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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und den
Nutzen der
koreanischen
Patentanmeldung Nr. 10-2006-0128103 angemeldet bei dem koreanischen
Amt für geistiges Eigentum am 14. Dezember 2006, deren
ganzer Inhalt hiermit durch Bezugnahme einbezogen wird.
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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
koreanischen Patentanmeldung
Nr. 10-2006-0124906 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
vorstehende, in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information
dient lediglich zur Verbesserung des Verständnisses des
Hintergrundes der Erfindung und kann daher Informationen enthalten,
die nicht den Stand der Technik bilden, der in diesem Land bereits
einem Durchschnittsfachmann bekannt ist.
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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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Eine
beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
sieht ein Fahrpedalsystem, das ein Fahrpedal verwendet, dessen eines
Ende bezüglich einer Fahrzeugkarosserie drehbar ist, und
eine Pedalsteuereinheit vor. 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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Beschreibung von Hauptelemente in den
Zeichnungen bezeichnenden Bezugszeichen:
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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
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Ein
Ausführungsbeispiel der vorliegenden 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 einem
Ausführungsbeispiel 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 einem
Ausführungsbeispiel 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 einem
Ausführungsbeispiel 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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Obwohl
diese Erfindung in Verbindung mit dem was derzeit als eigentliche
Ausführungsbeispiele angesehen wird beschrieben wurde,
ist es verständlich, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern im
Gegenteil vorgesehen ist, verschiedene Abwandlungen und gleichwertige
Anordnungen in den Grundgedanken und den Geltungsbereich der beigefügten
Ansprüche einzubeziehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - KR 10-2006-0128103 [0001]
- - KR 1020060124906 [0004]