DE102004031454A1

DE102004031454A1 - Pedalsimulator

Info

Publication number: DE102004031454A1
Application number: DE102004031454A
Authority: DE
Inventors: In-Yong Jung; Jae-Hwan Suwon Jeon; Jong-Ho Seongnam Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2005-04-07
Also published as: CN1328100C; US6916074B2; CN1590177A; JP2005075341A; US20050046273A1; KR20050023914A

Abstract

In der vorliegenden Erfindung ist eine Torsionsfeder und ein MR-Dämpfer vorgesehen, wobei die Torsionsfeder so ausgebildet ist, um eine Federkraft in die der Betätigungskraft des Fahrerpedals entgegengesetzte Richtung zur Verfügung zu stellen, und der MR-Dämpfer ist so ausgebildet, um sofort die Federkraft der Torsionsfeder und die Betätigungskraft des Fahrerpedals aktiv abzuschwächen, um auf diese Weise zu einem breiten Steuerbereich der Gegenkraft des Pedals und einer wirksamen Reaktion und einer geeigneten Bildung der Hysterese der Gegenkraft des Pedals beizutragen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pedalsimulator eines vollelektronischen (brake-by-wire) Bremssystems, welches einen magnetisch rheologischen (MR)-Drehdämpfer verwendet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In einem vollelektronischen Bremssystem ist ein elektrischer Bremssattel an jedem Fahrzeugrad vorgesehen, welcher ein Signal von einer elektronischen Steuereinrichtung (ECU) empfängt und gegen Scheiben drückt, welche an jedem Fahrzeugrad vorgesehen sind, um ein Fahrzeug zu verlangsamen oder anzuhalten, ohne Rückgriff auf eine mechanische Verbindung zwischen dem Fahrer und den Fahrzeugrädern.
Da das vollelektronische Bremssystem keine mechanische Verbindung zwischen dem Fahrer und den Fahrzeugrädern benötigt, ist der Scheinwiderstand des Bremspedals minimiert. Dementsprechend wird ein Pedalsimulator gesteuert, um eine geeignete Gegenkraft auf ein Pedal des Fahrers zu übertragen, wodurch die Bremsausführung des Fahrers unterstützt wird.

In dem Pedalsimulator ist die wichtigste Aufgabe, eine geeignete Gegenkraft gemäß den Bremsbedingungen des Fahrzeugs zu erzeugen. Deshalb soll eine Hysterese der Gegenkraft des Pedals erhalten werden, um die Müdigkeit des Fußes des Fahrers in dem Fall einer Kurve oder eines fortwährenden Bremsens zu reduzieren. Auch soll der steuerbare Bereich der Gegenkraft und die Reaktion in Bezug auf die Steuerung ausreichend bzw. effektiv sein.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Pedalsimulator bereit, welcher einen weiten Steuerbereich der Gegenkraft des Pedals und eine exzellente Reaktion aufweist. Der Pedalsimulator ist ebenfalls angepasst, um die Hysterese der Gegenkraft auf das Pedal geeignet auszubilden.

Der Pedalsimulator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Grundplatte auf. Ein Pedal ist drehbar auf der Grundplatte eingerichtet. Ein magnetisch rheologischer (MR-)Dämpfer ist zwischen dem Pedal und der Grundplatte angeordnet. Eine Torsionsfeder ist zwischen dem Pedal und der Grundplatte angeordnet. Ein Drehwinkelsensor misst den Drehwinkel des Pedals in Bezug auf die Grundplatte. Eine Steuereinrichtung empfängt ein Signal des Drehwinkels von dem Pedal von dem Drehwinkelsensor und passt den MR-Dämpfer an.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum besseren Verständnis des Wesens und der Aufgaben der vorliegenden Erfindung soll auf die folgende detaillierte Beschreibung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen werden, in welchen:
1 ein Blockdiagramm eines Pedalsimulators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Steuerungs-Flußdiagramm eines Steuerteils von 1 ist;
3 eine Querschnittsansicht eines MR-Dämpfers von 1 ist;
4 und 5 zwei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemäß zweier verschiedener Anordnungszeichnungen eines MR-Dämpfers sind; und
6 einen Graphen illustriert, welcher eine Steuerung der Gegenkraft des Pedalsimulators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend detailliert mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Mit Bezug auf 1 weist der Pedalsimulator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Grundplatte 1 auf. Ein Pedal 3 ist drehbar auf der Grundplatte 1 eingerichtet und empfängt die Bremskraft eines Fahrers. Ein magnetisch rheologischer (MR-)Dämpfer 5 ist zwischen dem Pedal 3 und der Grundplatte 1 angeordnet. Eine Torsionsfeder 7 ist zwischen dem Pedal 3 und der Grundplatte 1 angeordnet. Ein Drehwinkelsensor 9 misst den Drehwinkel des Pedals 3 in Bezug auf die Grundplatte 1. Eine Steuereinrichtung 11 empfängt ein Signal des Drehwinkels des Pedals 3 von dem Drehwinkelsensor 9 und passt den MR-Dämpfer 5 an.
Die Steuereinrichtung 11 weist ein Steuerteil 13 zum Empfangen eines Signals von dem Drehwinkelsensor 9 und zum Ausgeben eines Steuersignals auf. Ein Stromregler 15 empfängt das Steuersignal, welches von dem Steuerteil 13 ausgegeben wird und stellt einen Antriebsstrom für den MR-Dämpfer 5 bereit.
Das Steuerverfahren des Steuerteils 13 ist in 2 dargestellt.
Falls ein Signal des Drehwinkels des Pedals 3 von dem Drehwinkelsensor 9 in das Steuerteil 13 (S10) eingegeben wird, bestimmt das Steuerteil 13 eine Standard-Gegenkraft des Pedals auf Basis der eingegebenen Information (S20).
Das Steuerteil 13 bestimmt dann ein Dämpfungsdrehmoment des MR-Dämpfers zum Ausführen einer Standard-Reaktionskraft auf das Pedal, welche auf diese Weise bestimmt wird (S30). Das Steuerteil 13 bestimmt ebenfalls einen Antriebsstrom des MR-Dämpfers zum Ausbilden des Dämpfungsdrehmoments, welches auf diese Weise bestimmt wird (S40). Ein Steuersignal des Antriebsstroms, welches auf diese Weise bestimmt wurde, wird ausgegeben (S50) und an den Stromregler 15 übersandt. Der Stromregler 15 regelt den MR-Dämpfer 5 gemäß dem oben beschriebenen Steuersignal.
Die Torsionsfeder 7 ist zwischen der Grundplatte 1 und dem Pedal 3 zum Speichern der Energie, welche auf das Pedal 3 ausgeübt wird, vorgesehen. Die Torsionsfeder 7 ist parallel zu dem MR-Dämpfer 5 angeordnet. Die Funktion der Torsionsfeder 7 ist wie folgt.
Falls der Pedalsimulator nur mit dem MR-Dämpfer ohne die Torsionsfeder 7 ausgebildet wird, ist die Energiequelle, welche dem Pedalsimulator zur Verfügung gestellt wird, nur die Betätigungskraft des Fahrerpedals. Da jedoch der MR-Dämpfer 5 nur die Betätigungskraft des Fahrerpedal 3 verteilt, kann das Pedal 3 kaum in seine Ursprungsposition zurückgesetzt werden. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung mit der Torsionsfeder 7 ausgebildet, um die Energie zu speichern, welche auf das Pedal 3 einwirkt, wenn der Fahrer das Bremspedal herunterdrückt. Deshalb kann die Energie als Rückstellenergie für das Pedal 3 genutzt werden.
Der MR-Dämpfer 5 weist ein Gehäuse 17 und eine Rotationseinrichtung 19 auf, welche mit einer Drehwelle 21 zum Drehen an der Innenseite des Gehäuses 17 verbunden ist. Ein MR-Fluid 20 ist zwischen der Rotationseinrichtung 19 und der Innenseite des Gehäuses 17 eingefüllt. Ein Elektromagnet 22 stellt ein Magnetfeld für das MR-Fluid 20 zur Verfügung.
4 und 5 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen gemäß den Anordnungsweisen des MR-Dämpfers 5.
In 4 ist das Gehäuse 17 des MR-Dämpfers 5 einstückig drehbar mit dem Pedal 3 verbunden und die Drehwelle 21 der Rotationseinrichtung 19 ist einstückig an der Grundplatte 1 mittels einer Befestigungsklammer 24 befestigt.
Das Gehäuse 17 des MR-Dämpfers 5 in 5 ist einstückig an der Grundplatte 1 befestigt, und die Drehwelle 21 der Rotationseinrichtung 19 ist einstückig drehbar mit dem Pedal 3 verbunden.
In beiden Fällen ist der Drehversatz der Rotationseinrichtung 19 in Bezug auf das Gehäuse 17 des MR-Dämpfers 5 identisch zu dem Drehversatz, welcher erzeugt wird, wenn das Pedal 3 sich in Bezug auf die Grundplatte 1 dreht.
6(a) zeigt, daß die Gegenkraft die Summe der Gegenkraft durch die Torsionsfeder 7 und die Dämpfungskraft durch den MR-Dämpfer 5 ist, wenn der Fahrer das Pedal 3 herunterdrückt. Darüber hinaus bezieht sich die Fläche mit den schrägen Linien auf einen steuerbaren Bereich der Reaktionskraft des Pedals durch Steuern des MR-Dämpfers 5.
Andrerseits stellt 6(b) dar, dass eine Kraft, welche auf das Pedal 3 ausgeübt wird, eine Differenz zwischen der Gegenkraft durch die Torsionsfeder 7 und der Dämpfungskraft durch den MR-Dämpfer 5 ist, wenn die Rückstellsteuerung des Pedals 3 ohne die Betätigung des Fahrerpedals 3 ausgeführt wird. Die Fläche mit den schrägen Linien bezieht sich auf einen steuerbaren Bereich der Gegenkraft durch das Steuern des MR-Dämpfers 5.
Die Gegenkraft auf das Pedal 3 kann beliebig innerhalb der schrägen Fläche von 6 durch eine Anpassung der Steuereinrichtung 11 angepasst werden. Als Ergebnis ist der steuerbare Bereich der Gegenkraft des Pedals 3 relativ breit und die Hysterese der Gegenkraft des Pedals, welche in dem Pedalsimulator benötigt wird, kann in aktiver Weise durch die Federkraft, welche von der Torsionsfeder 7 bereitgestellt wird, und die Dämpfungskraft, welche durch den MR-Dämpfer 5 erzeugt wird, gebildet werden.
Die Dämpfungskraft, welche in dem MR-Fluid durch Anpassung der Steuereinrichtung 11 erzeugt wird, kann sofort geändert werden, wodurch auf diese Weise ermöglicht wird, eine ausreichende Reaktion auf den Pedalsimulator durch eine sofortige Steuerung der Gegenkraft zu erhalten.
Der Pedalsimulator gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann für ein vollelektronisches Bremssystem für ein Fahrzeug, eine Pedalvorrichtung für einen Fahrzeugsi mulator, eine Pedalvorrichtung für eine Im-Haus-Fahrübungsmaschine, eine Pedalvorrichtung für eine Spielvorrichtung, oder ähnlichem verwendet werden.
Das bedeutet, die Grundplatte 1 kann entweder ein Fahrzeugkörper, ein Fahrzeugsimulator, eine Im-Haus-Fahrübungsmaschine, eine Spielvorrichtung, oder ähnliches sein.
Wie aus dem Vorhergehenden offensichtlich wird, ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die Torsionsfeder vorgesehen ist, um eine Federkraft in die entgegengesetzte Richtung der Betätigungskraft des Fahrerpedals vorzusehen, und der MR-Dämpfer ausgestattet ist, um sofort und aktiv die Federkraft der Torsionsfeder und die Betätigungskraft des Fahrerpedals abzuschwächen, was in einem weiten Steuerbereich der Gegenkraft des Pedals und in einer exzellenten Reaktion und einer geeigneten Bildung der Hysterese der Rückstellkraft des Pedals resultiert.

Claims

Pedalsimulator, welcher aufweist: eine Grundplatte; ein Pedal, welches drehbar auf der Grundplatte eingerichtet ist; einen magnetisch-rheologischen (MR)-Dämpfer, welcher zwicken dem Pedal und der Grundplatte vorgesehen ist; eine Torsionsfeder, welche zwischen dem Pedal und der Grundplatte vorgesehen ist; einen Drehwinkelsensor zum Erfassen eines Drehwinkels des Pedals in Bezug auf die Grundplatte; und eine Steuereinrichtung, welche ein Signal von dem Drehwinkel des Pedals von dem Drehwinkelsensor empfängt und welche den MR-Dämpfer anpasst.
Pedalsimulator nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung aufweist: ein Steuerteil zum Empfangen eines Signals des Drehwinkelsensors und welches ein Steuersignal ausgibt; und einen Stromregler zum Empfangen des Steuersignals, welches von dem Steuerteil ausgegeben wird und welcher dem MR-Dämpfer einen Antriebsstrom zur Verfügung stellt.
Pedalsimulator nach Anspruch 1, wobei der MR-Dämpfer aufweist: ein Gehäuse; und eine Dreheinrichtung, welche mit einer Drehwelle zum Drehen an der Innenseite des Gehäuses verbunden ist.
Pedalsimulator nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse einstückig drehbar mit dem Pedal verbunden ist, und die Drehwelle der Dreheinrichtung einstückig an der Grundplatte befestigt ist.
Pedalsimulator nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse einstückig an der Grundplatte befestigt ist und die Drehwelle der Rotationseinrichtung einstückig drehbar mit dem Pedal verbunden ist.