DE60115700T2

DE60115700T2 - Gaspedalvorrichtung

Info

Publication number: DE60115700T2
Application number: DE60115700T
Authority: DE
Inventors: Masato Odawara-shi KUMAMOTO; Takumi Odawara-shi OIKAWA; Tsuyoshi Odawara-shi HOSONO
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2021-09-29
Also published as: DE60115700D1; US7051615B2; EP1332908A1; EP1332908B1; JP2002114053A; JP4743948B2; EP1332908A4; WO2002030699A1; US20040011155A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrpedalvorrichtung, die für ein Fahrzeug etc. mit einem Drive-by-wire-System verwendet wird, und betrifft insbesondere eine Fahrpedalvorrichtung mit einem Sensor zur Erfassung des Abwärtsdrückbetrags des Fahrpedals. Eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist aus der JP-A-11182268 bekannt.
STAND DER TECHNIK
Ein elektronisch gesteuertes Drosselsystem, nämlich ein Drive-by-wire-System, ist gut bekannt als ein System, um einen Verbrennungszustand, eine Leistung, eine Umdrehung etc. einer Brennkraftmaschine, die in einem Fahrzeug, insbesondere einem Automobil, montiert ist, genauer und präziser zu steuern, als ein Fahrer das Fahrpedal kontrolliert. Bei diesem elektronisch gesteuerten Drosselsystem (dem Drive-by-wire-System) sind ein Fahrpedal und ein Drosselventil nicht durch ein Fahrpedalkabel verbunden. Die Leistung der Brennkraftmaschine wird basierend auf elektronischen Signalen gesteuert, die aus dem Abwärtsdrückbetrag des Fahrpedals umgewandelt werden. Wie in 6 gezeigt, wachsen bei einer herkömmlichen Fahrpedalvorrichtung, die für dieses System eingesetzt wird, die Abwärtsdrückkraft und die Sensorausgabe linear von einer Ruheposition bis zu einer maximal hinabgedrückten Position. Folglich gibt es bei dieser Struktur zu Beginn des Hinabdrückens des Fahrpedals kein Spiel.
Ohne ein Spiel bei der Betätigung des Fahrpedals kann hier ein Fahrzeug, beispielsweise mit einem Automatikgetriebe, die Möglichkeit haben, abrupt zu starten, falls sich das Drosselventil öffnet, wenn der Fahrer unabsichtlich seinen Fuß auf das Fahrpedal setzt, ohne es hinabdrücken zu wollen. Dementsprechend muß der Fahrer, um dieses Phänomen zu verhindern, bei der Betätigung des Fahrpedals besondere Sorgfalt walten lassen, was verglichen mit der herkömmlichen Fahrpedalvorrichtung bei der Betätigung des Fahrpedals ein unangenehmes Gefühl verursacht.
Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte der obigen Gesichtspunkte entwickelt, und es ist ihre Aufgabe, eine Fahrpedalvorrichtung bereitzustellen, die leicht zu betätigen ist und bei der Fahrpedalbetätigung kein unangenehmes Gefühl auslöst, wobei die Struktur einfach, kompakt usw. ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäße Fahrpedalvorrichtung umfaßt die Merkmale von Anspruch 1.
Wenn bei diesem Aufbau das Fahrpedal hinabgedrückt wird, bewegt sich der Pedalarm zuerst in dem auf das Hinabdrücken folgenden Spielbereich. Wenn es sich dann über den Spielbereich hinaus bewegt, wird entsprechend der Bewegung die Reibungskraft größer oder gleich einem vorbestimmten Wert erzeugt. Hier wird das Drosselventil im Spielbereich des Pedalarms (des Fahrpedals) durch das Signal der Steuereinrichtung bei einer speziellen Öffnung gehalten. Im Bereich jenseits des Spielbereichs wächst das Signal der Steuereinrichtung entsprechend dem Abwärtsdrückbetrag des Fahrpedals, und dann wird die Öffnung des Drosselventils entsprechend dem Abwärtsdrückbetrag des Fahrpedals geeignet gesteuert. Hierbei wird im Spielbereich des Pedalarms (des Fahrpedals) das Signal der Steuereinrichtung konstant gehalten, was dazu führt, dass das Drosselventil bei einer bestimmten Öffnung gehalten wird. Auf diese Weise wird bei vereinfachtem Aufbau ein gewünschtes Betätigungsgefühl ohne ein unangenehmes Gefühl bei der Fahrpedalbetätigung erhalten. Weitere Details sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schemadarstellung einer erfindungsgemäßen Fahrpedalvorrichtung.
2 zeigt Charakteristika der Abwärtsdrückkraft und Charakteristika der Drosselventilöffnung des Fahrpedals.
3(a) und (b) sind grundlegende Schaltungsdiagramme eines Fahrpedal-Positionssensors.
4 zeigt Ausgabecharakteristika des Sensors entsprechend 2(a).
5 zeigt Ausgabecharakteristika des Sensors entsprechend 2(b).
6 ist ein Graph, der Charakteristika der Abwärtsdrückkraft und Charakteristika der Fahrpedalpositionsensorausgabe einer herkömmlichen Fahrpedalvorrichtung zeigt.
BESTER MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen erläutert.
Wie in 1 gezeigt umfaßt die Fahrpedalvorrichtung der Ausführungsform einen Pedalarm 20, der mittels einer von einem Fahrpedal 10 übertragenen Abwärtsdrückkraft bewegbar ist von einer Ruheposition bis zu einer maximal hinabgedrückten Position, eine Pedalwelle 30, die den Pedalarm 20 frei drehbar trägt, eine Rückstellfeder 40, die den Pedalarm 20 in Richtung einer Rückkehr zur Ruheposition beaufschlagt, einen Reibungserzeugungsmechanismus 50, der entsprechend der Bewegung des Pedalarms 20 Reibungskraft erzeugt, einen Fahrpedalpositionssensor 60 als eine Erfassungseinrichtung, die den Abwärtsdrückbetrag des Fahrpedals 10 erfaßt, usw.
Ferner treibt eine Steuereinrichtung (ein Steuersegment) 70 einen Motor 100 geeignet basierend auf den Ausgangssignalen des Fahrpedalpositionssensors 60 usw., so dass die Öffnung eines Drosselventils 110 gesteuert wird, welches an einem Brennkraftmaschinen-Einlaßsystem angeordnet ist.
Wie in 1 gezeigt, umfaßt ein Reibungserzeugungsmechanismus 50 ein erstes bewegliches Reibungselement 52 und ein zweites bewegliches Reibungselement 53, die mit einander gegenüberliegenden geneigten Flächen in einem Schiebeführungselement 51 angeordnet sind, ferner eine Spiellastfeder 54, die zwischen dem ersten beweglichen Reibungselement 52 und dem zweiten beweglichen Reibungselement 53 angeordnet ist, eine Rückstellfeder zum Zurückdrücken des zweiten beweglichen Reibungselements 53 zu einer Ruheposition usw.
Die Gestaltung ist derart, dass die Beaufschlagungskraft der Rückstellfeder 55 in einem voll ausgefahrenen Zustand größer ist als jene der Spiellastfeder 54 in einem vollständig gestauchten Zustand.
Wenn bei diesem Aufbau das Fahrpedal 10 hinabgedrückt wird, dreht sich der Pedalarm 20. Dann drückt der Endbereich 21 des Pedalarms 20 das erste bewegliche Reibungselement 52, damit es in Kontakt mit dem zweiten beweglichen Reibungselement 53 gelangt, während die Spiellastfeder 54 komprimiert wird. Wenn das Fahrpedal 10 weiter hinabgedrückt wird, bewegen sich das erste bewegliche Reibungselement 52 und das zweite bewegliche Reibungselement 53 integral, während die Rückstellfeder 55 komprimiert wird. Bei dieser Bewegung drücken sich das erste bewegliche Reibungselement 52 und das zweite bewegliche Reibungselement 53 gegenseitig mit der geneigten Fläche, was jeweils einen Keileffekt bewirkt. Die Kraftkomponente drückt das erste bewegliche Reibungselement 52 und das zweite bewegliche Reibungselement 53 zur Innenfläche des Schiebeführungselements 51, so dass proportional zur Druckkraft eine Reibungskraft erzeugt wird.
Während folglich im Anfangsbereich des Abwärtsdrückens die Spiellastfeder 54 komprimiert wird, bis das erste bewegliche Reibungselement 52 Kontakt mit dem zweiten beweglichen Reibungselement 53 hat, ist die Erzeugung der Reibungskraft minimiert (auf oder unter einen bestimmten Wert). Insgesamt sind die Charakteristika der Abwärtsdrückkraft wie in 2 gezeigt.
Das Steuersegment (die Steuereinrichtung) 70 besteht aus einer Steuereinheit, in die eine CPU integriert ist. Es steuert das Drosselventil 110 derart, dass es bei der gewünschten Öffnung ist, und zwar durch verschiedene Rechnungen basierend auf Programmen oder Datenkarten, die in einem Speichersegment 120 gespeichert sind, und durch geeignetes Übertragen von Steuersignalen zum Motor 100, nachdem es Signale vom Fahrpedalpositionssensor 60, Signale von verschiedenen Sensoren zur Erfassung des Brennkraftmaschinen-Betriebszustands usw. erhalten hat.
Wie in 3 gezeigt ist der Fahrpedalpositionssensor 60 ein Kontakttyp-Positionssensor mit einem variablen Widerstand. Ein Gleiter 61 bewegt sich im Bereich zwischen B und C, wo ein Widerstand 63 vorhanden ist, wie in 3(a) gezeigt. Der Bereich zwischen B und C entspricht dem Bewegungsbereich des Fahrpedals 10 (des Pedalarms 20), was zwischen der Ruheposition und der maximal hinabgedrückten Position ist, nämlich den gesamten Spielbereich und dem Reibungserzeugungsbereich.
Wie in 4 gezeigt wächst daher das Ausgangssignal linear schräg nach rechts oben entsprechend dem Abwärtsdrückbetrag (Pedalhub) des Fahrpedals 10. Hier ist eine Schwelle V0 für die Sensorausgabe vorher beim Speichersegment 120 eingestellt, so dass das Steuersegment 70 das Drosselventil 110 dahingehend steuert, dass es bei der Leerlauföffnung verbleibt, wenn das Ausgangssignal kleiner oder gleich der Schwelle ist.
Auf diese Weise hält das Steuersegment 70 die Öffnung des Drosselventils 110 im Spielbereich konstant (Leerlauföffnung), wo keine Reibungskraft größer oder gleich einem vorbestimmten Wert erzeugt wird.
Ferner kann der in 3(b) gezeigte Kontakttyp-Positionssensor als ein weiterer Fahrpedalpositionssensor 60' eingesetzt werden. Wie in 3(b) gezeigt, bewegt sich bei diesem Kontakttyp-Positionssensor 60' der Gleiter 61 im Bereich zwischen A und B, wo kein Widerstand vorhanden ist, und dem Bereich zwischen B und C, wo der Widerstand 63 vorhanden ist. Wenn der Gleiter 61 am Punkt B positioniert ist, ist er dazu ausgelegt, der Endposition des Spielbereichs zu entsprechen, wo das erste bewegliche Reibungselement 52 das zweite bewegliche Reibungselement 53 kontaktiert. Folglich entspricht der Bereich zwischen A und B dem Spielbereich des Reibungskraft-Erzeugungsmechanismus 50 (Fahrpedal 10), und der Bereich zwischen B und C enstpricht dem Bereich, wo die Reibungskraft jenseits des Spielbereichs erzeugt wird.
Wie in 5 gezeigt wird daher im Spielbereich, wo die Widerstandsänderung beim Gleiten klein ist, ein nahezu konstantes Spannungssignal V1 ausgegeben. Im Bereich jenseits des Spielbereichs wächst das Ausgangsspannungssignal linear entsprechend dem Abwärtsdrückbetrag des Fahrpedals 10. Folglich ändert sich das Sensorausgangssignal nicht, wenn das Fahrpedal 10 im Spielbereich betrieben wird, was dazu führt, dass das Steuersegment 70 das Drosselventil 110 bei der Leerlauföffnung hält.
Auf diese Weise hält das Steuersegment 70 die Üffnung des Drosselventils 110 im Spielbereich konstant (Leerlauföffnung), wo keine Reibungskraft größer oder gleich einem vorbestimmten Wert erzeugt wird.
Wenn entweder beim Fahrpedalpositionssensor 60 oder 60' ein Fahrer das Fahrpedal 10 aus der Ruheposition abwärts drückt, ist es möglich, die Position zu erkennen, wo die Zuwachscharakteristik der Abwärtsdrückkraft aufgrund der Erzeugung der Reibungskraft sich ändert, nämlich die Endposition des Spielbereichs, und zwar durch das Abwärtsdrückgefühl. Die Steuerung der Brennkraftmaschinen-Leistung beginnt von dieser Position an. Daher wird eine Betätigung ohne ein ungeeignetes Gefühl erzielt, und das Fahrpedal 10 kann sicher betrieben werden.
In der oben genannten Ausführungsform wird ein Kontakttyp-Positionssensor als Fahrpedalpositionssensor 60, 60' gewählt. Ohne Einschränkung auf diesen Typ ist es jedoch möglich, einen Nichtkontakttyp-Positionssensor zu wählen, der Positionssignale unter Verwendung eines magnetischen Flusses ausgibt. In diesem Fall wird durch die Verwendung eines programmierbaren Hall-IC ein Ausgangsgradient des magnetischen Flusses leicht mit einer externen Schnittstelle eingestellt.
Insbesondere ist es möglich, die Charakteristik einer konstanten Ausgabe im Spielbereich und jene einer linearen Ausgabe zu erhalten. Ähnlich der oben erläuterten Ausführungsform kann daher die Methode zur Steuerung durch die Steuereinrichtung mit einer vorher eingestellten Schwelle oder die Methode zur Steuerung unter Verwendung der Sensorausgangssignale wie sie sind, gewählt werden.
Ferner kann als Typ des Fahrpedalpositionssensors entweder ein Drehtyp oder ein Lineartyp gewählt werden.
Ferner arbeitet in der obigen Ausführungsform der Reibungskrafterzeugungsmechanismus 50 mit einer linearen Bewegung. Ohne Beschränkung hierauf ist es jedoch möglich, Reibungskraft mit einem bogenförmigen beweglichen Reibungselement zu erzeugen, das mit einer bogenförmigen Gleitfläche gekoppelt ist.
Zudem kann die Spiellastfeder 54 zwischen dem ersten beweglichen Reibungselement 52 und dem Endbereich 21 des Pedalarms 20 angeordnet sein.
In diesem Fall reicht der Spielbereich bis zu dem Punkt, wo der Endbereich 21 des Pedalarms 20 Kontakt mit dem ersten beweglichen Reibungselement 52 hat.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Bei der erfindungsgemäßen Fahrpedalvorrichtung wird ein Spielbereich für eine Abwärtsdrückbetätigung eines Fahrpedals (eines Pedalarms) eingestellt, und in diesem Bereich wird keine Reibungskraft größer oder gleich einem vorbestimmten Wert erzeugt, und eine Öffnung eines Drosselventils wird konstant gehalten, so dass ein gewünschtes Betätigungsgefühl ohne ungeeignetes Gefühl bei der Fahrpedalbetätigung erhalten werden kann.

Claims

Fahrpedalvorrichtung, umfassend: einen Pedalarm (20), der derart gelagert ist, dass er durch eine von einem Fahrpedal (10) übertragene Abwärtsdrückkraft von einer Ruheposition bis zu einer maximal hinabgedrückten Position bewegbar ist; eine Rückstellfeder (40), die den Pedalarm (20) in Richtung einer Rückkehr zu der Ruheposition beaufschlagt; eine Erfassungseinrichtung (60), die den Abwärtsdrückbetrag des Fahrpedals (10) erfaßt; und eine Steuereinrichtung (70) zur Steuerung der Öffnung eines an einem Einlaßsystem einer Brennkraftmaschine angeordneten Drosselventils (110) basierend auf einem Ausgangssignal der Erfassungseinrichtung (60), wobei ein Spielbereich in einem Bereich eingestellt ist, wo sich der Pedalarm (20) von der Ruheposition um einen vorbestimmten Betrag wegbewegt, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Reibungserzeugungsmechanismus (50) umfaßt, der entsprechend der Bewegung des Pedalarms (20) Reibung erzeugt, wobei in dem Spielbereich keine Reibungskraft größer oder gleich einem vorbestimmten Wert durch den Reibungserzeugungsmechanismus (50) erzeugt wird, und wobei in dem Spielbereich eine Öffnung des Drosselventils (110) konstant gehalten wird.
Fahrpedalvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibungserzeugungsmechanismus (50) ein Schiebeführungselement (51), ein in dem Schiebeführungselement (51) angeordnetes erstes bewegliches Reibungselement (52) sowie ein in dem Schiebeführungselement (51) angeordnetes zweites bewegliches Reibungselement (53) umfaßt, und dass eine Spiellastfeder (54) zwischen dem ersten beweglichen Reibungselement (52) und dem zweiten beweglichen Reibungselement (53) angeordnet ist.
Fahrpedalvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (60) ein kontaktfreier Positionssensor zum Ausgeben von Positionssignalen unter Verwendung eines magnetischen Flusses ist.
Fahrpedalvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (60) dazu ausgelegt ist, in dem Spielbereich ein konstantes Signal auszugeben.