedienelements als Bedienpedal hat den Vorteil, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs, welcher in diesem Fall dem Be- nutzer des Bedienelements entspricht, eine unmittelbare Rückmeldung über den Zustand des Kraftfahrzeugs beziehungsweise eines Kraftfahrzeugsystems bekommt, ohne dass er beispielsweise durch optische oder akustische Anzeigen abgelenkt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bedienelementanordnung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, mit einem Bedienelement, einem Sensor zum Messen einer Auslenkungsgröße einer von einer auf das Bedienelement wirkenden Bedienkraft bewirkten Auslenkung des Bedienelements und einem Aktor zum zumindest zeit- weisen Aufprägen einer der Bedienkraft entgegen gerichteten Rückmeldekraft auf das Bedienelement. Dabei ist vorgesehen, dass die Bedienelementanordnung dazu ausgebildet ist, während des Aufprägens der Rückmeldekraft eine Rückstellungsgröße einer entgegen der Auslenkung erfolgenden Rückstellung mittels des Sensors zu messen und mit einem Sollwert zu ver- gleichen, wobei die Rückmeldekraft angepasst wird, wenn die gemessene Rückstellungsgröße von dem Sollwert abweicht.

Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Bedienelementanordnung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewie- sen. Sowohl die Bedienelementanordnung als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige

Figur ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben einer Bedienelementanordnung.

Die Figur zeigt ein Diagramm, anhand welchem ein Verfahren zum Betreiben einer Bedienelementanordnung erläutert ist. Die Bedienelementanordnung verfügt über ein Bedienelement, welches beispielsweise in Form eines Bedienpedals, insbesondere eines Fahrpedals oder eines Bremspedals eines Kraftfahrzeugs vorliegt. Zusätzlich zu dem Bedienelement weist die Bedienelementanordnung einen Sensor und einen Aktor auf. Mit Hilfe des Sensors wird eine Auslenkung des Bedienelements gemessen, welche von einer auf das Bedienelement wirkenden Bedienkraft hervorgerufen wird. Mit Hilfe des Aktors kann einem Benutzer des Bedienelements zumindest zeitweise eine Rückmeldung gegeben werden, wobei dies durch das Aufprägen einer der Bedienkraft entgegen gerichteten Rückmeldekraft erfolgt.

Das Verfahren zum Betreiben der Bedienelementanordnung beginnt in einem Startpunkt 1 . Nachfolgend wird im Rahmen einer Verzweigung 2 geprüft, ob auf das Bedienelement eine Bedienkraft wirkt, welche eine Auslenkung des Bedienelements hervorruft. Ist dies nicht der Fall, so wird das Verfahren an einem Endpunkt 3 beendet. Wird dagegen festgestellt, dass die Auslenkung des Bedienelements vorliegt, so wird im Rahmen einer Verzweigung 4 geprüft, ob einem Benutzer des Bedienelements, welcher die die Bedienkraft auf dieses ausübt, eine Rückmeldung gegeben werden soll. Trifft dies nicht zu, so wird zu dem Endpunkt 3 verzweigt und das Verfahren dort beendet.

Soll dagegen die Rückmeldung an den Benutzer erfolgen, so wird im Rah- men einer Operation 5 mittels des Aktors eine Rückmeldekraft auf das Bedienelement aufgeprägt, welche der Bedienkraft entgegengerichtet ist. Anschließend wird im Rahmen einer Operation 6 mittels des Sensors eine Rückstellungsgröße des Bedienelements gemessen, welche entgegen der Auslenkung erfolgt. Diese Rückstellungsgröße wird im Rahmen einer Ver- zweigung 7 mit einem Sollwert verglichen. Entspricht die Rückstellungsgröße dem Sollwert, so wird das Verfahren an dem Endpunkt 3 beendet. Ist die Rückstellung jedoch kleiner als der Sollwert, so wird die Rückmeldekraft im Rahmen der Operation 8 vergrößert. Ist dagegen die Rückstellungsgröße größer als der Sollwert, so wird die Rückmeldekraft im Rahmen einer Opera- tion 9 verkleinert. Nach den Operationen 8 und 9 wird das Verfahren in dem Endpunkt 3 beendet und nachfolgend ausgehend von dem Startpunkt 1 erneut durchlaufen.

Mit Hilfe des hier beschriebenen Verfahrens zum Betreiben einer Bedienele- mentanordnung kann eine Rückmeldung an den Benutzer des Bedienelements erfolgen, welche von diesem einerseits zuverlässig wahrgenommen und zum anderen als angenehm empfunden wird. Vorzugsweise wird das Anpassen der Rückstellkraft im Rahmen einer Regelung vorgenommen, wobei die Differenz zwischen einer Rückstellungsgröße der Rückstellung und Sollwert als Regelgröße und die Rückstellkraft als Stellgröße verwendet wird. Selbstverständlich können jedoch auch andere Vorgehensweisen vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Betreiben eines Bedienelementanordnung, wobei eine Auslenkungsgröße einer von einer auf ein Bedienelement wirkenden Bedienkraft bewirkten Auslenkung des Bedienelements mittels eines Sensors gemessen wird, und wobei zumindest zeitweise mittels eines auf das Bedienelement wirkenden Aktors eine der Bedienkraft entgegengerichtete Rückmeldekraft auf das Bedienelement aufgeprägt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufprägens der Rückmeldekraft eine Rückstellungsgröße einer entgegen der Auslenkung erfolgenden Rückstellung mittels des Sensors gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird, wobei die Rückmeldekraft angepasst wird, wenn die gemessene Rückstellungsgröße von dem Sollwert abweicht.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen der Rückstellkraft durch Regeln erfolgt, wobei die Differenz zwischen Rückstellung und Sollwert als Regelgröße und die Rückstellkraft oder ein die Rückstellkraft beeinflussender Modifikator als Stellgröße verwendet werden.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor ein Wegsensor, ein Geschwindigkeitssensor und/oder ein Beschleunigungssensor verwendet wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein federkraftbeaufschlagtes Bedienelement verwendet wird, wobei ein Federelement eine der Bedienkraft entgegengerichtete Rückstellkraft auf das Bedienelement bewirkt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückmeldekraft durch Einstellen der Rückstellkraft angepasst wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Anpassen der Rückmeldekraft und/oder das

Einstellen der Rückstellkraft mittels des Aktors und/oder eines dem Aktor entgegenwirkenden weiteren Aktors erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bedienelement ein Bedienpedal, insbesondere ein Fahrpedal oder ein Bremspedal eines Kraftfahrzeugs, verwendet wird.

8. Bedienelementanordnung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Bedienelement, einem Sensor zum Messen einer Auslenkungsgröße einer von einer auf das Bedienelement wirkenden Bedienkraft bewirkten Auslenkung des Bedienelements und einem Aktor zum zumindest zeitweisen Aufprägen einer der Bedienkraft entgegen gerichteten Rückmeldekraft auf das Bedienelement, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienelementanordnung dazu ausgebildet ist, während des Aufprägens der Rückmeldekraft eine Rückstellungsgröße einer entgegen der Auslenkung erfolgenden Rückstellung mittels des Sensors zu messen und mit einem Sollwert zu vergleichen, wobei die Rückmeldekraft angepasst wird, wenn die gemessene Rückstellungsgröße von dem Sollwert abweicht.