DE102007047547A1

DE102007047547A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen einer Betätigungskraft eines Bremspedals

Info

Publication number: DE102007047547A1
Application number: DE102007047547A
Authority: DE
Inventors: Bastian Dr. Witte
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2027-09-29
Also published as: DE102007047547B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zum Erfassen einer Betätigungskraft eines Bremspedals mittels eines mit dem Bremspedal gekoppelten Kraftaufnahmeglieds (2) und eines relativ zu dem Kraftaufnahmeglied (2) bewegbaren mit einer Bremsanlage gekoppelten Kraftübertragungsglieds (3) und einer Sensoreinrichtung, wobei die Sensoreinrichtung einen Hallsensor (6) umfasst, der an dem Kraftaufnahmeglied (2) oder dem Kraftübertragungsglied (3) angeordnet ist, wobei ein dem Hallsensor (6) gegenüberliegender Permanentmagnet (5) an dem Kraftübertragungsglied (3) oder dem Kraftaufnahmeglied (2) angeordnet ist, so dass eine Relativbewegung zwischen Kraftaufnahmeglied (2) und dem Kraftübertragungsglied (3) eine Änderung der Hallspannung verursacht, wobei die Sensoreinrichtung mindestens einen zweiten Hallsensor (7) umfasst, dessen Spannungsänderung als redundante Messgröße erfasst wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen einer Betätigungskraft eines Bremspedals.
Bei vielen Bremssystemen ist es erforderlich, den Bremswunsch des Fahrers eindeutig zu erfassen. Bei gekoppelten Bremssystemen kann der Fahrerwunsch nicht aus dem Weg oder Winkel des Bremspedals errechnet werden. Dies liegt daran, dass bei einer extern angeforderten Bremsung das Bremspedal sich mitbewegt. Der Weg des Pedals ist somit eine Summe aus Fahrerwunsch und externer Anforderung. Daher muss eine Messgröße gefunden werden, die eindeutig nur dem Fahrerwunsch zugeordnet werden kann. Dies ist die Pedalkraft bzw. die vom Bremspedal über die Eingangsstange an den Hauptbremszylinder übertragene Kraft. Dieses Verfahren ist beispielsweise bei einem elektromechanischen Bremskraftverstärker eBKV notwendig.
Aus der DE 103 15 073 B4 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen einer Betätigungskraft eines Bremspedals bekannt, mit einem mit dem Bremspedal gekoppelten Kraftaufnahmeglied und einem relativ zu dem Kraftaufnahmeglied bewegbaren mit einer Bremsanlage gekoppelten Kraftübertragungsglied und mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung wenigstens eines die Betätigungskraft charakterisierenden Parameters, wobei die Sensoreinrichtung zwischen dem Kraftaufnahmeglied und dem Kraftübertragungsglied angeordnet ist, wobei das Kraftaufnahmeglied und das Kraftübertragungsglied teleskopisch zueinander verlagerbar sind. Die Sensoreinrichtung ist durch das Kraftaufnahmeglied und das Kraftübertragungsglied gekapselt. Weiter ist eine Federanordnung vorgesehen, die das Kraftaufnahmeglied und das Kraftübertragungsglied auseinander drängt. Die Sensoreinrichtung umfasst einen Näherungssensor, der als Hallsensor ausgebildet ist.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen einer Betätigungskraft eines Bremspedals zu schaffen, die eine höhere Zuverlässigkeit aufweisen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Vorrichtung zum Erfassen einer Betätigungskraft eines Bremspedals umfasst ein mit dem Bremspedal gekoppeltes Kraftaufnahmeglied und ein relativ zu dem Kraftaufnahmeglied bewegbares mit einer Bremsanlage gekoppeltes Kraftübertragungsglied und eine Sensoreinrichtung, wobei die Sensoreinrichtung einen Hallsensor umfasst, der an dem Kraftaufnahmeglied oder dem Kraftübertragungsglied angeordnet ist, wobei ein dem Hallsensor gegenüberliegender Permanentmagnet an dem Kraftübertragungsglied oder dem Kraftaufnahmeglied angeordnet ist, so dass eine Relativbewegung zwischen Kraftaufnahmeglied und dem Kraftübertragungsglied eine Änderung der Hallspannung verursacht, wobei die Sensoreinrichtung mindestens einen zweiten Hallsensor umfasst. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln ein teilredundanter Kraftsensor bereitgestellt, der den gesetzlichen Vorschriften genügt. Teilredundant deswegen, da die mechanischen Teile, die vorzugsweise aus Metall sind, einfach ausgeführt sind, wohingegen die elektrischen Komponenten doppelt ausgeführt sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der mindestens zweite Hallsensor neben dem ersten Hallsensor angeordnet. Dann werden sich bei steigender Kraft die beiden Sensorsignale in die gleiche Richtung verändern. Das Sensorsignal des Hallsensors ist aber nicht nur abhängig von der magnetischen Feldstärke/dem Abstand zum Magneten, sondern auch von der Versorgungsspannung des Sensorelements. Das hat zur Folge, dass sich Spannungsschwankungen im Fahrzeugbordnetz auf dem Sensorsignal wiederfinden. Da in diesem Fall auch beide Sensorsignale in die gleiche Richtung driften, kann nicht zwischen einer kraftbedingten oder einer Bordnetzspannung bedingten Änderung des Sensorsignals unterschieden werden. Der Fehler durch die veränderte Spannungsversorgung ist nicht detektierbar. Das Fahrzeug würde gegebenenfalls fälschlich selbst bremsen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen daher die mindestens zwei Hallsensoren voneinander unabhängige Spannungsversorgungen auf. Alternativ werden die mindestens zwei Hallsensoren zwar von der gleichen Spannungsversorgung gespeist, diese ist jedoch spannungsstabilisiert, beispielsweise mittels eines DC/DC-Wandlers. Allerdings bedeutet sowohl eine zweite Spannungsversorgung als auch eine Spannungsstabilisierung einen konstruktiven Mehraufwand.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform werden daher die mindestens zwei Hallsensoren an gegenüberliegenden Seiten des Permanentmagneten angeordnet, so dass dieser also zwischen den mindestens zwei Hallsensoren liegt. Hierdurch arbeiten die beiden Hallsensoren gegenphasig. Bei Auftreten einer Kraft wird also der Abstand des einen Hallsensors zum Permanentmagneten verkürzt und für den anderen Hallsensor verlängert. Einen linearen Zusammenhang unterstellt, sind die Signaländerungen an den beiden Hallsensoren betragsmäßig gleich groß und weisen aber unterschiedliche Vorzeichen auf. Änderungen der Bordnetzspannung führen bei beiden Hallsensoren hingegen zu einer Signaländerung in die gleiche Richtung und sind somit eindeutig von der kraftbedingten Signaländerung zu unterscheiden. Daher sind getrennte Spannungsversorgungen oder Spannungsstabilisierungen nicht notwendig.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das Kraftaufnahmeglied und das Kraftübertragungsglied über eine Federanordnung miteinander gekoppelt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erfassen einer Betätigungskraft eines Bremspedals.
Die Vorrichtung 1 zum Erfassen einer Betätigungskraft eines Bremspedals umfasst ein Kraftaufnahmeglied 2, das mit dem nicht dargestellten Bremspedal gekoppelt ist. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1 ein Kraftübertragungsglied 3, das mit einer nicht dargestellten Bremsanlage gekoppelt ist. Über eine Federanordnung 4 sind das Kraftaufnahmeglied 2 und das Kraftübertragungsglied 3 zueinander relativ bewegbar. An dem Kraftübertragungsglied 3 ist ein Permanentmagnet 5 angeordnet und an dem Kraftaufnahmeglied 2 sind zwei Hallsensoren 6, 7 angeordnet. Dabei sind die beiden Hallsensoren 6, 7 an gegenüberliegenden Seiten des Permanentmagneten 5 angeordnet. Über die Federanordnung 4 sind die Hallsensoren 6, 7 und der Permanentmagnet 5 gekapselt. Nicht dargestellt sind die Spannungsversorgungsleitungen für die Hallsensoren 6, 7 und die Signalleitungen der Hallsensoren 6, 7, an denen die Spannungsänderungen aufgrund der Relativbewegung erfassbar sind. Der Abstand S1 zwischen dem Hallsensor 6 und dem Permanentmagneten 5 und der Abstand S2 zwischen dem Hallsensor 7 und dem Permanentmagneten 5 können im Ruhezustand gleich groß sein, was aber nicht zwingend ist. Wenn durch die Krafteinwirkung an dem Kraftaufnahmeglied 2 die Federanordnung 4 gestaucht wird, dann verändern sich die Abstände S1 und S2 unterschiedlich. Der Abstand S1 vergrößert sich, während der Abstand S2 sich um den gleichen Betrag verringert. Wird der Hallsensor 6, 7 jeweils in einem linearen Bereich betrieben, so ist die Abstandsänderung ΔS proportional zu einer Spannungsänderung an den Signalleitungen, wobei die Spannung am Hallsensor 7 steigt und am Hallsensor 6 sich erniedrigt. Änderungen der Versorgungsspannung hingegen werden als Gleichtaktstörsignal detektiert und nicht berücksichtigt. Somit kann auch eine einzige, nicht stabilisierte Spannungsversorgung für die Hallsensoren 6, 7 zur Anwendung kommen. Abschließend sei angemerkt, dass prinzipiell der Permanentmagnet 5 auch durch einen Elektromagneten ersetzt werden kann, was aber den Verdrahtungsaufwand erhöht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10315073 B4 [0003]

Claims

Vorrichtung zum Erfassen einer Betätigungskraft eines Bremspedals mit einem mit dem Bremspedal gekoppelten Kraftaufnahmeglied und einem relativ zu dem Kraftaufnahmeglied bewegbaren mit einer Bremsanlage gekoppelten Kraftübertragungsglied und einer Sensoreinrichtung, wobei die Sensoreinrichtung einen Hallsensor umfasst, der an dem Kraftaufnahmeglied oder dem Kraftübertragungsglied angeordnet ist, wobei ein dem Hallsensor gegenüberliegender Permanentmagnet an dem Kraftübertragungsglied oder dem Kraftaufnahmeglied angeordnet ist, so dass eine Relativbewegung zwischen Kraftaufnahmeglied und dem Kraftübertragungsglied eine Änderung der Hallspannung verursacht, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung mindestens einen zweiten Hallsensor (7) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Hallsensoren (6, 7) nebeneinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Hallsensoren (6, 7) voneinander unabhängige Spannungsversorgungen aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Hallsensoren (6, 7) eine gemeinsame spannungsstabilisierte Spannungsversorgung aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Hallsensoren (6, 7) an gegenüberliegenden Seiten des Permanentmagneten (5) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftaufnahmeglied (2) und das Kraftübertragungsglied (3) über eine Federanordnung (4) miteinander gekoppelt sind.
Verfahren zum Erfassen einer Betätigungskraft eines Bremspedals, mittels einem mit dem Bremspedal gekoppelten Kraftaufnahmeglied und einem relativ zu dem Kraftaufnahmeglied bewegbaren mit einer Bremsanlage gekoppelten Kraftübertragungsglied und einer Sensoreinrichtung, wobei die Sensoreinrichtung einen Hallsensor umfasst, der an dem Kraftaufnahmeglied oder dem Kraftübertragungsglied angeordnet ist, wobei ein dem Hallsensor gegenüberliegender Permanentmagnet an dem Kraftübertragungsglied oder dem Kraftaufnahmeglied angeordnet ist, so dass eine Relativbewegung zwischen Kraftaufnahmeglied und dem Kraftübertragungsglied eine Änderung der Hallspannung verursacht, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung mindestens einen zweiten Hallsensor (7) umfasst, dessen Spannungsänderung als redundante Messgröße erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Hallsensoren (6, 7) nebeneinander angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Hallsensoren (6, 7) voneinander unabhängige Spannungsversorgungen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Hallsensoren (6, 7) eine gemeinsame spannungsstabilisierte Spannungsversorgung aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Hallsensoren (6, 7) an gegenüberliegenden Seiten des Permanentmagneten (5) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftaufnahmeglied (2) und das Kraftübertragungsglied (3) über eine Federanordnung (4) miteinander gekoppelt werden.