EP1242734B1 - Stellvorrichtung für ein fahrzeug mit einem mechanisch verstellbaren bauteil und verfahren zum betreiben der stellvorrichtung - Google Patents

Stellvorrichtung für ein fahrzeug mit einem mechanisch verstellbaren bauteil und verfahren zum betreiben der stellvorrichtung Download PDF

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EP1242734B1
EP1242734B1 EP01976561A EP01976561A EP1242734B1 EP 1242734 B1 EP1242734 B1 EP 1242734B1 EP 01976561 A EP01976561 A EP 01976561A EP 01976561 A EP01976561 A EP 01976561A EP 1242734 B1 EP1242734 B1 EP 1242734B1
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Methode Electronics Malta Ltd
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    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
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    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/20—Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20528—Foot operated
    • Y10T74/20534—Accelerator

Definitions

  • the invention relates to an actuator for a Vehicle with a mechanically adjustable component and a Method for operating the actuating device.
  • DE 3612904 A describes a method for Tolerance compensation of a position encoder signal is known become, in which the rest position of the component during the Operation of the vehicle is monitored. The Measured values of an upper and a lower stop saved. If an is exceeded during operation of these end values, the new measured value becomes the new end value stored. This has the disadvantage of being an actual one Does not drift the rest position towards the middle area at all can be recorded.
  • the invention is based, the adjustment effort to eliminate and increase functional reliability.
  • a shift in the resting value can be safe in both Directions are recognized. By the principle of repetition it is an initial value in a longer dwell position possible to rest with a high degree of certainty to verify. It is also conceivable in itself that Starting position at the moment the Determine vehicle electronics. But if at that moment e.g. the clutch pedal has been pressed, this leads to a Misinterpretation with a corresponding malfunction of the Operating system. There would also be signal shifts not during operation due to temperature fluctuations get recorded. Since it is almost impossible to find a free one To hit the floating position exactly several times in succession and hold can be assumed with a high degree of certainty be that an at least one repetition of a Stop within an exit area of the Sensor signals represents the actual starting position. With this scheme the starting position is dynamic detected, but by vibrations such as. B. in the automobile occurrence not affected.
  • the Setting device prepared as a largely autonomous system and be installed without further adjustment measures required are.
  • the reset device according to claim 3 is easier Way ensured the rest position.
  • Control device created at large Functional safety simply manufactured and in an automobile can be installed.
  • a coil of the inductive sensor can e.g. on a pedal housing and one caught by the coil Metal part to be attached to a foot pedal.
  • a related one Control electronics is also attached to the pedal housing and with the coil in one assembly, which also the Evaluation electronics can contain.
  • the inductive sensor detects the distance to the metal part and thus also the Angle position of the foot lever.
  • the inventions according to claims 5 and 6 give the exact Procedure for determining the initial value.
  • the Verification level can be further increased if that Output signal after another repeat of the exact Rest level is recognized and saved. Such multiple repetitions result e.g. when pressing the Clutch pedal in a start-up phase.
  • a mechanically adjustable component is in shape of a foot lever 1 serving as an operating element Pedal axis 2 pivotally mounted in a housing 5, which in the footwell of an automobile can be used.
  • a stationary attached Coil part 3 which is directed towards the foot lever 1 electromagnetic alternating field induced.
  • the coil part 3 is part of a module attached to the housing 6, the Housing 5 is attached and a control and Contains evaluation electronics for the coil part.
  • Foot lever 1 On e.g. made of glass fiber reinforced plastic Foot lever 1 is a metal part 4 attached together with the coil part forms an inductive sensor and its Distance to the coil part 3 depends on the Pivotal position of foot pedal 1 changes. This causes one corresponding change in the inductive resistance of the Coil part 3, resulting in a corresponding change in measurable power loss of the coil part 3 leads.
  • the end Sheet metal bent metal part 4 has a convex cam-like Curvature, the course of which is designed so that the Output signals from the sensor are approximately proportional to Change the angular position of foot pedal 1.
  • the metal part has an easily generated bending contour on and can be done with little effort by inserting it into a Mold for the foot pedal to be connected to this.
  • This Part of the sensor therefore causes further installation in the Pedal room no additional costs.
  • In the shown Starting position is the foot lever against the force of one Return spring 7 on a stop 8 of the housing 5 and assumes a rest position, the sensor value of which represents the corresponding initial value.
  • An end of Metal part is closely adjacent to the coil part and influenced whose alternating electromagnetic field is correspondingly strong.
  • the foot pedal is in a functional position pivoted in the distance to the coil part 3 considerably is enlarged.
  • the inductive resistance of the coil part has changed accordingly.
  • directly coupled conversion device can Sensor values are converted into output signals and into an electronic evaluation device of module 6 are processed.
  • FIG. 3 shows the course of the sensor values during a Operating cycle again, where t is a time axis and s is Represents the axis of the sensor values.
  • An Indian Evaluation device 9 (FIG. 1) stored threshold value sw limits an output range sr of the sensor values, within the starting value of which may vary.
  • In the Evaluation device is a previous output value sp stored.
  • In the left section of the curve is the Foot lever in the stop position according to Figure 1.
  • the sensor value s is significantly above the saved one previous initial value sp. Because the one with a timer provided actuator no further sensor e.g. in Form of a limit switch for the detection of the stop position , she suspects in a defined Minimum duration tm constant sensor value below the Threshold sw a new initial value, which you as provisional intermediate value st stores.
  • foot pedal 1 becomes his Starting position in the functional position shown in Figure 2 pivoted, the sensor values s the threshold value sw significantly exceed.
  • the sensor values s the threshold value sw significantly exceed.
  • the evaluation device 9 compares this Value with the intermediate value st. After sufficient Agreement between the two values and significant deviation from the saved initial value sp stores the Evaluation device the intermediate value st as new Initial value spn for the rest position of foot pedal 1 (Fig. 1) from.
  • Such an actuating device and such Adjustment procedures can not only be accordingly Controls of a vehicle, but also to other actuators and drive devices with periodic processes e.g. at use a carburetor or an injection system.
  • the Verification of the rest position by exact repetition makes additional evaluations e.g. of Push button positions or the current consumption of actuators superfluous.
  • a particular advantage is that the Setup with the associated sensor completely independent of other metrics can work, which is far-reaching Unbundling of various measuring and control devices of the vehicle.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stellvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem mechanisch verstellbarem Bauteil sowie ein Verfahren zum Betreiben der Stellvorrichtung.
Bei Automobilen ist es üblich, ein z.B. als Fußhebel ausgebildetes Stellglied mit einem Sensor zu koppeln, der die Winkelstellung des Hebels erfaßt. Die Justage eines Positionssignals des Fußhebels erfolgt nach dem Einbau in das Automobil, indem in einer Anschlagstellung des Fußhebels über einen externen Signaleingang ein Hilfssignal gesetzt wird oder die Position des Sensors selbst mechanisch verstellt wird. Der in diesem Moment am Sensor anliegende Signalpegel wird dann als Ausgangswert abgespeichert und im späteren Betrieb subtrahiert oder kompensiert Die Prozesssicherheit dieser Verfahren ist nach automotiven Aspekten kaum gewährleistet. Beim späteren Betrieb des Fahrzeugs ist es möglich, daß sich die Geometrie des Hebelwerks z.B. durch sich vergrößerndes Lagerspiel, durch Verformungen oder im Reparaturfall verändert. Auch der z.B. als Drehpotentiometer oder Hallsensor ausgebildete Sensor kann seine Charakteristik durch Abnutzung oder Verschmutzung z.B. mit Eisenpartikeln verändern. Die Eigenschaften der elektronischen Komponenten werden sich im Betrieb auch durch Alterung und Umwelteinflüße ändern, was zwangsweise zum Signaldrift führt.
Übliche adaptive Lernsysteme können hier nicht angewandt werden, da die Betätigungsprofile der Signale sowohl vom Fahrer als auch von Verkehrssituationen abhängen, wie z.B. eine unkontrolliert lange Verweildauer in einer bestimmten Position. Ferner kann mit den bekannten Algorithmen keine kurzzeitig hervorgerufene Nullpunktänderungen erfaßt werden, wie solche, die z.B. nach einer Reparatur entstehen.
Durch die DE 3612904 A ist ein Verfahren zur Toleranzkompensation eines Positionsgebersignals bekannt geworden, bei dem die Ruhestellung des Bauteils während des Betriebs des Fahrzeugs überwacht wird. Dabei werden die Messwerte eines oberen und eines unteren Anschlags gespeichert. Kommt es während des Betriebs zu einer Überschreitung eines dieser Endwerte, wird der neue Messwert als neuer Endwert abgespeichert. Dies hat den Nachteil, daß eine tatsächliche Drift der Ruhestellung zum Mittelbereich hin überhaupt nicht erfasst werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Justageaufwand zu eliminieren und die Funktionssicherheit zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst. Durch die ständige Überwachung der Ruhestellung während des Betriebs können nun Verschiebungen des Signalpegels in der Anschlagstellung erfaßt und korrigiert werden. Eine Nachjustierung durch Fachpersonal ist nicht mehr erforderlich. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß an die Stabilität, die Qualität und die Montage der Stelleinrichtung weniger hohe Anforderungen gestellt werden müssen, um ihre Funktion zu sichern.
Eine Verschiebung des Ruhewertes kann sicher in beiden Richtungen erkannt werden. Durch das Prinzip der Wiederholung eines Ausgangswertes in einer längeren Verweilstellung ist es möglich, die Ruhestellung mit hoher Sicherheit zu verifizieren. Es ist an sich auch denkbar, die Ausgangsstellung im Moment des Einschaltens der Fahrzeugelektronik festzulegen. Wenn aber in diesem Moment z.B. das Kupplungspedal betätigt wurde, führt dies zu einer Fehlinterpretation mit einer entsprechenden Fehlfunktion des Bediensystems. Außerdem würden sich Signalverschiebungen während des Betriebs infolge von Temperaturschwankungen nicht erfassen lassen. Da es nahezu unmöglich ist, eine freie Schwebestellung exakt mehrfach hintereinander zu treffen und zu halten, kann mit hoher Sicherheit davon ausgegangen werden, daß eine zumindest einmalige Wiederholung einer Haltestellung innerhalb eines Ausgangsbereichs der Sensorsignale die tatsächliche Ausgangsstellung darstellt. Durch dieses Schema wird zwar die Ausgangsstellung dynamisch erfaßt, jedoch durch Schwingungen wie sie z. B. im Automobil vorkommen nicht beeinflußt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Ansprüchen 2 bis 4 gekennzeichneten Merkmalen.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 2 kann die Stellvorrichtung als weitgehend autonomes System vorbereitet und eingebaut werden, ohne daß weitere Abstimmmaßnahmen erforderlich sind.
Die Rückstelleinrichtung nach Anspruch 3 wird in einfacher Weise die Ruhestellung sichergestellt.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 4 wird eine Bedienvorrichtung geschaffen, die bei großer Funktionssicherheit einfach hergestellt und in ein Automobil eingebaut werden kann. Eine Spule des induktiven Sensors kann z.B. an einem Pedalgehäuse und ein von der Spule erfaßtes Metallteil an einem Fußhebel befestigt sein. Eine zugehörige Steuerelektronik ist ebenfalls am Pedalgehäuse befestigt und mit der Spule in einer Baugruppe zusammengefaßt, die auch die Auswerteelektronik enthalten kann. Der induktive Sensor erfaßt den Abstand zum Metallteil und damit auch die Winkelstellung des Fußhebels.
Die Erfindungen nach den Ansprüchen 5 und 6 geben die genaue Prozedur der Ermittlung des Ausgangswertes an. Dabei kann der Verifizierungsgrad noch weiter gesteigert werden, wenn das Ausgangssignal nach einer weiteren Wiederholung des exakten Ruhepegels anerkannt und abgespeichert wird. Eine solche mehrfache Wiederholung ergibt sich z.B. beim Betätigen des Kupplungspedals in einer Anfahrphase.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
schematisiert eine partielle Seitenansicht einer Pedaleinrichtung eines Automobils mit einem wegaufnehmenden Sensor in einer Ausgangsstellung,
Figur 2
die Teile nach Figur 1 in einer anderen Funktionsstellung,
Figur 3
ein Verlaufsdiagramm der Sensorwerte bei sich ändernder Pedalstellung der Pedaleinrichtung nach Figur 1.
Nach Figur 1 ist ein mechanisch verstellbares Bauteil in Form eines als Bedienorgan dienenden Fußhebels 1 um eine Pedalachse 2 schwenkbar in einem Gehäuse 5 gelagert, das in den Fußraum eines Automobils einsetzbar ist. Oberhalb des Fußhebels 1 befindet sich ein stationär angebrachtes Spulenteil 3, das ein zum Fußhebel 1 hin gerichtetes elektromagnetisches Wechselfeld induziert. Das Spulenteil 3 ist Teil einer am Gehäuse befestigten Baugruppe 6, die am Gehäuse 5 befestigt ist und die eine Steuer- und Auswerteelektronik für das Spulenteil enthält.
Am z.B. aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehenden Fußhebel 1 ist ein Metallteil 4 angesetzt, das zusammen mit dem Spulenteil einen induktiven Sensor bildet und dessen Abstand zum Spulenteil 3 sich in Abhängigkeit von der Schwenkstellung des Fußhebels 1 ändert. Dies bewirkt eine entsprechende Änderung des induktiven Widerstand des Spulenteils 3, was zu einer entsprechenden Änderung der meßbaren Verlustleistung des Spulenteils 3 führt. Das aus Blech gebogene Metallteil 4 weist eine konvexe nockenartige Krümmung auf, deren Verlauf so gestaltet ist, daß sich die Ausgangssignale des Sensors annähernd proportional zu Winkelstellung des Fußhebels 1 verändern.
Das Metallteil weist eine einfach zu erzeugende Biegekontur auf und kann mit geringem Aufwand durch Einlegen in eine Gießform für den Fußhebel mit diesem verbunden werden. Dieses Teil des Sensors verursacht daher beim weiteren Einbau in den Pedalraum keinerlei zusätzliche Kosten. In der gezeigten Ausgangsstellung liegt der Fußhebel gegen die Kraft einer Rückstellfeder 7 an einem Anschlag 8 des Gehäuses 5 an und nimmt dabei ein Ruhestellung ein, deren Sensorwert einen entsprechenden Ausgangswert darstellt. Ein Ende des Metallteils ist dem Spulenteil eng benachbart und beeinflußt dessen elektromagnetisches Wechselfeld entsprechend stark.
Nach Figur 2 ist der Fußhebel in eine Funktionsstellung geschwenkt, in der der Abstand zum Spulenteil 3 erheblich vergrößert ist. Der induktive Widerstand des Spulenteils hat sich entsprechend geändert. In einer nicht dargestellten, unmittelbar angekoppelten Umsetzeinrichtung können die Sensorwerte in Ausgangssignale umgewandelt werden und in einer elektronischen Auswerteeinrichtung der Baugruppe 6 verarbeitet werden.
Figur 3 gibt den Verlauf der Sensorwerte während eines Bedienzyklus wieder, wobei t die eine Zeitachse und s die Achse der Sensorwerte darstellt. Ein in der Auswerteeinrichtung 9 (Fig. 1) gespeicherter Schwellwert sw begrenzt einen Ausgangsbereich sr der Sensorwerte, innerhalb dessen der Ausgangswert variieren kann. In der Auswerteeinrichtung ist ein bisheriger Ausgangswert sp abgespeichert. Im linken Kurvenabschnitt befindet sich der Fußhebel in der Anschlagstellung nach Figur 1. Der Sensorwert s liegt hier signifikant oberhalb des gespeicherten bisherigen Ausgangswertes sp . Da die mit einem Zeitglied versehene Stelleinrichtung keinen weiteren Sensor z.B. in Form eines Endtasters für die Erkennung der Anschlagstellung aufweist, vermutet sie in dem über eine definierte Mindestdauer tm konstanten Sensorwert unterhalb des Schwellwerts sw einen neuen Ausgangswert, den sie als provisorischen Zwischenwert st abspeichert.
In der'nachfolgenden Phase wird der Fußhebel 1 aus seiner Ausgangslage in die in Figur 2 dargestellte Funktionslage geschwenkt, wobei die Sensorwerte s den Schwellwert sw deutlich überschreiten. Nachdem der Fußhebel in die in Figur 1 gezeigte Ausgangsstellung zurückgekehrt ist, erreichen die Sensorwerte s im rechten Kurventeil exakt die Höhe des Zwischenwertes st, der über die festgelegte Mindestdauer tm konstant bleibt. Die Auswerteeinrichtung 9 vergleicht diesen Wert mit dem Zwischenwert st. Nach hinreichender Übereinstimmung der beiden Werte und signifikanter Abweichung vom gespeicherten Ausgangswert sp speichert die Auswerteeinrichtung den Zwischenwert st als neuen Ausgangswert spn für die Ruhestellung des Fußhebels 1 (Fig. 1) ab.
Eine derartige Stelleinrichtung und ein derartiges Justierverfahren läßt sich entsprechend nicht nur auf Bedienorgane eines Fahrzeugs, sondern auch auf andere Stell- und Antriebseinrichtungen mit periodischen Abläufen z.B. bei einem Vergasers oder einer Einspritzanlage anwenden. Die Verifizierung der Ruhestellung durch exakte Wiederholung macht dabei zusätzliche Auswertungen z.B. von Tasterstellungen oder der Stromaufnahme von Stellantrieben überflüssig. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Einrichtung mit dem zugehörigen Sensor völlig unabhängig von anderen Messgrößen arbeiten kann, was eine weitgehende Entflechtung von verschiedenen Meß- und Steuereinrichtungen des Fahrzeugs ermöglicht.
Bezugszeichen
1
Fußhebel
2
Pedalachse
3
Spulenteil
4
Metallteil
5
Gehäuse
6
Baugruppe
7
Rückstellfeder
8
Anschlag
9
Auswerteeinrichtung
s
Sensorwert
sw
Schwellwert
st
Zwischenwert
sp
Ausgangswert
spn
neuer Ausgangswert
sr
Ausgangsbereich
t
Zeit
tm
Mindestdauer

Claims (6)

  1. Stellvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem mechanisch verstellbarem Bauteil (z.B. 1) und mit einem die Stellungen des Bauteils messenden Sensor (3, 4), der mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung (9) verbunden ist,
    wobei eine Ruhestellung des Bauteils als Ausgangsstellung definierbar ist,
    wobei die der Ruhestellung entsprechenden Werte (s) von Sensorsignalen in der Auswerteeinrichtung (9) als Ausgangswert sp speicherbar sind,
    wobei die Ruhestellung des Bauteils während des Betriebs des Fahrzeugs überwachbar ist und
    wobei bei einer signifikanten Abweichung der Sensorsignale in der Ruhestellung vom Ausgangswert (sp) der Wert der aktuellen Sensorsignale als neuer Ausgangswert (spn) speicherbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung mit Mitteln zur Erkennung eines Stellzyklus versehen ist,
    daß eine längere stationäre Verweilstellung des Bauteils (z.B. 1) in einem Ausgangsbereich (sr) der Ruhestellung in der Auswerteeinrichtung (9) speicherbar ist,
    und daß das Verlassen des Ausgangsbereichs (sr) und die annähernd exakte Rückkehr in die gespeicherte stationäre Verweilstellung und das längere Verweilen darin als die tatsächliche Ruhestellung speicherbar ist.
  2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 ,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (1) als Bedienorgan ausgebildet ist und
    daß der Sensor (3, 4)) und zumindest Teile der Auswerteeinrichtung (9) in einer gemeinsamen Baugruppe (6) zusammengefaßt und mit einem Gehäuse (5) für das Bedienorgan verbunden sind.
  3. Stellvorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienorgan (z.B. 1) mit einer Rückstelleinrichtung (z.B. 7) versehen ist, die nach dem Freigeben des Bedienorgans dieses in die Ausgangsstellung zurückbewegt.
  4. Stellvorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienorgan als federbelasteter Schwenkhebel, insbesondere als Fußhebel (1) ausgebildet ist und
    daß der als induktiver Abstandssensor ausgebildete Sensor (3, 4) die Winkelstellungen des Schwenkhebels (z.B. 1) detektiert.
  5. Verfahren zum Betreiben einer Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Stellung eines mechanischen Bauteils (z.B. 1) durch einen Sensor (3, 4) detektiert wird, der mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung (9) gekoppelt ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß für die Ermittlung der Ausgangsstellung des Bauteils den Sensorsignalen ein Schwellwert (sw) zugeordnet und in der Auswerteeinrichtung (9) abgespeichert wird,
    daß die unterhalb des Schwellwertes liegenden Sensorsignale dem Ausgangsbereich (sr) zugeordnet werden, der dem zulässigen Bereich der Ruhestellung entspricht,
    daß der Bedienzyklus durch die Überschreitung Schwellwertes (sw) und anschließende Rückkehr der Sensorwerte (s) in den Ausgangsbereich (sr) definiert wird,
    daß die Auswerteeinrichtung den Signalpegel des Sensors kontinuierlich oder in engen Zeitabständen erfaßt und mit dem Schwellwert (sw) vergleicht,
    daß der Wert eines über eine Mindestdauer konstanten Sensorsignals unterhalb des Schwellwertes in der Auswerteeinrichtung als Zwischenwert (st) erkannt und gespeichert wird,
    daß nach einem Überschreiten und anschließendem Unterschreiten des Schwellwertes (sw) der Signalpegel mit dem Zwischenwert (st) und dem Ausgangswert (sp) verglichen wird und
    daß ein anschließendes über die Mindestdauer konstantes Sensorsignal (s) in der Höhe des vom Ausgangswert (sp) abweichenden Zwischenwertes als neuer Ausgangswert (spn) abgespeichert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstellung des Bedienorgans auch während das Betriebs des Automobils überwacht und bei hinreichender Abweichung neu festgelegt wird.
EP01976561A 2000-10-23 2001-10-22 Stellvorrichtung für ein fahrzeug mit einem mechanisch verstellbaren bauteil und verfahren zum betreiben der stellvorrichtung Expired - Lifetime EP1242734B1 (de)

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