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Dokumentenidentifikation DE19933517A1 31.05.2000
Titel Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung von Pedalmechanikfehlern
Anmelder Continental Teves AG & Co. oHG, 60488 Frankfurt, DE
Erfinder Rieth, Peter E., Dr., 65343 Eltville, DE;
Eckert, Alfred, 55129 Mainz, DE;
Stölzl, Stefan, 69469 Weinheim, DE;
Nell, Joachim, 63452 Hanau, DE
DE-Anmeldedatum 16.07.1999
DE-Aktenzeichen 19933517
Offenlegungstag 31.05.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2000
IPC-Hauptklasse B60T 7/12
IPC-Nebenklasse B60T 13/66   B60T 17/18   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung von Pedalmechanikfehlern, die mit zumindest einem Berührungsaufnehmer 5, der an einer Trittfläche 4 des Bremspedals 3 angeordnet ist, ermitteln können, ob ein Pedalmechanikfehler vorliegt. Eine Steuereinheit 1 kann auf einen Pedalmechanikfehler schließen, wenn das Bremspedal 3 nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer tmin nach der letzten durch den Berührungsaufnehmer 5 erfaßten Bremspedalberührung durch den Fahrer in einer durch die Pedalsensorik 6 erfaßten Ausgangsstellung ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung von Pedalmechanikfehlern, die über zumindest einen Berührungsaufnehmer, der an einer Trittfläche eines Bremspedals angeordnet ist, einen Fehler der Pedalmechanik erkennen können und insbesondere entsprechende Fehlerreaktionen auslösen können.

Bei elektronisch unterstützten Bremsanlagen, wie zum Beispiel Brake-by-Wire (mit bzw. ohne hydraulisches oder pneumatisches Backup) ist ein elektronisches Bremspedal entkoppelt von dem Rest des Bremssystems. Die Ansteuerung der Radbremsen erfolgt primär durch elektronische Signale bzw. Nachrichten über ein entsprechendes Bussystem. Das Bremspedal ist mit einer geeigneten Pedalsensorik und einer entsprechenden Elektronik ausgerüstet, um den Bremswunsch des Fahrers sensorisch zu erfassen. Aus den gemessenen Sensorsignalen kann dann eine dem Fahrerbremswunsch entsprechende Ansteuerung der Radbremsen berechnet werden. In der WO 92/05482 ist eine elektronische Pedaleinheit für ein Kraftfahrzeug angegeben. Diese Pedaleinheit enthält Sensoren für die Erfassung des Pedalwinkels bzw. des Pedalwegs und für die Erfassung einer Fußkraft des Fahrers.

Die Pedalmechanik wird beispielsweise durch ein Feder- Dämpfer-System realisiert, um dem Fahrer ein sicheres, ergonomisch angepaßtes und ein angenehmes Bremspedalgefühl zu vermitteln.

Tritt ein Fehler in der Pedalmechanik, zum Beispiel durch einen Federbruch oder ein defektes Dämpfersystem auf, so kann dies zu einem klemmenden Pedal oder einer stark erhöhten Reibung führen.

Obwohl der Fahrer selbst ein klemmendes Pedal erkennen kann und teilweise auch eine erhöhte Reibung feststellen kann, wird das Bremssystem kaum noch den Fahrerbremswunsch richtig sensorisch erfassen können, da die mechanischen Fehler zu einem anderen Systemverhalten führen werden. Allerdings wird der Fahrer ein klemmendes Pedal bzw. ein Pedal mit stark erhöhter Reibung nicht sofort erkennen, wenn er beispielsweise stark abbremst und dann wieder schnell beschleunigen möchte und somit das Bremspedal schnell verläßt und zum Gaspedal wechselt. Wenn das Bremspedal verklemmt ist, bleibt dies dann in der Verklemmung hängen und gibt ständig ein Bremssignal zur Ansteuerung der Radbremsen ab. Dies führt zu einem erhöhten Verschleiß der Bremsbeläge und eventuell zu einem Überhitzen der Radbremsen, da dann die Bremsbeläge eventuell ständig an der Bremsscheibe bzw. an der Bremstrommel anliegen, ohne daß es der Fahrer merkt. Ähnlich verhält es sich, wenn das Pedal eine starke Reibung aufweist und nur langsam zurückkommt und weiterhin einen Bremswunsch ausgibt, ohne daß es der Fahrer bemerkt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung von Pedalmechanikfehlern zu realisieren, die eine schnelle und kostengünstige Erkennung von Fehlfunktionen der Pedalmechanik ermöglichen.

Weiterhin soll durch die Erfindung eine entsprechende Fehlerreaktion bzw. Rekonfiguration auf bestimmte Fehlerarten, wie beispielsweise "klemmendes Pedal" und "erhöhte Pedalreibung" realisiert werden.

Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung an.

Gemäß der Erfindung kann eine Vorrichtung zur Erkennung von Pedalmechanikfehlern ein elektronisches Bremspedal aufweisen, das mechanisch vom Bremssystem entkoppelt ist und eine Pedalmechanik enthält, die eine der Pedalbetätigung durch den Fahrer entsprechende Gegenkraft und eine der Pedalbetätigung entsprechende Pedalbewegung erzeugt. Weiterhin kann die Erfindung eine Pedalsensorik zur Erfassung des Fahrerbremswunsches aufweisen, wobei eine Steuereinheit zur Auswertung von Ausgangssignalen der Pedalsensorik und zur entsprechenden Ansteuerung des Bremssystems vorgesehen sein kann.

Gemäß der Erfindung kann weiterhin zumindest ein Bewegungsaufnehmer an einer Trittfläche des Bremspedals angeordnet und mit der Steuereinheit elektrisch verbunden sein. Die Steuereinheit kann beispielsweise dann auf einen Pedalmechanikfehler schließen, wenn das Bremspedal nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer nach der letzten durch den Berührungsaufnehmer erfaßten Bremspedalberührung durch den Fahrer in einer durch die Pedalsensorik erfaßten Ausgangsstellung ist.

Durch die Erfindung ist es möglich, mit einem relativ kostengünstigen Berührungsaufnehmer einen Pedalmechanikfehler zu erkennen. Entsprechend des erkannten Pedalmechanikfehlers können dann Gegenmaßnahmen von der Steuereinheit ergriffen werden, um festgestellte Fehlerarten auszugleichen.

Die Steuereinheit kann beispielsweise auf eine klemmende Pedalmechanik schließen, wenn nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer der letzten Bremspedalberührung die Pedalsensorik konstante Sensorsignale und/oder eine konstante Bremspedalauslenkung meldet.

Als Gegenreaktion auf eine erkannte klemmende Pedalmechanik können beispielsweise nur dann Sollwerte an das Bremssystem ausgegeben werden, wenn eine Pedalberührung erkannt wurde. Dieser Sollwert für das Bremssystem kann beispielsweise konstant sein oder auch linear und/oder progressiv von einem festen Anfangsbremssollwert oder von Null ausgehend ansteigen. Dadurch ist es möglich, daß der Fahrer durch die Zeitdauer des Fußkontaktes mit dem Bremspedal die durch das Fahrzeug vorgenommene Bremsung beeinflussen kann.

Weiterhin kann die Steuereinheit auf eine erhöhte Pedalreibung schließen, wenn nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer nach der letzten Bremspedalberührung die Pedalsensorik meldet, daß sich das Bremspedal nicht in der Ausgangsstellung befindet.

Wird diese erhöhte Pedalreibung erkannt, so kann die Zeit, die das Bremspedal braucht, um in die Ausgangslage zu gelangen, nachdem das Bremspedal losgelassen wurde, eine Bewegungsgeschwindigkeit des Bremspedals in Rückziehrichtung und/oder eine Bewegungsbeschleunigung in Rückziehrichtung erfaßt werden, um daraus einen Korrekturfaktor k zu ermitteln. Dieser Korrekturfaktor k kann dann dazu verwendet werden, das Bremssystem entsprechend der erfaßten Fehlermeldung anzusteuern. Dauert es beispielsweise sehr lange, bis das Bremspedal wieder in der Ausgangslage ist, nachdem das Bremspedal losgelassen wurde, so könnte der Korrekturfaktor k vergrößert werden, um schon bei einer geringeren Pedalbewegung bzw. Pedalkraft einen größeren Bremssollwert an das Bremssystem auszugeben. Dadurch könnte der Fahrkomfort erhöht werden.

Weiterhin kann die vorgenannte vorbestimmte Zeitdauer von der Position, in der das Bremspedal losgelassen wird, abhängig sein, wobei die vorbestimmte Zeitdauer mit der Auslenkung des Bremspedals in Niederdrückrichtung zum Zeitpunkt des Loslassens ansteigen kann.

Weiterhin sei angemerkt, daß eventuell ein Warnsignal an den Fahrer ausgegeben werden kann, wenn eine Fehlfunktion ermittelt wird, so daß der Fahrer dann baldmöglichst eine Servicestation anfahren kann.

Bevorzugt können zwei redundante Berührungsaufnehmer vorgesehen sein, die nebeneinander oder hintereinander an der Trittfläche des Bremspedals angeordnet sein können.

Weitere Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Bremspedals mit Steuereinheit;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Trittfläche des Bremspedals mit daran angeordneten Berührungsaufnehmern und

Fig. 3 ein schematischer Ablaufplan einer erfindungsgemäßen Fehlererkennung und Fehlerreaktion zur Ansteuerung des Bremssystems.

Die Fig. 1 zeigt eine Steuereinheit 1, die mit einem Bremssystem 2 verbunden ist. Weiterhin ist ein Bremspedal 3 mit einer Trittfläche 4 dargestellt. An der Trittfläche 4 ist ein Berührungsaufnehmer 5 vorgesehen. Weiterhin ist eine Pedalsensorik 6 dargestellt.

Die Pedalsensorik 6 kann den Pedalwinkel, den Pedalweg und/oder die Fußkraft des Fahrers erfassen und über eine Signalleitung 7 an die Steuereinheit 1 übergeben.

Der Berührungsaufnehmer 5 ist ebenfalls über eine weitere Signalleitung mit der Steuereinheit 1 verbunden.

Die Fig. 2 zeigt eine Trittfläche 4 des Bremspedals 3 mit daran angeordneten Berührungssensoren 5. Anstatt zweier Berührungssensoren 5 kann aber auch ein Berührungssensor 5 und ein nicht dargestellter Kraftsensor verwendet werden (wird später noch genauer erläutert).

Die Fig. 3 zeigt einen Ablaufplan einer Pedalmechanikfehlererkennung mit zugeordneter Rekonfiguration des Bremspedals 3.

Der dargestellte Ablauf kann beispielsweise in der Steuereinheit 1 durchgeführt werden. Nachdem der Ablauf gestartet wird (Schritt 100), werden in einem Schritt 101 Sensorwerte eingelesen. Hierbei entspricht der Sensorwert B1 dem Berührungsaufnehmer 5a und der Sensorwert B2 dem Berührungsaufnehmer 5b. Die Sensorsignale PS1, PS2 und PS3 werden von der Pedalsensorik 6 ausgegeben und sind beispielsweise ein Pedalwinkel, ein Pedalweg und eine Fuß- bzw. Pedalkraft, die von dem Fahrer ausgeübt wird.

In einem Schritt 102 wird die Pedalsensorik 6 und die Berührungsaufnehmer 5a, 5b überwacht. Wird in einem Schritt 103 ermittelt, daß die Sensorwerte B1 und B2 intakten Berührungsaufnehmern 5a, 5b entsprechen, so wird in einem weiteren Schritt 104 ermittelt, ob das Bremspedal 3 vom Fahrer berührt wird oder nicht.

Wird im Schritt 104 ermittelt, daß das Bremspedal 3 nicht vom Fahrer berührt wird, so wird zum Schritt 105 verzweigt. Hier wird eine Zeiterfassung nach der letzten Pedalbetätigung gestartet.

In einem Schritt 106 wird zunächst erfaßt, ob sich das Bremspedal 3 in einer Ausgangsposition befindet. Wenn sich das Bremspedal 3 in einer Ausgangsposition befindet, wird zeitgleich dazu die Zeit festgestellt, welche vergangen ist, nachdem die Zeiterfassung in Schritt 105 gestartet wurde. Ist die erfaßte Zeit kleiner als eine vorbestimmte Zeitdauer tmin, so wird zu einem Schritt 115 verzweigt, in dem beurteilt wird, daß die Pedalmechanik 6 intakt ist. Anschließend wird der Ablauf in einem Schritt 114 beendet. Wird jedoch im Schritt 106 beurteilt, daß die Ausgangsposition des Bremspedals 3 nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeit tmin erreicht wird, so wird in einem Schritt 107 ermittelt, ob die Pedalposition konstant ist. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt 108 beurteilt, daß ein klemmendes Bremspedal 3 vorliegt. Als Gegenreaktion bzw. Fehlerreaktion wird nun eine Rekonfiguration des Bremspedals 3 in einem Schritt 109 eingeleitet und zum Schritt 114 verzweigt.

Wird im Schritt 107 jedoch beurteilt, daß die Pedalposition nicht konstant ist, so wird in einem Schritt 110 auf eine erhöhte Pedalreibung geschlossen. Danach wird zu einem Schritt 111 verzweigt, in dem ermittelt wird, wie lange es dauert, bis das Bremspedal 3 in die Ruhelage bzw. in die Ausgangsposition zurückkehrt. Abhängig davon wird in einem Schritt 112 ein Reibungskorrekturwert k bestimmt, der dann in einem Schritt 113 zur Rekonfiguration des Bremspedals 3 verwendet wird. Anschließend wird wiederum zum Schritt 114 verzweigt.

Wird im Schritt 103 beurteilt, daß die Berührungsaufnehmer 5a, 5b nicht intakt sind, so wird in einem Schritt 116 ermittelt, ob ein Bremswunsch vorliegt. Diese Ermittlung basiert auf einer funktionstüchtigen Pedalsensorik 6. Der Schritt 116 wird auch dann als nächster Schritt ausgeführt, wenn in dem Schritt 104 beurteilt wird, daß das Bremspedal 3 vom Fahrer berührt wird. Wird im Schritt 116 beurteilt, daß ein Bremswunsch vorliegt, so wird zu einem Schritt 117 verzweigt, in dem Sollwerte zur Ansteuerung der Radbremsen bzw. des Bremssystems 2 errechnet werden. Diese Sollwerte werden dann an das Bremssystem 2 weitergegeben und der Programmablauf endet im Schritt 114.

Wenn im Schritt 116 ermittelt wird, daß kein Bremswunsch vorliegt, so wird direkt zum Schritt 114 verzweigt.

Der obige Funktionsablauf wird nunmehr im folgenden nochmals detailliert erläutert, ohne jedoch eine direkte Bezugnahme auf die oben genannten Schritte darzulegen. Erfindungsgemäß kann die Erkennung der mechanischen Fehler des elektronischen Bremspedals 3 kostengünstig und einfach gelöst werden, wenn auf der Trittfläche 4 des Bremspedals 3 mindestens ein Berührungsaufnehmer 5 angebracht ist. Der Berührungsaufnehmer 5 wird hierbei vorzugsweise unterhalb der Gummischutzkappe (nicht dargestellt) angeordnet. Mit diesem Berührungsaufnehmer 5 kann das Bremssystem 2 erkennen, wann der Fahrer die Trittfläche 4 berührt und wann nicht. Vorzugsweise werden zwei Berührungsaufnehmer 5a, 5b verwendet (Fig. 2). Die Berührungsaufnehmer 5a, 5b brauchen nur zu erkennen, ob die Trittfläche 4 berührt wurde oder nicht. Mit welcher Kraft dabei das Bremspedal 3 betätigt wird, spielt keine Rolle für die im folgenden erläuterte Auswertung.

Die Bremsbetätigung kann vorzugsweise durch folgenden Ablauf erkannt werden. Zunächst erkennen beide Berührungsaufnehmer 5a, 5b, daß der Fahrer die Trittfläche 4 berührt hat. Die Pedalsensorik 6 mißt ebenfalls einen Fahrerbremswunsch. Der Fahrerbremswunsch wird nun aus den gemessenen Pedalsensorsignalen in eine entsprechende Radbremsansteuerung umgewandelt.

Anschließend verläßt der Fahrer das Bremspedal. Dies kann dadurch erkannt werden, daß beide Berührungsaufnehmer 5a, 5b kein Berührungssignal mehr abgeben.

Anschließend werden von der Steuereinheit 1 Plausibilitätsabfragen zur Fehlererkennung durchgeführt. Ist die Ausgangsposition (Ruhelage) des Bremspedals 3 nach einer vorbestimmten Zeitdauer tmin erreicht, wenn beide Berührungsaufnehmer 5a, 5b melden, daß der Fahrer das Bremspedal 3 nicht mehr berührt, so sind keine kritischen Pedalmechanikfehler vorhanden. Wird jedoch die vorbestimmte Zeitdauer tmin überschritten, bevor die Pedalsensorik 6 erfaßt, daß die Ausgangsposition vorliegt, so liegt entweder ein klemmendes Bremspedal 3 oder eine stark erhöhte Reibung im Bremspedal 3 vor.

Die Erkennung eines klemmendes Bremspedals 3 erfolgt dadurch, daß die Berührungsaufnehmer 5a, 5b ständig melden, daß keine Pedalberührung durch den Fahrer erfolgt, wobei die Pedalsensorik 6 meldet, daß konstante Sensorsignale und eine konstante Pedalauslenkung vorliegen.

Die Erkennung einer erhöhten Pedalreibung kann dadurch erkannt werden, daß die Berührungsaufnehmer 5a, 5b ständig melden, daß keine Pedalberührung durch den Fahrer erfolgt, wobei die Pedalsensorik 6 meldet, daß sich das Bremspedal 3 noch nicht in seiner Ausgangsposition (Ruhelage) befindet. In diesem Fall wird die Zeit gemessen (bzw. die Abtastschritte des Auswerterechners in der Steuereinheit 1 gezählt) zwischen der letzten Pedalbetätigung durch den Fahrer und dem Zeitpunkt, an dem sich das Bremspedal 3 in seiner Ausgangsposition befindet. Ist die ermittelte Zeit größer als eine erlaubte und bekannte Zeitreferenzgröße, zum Beispiel eine vorbestimmte Zeitdauer tmin, so handelt es sich um stark erhöhte Pedalmechanikreibung. Die Zeitreferenz ist beispielsweise Pedalortsabhängig im Rechner abgelegt. Wenn somit das Bremspedal losgelassen wird und sich das Bremspedal beim Loslassen in einer stark ausgelenkten (eingerückten) Position befindet, so ist die Zeitreferenz bzw. die vorbestimmte Zeitdauer tmin größer, als wenn die Auslenkung des Bremspedals 3, wenn das Bremspedal 3 losgelassen wird, kleiner ist. Wird das Bremspedal 3 während der Zeitmessung berührt, bevor das Bremspedal in seiner Ausgangsposition ist, so wird die Zeitmessung abgebrochen, da das Bremspedal erneut berührt worden ist.

Die Zeitmessung kann in einer einfachen Ausführungsform ortsunabhängig durchgeführt werden, wenn eine Worst-Case- Betrachtung erfolgt, in der nur die maximal mögliche Zeit zwischen einer vollen Pedalauslenkung und einer Ausgangslage eines mechanisch fehlerfreien Bremspedals 3 als Referenzgröße verwendet wird. Dies ist sicherlich möglich, da das Bremspedal 3 im fehlerfreien Zustand sehr schnell zurückgenommen wird. Da nur eine stark erhöhte Reibung Probleme verursacht, wird das Bremspedal 3 auch bei einer Auslenkung unterhalb der Vollauslenkung deutlich langsamer im Fehlerfall zurückkommen, was der Auswerterechner bzw. die Steuereinheit 1 erkennen kann.

Wurde nun ein klemmendes Bremspedal 3 oder ein Bremspedal 3 mit erhöhter Reibung sicher erkannt, so kann auch eine Reaktion des Bremssystems 2 darauf erfolgen. Das Bremssystem 2 wird somit rekonfiguriert.

Das Bremssystem 2 kann in diesem Fall nur noch zur Ermittlung des Bremssollwerts die Informationen der Berührungsaufnehmer 5a, 5b heranziehen. Berührt der Fahrer das Bremspedal 3 nicht, so kann davon ausgegangen werden, daß der Fahrer keinen Bremswunsch hat.

Vorzugsweise wird nur dann ein Sollwert für die Radbremsen bzw. für das Bremssystem 2 durch die Steuereinheit 1 generiert, wenn der Fahrer das Bremspedal 3 berührt. Es kann dann zum Beispiel ein konstanter, das heißt nicht dosierbarer Sollwert für das Bremssystem 2 eingestellt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen festen Anfangsbremssollwert größer Null einzustellen, der mit zunehmender Zeit ansteigt. Dieser Anstieg kann dann linear oder progressiv verlaufen. Natürlich kann der Anfangsbremssollwert auch auf Null gesetzt werden.

Die Reaktion des Bremssystems 2 auf eine erfaßte erhöhte Pedalreibung kann darin erfolgen, daß durch die zeitliche Auswertung der Zeitdauer bis sich das Bremspedal 3 in seiner Ausgangsstellung befindet (oder durch eine Erfassung der Bremspedalrückzuggeschwindigkeit bzw. -Beschleunigung), ermittelt wird, wie stark die Reibung der Bremspedalmechanik ist. Durch diese Kenntnis kann beispielsweise ein Korrekturfaktor k berechnet werden, mit dem der Bremssollwert für das Bremssystem 2 korrigiert wird. Da durch die erhöhte Reibung das Bremspedal nicht mehr so schnell niedergedrückt werden kann, wird die von der Pedalsensorik 6 erfaßte Pedalbewegung mit dem Korrekturfaktor k multipliziert, um einen korrigierten Bremssollwert zu erzeugen. Dadurch kann der Fahrer schnell genug in gewohnter Weise dosierbar abbremsen.

Der Bremssollwert, erzeugt aus den gemessenen Sensorwerten der Pedalsensorik 6, ist Bsoll (s). Dabei ist Bsoll (s) abhängig vom Pedalweg s. Der neue korrigierte Bremssollwert ergibt sich aus



Bkorrigiert(s) = k.Bsoll(s) (1)

Die Gleichung (1) ist als Beispiel zu sehen, wie mit Kenntnis der Reibungsstärke ein korrigierter Bremssollwert Bkorrigiert(s) berechnet werden kann. Der Korrekturfaktor k ist größer gleich 1. Weiterhin kann der korrigierte Bremssollwert somit abhängig vom jeweiligen Pedalweg, der von der Pedalsensorik 6 erfaßt wird und der Reibungsstärke, die über die abgelaufene Zeit zwischen der letzten Pedalberührung und der Ausgangsstellung des Pedals abgelaufen ist, verändert werden. Im einfachsten Fall ist jedoch der Korrekturfaktor k konstant.

Da die Berührungsaufnehmer 5a, 5b nur erkennen müssen, ob der Fahrer das Bremspedal 3 berührt oder nicht, können diese einfach und kostengünstig realisiert werden.

Mögliche Ausführungsformen für die Berührungsaufnehmer 5a, 5b sind kapazitive Aufnehmer, Tastfolien, Tastschalter, berührungsabhängige Widerstände, optische Aufnehmer, Piezoelemente, und so weiter.

Optische Aufnehmer sind denkbar, jedoch anfällig bei Verschmutzung. Piezoelemente sind ebenso einsetzbar, allerdings ergibt sich eine Problematik durch den Ladungsausgleich bei Vorliegen einer konstanten Kraft oder eines konstanten Drucks. Dadurch kann ein stotterartiges Verlassen des Bremspedals 3 nur schwierig von einem vollständigen Loslassen des Bremspedals unterschieden werden.

Wird mindestens ein kapazitiver Aufnehmer verwendet, so kann als weiterer Vorteil eine Fußannäherung an das Bremspedal 3 erkannt werden und das Bremssystem 2 kann auf diese zusätzliche Information reagieren.

Die Berührungsaufnehmer 5a, 5b sollten weiterhin redundant ausgeführt sein, um sicher zu erkennen, ob der Fahrer das Bremspedal 3 berührt oder nicht. Hierbei können zwei Berührungsaufnehmer 5a, 5b verwendet werden. Nur wenn beide Berührungsaufnehmer 5a, 5b anzeigen, daß das Bremspedal 3 berührt bzw. nicht berührt wird, erfolgt eine Überwachung auf ein klemmendes Bremspedal 3 und ein Bremspedal 3 mit einer erhöhten Reibung. Falls die Berührungsaufnehmer 5a, 5b unterschiedliche Aussagen treffen (beispielsweise der Berührungsaufnehmer 5a erfaßt, daß eine Betätigung erfolgt und der Berührungsaufnehmer 5b erfaßt, daß eine Betätigung nicht erfolgt), so zeigt dies an, daß bei den Berührungsaufnehmern 5a, 5b ein Defekt aufgetreten ist. Da bei nur zwei Berührungsaufnehmern 5a, 5b nicht lokalisiert werden kann, welcher von beiden Aufnehmern defekt ist, werden die Signale beider Berührungsaufnehmer 5a, 5b ignoriert. Der Bremswunsch des Fahrers wird dann nur noch über die verbleibende Pedalsensorik 6 erfaßt und ausgewertet.

Die Berührungsaufnehmer 5a, 5b müssen so eingestellt sein, daß ein normaler Anlegedruck, zum Beispiel durch eine Gummischutzkappe auf der Trittfläche 4 nicht zu einem Betätigungssignal führt. Werden kapazitive Aufnehmer verwendet, so kann ein leichtes Berühren auch ohne Druck bzw. Kraft schon erkannt werden. Dadurch können die Bremslichter sogar schneller angesteuert werden als es bisher möglich war, da bei herkömmlichen Schaltern erst einmal der Schalterweg überwunden werden muß, bis das Signal generiert werden kann. Dadurch kann wertvolle Zeit für den Fahrer eines nachfolgenden Fahrzeuges gewonnen werden.

Durch Verwendung von Berührungsaufnehmern 5a, 5b kann auf Bremslichtschalter verzichtet werden. Die Berührungsaufnehmer 5a, 5b können vollständig die Funktionalität eines Bremslichtschalters übernehmen. Dies gilt generell für jeden Schalter am Pedal, der die Aufgabe hat, eine Betätigung zu erkennen.

Bisherige und herkömmliche Schalter bei dem Bremspedal 3 können nicht für die oben beschriebene Überwachung verwendet werden, da mit diesen nur erkannt wird, ob das Bremspedal 3 in seiner Ausgangslage ist oder nicht. Es kann aber kein kausaler Zusammenhang getroffen werden zwischen dem Zeitpunkt des Pedalverlassens und der aktuellen Pedalposition. Bei einem ausgelenkten klemmenden Bremspedal 3 würden herkömmliche Pedalschalter weiterhin eine Betätigung des Bremspedals 3 anzeigen, obwohl der Fahrer das Bremspedal 3 nicht mehr berührt und somit nicht bremsen möchte.

Wenn der Fahrer ständig leicht das Bremspedal 3 berührt, ohne überhaupt bremsen zu wollen, so geben die Berührungsaufnehmer 5a, 5b ein Signal aus. Sinnvollerweise wird aber erst dann ein Bremssollsignal an das Bremssystem 2 ausgegeben, wenn auch zusätzlich die Pedalsensorik 6 einen Bremswunsch oberhalb eines definierten Schwellwertes oder Schwellbereichs erfaßt. Sicherlich ist es abhängig vom Automobilhersteller, ob die Bremsleuchten schon bei der Pedalberührungserfassung aktiviert werden oder erst dann, wenn auch ein Bremssollwert für die Radbremsen generiert wird.

Mit Hilfe der Berührungsaufnehmer 5a, 5b kann die Pedalsensorik 6 in der Ausgangsposition auf deren Funktionsweise überprüft werden(zum Beispiel Offset). Vorteilhaft ist es, wenn die Pedalsensorik 6 auch in der Ruhelage einen definierten Sollwert ungleich Null ausgibt. Dadurch kann überwacht werden, ob die Pedalsensorik noch mit Spannung versorgt wird oder nicht. Zum Beispiel kann ein Pedalwinkelsensor in der Ausgangslage 8° ausgeben. Zeigen die Berührungsaufnehmer 5a, 5b an, daß das Bremspedal 3 nicht berührt ist, so kann damit der Offset der Pedalsensorik 6 in der Pedalruheposition überprüft bzw. korrigiert werden. Sind in dem Fahrzeug zwei unterschiedliche Spannungsversorgungen vorhanden, so können die Berührungsaufnehmer 5a, 5b auch von den unterschiedlichen Versorgungsspannungen versorgt werden. Wird der Berührungsaufnehmer 5a beispielsweise von der Batterie 1 und der Berührungsaufnehmer 5b von der Batterie 2 versorgt, so liegt eine zusätzliche Redudanz vor. Würden beide Berührungsaufnehmer 5a, 5b von derselben Batterie versorgt, so fallen bei Ausfall der einen Batterie auch beide Berührungsaufnehmer aus und eine Fehlererkennung wird schwieriger, da beide Berührungsaufnehmer 5a, 5b bei einer Betätigung kein Signal mehr abgeben. Durch eine unterschiedliche Spannungsversorgung hingegen wird bei einer Betätigung des Bremspedals 3 nur ein Berührungsaufnehmer 5a, 5b kein Signal mehr abgeben. Durch die unterschiedlichen Signale kann sofort auf einen Fehler bei den Berührungsaufnehmern 5a, 5b geschlossen werden, unabhängig davon, ob nun ein Berührungsaufnehmer 5a, 5b selbst oder dessen Versorgungsspannung ausgefallen ist.

Sind beide Berührungsaufnehmer 5a, 5b hingegen an die gleiche Spannungsversorgung angeschlossen, so erfolgt die Fehlererkennung nur dann, wenn die Pedalsensorik 6 eine Betätigung anzeigt und die Berührungsaufnehmer 5a, 5b nicht. Bei Verlust einer Versorgungsspannung fällt auch die Pedalsensorik 6 aus, die an der ausgefallenen Spannungsversorgung angeschlossen ist. In diesem Fall gibt die ausgefallene Pedalsensorik nicht mehr den definierten Sollwert in der Pedalruheposition aus (zum Beispiel Pedalwinkel = 8°). Durch die Information, welcher der Pedalsensoren der Pedalsensorik 6 keinen Sollwert mehr ausgeben (unabhängig von einer Pedalbetätigung) kann die Auswerteelektronik (Steuereinheit 1) darauf schließen, welche Spannungsversorgung ausgefallen ist. Ist die Spannungsversorgung ausgefallen, an der auch die Berührungsaufnehmer 5a, 5b angeschlossen sind, so weiß die Steuereinheit 1, daß es folgerichtig ist, wenn von den Berührungsaufnehmern 5a, 5b kein Signal mehr kommt und somit wird diese Auswertung nicht mehr weiter verwendet. Die Steuereinheit 1 verwendet dann nur noch die verbleibende Pedalsensorik 6, um daraus den Fahrerbremswunsch zu ermitteln.

Von Vorteil kann es sein, wenn beide Berührungsaufnehmer 5a, 5b auch bei einer Nichtberührung des Bremspedals 3 einen definierten Wert (z. B. Spannungswert) ausgeben, damit erkannt werden kann, ob beide Berührungsaufnehmer 5a, 5b noch funktionstüchtig sind und keinen schlafenden Fehler aufweisen.

Weiterhin sollten die Berührungsaufnehmer 5a, 5b so nahe wie möglich nebeneinander an der Trittfläche 4 oder, wenn möglich, sogar hintereinander auf der Trittfläche 4 liegen (Tandemausführung). Damit wird ein schräges Betätigen des Bremspedals 3 nicht zu einer unterschiedlichen Signalerzeugung bei den Berührungsaufnehmern 5a, 5b (z. B. Berührungsaufnehmer 5a: Betätigung erfolgt und Berührungsaufnehmer 5b: Berührung nicht erfolgt) führen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann weiterhin einer der beiden Berührungsaufnehmer 5a, 5b durch einen Kraftsensor ersetzt werden. Eine Berührung des Bremspedals 3 kann dann erkannt werden, wenn der Berührungsaufnehmer 5 und der Kraftsensor beide ein entsprechendes Signal ausgeben. Läßt der Fahrer das Bremspedal 3 los, so gibt der Kraftsensor ein Sensorsignal aus, das dem entspricht, wenn das Pedal sich in der Ausgangsposition befindet und nicht betätigt wird. Dies funktioniert aber nur dann, wenn der Kraftsensor ebenfalls auf der Trittfläche 4 des Bremspedals 3 angeordnet ist.

Die Erkennung eines klemmenden Bremspedals 3 kann dann erfaßt werden, wenn die beiden Winkelsensoren der Pedalsensorik 6 ein konstantes Meßsignal ausgeben und der Kraftsensor und der Berührungsaufnehmer 5 anzeigen, daß der Fahrer die Trittfläche 4 des Bremspedals 3 nicht mehr berührt. Somit kann erkannt werden, daß das Bremspedal 3 klemmt. Wichtig ist jedoch, daß der Kraftsensor auch bei Nichtbetätigung einen definierten Sollwert ausgibt, damit sichergestellt ist, daß der Kraftsensor weiterhin funktionstüchtig ist. Es könnte der Fall eintreten, daß die Gummischutzkappe defekt ist, was zu einem gleichzeitigen Ausfall des Kraftsensors und des Berührungsaufnehmers 5 führen würde.

Die Reaktion des Bremssystems 1 auf ein klemmendes Pedal kann darin liegen, daß die Weg- oder Winkelsensormeßwerte der Pedalsensorik 6 ignoriert werden und nur noch der Kraftsensor an der Trittfläche 4 ausgewertet wird. Dadurch ist gewährleistet, daß der Fahrer noch dosierbar seinen Bremswunsch einstellen kann, auch wenn sich das Bremspedal 3 nicht mehr bewegt.

Eine erhöhte Reibung des Bremspedals 3 kann auf gleiche Weise erkannt werden wie bei dem Einsatz von nur einem Berührungsaufnehmer 5 oder von zwei redundanten Berührungsaufnehmern 5a, 5b (wie oben erläutert). Auch hier wird die Zeit ausgewertet, die zwischen dem Loslassen des Bremspedals und dem Erreichen der Ruhestellung des Bremspedals 3 vergeht.

Die Reaktion des Bremssystems 2 auf die Erkennung einer erhöhten Reibung des Bremspedals 3 erfolgt dadurch, daß die Weg- oder Winkelsensormeßwerte der Pedalsensorik 6 ignoriert werden und nur noch der Kraftsensor ausgewertet wird. Dadurch ist gewährleistet, daß der Fahrer weiterhin dosierbar seinen Bremswunsch einstellen kann, auch wenn das Bremspedal 3 nur noch mit einer erhöhten Reibung bewegt werden kann.

Die Bremslichter können eingeschaltet werden, wenn nur der Berührungsaufnehmer eine Berührung meldet oder dies von dem Kraftsensor noch zusätzlich bestätigt wird.

Die Erfindung erzielt somit mittels zumindest eines Berührungsaufnehmers 5a, 5b eine einfache, schnelle und kostengünstige Möglichkeit, mit der eindeutig und sicher erkannt werden kann, wann der Fahrer das Bremspedalteil berührt und wann er dieses nicht berührt. Durch diese Erkennung kann ein Klemmen des Bremspedals 3 und ein Bremspedal 3 mit einer erhöhten Reibung sicher und schnell erkannt werden, damit der Bremswunsch des Fahrers auch bei diesen mechanischen Fehlern nicht durch das Bremssystem 2 falsch erkannt wird, was zu sicherheitskritischen Zuständen für die Insassen und das Fahrzeug führen kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Erkennung von Pedalmechanikfehlern, mit
    1. - einem elektronischen Bremspedal (3), das mechanisch von einem Bremssystem (2) entkoppelt ist und eine Pedalmechanik enthält, die eine der Pedalbetätigung durch den Fahrer entsprechende Gegenkraft und eine der Pedalbetätigung entsprechende Pedalbewegung erzeugt,
    2. - einer Pedalsensorik (6) zur Erfassung des Fahrerbremswunsches und
    3. - einer Steuereinheit (1) zur Auswertung von Ausgangssignalen der Pedalsensorik (6) und zur entsprechenden Ansteuerung des Bremssystems (2), dadurch gekennzeichnet, daß

      zumindest ein Berührungsaufnehmer (5) auf einer Trittfläche (4) des Bremspedals (3) angeordnet und mit der Steuereinheit (1) elektrisch verbunden ist,

      oder

      zumindest ein Kraftaufnehmer/Drehmomentaufnehmer zur Kraftmessung vorgesehen ist, der vor dem Entstehungsort eines Pedalmechanikfehlers angebracht ist

      und

      die Steuereinheit (1) auf einen Pedalmechanikfehler schließt, wenn das Bremspedal (3) nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer tmin nach der letzten durch den Berührungsaufnehmer (5) oder den Kraft-/Drehmomentaufnehmer erfaßten Bremspedalberührung durch den Fahrer in einer durch die Pedalsensorik (6) erfaßten Ausgangsstellung ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (1) auf eine klemmende Pedalmechanik schließt, wenn nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer tmin nach der letzten Bremspedalberührung die Pedalsensorik (6) konstante Sensorsignale und/oder eine konstante Bremspedalauslenkung meldet.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer erkannten klemmenden Pedalmechanik nur dann Sollwerte an das Bremssystem (2) ausgegeben werden, wenn eine Pedalberührung erkannt wird.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert konstant ist oder linear und/oder progressiv von einem festen Anfangsbremssollwert oder von Null ausgehend ansteigt.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (1) auf eine erhöhte Pedalreibung schließt, wenn nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer tmin nach der letzten Bremspedalberührung die Pedalsensorik (6) meldet, daß sich das Bremspedal (3) nicht in der Ausgangsstellung befindet.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer erkannten erhöhten Pedalreibung die Zeit, die das Bremspedal (3) braucht, um in die Ausgangslage zu gelangen, nachdem das Bremspedal (3) losgelassen wurde, eine Bewegungsgeschwindigkeit des Bremspedals (3) in Rückziehrichtung und/oder eine Bewegungsbeschleunigung in Rückziehrichtung erfaßt werden, um daraus einen Korrekturfaktor k zu ermitteln.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Pedalsensorik (6) erfaßte Fahrerbremswunsch mit dem Korrekturfaktor k korrigiert wird, um an das Bremssystem (2) einen korrigierten Bremssollwert auszugeben.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturfaktor k abhängig von dem Pedalweg und der Reibungsstärke verändert wird.
  9. 9. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeitdauer tmin von der Position, in der das Bremspedal (3) losgelassen wird, abhängig ist, wobei die vorbestimmte Zeitdauer tmin mit der Auslenkung des Bremspedals (3) in Niederdrückrichtung zum Zeitpunkt des Loslassens ansteigt.
  10. 10. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Berührungsaufnehmer (5) ein kapazitiver Aufnehmer, eine Tastfolie, ein Tastschalter, ein berührungsabhängiger Widerstand, ein optischer Aufnehmer und/oder ein Piezoelement ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines kapazitiven Aufnehmers auch eine Fußannäherung an das Bremspedal (3) erfaßt und zur Ermittlung des Bremssollwerts verwendet wird.
  12. 12. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei redundante Berührungsaufnehmer (5a, 5b) vorgesehen sind, die nebeneinander oder hintereinander an der Trittfläche (4) des Bremspedals (3) angeordnet sind.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Berührungsaufnehmer (5a, 5b) mit einer getrennten Spannungsversorgung verbunden ist.
  14. 14. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Berührungsaufnehmer (5a, 5b) auch bei einer Nichtberührung einen definierten Sensorwert ausgeben, so daß überwacht werden kann, ob der oder die Berührungsaufnehmer (5a, 5b) funktionstüchtig sind.
  15. 15. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Pedalsensorik (6) auch in der Ausgangslage des Bremspedals (3) einen 0 definierten Sensorwert ungleich Null ausgeben, um zu überwachen, ob die Pedalsensorik (6) noch mit Spannung versorgt wird, wobei dann, wenn der oder die Berührungsaufnehmer (5a, 5b) keinen Fußkontakt erfassen, ein Offset der Pedalsensorik (6) überprüft und/oder eingestellt werden kann.
  16. 16. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Berührungsaufnehmer (5) und ein vor dem Entstehungsort des Pedalmechanikfehlers angeordneter Kraftsensor verwendet werden.
  17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennung eines klemmenden Pedals und einer erhöhten Pedalreibung nur noch die Signale des Kraftsensors zur Ermittlung des Bremssollwerts ausgewertet werden, so daß der Fahrer noch dosiert bremsen kann.
  18. 18. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Bremslichter des Fahrzeugs bei einer Berührungsmeldung des oder der Berührungsaufnehmer (5a, 5b) und/oder bei einer Krafterfassung des Kraftsensors eingeschaltet werden.
  19. 19. Verfahren zur Erkennung von Pedalmechanikfehler, mit den Schritten:
  20. - Erfassen von Ausgangssignalen von zumindest einem Berührungsaufnehmer (5), der an einer Trittfläche (4) eines Bremspedals (3) angeordnet und mit einer Steuereinheit (1) elektrisch verbunden ist und
  21. - Ermitteln eines Pedalmechanikfehlers durch die Steuereinheit (1), wenn das Bremspedal (3) nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer tmin nach der letzten durch den Berührungsaufnehmer erfaßten Bremspedalberührung durch den Fahrer in einer durch die Pedalsensorik (6) erfaßten Ausgangsstellung ist.






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