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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrpedalsystem. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrpedalsystem das einen Fahrer durch Erzeugen einer Veränderung einer Rückwirkungskraft eines Fahrpedals warnt, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorbestimmte Geschwindigkeitsgrenze überschreitet.
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Typischerweise ist ein Fahrpedalsystem in einem Fahrzeug vorgesehen, und ein Fahrpedal wird gedrückt, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen.
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Zumindest gemäß dem Stand der Technik wie in der
KR 10 2008 0 053 014 A beschrieben, bringt ein Fahrpedalsystem mittels der Federkraft eines elastischen Elements eine Rückwirkungskraft auf ein Fahrpedal auf, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorbestimmte Geschwindigkeitsgrenze überschreitet. Das heißt, die auf das Fahrpedal aufgebrachte Rückwirkungskraft wird schrittweise durch eine Vielzahl von elastischen Elementen gesteuert.
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Zum Beispiel wird die Rückwirkungskraft gemäß dem Stand der Technik schrittweise basierend auf der Anzahl der elastischen Elemente gesteuert, welche die Rückwirkungskraft erzeugen.
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Da die Rückwirkungskraft nur von der Federkraft des elastischen Elements eingestellt ist, tritt das Problem auf, dass die Rückwirkungskraft nicht im Einzelnen gesteuert ist.
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Die
JP 2005-088 796 A beschreibt ein Fahrpedalsystem mit einem Fahrpedal, einer Pedalsteuereinheit, die bei Überschreitung einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze ein Steuersignal zur Steuerung einer Rückwirkungskraft des Fahrpedals basierend auf der vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenze und einer vorbestimmten Betriebsart ausgibt, und einer Rückwirkungseinrichtung, die das Fahrpedal entsprechend dem Steuersignal einstellt.
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Die
US 6 736 233 B2 offenbart ein Fahrpedalsystem mit einem Fahrpedal, einer Pedalsteuereinheit, die ein Steuersignal zur Steuerung der Position des Fahrpedals ausgibt, und einer Rückwirkungseinrichtung, die das Fahrpedal entsprechend dem Steuersignal einstellt und einen Stellantrieb zum Erzeugen einer Antriebskraft entsprechend dem Steuersignal, eine Kraftübertragungseinheit zum Übertragen der Antriebskraft, und ein Rad zum Aufnehmen und Übertragen der Antriebskraft an das Fahrpedal aufweist.
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Die vorliegende Erfindung wurde in dem Bestreben gemacht, ein Fahrpedalsystem zur Warnung zu schaffen, wenn eine vorbestimmte Geschwindigkeitsgrenze überschritten wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Fahrpedalsystem mit einem Fahrpedal und mit einer Pedalsteuereinheit gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
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Es wird ein Fahrpedalsystem bereitgestellt, das ein Fahrpedal verwendet, dessen eines Ende bezüglich einer Fahrzeugkarosserie drehbar ist, und eine Pedalsteuereinheit aufweist. Die Pedalsteuereinheit erhält ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und ein Signal von einem Schalter, vergleicht die beiden Signale, und gibt ein Steuersignal zur Steuerung einer Rückwirkungskraft des Fahrpedals basierend auf einer vorbestimmten Geschwindigkeitsgrenze und einer vorbestimmten Betriebsart in einem Fall aus, in dem eine Fahrzeuggeschwindigkeit die Geschwindigkeitsgrenze überschreitet. Das Fahrpedalsystem weist auf: eine Rückwirkungseinrichtung, die vor dem Fahrpedal oder an einem unteren Abschnitt von diesem angeordnet ist, die das Fahrpedal derart einstellt, dass das Fahrpedal entsprechend der ausgewählten Betriebsart durch Empfangen des Steuersignals in einem Fall, in dem das Steuersignal ausgegeben wird, betrieben wird, wobei die Rückwirkungseinrichtung einen vor dem Fahrpedal angeordneten Stellantrieb aufweist, der eine Antriebskraft aufgrund eines basierend auf dem Steuersignal aufgebrachten Stroms erzeugt, eine Kraftübertragungseinheit, die wahlweise die von dem Stellantrieb erzeugte Kraft überträgt, und ein Rad, das die Kraft von der Kraftübertragungseinheit empfängt und die Kraft an das Fahrpedal überträgt.
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Die vorbestimmte Betriebsart umfasst eine erste Betriebsart, die derart arbeitet, dass das Fahrpedal eine Rückwirkungskraft erzeugt, eine zweite Betriebsart, die derart arbeitet, dass das Fahrpedal eine Vibration erzeugt und eine dritte Betriebsart, die derart arbeitet, dass das Fahrpedal ein Klopfen erzeugt.
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Das Fahrpedalsystem weist ferner ein an einem oberen Abschnitt des Fahrpedals ausgebildetes Gehäuse auf, in dem die Rückwirkungseinrichtung angeordnet ist.
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Der Stellantrieb kann als Motor ausgeführt sein.
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Die Kraftübertragungseinheit weist ein erstes Zahnrad auf, das die Kraft des Stellantriebs empfängt, und ein zweites Zahnrad, welches das Rad durch die Kraft von dem ersten Zahnrad um einen vorbestimmten Winkel dreht, wobei das erste Zahnrad als Stirnrad und das zweite Zahnrad als Schneckenrad ausgeführt ist.
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Das Rad kann als Schneckenrad ausgebildet sein.
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Das Fahrpedalsystem weist ferner einen an dem Rad angeordneten Dämpfer auf.
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1 zeigt ein Fahrpedalsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt einen Zustand in dem ein Fahrpedalsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
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3 und 4 zeigen eine Betätigung eines Fahrpedalsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt erste, zweite und dritte Betriebsarten eines Fahrpedalsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die zugehörigen Figuren im Folgenden näher erläutert.
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Der Ausdruck „Rückwirkungskraft” in dieser Beschreibung wird verwendet, um eine Kraft zu bezeichnen, die auf ein Fahrpedal in Richtung dessen Ausgangsposition wirkt, das heißt, für eine Kraft, die das Fahrpedal in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung drückt, in welcher das Fahrpedal bewegt wird, um ein Fahrzeug zu beschleunigen.
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1 zeigt ein Fahrpedalsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und 2 zeigt einen Zustand in dem ein Fahrpedalsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
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Bezugnehmend auf 1 und 2 werden im Folgenden ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 103, ein Fahrpedal 200, ein Schalter 101, ein Motormanagementsystem (EMS: engine management system) 105, ein Fahrpedalpositionssensor 107 und eine Pedalsteuereinheit 109, die in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, beschrieben.
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Ein Ende des Fahrpedals 200 ist bezüglich einer Fahrzeugkarosserie 210 drehbar und mit einer Stange 203 verbunden.
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Der Schalter 101 erzeugt ein Signal entsprechend zumindest einer Geschwindigkeitsgrenze und einer aus einer Vielzahl von vorbestimmten Betriebsarten ausgewählten Betriebsart. Das Motormanagementsystem 105 empfängt Signale von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 103 und dem Schalter 101.
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Der Fahrpedalpositionssensor 107 erfasst eine Arbeitsposition des Fahrpedals 200 und erzeugt ein entsprechendes Signal.
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Die Pedalsteuereinheit 109 empfängt das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und das Schaltersignal von dem Motormanagementsystem 105. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die Geschwindigkeitsgrenze überschreitet, gibt die Pedalsteuereinheit 109 ein Steuersignal aus, das die Rückwirkungskraft des Fahrpedals 200 einstellt.
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Das heißt, die Pedalsteuereinheit 109 gibt ein Signal aus, um die Rückwirkungskraft des Fahrpedals 200 basierend auf einer vorbestimmten Geschwindigkeitsgrenze und der vorbestimmten Betriebsart zu steuern.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung steuert die Rückwirkungseinrichtung 111 durch Empfangen des Steuersignals in einem Fall, in dem das Steuersignal ausgegeben ist, das Fahrpedal 200 derart, dass das Fahrpedal 200 gemäß einer ausgewählten Betriebsart betrieben ist.
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3 und 4 zeigen eine Betätigung eines Fahrpedalsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Bezugnehmend auf 3 weist die Rückwirkungseinrichtung 111 einen Stellantrieb 401, eine Kraftübertragungseinheit 410 und ein Rad 411 auf.
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Der Stellantrieb 401 erzeugt durch einen Strom, der auf dem Steuersignal basiert, eine Kraft und ist vor dem Fahrpedal 200 angeordnet.
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Dadurch verursacht, dass typischerweise ein Leerraum vor dem Fahrpedal 200 vorgesehen ist, und da der Stellantrieb 401 in dem Leeraum angeordnet ist, kann die effiziente Ausnutzung des Raumes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verbessert werden.
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Die Kraftübertragungseinheit 410 überträgt wahlweise die von dem Stellantrieb 401 erzeugte Kraft, und das Rad 411 nimmt die Kraft von der Kraftübertragungseinheit 410 auf und überträgt die Kraft an das Fahrpedal 200.
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Das heißt, der Stellantrieb 401 kann verschiedene Kräfte entsprechend einem von der Pedalsteuereinheit 109 aufgebrachten Strom erzeugen. Die Geschwindigkeitsgrenze beinhaltet einen vorbestimmten Wert, der als gefährlich betrachtet wird, und kann von einem Durchschnittsfachmann eingestellt werden.
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Die Vielzahl von Betriebsarten sind verschiedene Alternativen den Fahrer zu warnen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die Geschwindigkeitsgrenze überschreitet, und gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, sind diese Alternativen zur unterschiedlichen Steuerung der Pedalrückwirkungskraft des Fahrpedals 200.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung, umfasst die Vielzahl von vorbestimmten Betriebsarten erste, zweite und dritte Betriebsarten.
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Wenn die erste Betriebsart ausgewählt ist, erzeugt das Fahrpedal eine Rückwirkungskraft, während das Fahrpedal wenn die zweite Betriebsart ausgewählt ist, eine Vibration erzeugt.
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Wenn die dritte Betriebsart ausgewählt ist, erzeugt das Fahrpedal ein Klopfen.
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Da der Schalter 101 von dem Fahrer betätigt wird, kann die Geschwindigkeitsgrenze und die gewünschte Betriebsart außerdem von dem Fahrer ausgewählt werden.
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Zusätzlich kann der Pegel jeder Betriebsart, beispielsweise ein Pegel der Rückwirkungskraft, Vibration und des Klopfens, mittels des Pegels des den Stellantrieb 401 beaufschlagenden Stromes gesteuert werden.
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Das heißt zum Beispiel, dass der Pegel der Rückwirkungskraft, Vibration und des Klopfens entsprechend einem Geschwindigkeitsbereich und der Höhe der Geschwindigkeit entsprechend jeder Betriebsart bestimmt werden kann.
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Da der Stellantrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mittels dem Pegel des Stromes betätigt wird, können die Betriebsarten und der Pegel entsprechend dem Strom mit größerer Genauigkeit bestimmt werden und entsprechend eine genaue Rückwirkungskraft für jeden Geschwindigkeitsbereich vorbestimmt werden.
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Das Motormanagementsystem 105 kann durch ein typisches Motormanagementsystem eines herkömmlichen Fahrzeugs ausgeführt sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung empfängt das Motormanagementsystem 105 Signale von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 103 und vom Schalter 101 und gibt diese an die Pedalsteuereinheit 109 aus.
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Der Fahrpedalpositionssensor 107 erfasst eine Pedalposition des Fahrpedals 200 und sendet die erfasste Pedalposition an die Pedalsteuereinheit 109.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt das Fahrpedalsystem seinen Betrieb ein, wenn das Signal von dem Fahrpedalpositionssensor 107 einer tiefen Betätigung (bspw. mehr als 85% des Hubes) des Fahrpedals 200 entspricht, oder wenn der Schalter 101 ausgeschaltet wird.
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Die Pedalsteuereinheit 109 kann mittels zumindest eines Mikroprozessors ausgeführt sein, der ein vorbestimmtes Programm ausführt, und das vorbestimmte Programm kann programmiert sein, um eine Gruppe von Anweisungen aufzuweisen, um Schritte in einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auszuführen, das später näher erläutert wird.
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Bezugnehmend auf 2 weist das Fahrpedalsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ferner ein Gehäuse 201 auf.
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Das Gehäuse 201 ist an einem oberen Abschnitt des Fahrpedals 200 ausgebildet und die Rückwirkungseinrichtung 111 in dem Gehäuse 201 angeordnet und erzeugt die Kraft.
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Eine Senke (nicht dargestellt) von der Wärme ausgestoßen wird, ist in dem Gehäuse 201 ausgebildet, und die in dem Stellantrieb 401 und der Kraftübertragungseinheit 410 erzeugte Wärme ist durch die Senke ausgestoßen.
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Der Stellantrieb 401 kann als Motor, insbesondere als ein Gleichstrom(DC)-Motor ausgebildet sein.
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Die Kraftübertragungseinheit 410 umfasst ein erstes Zahnrad 403 und ein zweites Zahnrad 407, wobei das erste Zahnrad 403 als Stirnrad und das zweite Zahnrad 407 als Schneckenrad ausgebildet sein kann.
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Das erste Zahnrad 403 nimmt die Kraft von dem Stellantrieb 401 auf und das zweite Zahnrad 407 nimmt die Kraft von dem ersten Zahnrad 403 auf und dreht das Rad 411 um einen vorbestimmten Winkel.
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Zusätzlich kann das Rad 411 als Schneckenrad ausgebildet sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, weist das Fahrpedalsystem ferner einen an dem Rad 411 angeordneten Dämpfer 417 auf.
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Zusätzlich kann kein Stoß durch Betätigung des Fahrpedals 200 auftreten, selbst wenn das Fahrpedal 200 betätigt wird, nach dem die Rückwirkungseinrichtung 111 aktiv wurde, da der Dämpfer 417 in einer Drehrichtung des Fahrpedals 200 an der Ausnehmung 413 angeordnet ist.
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Bezugnehmend auf 1, 3 und 4 wird die Funktion des Fahrpedalsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Folgenden beschrieben.
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3 zeigt einen Zustand, in dem das Fahrpedalsystem nicht in Betrieb ist und nur das Fahrpedal 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung arbeitet.
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Wenn ein Fahrer das Fahrpedal 200 betätigt, kehrt das Fahrpedal 200 aufgrund einer Feder (nicht dargestellt) in seine Ausgangsposition zurück.
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Wie in 3 dargestellt, ist der Dämpfer 417 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nicht berührt, wenn die Rückwirkungseinrichtung 111 nicht wirksam ist, obwohl sich das Fahrpedal 200 bezüglich der Fahrzeugkarosserie 210 dreht.
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Wenn eine vorbestimmte gefährliche Situation festgestellt wird, oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit eine Geschwindigkeitsgrenze einer ausgewählten Betriebsart überschreitet, erhält das Motormanagementsystem 105 ein entsprechendes Signal und gibt dieses an die Pedalsteuereinheit 109 aus.
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Die vorbestimmte gefährliche Situation kann beispielsweise von einem Fahrzeugnavigationssystem oder einer Frontüberwachungskamera erfasst werden, und eine derartige gefährliche Situation kann auf geeignete Weise von einem Durchschnittsfachmann als eine Ausführungsauswahl bestimmt werden.
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Wenn die Pedalsteuereinheit 109 das entsprechende Signal empfängt, betätigt die Pedalsteuereinheit 109 die Rückwirkungseinrichtung 111.
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Dies verursacht, dass zu dieser Zeit, wenn die Pedalsteuereinheit 109 den Stellantrieb 401 betätigt, das erste Zahnrad 403 und das zweite Zahnrad 407 aufeinander folgend drehen (Bezugnehmend auf die in der Kraftübertragungseinheit 410 von 3 dargestellten Pfeile).
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Folglich dreht sich das Schneckenrad 411 im Uhrzeigersinn und der Dämpfer 417 kommt in Anlage an einen Vorsprung.
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Daher dreht das Rad 411 in einer gegen den Uhrzeigersinn gerichteten Richtung und das erste Zahnrad 403 und das zweite Zahnrad 407 drehen folgend in einer zu dieser entgegengesetzten Richtung, wenn der Fahrer das Fahrpedal 200 zu dieser Zeit drückt.
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Schließlich dreht der Motor 401, welcher den Stellantrieb 401 ausbildet, in einer zu dieser entgegengesetzten Richtung und die Rückwirkungskraft wird erzeugt.
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Zu dieser Zeit entsteht, wie vorbeschrieben, Wärme in der Kraftübertragungseinheit 410 und dem Motor 401, diese Wärme wird mittels der Senke ausgestoßen.
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Somit kann der Fahrer die Veränderung der Rückwirkungskraft des Fahrpedals 200 spüren und die Warnung vor einer gefährlichen Situation oder der Überschreitung einer Geschwindigkeitsgrenze wahrnehmen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, ist das Fahrpedalsystem ausgeschaltet, wenn der Fahrer das Fahrpedal 200 weiter als einen Kickdown-Punkt (zum Beispiel weiter als 85% des gesamten Hubes des Fahrpedals 200) drückt, oder wenn der Schalter 101 ausgeschaltet ist.
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Wenn das Fahrpedalsystem ausgeschaltet ist, kehrt das Rad 411 der Rückwirkungseinrichtung 111, wie in 3 dargestellt, in seine Ausgangsposition zurück.
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Das heißt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Warnfunktion sowohl ausgeschaltet und eine gewöhnliche Rückwirkungskraft auf das Fahrpedal 200 aufgebracht werden, als auch eine Vielzahl von Warnbetriebsarten, d. h. die ersten, zweiten und dritten Betriebsarten, ausgeführt werden.
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5 zeigt erste, zweite und dritte Betriebsarten eines Fahrpedalsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Insbesondere zeigt (a) von 5 die erste Betriebsart, (b) die zweite Betriebsart und (c) die dritte Betriebsart.
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Gemäß der Vorbeschreibung ist dem Stellantrieb 401 der Rückwirkungseinrichtung 111 ein Strom mittels der Pedalsteuereinheit 109 zugeführt, und die Pedalsteuereinheit 109 führt den Strom entsprechend der vorbestimmten Betriebsart zu dem Stellantrieb 401.
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Der Motor 401 ist von dem Strompegel gesteuert, wobei wenn der Strom konstant zugeführt wird, wie in (a) von 5 gezeigt, die erste Betriebsart ausgeführt werden kann.
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Außerdem wird, wie in (b) von 5 gezeigt, eine Vibration auf das Fahrpedal 200 aufgebracht, wenn der Strom für eine konstante Periode zugeführt wird, da der Motor 401 von dem Strompegel betrieben wird.
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Dadurch kann die zweite Betriebsart ausgeführt werden.
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Wie in (c) von 5 gezeigt, kann zu dem Fahrpedal 200 ein Klopfen übertragen und dadurch die dritte Betriebsart ausgeführt werden, wenn der Strom zeitweilig zugeführt wird.
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Außerdem können eine Periode von der Vibration und eine Periode von dem Klopfen der zweiten und dritten Betriebsarten durch Veränderung des Stromes und der Zeit in der der Strom zugeführt ist verändert werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, kann in einer gefährlichen Situation oder wenn der Fahrer eine Geschwindigkeitsgrenze überschreitet, der Fahrer vor dieser Situation gewarnt werden. Dadurch kann die Sicherheit beim Fahren eines Fahrzeugs verbessert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Schalter
- 103
- Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
- 105
- Motormanagementsystem
- 107
- Fahrpedalpositionssensor
- 109
- Pedalsteuereinheit
- 111
- Rückwirkungseinrichtung
- 201
- Gehäuse
- 200
- Fahrpedal
- 401
- Stellantrieb
- 410
- Kraftübertragungseinheit
- 417
- Dämpfer
