DE102006025339A1

DE102006025339A1 - Pedal, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102006025339A1
Application number: DE200610025339
Authority: DE
Inventors: Harald Berninger
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2007-12-06

Abstract

Ein Pedal (1) eines Kraftfahrzeugs ist in einer z-Richtung bewegbar und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Vibration zur haptischen Signalgebung ausgestattet. Um unwillkürliche Reaktionen eines Fahrers des Kraftfahrzeugs zu vermeiden, ist die Vibration in einer zur z-Richtung senkrechten x,y-Ebene erzeugbar.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Pedal, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, das in einer z-Richtung bewegbar ist, mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Vibration zur haptischen Signalgebung.
Pedale mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Vibration, um haptisch beispielsweise Warnsignale an einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs zu übermitteln, werden vor allem in hochwertigen Kraftfahrzeugen für Fahrassistenzsysteme eingesetzt. Wird z.B. mit einem Beschleunigungssensor eine zu hohe Kurvengeschwindigkeit festgestellt, kann mit einer elektromechanischen Einrichtung ein Gegendruck des Gaspedals, das von einem Fuß des Fahrers gedrückt wird, erhöht werden, um diesen durch diese Rückmeldung dazu aufzufordern, seinen Pedaldruck zu erniedrigen, wodurch das Kraftfahrzeug mit einer geringeren Geschwindigkeit durch die Kurve fährt. In gleicher Weise können sogenannte Druckpunkte beispielsweise an einem Bremspedal erzeugt werden, so dass bei einer Überwindung des Druckpunktes eine volle Bremsleistung unabhängig von der weiteren Pedalstellung erzeugt wird.
Weiterhin ist es bekannt, einem Pedal eines Kraftfahrzeugs eine Einrichtung zur Erzeugung einer Vibration zuzuordnen, um den Fahrer durch die Vibration indirekt dazu aufzufordern, den Pedaldruck zu vermindern.
Die DE 100 26 048 A1 offenbart eine Vorrichtung zur haptischen Signalgebung, bei der eine gerichtete Vibration des Pedals erzeugbar ist. Diese Vibration wird durch eine bewegte Masse erzeugt, die im Wesentlichen in der Bewegungsrichtung des Pedals schwingt oder oszilliert.
Die WO 03/011684 A1 zeigt eine Vibrationsalarmvorrichtung, die an einem Pedal eine Vibration ebenfalls in Richtung der Pedalbetätigungsrichtung erzeugt, um den Fahrer dazu aufzufordern, seinen Fuß vom Pedal zu nehmen.
Die bekannten Pedale mit einer Vibrationseinrichtung sind insofern nachteilig, als durch die Vibration in z-Richtung, die der Bewegungsrichtung des Pedals entspricht, unwillkürlich ein Fuß reflexartig zurückgezogen wird, so dass beispielsweise ein Gaspedal unvermittelt in Neutralstellung zurückgeht und nachfolgende Verkehrsteilnehmer einen Auffahrunfall verursachen können. Dies kann zwar durch entsprechende Steuerungseinrichtungen, die einen solchen unwillkürlichen Bewegungsvorgang überwachen, vermieden werden, dies erfordert jedoch einen erheblichen konstruktiven sowie steuerungstechnischen Aufwand. Bei elektromechanischen Einrichtungen zur Erzeugung einer Gegenkraft an einem Pedal sind zudem aufwändige Stellelemente, beispielsweise in Form einer Schubstange, die auf das Pedal einwirkt, notwendig, die einen erheblichen Einbauraum erfordern.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Pedal der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine unerwünschte Reaktion eines Fahrers auf eine erzeugte Vibration praktisch ausgeschlossen ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vibration in einer zur z-Richtung senkrechten x, y-Ebene erzeugbar ist.
In an sich beliebiger Weise, bevorzugt jedoch wie im Folgenden beschrieben, kann an einem Pedal eines Kraftfahrzeugs eine Vibration erzeugt werden, um den Fahrer auf eine besondere Verkehrssituation hinzuweisen. Beispielsweise kann bei einem Kraftfahrzeug mit einer Abstandserfassung zu vorausfahrenden Kraftfahrzeugen bei Unterschreiten eines geschwindigkeitsabhängigen Sicherheitsabstands das Gaspedal in Vibration versetzt werden, um den Fahrer durch dieses haptische Signal dazu aufzufordern, seine Geschwindigkeit zu verringern. Erfindungsgemäß wird diese Vibration jedoch nicht in z-Richtung, d.h. der Richtung, in der das Pedal durch den Fuß des Fahrers gedrückt wird, erzeugt, sondern in einer dazu senkrechten Richtung, d.h. in einer im Wesentlichen senkrecht zur z-Richtung aufgespannten x, y-Ebene. Im Rahmen der Erfindung ist es mit umfasst, dass das Pedal bzw. eine Pedalplatte nicht linear in einer Raummrichtung sondern entlang einer Kurvenbahn bewegt wird, wobei die Vibration dann im Wesentlichen parallel zu der Pedalplatte, auf die ein Fuß des Fahrers aufgelegt ist, erzeugt wird. Dabei kann das Pedal sowohl nur in einer ersten Richtung vibrieren als auch in zwei oder mehreren weiteren Richtungen, um beispielsweise verschiedene Informationen an den Fahrer zu übermitteln.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Vibration senkrecht zur hauptsächlichen Bewegungsrichtung des Pedals der Fahrer nicht in unerwünschter Weise dazu veranlasst wird, seinen Fuß unwillkürlich ruckartig zurückzuziehen. Somit verbleibt das Pedal während und nach der Vibration in seiner momentanen Stellung und wird erst langsam aufgrund einer Änderung des Fuß drucks des Fahrers in seiner Position verändert. Demzufolge ist das Auftreten von verkehrsgefährdenden Situationen zuverlässig vermieden.
Um weitere Rückmeldungen oder Hinweise für eine sichere Fahrweise an den Fahrer haptisch zu übermitteln, ist die Vibration im oder am Pedal des Kraftfahrzeugs hinsichtlich ihrer Frequenz und/oder ihrer Amplitude variierbar. Beispielsweise kann bei einem zu dichten Auffahren auf ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug eine Vibration höherer Frequenz und/oder Amplitude erzeugt werden als bei einer nur geringfügig zu schnellen Kurvenfahrt.
Zur Erzeugung der Vibration ist zweckmäßigerweise an dem Pedal eine bewegbare Masse, beispielsweise ein Metallteil, angeordnet, das elektromotorisch bewegbar ist. Derartige Einrichtungen zur Erzeugung einer Vibration sind im Stand der Technik bekannt und können in einfacher Weise in ein Pedal bzw. eine Pedalplatte integriert werden, wobei die Vibrationseinrichtung vorzugsweise von einem zentralen Steuergerät des Kraftfahrzeugs, das alle Funktionen des Kraftfahrzeugs überwacht und regelt, angesteuert wird.
In gleicher Weise können dem Pedal mehrere antreibbare Zahnriegel zugeordnet sein. Hierbei ist es möglich, jeden oder nur jeden zweiten Zahnriegel anzutreiben. Zweckmäßigerweise sind die Zahnriegel gegenläufig antreibbar. Dabei werden benachbarte Zahnriegel gegenläufig zueinander bewegt, um eine Vibration in einer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Pedals aufgespannte Ebene zu erzeugen.
Weiterhin können derartige Vibrationen mit einem Piezo-Element erzeugt werden, das vorteilhaft praktisch verschleißfrei ist.
Ebenso können Vibrationen in einer x, y-Ebene durch magnetische Stempel oder Stifte erzeugt werden, die mit Hilfe von Elektromagneten in schwingende Bewegungen versetzbar sind. Bevorzugt sind die Stempel oder Stifte derart beaufschlagt, dass sie sich wellenförmig mit einer vorgegebenen Maximalamplitude bewegen. Durch die gewählte Maximalamplitude ist die Bewegung in z-Richtung begrenzt.
Dem Pedal bzw. der Einrichtung zur Erzeugung einer Vibration kann ein Rahmen oder eine rahmenartige Umfassung zugeordnet sein, um Bewegungen der schwingenden Teile in einer z-Richtung zu unterbinden. Somit ist der Nutzungskomfort eines derartigen Pedals wesentlich erhöht, da der Fahrer nicht durch Vibrationen unwillkürlich zum Zurückziehen seines Fußes veranlasst wird.
Ein solches Pedal, das mit einer Vibrationseinrichtung zur Erzeugung einer Vibration in der x, y-Ebene ausgestattet ist, ist vorzugsweise ein Gas-, Brems- oder Kupplungspedal eines Kraftfahrzeugs, um haptische Rückmeldungen an den Fahrer des Kraftfahrzeugs zu übermitteln ohne verkehrsgefährdende Situationen oder Verhaltensweisen zu provozieren. Prinzipiell könnte auch ein Pedal einer Feststellbremse mit einer solchen Einrichtung versehen sein. Ferner können derartige Pedale oder Betätigungseinrichtungen auf allen Gebieten der Technik eingesetzt werden, beispielsweise an Maschinen, an denen ein Pedal oder ein Handgriff zur Auslösung eines Bearbeitungsvorgangs betätigt werden muss.
Weiterhin ist bevorzugt die Einrichtung zur Erzeugung einer Vibration in der x, y-Ebene als Nachrüstsatz ausgebildet, der beispielsweise auf ein vorhandenes Pedal bzw. dessen Pedalplatte aufgesetzt werden kann. Alternativ kann der Nachrüstsatz derart ausgelegt sein, dass eine vorhandene Pedalplatte vom Pedalhebel abmontiert und durch eine Pedalplatte mit einer Vibrationseinrichtung ersetzt wird.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 ein erfindungsgemäßes Pedal eines Kraftfahrzeugs und
2 bis 4 Beispiele einer dem Pedal nach 1 zuzuordnenden Vibrationseinrichtung.
Eine Pedalplatte 2 des Pedals 1 des Kraftfahrzeugs ist mit einem Fuß des Fahrers im Wesentlichen in z-Richtung bewegbar. Die Pedalplatte 2 ist dabei relativ zu einem um eine Achse 6 verschwenkbaren Pedalhebel 3 beweglich oder fest an diesem angeordnet.
Um den Fahrer des Kraftfahrzeugs auf eine verkehrsgefährdende Situation, wie ein zu dichtes Auffahren, eine zu schnelle Kurvenfahrt oder dergleichen, aufmerksam zu machen, verfügt das Pedal 1 über eine Einrichtung zur Erzeugung einer Vibration in einer zur z-Richtung senkrechten x, y-Ebene. Selbstverständlich kann die Vibration dabei nicht nur in einer ersten Raumrichtung x erfolgen, sondern in zwei oder mehr Richtungen. Es ist dabei mit umfasst, dass das Pedal 1 bzw. die Pedalplatte 2 aufgrund des verschwenkbaren Pedalhebels 3 entlang einer Kurvenbahn bewegbar ist, solange die erzeugte Vibration im Wesentlichen in der x, y-Ebene, die parallel zur Pedalplatte 2 ausgerichtet ist, erfolgt. Somit ist ein unwillkürliches Zurückziehen des Fußes vom Pedal 1 wirkungsvoll vermieden.
Zur Ausgestaltung der Einrichtung zur Erzeugung der Vibration in der x, y-Ebene ist der Pedalplatte 2 eine schwingende Masse zugeordnet, die innerhalb der x, y-Ebene hin- und herbewegbar ist. Alternativ kann eine solche Vibration durch mehrere, insbesondere elektromotorisch antreibbare Zahnriegel 4 erzeugt werden, wobei jeweils benachbarte Zahnriegel 4 gegenläufig bewegbar sind, wie in 2 dargestellt. Ebenso können jeweils nur die zweiten Zahnriegel bewegt werden, wobei die ersten feststehend ausgebildet sind.
Weiterhin sind alternativ der Pedalplatte 2 mehrere magnetische Stempel 5 oder Stifte zugeordnet sind, die mittels Elektromagneten 7 innerhalb der x, y-Ebene bewegbar sind, um eine wellenförmige Bewegung in der Pedalplatte 2 zu erzeugen, wie in 3 abgebildet.
Schließlich können der Pedalplatte 2 piezokeramische Schwinger bzw. eine entsprechend ausgebildete Keramikschicht zugeordnet sein, um entsprechend der 4 eine wellenförmige Bewegung zu erzeugen.
Im Übrigen können die Vibrationen hinsichtlich Amplitude und/oder Frequenz variiert werden, um unterschiedliche Rückmeldungen an den Fahrer des Kraftfahrzeugs zu übermitteln.

1: Pedal
2: Pedalplatte
3: Pedalhebel
4: Zahnriegel
5: Stempel
6: Achse
7: Elektromagnet
x, y, z: Raumrichtungen

Claims

Pedal, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, das in einer z-Richtung bewegbar ist, mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Vibration zur haptischen Signalgebung, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibration in einer zur z-Richtung senkrechten x, y-Ebene erzeugbar ist.
Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibration hinsichtlich Frequenz und/oder Amplitude variierbar ist.
Pedal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Pedal (1) eine elektromotorisch bewegbare Masse angeordnet ist.
Pedal nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Pedal (1) antreibbare Zahnriegel (4) zugeordnet sind.
Pedal nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnriegel (4) gegenläufig antreibbar sind.
Pedal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Pedal (1) ein Piezo-Element zugeordnet ist.
Pedal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Pedal (1) magnetische Stempel (5) zugeordnet sind.
Pedal nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempel (5) derart beaufschlagt sind, dass sie sich wellenförmig mit einer vorgegebenen Maximalamp litude bewegen.
Pedal nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pedalplatte (2) des Pedals (1) einen Rahmen aufweist, um Bewegungen in z-Richtung zu unterbinden.
Pedal nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Pedal (1) ein Gas-, Brems-, oder Kupplungspedal eines Kraftfahrzeugs ist.
Nachrüstsatz für ein Pedal (1) eines Kraftfahrzeugs, das in einer z-Richtung bewegbar ist, umfassend eine Einrichtung zur Erzeugung einer Vibration in einer zur z-Richtung senkrechten x, y-Ebene.