DE10026048C2 - Vorrichtung zur haptischen Signalgebung - Google Patents
Vorrichtung zur haptischen SignalgebungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur haptischen Signal
gebung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
Aus DE 25 55 429 A1 ist bereits ein Gaspedal bekannt, welches
von den mechanischen Schwingungen eines elektromechanischen
Schwingers beaufschlagt wird, wenn der Abstand zum vorausfah
renden Fahrzeug zu gering oder die Geschwindigkeit höher als
zulässig ist. DE 27 54 813 A1 ist ein weiteres Gaspedal ent
nehmbar, welches während der Überwachung bestimmter Betriebspa
rameter des Kraftfahrzeugs in Vibrationen versetzt werden kann
und hierdurch den Fahrer warnt. Diese vorbekannten Vorrichtun
gen zur haptischen Signalgebung an den Fahrer weisen allerdings
einen derartigen Aufbau auf, dass das Gaspedal bei Abgabe eines
haptischen Signals verhältnismäßig starke Schwenkbewegungen um
die Schwenkachse des Gaspedals vollzieht, wodurch ebenso große
und unerwünschte Auslenkungen eines Pedalwertgebers (z. B. Ge
berpotentiometer, Stellwiderstand) erfolgen. Dies führt zu un
erwünschten Änderungen der Motorleistung und Drehzahl, da die
Bewegungen des Pedalwertgebers auf ein das Kraftstoff-Luft-
Gemisch beeinflussendes Element (z. B. Drosselklappe) übertragen
werden.
In DE 296 12 273 U1 wirkt ein Vibrationselement auf ein Gaspe
dal ein. Dabei wird ein im bzw. am Pedal angebrachtes, federn
des Metallelement von einem Elektromagneten in Schwingungen
versetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schwenkbewegungen des
Gaspedals während der Abgabe haptischer Signale zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruches
1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 ist die Vibrationseinrichtung ausschließlich am
Pedalgehäuse des Gaspedals befestigt. Hierdurch ist eine - im
oben genannten Stand der Technik realisierte - Abstützung der
Vibrationseinrichtung am Fahrzeug-Chassis vermieden, so dass
bei aktivierter Vibrationseinrichtung keine Schwenkbewegungen
des gesamten Gaspedals um seine Drehachse erfolgen. Vielmehr
beaufschlagt die gewissermaßen frei schwingende Vibrationsein
richtung lediglich ein verhältnismäßig kleines Segment der Gas
pedal-Betätigungsfläche (z. B. Abdeckgummi) für den Fuß des Fah
rers, so dass nur eine kleine Masse bewegt wird. Hierdurch wer
den unerwünschte Auslenkungen des Pedalwertgebers zumindest
stark reduziert oder vollständig aufgehoben.
Zur ihrer Befestigung am Pedalgehäuse trägt die Vibrationsein
richtung z. B. Rastmittel, welche mit Gegenrastmitteln am Pedal
gehäuse korrespondiert. Vorzugsweise ist eine lösbare Befesti
gung vorgesehen, um eine Reparatur oder Wartung zu erleichtern.
Die überflüssige Abstützung der Vibrationseinrichtung am Fahr
zeug-Chassis hat außerdem den Vorteil einer mechanischen Ent
kopplung der Vorrichtung vom Fahrzeug-Chassis. Hierdurch ist
die Herstellung und die Montage im Kraftfahrzeug erheblich ver
einfacht. Die Vorrichtung ist deshalb in einer bevorzugten Aus
führungsform als selbständiges Modul realisiert, bei dem die
Vibrationseinrichtung und eine sie ansteuernde Elektronik im
Pedalgehäuse integriert sind.
Die Erfindung ist für verschiedenartige Ausführungsformen der
Vibrationseinrichtung einsetzbar. Beispielsweise enthält die
Vibrationseinrichtung einen Elektromagneten mit einer Hubrich
tung etwa in Bewegungsrichtung des Gaspedals oder quer zur Be
wegungsrichtung des Gaspedals. Bei quer zur Bewegungsrichtung
des Gaspedals verlaufender Hubrichtung ist dann eine Umlenkung
in Richtung der Betätigungsfläche des Gaspedals für den Fahrerfuß
vorgesehen. Die Vibrationseinrichtung kann alternativ einen
elektrischen Vibrationsmotor mit einer Unwucht enthalten. Auch
eine pneumatische Vibrationseinrichtung ist einsetzbar.
Die Maßnahmen des Anspruches 1 ermöglichen eine raumsparende
Anordnung der Vibrationseinrichtung. Gleichzeitig ist ein wirk
samer Schutz der Vibrationseinrichtung vor mechanischen Beschä
digungen und Funktionsbeeinträchtigungen gegeben.
Anspruch 1 unterstützt den modulartigen Aufbau der Vorrichtung
zur haptischen Signalgebung mit Gaspedal, Vibrationseinrichtung
und Steuerelektronik als eine im Kraftfahrzeug einfach zu mon
tierende Baueinheit. Eine Befestigung der Steuerelektronik am
Pedalgehäuse kann prinzipiell analog der Befestigung der Vibra
tionseinrichtung am Pedalgehäuse erfolgen.
Die Ansprüche 2 und 3 schlagen kostengünstige und kleinbauende
Ausführungsformen einer Vibrationseinrichtung vor.
Vorzugsweise ist eine Steuerelektronik vorgesehen, welche die
Vibrationseinrichtung, insbesondere abhängig von mindestens ei
nem im Fahrbetrieb relevanten Parameter zur Erzeugung der Vi
brationen, ansteuert. Beispielsweise wird die Vibrationsein
richtung von der Steuerelektronik mit einer Frequenz von 20 Hz
beaufschlagt. Die Ansteuerung erfolgt vorteilhaft abhängig von
einer quantitativen Auswertung (Schwellwert unter- oder über
schritten) des aufgenommenen bzw. gemessenen Parameters. Abhän
gig von der Wichtigkeit einzelner Parameter und/oder ihrer
quantitativen Werte erzeugt die Vibrationseinrichtung in einer
bevorzugten Ausführungsform Vibrationen mit unterschiedlichen
Amplituden und/oder Frequenzen. Hierzu ist die Steuerelektronik
entsprechend ausgelegt und dimensioniert. Zu überwachende Be
triebszustände des Kraftfahrzeugs sind z. B. Motorölstand, -
druck, Motortemperatur, Kühlwasserstand, -temperatur, Tankin
halt, Zustand der Innen- oder Außenbeleuchtung, Geschwindigkeit
etc. Zu überwachende Zustände des Fahrzeug-Umfeldes sind z. B.
der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug oder zu einem Hinder
nis, Hinweis auf Geschwindigkeitsbeschränkung, eine scharfe
Kurve, eine rote Ampel, Glatteis etc.
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Aus
führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Details II gemäß Fig. 1
in einer ersten Ausführungsform der Vibrationseinrich
tung,
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Details II gemäß Fig. 1
in einer zweiten Ausführungsform der Vibrationseinrich
tung,
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Details II gemäß Fig. 1
in einer dritten Ausführungsform der Vibrationseinrich
tung und
Fig. 5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einer vierten Ausführungsform der Vi
brationseinrichtung.
Die Vorrichtung zur haptischen Signalgebung - nachfolgend kurz:
Vorrichtung 1 - gemäß Fig. 1 weist ein Gaspedal 2 auf, welches
zur Abgabe haptischer Signale an den Fuß 3 eines Fahrers mit
einer Vibrationen erzeugenden Vibrationseinrichtung 4 wirkungs
mäßig gekoppelt ist. Die Vibrationseinrichtung 4 ist nicht am.
Fahrzeug-Chassis, sondern ausschließlich am Pedalgehäuse 5 be
festigt. Dabei ist die Vibrationseinrichtung 4 vollständig vom
Pedalgehäuse 5 umgeben. Das hohle Pedalgehäuse 5 ist auf der
dem Fuß 3 zugewandten Seite von einem Abdeckgummi 7 verschlos
sen. Das Pedalgehäuse 5 korrespondiert mit hier nicht näher
dargestellten Befestigungsmitteln der Vibrationseinrichtung 4,
um einen festen Sitz der Vibrationseinrichtung 4 zu gewährlei
sten.
Beaufschlagt der Fuß 3 das Gaspedal 2, ist dessen parallel zur
Zeichenblattebene in Fig. 1 verlaufende Schwenkrichtung 12 durch
die Schwenkachse 30 des Gaspedals 2 vorgegeben.
Die Vibrationseinrichtung 4 ist mit einer Steuerelektronik 13
elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung ist schema
tisch durch zwei Anschlußleitungen 14, 15 dargestellt. Die Steu
erelektronik 13 steuert die Vibrationseinrichtung 4 in Abhän
gigkeit von mindestens einem im Fahrbetrieb zu überwachenden
Parameter p an. Der Parameter p wird mittels einer Aufneh
mereinheit 16, z. B. eines Messwertaufnehmers, Sensors od. dgl.,
aufgenommen und quantitativ und/oder qualitativ in der Steuere
lektronik 13 ausgewertet. Die Aufnehmereinheit 16 enthält in
einer bevorzugten Ausführungsform mindestens ein übergeordnetes
Steuergerät. Abhängig vom Auswerteergebnis wird die Vibrations
einrichtung 4 angesteuert, gegebenenfalls mit unterschiedlichen
Amplituden und/oder Frequenzen. Die Vibrationseinrichtung 4 be
aufschlagt das Abdeckgummi 7 entsprechend der Ansteuersignale
von der Steuerelektronik 13.
Aufgrund seiner ausschließlichen Befestigung am Pedalgehäuse 5
schwingt die Vibrationseinrichtung 4 frei und überträgt die Vi
brationen lediglich auf ein verhältnismäßig kleines Segment 17
der Betätigungsfläche (hier: Fläche des Abdeckgummis 7) des
Gaspedals 2 für den Fuß 3. Es wird deshalb nur eine kleine Mas
se des Gaspedals 2 in Vibrationsrichtung 11 bewegt, Schwenkbe
wegungen des gesamten Gaspedals 2 um die Schwenkachse 30 werden
vermieden.
Die Vibrationseinrichtung 4 gemäß Fig. 2 enthält einen Elektro
magneten 9 in Form eines Hubmagneten mit einem beweglichen Stö
ßel 10, der quer zur Vibrationsrichtung 11 in Hubrichtung 18
bewegt wird. An dem dem Elektromagneten abgewandten Ende des
Stößels 10 ist ein erstes Gelenk 19 angeordnet. Letzteres ist
über eine Kopplungsstange 20 mit einem zweiten Gelenk 21 gekop
pelt. An diesem zweiten Gelenk 21 ist eine Wippe 22 mit zwei
Drucknasen 23 angelenkt. Die Drucknasen 23 beaufschlagen bei
Aktivierung der Vibrationseinrichtung 4 das Abdeckgummi 7.
In Fig. 3 enthält die Vibrationseinrichtung 4 einen Elektroma
gneten 9' in Form eines Hubmagneten, dessen in Hubrichtung 18
beweglicher Stößel 10' ein konisch verjüngtes Freiende 24
trägt. Dieses Freiende 24 beaufschlagt bei Bewegungen in
Hubrichtung 18 eine Druckstange 25 in Vibrationsrichtung 11,
wodurch die mit der Druckstange 25 fest verbundene Drucknase 23
das Segment 17 des Abdeckgummis 7 beaufschlagt.
Gemäß Fig. 4 enthält die Vibrationseinrichtung 4 einen von der
Steuerelektronik 13 anzusteuernden Vibrationsmotor 26 mit einem
rotationsbeweglichen Exzenter 27, der einseitig eine Drucknase
23 trägt und hierdurch das Segment 17 beaufschlagt.
Gemäß Fig. 5 enthält die Vibrationseinrichtung 4 einen Elektro
magneten 9" in Form eines Hubmagneten, welcher derart ausge
richtet ist, dass die Hubrichtung seines Stößels 10" mit der
Vibrationseinrichtung 11 übereinstimmt. Der Stößel 10" trägt
wiederum eine Drucknase 23 und beaufschlagt entsprechend der
Ansteuerung durch die Steuerelektronik 13 das Segment 17 des
Abdeckgummis 7. Zwar ist der Hubmagnet gemäß Fig. 5 derart dar
gestellt, dass er nur teilweise in den Innenraum 6 des Pedalge
häuses 5 eingesetzt ist. In einer weiteren bevorzugten Ausfüh
rungsform ist jedoch auch der Hubmagnet gemäß Fig. 5 derart di
mensioniert, dass er vom Pedalgehäuse vollständig umgeben ist.
Claims (6)
1. Vorrichtung (1) zur haptischen Signalgebung mittels eines
Gaspedals (2), welches zur Abgabe der haptischen Signale
mit einer Vibrationen erzeugenden Vibrationseinrichtung (4)
wirkverbunden ist, wobei
die Vibrationseinrichtung (4) ausschließlich am Gaspedal (2) befestigt und vollständig vom Gaspedal (2) umgeben ist und/oder
die Vibrationseinrichtung (4) zu ihrer Ansteuerung mit einer Steuerelektronik (13) elektrisch verbunden ist, welche aus schließlich am Gaspedal (2) befestigt und vollständig vom Gas pedal (2) umgeben ist.
die Vibrationseinrichtung (4) ausschließlich am Gaspedal (2) befestigt und vollständig vom Gaspedal (2) umgeben ist und/oder
die Vibrationseinrichtung (4) zu ihrer Ansteuerung mit einer Steuerelektronik (13) elektrisch verbunden ist, welche aus schließlich am Gaspedal (2) befestigt und vollständig vom Gas pedal (2) umgeben ist.
2. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vibrationseinrichtung (4) einen Elektromagneten
(9, 9', 9") enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vibrationseinrichtung (4) einen Vibrationsmotor (26)
enthält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerelektronik (13) die Vibrationseinrichtung (4) in
Abhängigkeit von mindestens einem im Fahrbetrieb relevanten Pa
rameter (p) ansteuert.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch
gekennzeichnet durch
einen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs oder einen Zustand des
Kraftfahrzeug-Umfeldes als Parameter (p).
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerelektronik (13) derart ausgelegt ist, dass die
Vibrationseinrichtung (4) Vibrationen mit unterschiedlichen
Amplituden und/oder Frequenzen erzeugt.
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