DE102004026407A1

DE102004026407A1 - Verfahren zur Steuerung einer einstellbaren Rückstellkraft auf ein Fahrpedal in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102004026407A1
Application number: DE200410026407
Authority: DE
Inventors: Markus Schieritz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-05-29
Filing date: 2004-05-29
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2024-05-30
Also published as: DE102004026407B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer einstellbaren Rückstellkraft auf ein Fahrpedal in einem Fahrzeug, wobei die Rückstellkraft bei einer vorgegebenen Betriebsbedingung in einer ersten Fahrpedalposition eingestellt wird und durch den Fahrer übertretbar ist. Erfindungsgemäß wird bei Übertreten der Rückstellkraft diese reduziert und bei reduzierter Rückstellkraft und einer weiteren Bedingung die Rückstellkraft in der aktuellen Fahrpedalposition wieder erhöht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer einstellbaren Rückstellkraft nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind verschiedene Mechanismen für aktive Fahrpedale, sog. Force-Feedback-Pedale, bekannt, mit denen mittels einer variablen Rückstellkraft dem Fahrer eine bestimmte Stellung des Fahrpedals haptisch angeboten werden kann. Zum Beispiel kann dem Fahrer durch eine variable Rückstellkraft mit dem aktiven Fahrpedal haptisch die notwendige Stellung des Fahrpedals zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit angezeigt werden. Folgt der Fahrer der variablen Rückstellkraft des aktiven Fahrpedals, wird die vorgegebene Geschwindigkeit eingehalten. Durch Übertreten der variablen Rückstellkraft des aktiven Fahrpedals hat der Fahrer jedoch die Möglichkeit, über die vorgegebene Geschwindigkeit hinaus zu beschleunigen. Eine derartige Vorrichtung zur Begrenzung der Geschwindigkeit ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 24 42 511 bekannt.

In der 8b der DE 102 50 456 A1 ist ein beispielhafter Verlauf der auf ein aktives Fahrpedal wirkenden Kraft dargestellt. Abhängig vom Fahrpedalwinkel bzw. der Fahrpedalposition steigt eine Grund-Gegenkraft an, die in der Regel durch ein Federelement im Fahrpedal hervorgerufen wird. Solange die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als eine vorgegebene Soll-Geschwindigkeit ist, wirkt keine zusätzliche Rückstellkraft auf das Fahrpedal. Bei Erreichen der vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit wird das aktive Fahrpedal sprungartig mit der variablen Rückstellkraft beaufschlagt, welche der Fahrer deutlich wahrnimmt. Der Fahrer kann das Fahrpedal übertreten, in dem eine Kraft aufbringt, die größer ist als die auf das Fahrpedal wirkende Gegenkraft und die auf das Fahrpedal wirkende Rückstellkraft.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Steuerung der einstellbaren Rückstellkraft anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Ansprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer einstellbaren Rückstellkraft auf ein Fahrpedal in einem Fahrzeug, wobei die Rückstellkraft bei einer vorgegebenen Betriebsbedingung in einer ersten Fahrpedalposition eingestellt wird und durch den Fahrer übertretbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass bei Übertreten der Rückstellkraft diese reduziert wird und dass bei reduzierter Rückstellkraft und einer weiteren Bedingung die Rückstellkraft in der aktuellen Fahrpedalposition wieder erhöht wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Rückstellkraft in einer ersten Fahrpedalposition, wenn eine vorgegebene Betriebsbedingung erfüllt ist, eingestellt. Bei der vorgegebenen Betriebsbedingung könnte es sich bspw. um einen im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch optimalen Betriebspunkt oder um einen eingestellten Mindestabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug handeln. Vorteilhafterweise ist die vorgegebene Betriebsbedingung eine eingestellte Soll-Geschwindigkeit.

Wird die Rückstellkraft aufgrund der vorgegebenen Betriebsbedingung in der ersten Fahrpedalposition erzeugt, kann der Fahrer des Fahrzeugs aus verschiedenen Gründen die Rückstellkraft übertreten wollen. Ist bspw. als vorgegebene Betriebsbedingung eine Soll-Geschwindigkeit gegeben und möchte der Fahrer bspw. ein vorausfahrendes, langsameres Fahrzeug überholen, benötigt er kurzzeitig eine höhere Geschwindigkeit als die Soll-Geschwindigkeit, um rasch an dem vorausfahrenden Fahrzeug vorbei fahren zu können. Um die bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit eingestellte Rückstellkraft zu übertreten, muss er eine erhöhte Kraft aus das Fahrpedal aufbringen. Hat der die Rückstellkraft übertreten, erkennt das System, dass der Fahrer in diesem Moment die eingestellte Soll-Geschwindigkeit nicht beibehalten möchte. Erfindungsgemäß wird die Rückstellkraft reduziert, um dem Fahrer eine schnelle Beschleunigung des Fahrzeugs zu ermöglichen. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet folglich den Vorteil, dass die Kraft, die der Fahrer nach Übertreten der Rückstellkraft aufwenden muss, wieder kleiner wird und somit leichter übertreten werden kann.

Ist die weitere Betriebsbedingung erfüllt, wird davon ausgegangen, dass der Fahrer die kritische Situation überwunden hat und sich wieder durch eine Rückstellkraft auf das Fahrpedal führen lassen möchte. Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß bei reduzierter Rückstellkraft und einer weiteren Bedingung die Rückstellkraft in der aktuellen Fahrpedalposition wieder erhöht.

Vorteilhafterweise ist die weitere Bedingung eine Null-Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder eine konstante Fahrpedalstellung.

Beträgt die Beschleunigung des Fahrzeugs nach der Reduzierung der Rückstellkraft wieder in etwa Null, d. h. es liegt ein Übergang des Fahrzeugs von einer Beschleunigungsfahrt zu einer geschwindigkeitskonstanten Fahrt vor, ist die weitere Bedingung erfüllt und es kann davon ausgegangen werden, dass sich der Fahrer wieder führen lassen möchte. Anstelle oder zusätzlich kann aber auch die Position des Fahrpedals überprüft werden. Bleibt die Position des Fahrpedals zumindest für einen vorgegebenen Zeitraum in etwa konstant bzw. ändert sich nur in einem minimalen Bereich, ist die weitere Bedingung erfüllt und es kann davon ausgegangen werden, dass sich der Fahrer wieder führen lassen möchte.

In einer ersten Alternative wird vorteilhafterweise bei Wiedererhöhung der Rückstellkraft in der aktuellen Fahrpedalposition, die in der aktuellen Fahrpedalposition vorliegende aktuellen Betriebsbedingung zur vorgegebenen Betriebsbedingung. Bspw. hat der Fahrer aufgrund einer Geschwindigkeitsbegrenzung innerhalb eines Orts eine Soll-Geschwindigkeit von 50 km/h vorgegeben. Verlässt er den Ort bzw. die Geschwindigkeitsbegrenzung kann er das Fahrzeug durch Übertreten der Rückstellkraft beschleunigen. Hat der Fahrer dann eine Geschwindigkeit erreicht, mit der er weiterfahren möchte, wird er das Fahrzeug nicht mehr weiter beschleunigen. Ein für die Steuerung der Rückstellkraft integriertes Steuergerät erkennt, dass keine Beschleunigung mehr vorliegt und erhöht somit die Rückstellkraft in der aktuellen Fahrpedalposition und übernimmt die aktuelle Geschwindigkeit als Soll-Geschwindigkeit.

In einer zweiten Alternative bleibt die ursprünglich vorgegebene Betriebsbedingung erhalten. Vorteilhafterweise wird dann die Rückstellkraft innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls von der aktuellen Fahrpedalposition in die zur vorgegebenen Betriebsbedingung gehörigen erste Fahrpedalposition zurückverschoben.

Wird bei dieser Alternative bei reduzierter Rückstellkraft und der weiteren Bedingung die aktuelle Rückstellkraft in der aktuellen Fahrpedalposition wieder erhöht, wird der Fahrer zwar wieder geführt, allerdings stimmt die aktuelle Fahrpedalposition in der Regel nicht mit der vorgegebenen Betriebsbedingung überein. Deshalb wird gemäß der erfindungsgemäßen Weiterbildung die Rückstellkraft von der aktuellen Fahrpedalposition in die zur vorgegebenen Betriebsbedingung gehörigen ersten Fahrpedalposition zurückverschoben. Die Verschiebung wird innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls derart vorgenommen, dass der Fahrer die Verschiebung nicht oder kaum wahrnimmt.

Vorteilhafterweise wird die Rückstellkraft erst nach Übertreten um einen vorgegebenen Fahrpedalpositions-Differenzwert reduziert. Dadurch wird verhindert, dass die Rückstellkraft reduziert wird, falls der Fahrer bspw. aufgrund seiner sportlichen Fahrweise die Rückstellkraft nur geringfügig übertritt, dies aber gar nicht beabsichtigt hat. Zur Ermittlung des Fahrpedalpositions-Differenzwertes wird die Differenz aus der aktuellen Position bzw. der aktuellen Winkellage des Fahrpedals und der Position bzw. Winkellage des Fahrpedals, bei der das Fahrpedal mit der Rückstellkraft beaufschlagt wird, berechnet. Erst wenn der tatsächliche Fahrpedalpositions-Differenzwert den vorgegebenen Fahrpedalpositions-Differenzwert überschreitet, wird vorteilhafterweise die Rückstellkraft reduziert.

Vorteilhafterweise wird die Rückstellkraft gegen Null reduziert, so dass der Fahrer lediglich eine durch die Auslenkung des Fahrpedals verursachte Grenz-Gegenkraft überwinden muss.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt
1 einen Verlauf einer Rückstellkraft auf ein Fahrpedal gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens in der ersten Alternative und
2 einen Verlauf einer Rückstellkraft auf ein Fahrpedal gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens in der zweiten Alternative.
In beiden Fig. ist in Abhängigkeit von der Auslenkung eines Fahrpedals bzw. der Fahrpedalposition φ eine auf das Fahrpedal wirkende Gegenkraft F aufgetragen. Auf das Fahrpedal wirkt stets eine Grund-Gegenkraft G, die mit steigender Auslenkung φ des Fahrpedals stetig zunimmt. Diese Grund-Gegenkraft G wird in der Regel durch eine im Fahrpedal integrierte Feder erzeugt, die dazu dient, dass sich das Fahrpedal beim Loslassen aus jeder beliebigen Auslenkung φ stets in die Ruhelage zurückbewegt.
Solange die Auslenkung φ des Fahrpedals geringer als φ_B ist, wirkt lediglich die Grund-Gegenkraft G auf das Fahrpedal. Bei einer Auslenkung φ_B, bei der eine vorgegebene Betriebsbedingung erfüllt ist, wird das Fahrpedal zusätzlich zur Grund-Gegenkraft G mit einer Rückstellkraft R beaufschlagt. Die Betriebsbedingung ist vorteilhafterweise eine eingestellte Soll-Geschwindigkeit. Die Rückstellkraft R steigt sehr schnell bis zu einem bestimmten Rückstellkraft-Grenzwert RG an, um dem Fahrer zu signalisieren, dass er die eingestellte Soll-Geschwindigkeit erreicht hat. Betätigt der Fahrer das Fahrpedal mit einer Kraft F, die größer ist als der Rückstellkraft-Grenzwert RG, übertritt er die Rückstellkraft R und die Auslenkung φ des Fahrpedals nimmt weiter zu. Die Rückstellkraft R bleibt solange auf dem Rückstellkraft-Grenzwert- Niveau RG, solange die Differenz aus der aktuellen Auslenkung φ_a und der Auslenkung φ_B geringer ist als ein vorgegebener Fahrpedalpositions-Differenzwert dφ_G, der durch die beiden Auslenkungen φ_B und φ₂ definiert ist.
Steigt die Auslenkung φ über den vorgegebenen Fahrpedalpositions-Differenzwert dφ_G, also über φ₂ hinaus, weiter an, wird die Rückstellkraft R erfindungsgemäß reduziert. Die Rückstellkraft wird vorteilhafterweise gemäß einer Rampe reduziert, bis sie vorteilhafterweise gegen Null n geht. Auf das Fahrpedal wirkt dann lediglich noch die Grund-Gegenkraft G. Ist bei reduzierter Rückstellkraft R die weitere Bedingung erfüllt, also die Beschleunigung in etwa Null, d. h. das Fahrzeug bewegt sich mit nahezu konstanter Geschwindigkeit, oder die Position des Fahrpedals in etwa konstant, wird erfindungsgemäß die Rückstellkraft R in der aktuellen Fahrpedalposition φ_a0 wieder erhöht, um den Fahrer zu führen.
In 1 ist das Verfahren gemäß der ersten Alternative aufgezeigt. Vorteilhafterweise wird in diesem Fall bei Wiedererhöhen der Rückstellkraft R in der aktuellen Fahrpedalposition φ_a0, die in der aktuellen Fahrpedalposition φ_a0 vorliegende Betriebsbedingung, in diesem Beispiel die aktuelle Geschwindigkeit, zur vorgegebenen Betriebsbedingung.
Im Gegensatz dazu ist in der 2 das Verfahren bzw. der Verlauf der Rückstellkraft R gemäß der zweiten Alternative dargestellt. In diesem Fall bleibt die ursprüngliche Betriebsbedingung erhalten, so dass die aktuelle Fahrpedalposition φ_a0, in der die Rückstellkraft R wieder erhöht wird, in der Regel nicht der vorgegebenen Betriebsbedingung entspricht. Vorteilhafterweise wird deshalb die Rückstellkraft R innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls Δt von der aktuellen Fahrpedalposition φ_a0 in die zur vorgegebenen Betriebsbedingung erste Fahrpedalposition, hier φ_B, zurückverschoben.
Es können eine Vielzahl weiterer Details durchaus abweichend von obiger Beschreibung gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer einstellbaren Rückstellkraft auf ein Fahrpedal in einem Fahrzeug, wobei die Rückstellkraft bei einer vorgegebenen Betriebsbedingung in einer ersten Fahrpedalposition eingestellt wird und durch den Fahrer übertretbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Übertreten der Rückstellkraft (R) diese (R) reduziert wird und dass bei reduzierter Rückstellkraft und einer weiteren Bedingung die Rückstellkraft (R) in der aktuellen Fahrpedalposition (φ_a0) wieder erhöht wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Bedingung eine Null-Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder eine konstante Fahrpedalstellung ist.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Betriebsbedingung eine eingestellte Soll-Geschwindigkeit ist.
Verfahren nach einem der Patentansprüch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Wiedererhöhen der Rückstellkraft (R) in der aktuellen Fahrpedalposition (φ_a0), die in der aktuellen Fahrpedalposition (φ_a0) vorliegende aktuellen Betriebsbedingung zur vorgegebenen Betriebsbedingung wird.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft (R) innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls (Δt) von der aktuellen Fahrpedalposition (φ_a0) in die zur vorgegebenen Betriebsbedingung erste Fahrpedalposition (φ_B) zurückverschoben wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft (R) erst nach Übertreten um einen vorgegebenen Fahrpedalpositions-Differenzwert (dφ_G) reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft (R) gegen Null (n) reduziert wird.