Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein verfahren zum Verstellen einer Betätigungsvorrichtung.

Eine Fußbetätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche in Ihrer Relativposition zu einem Fahrzeugsitz verstellbar ist, kennt man beispielsweise aus der EP 918 273 A1. Diese umfasst einen fahrzeugfest zu montierenden Pedalbock, an dem ein zum Zweck der Einstellung vorgesehener Lenker mit einer elektromotorischen Verstellvorrichtung angelenkt ist. An dem Lenker sind als eigentliche Betätigungsorgane 2 seinerseits mehrere Pedalhebel beispielsweise für die Brems- und die Kupplungsbetätigung schwenkbar angelenkt und übertragen die Betätigungsbewegung auf zugeordnete Übertragungsmittel wie beispielsweise hydraulische Geberzylinder, Bowdenzüge, Lenker oder ähnlichem. Es sind selbstverständlich auch elektrische Übertragungsmittel denkbar, wie dies beispielsweise hinsichtlich der Fahrpedale bereits bekannt ist. Die elektromotorische Verstellvorrichtung umfasst eine an das elektrische Bordnetz angeschlossene Elektromotor-Getriebeanodnung, welche mit elektrischen Schaltmitteln betätigbar ist.

Es liegt in der Natur der Sache, daß derartige elektromotorische Verstellvorrichtungen jederzeit, das heißt während der Betätigung oder während der Fahrt oder in Gegenwart beider Umstände betätigbar sind. Eine Folge ist, daß sich die Betätigungsgeometrie für den Fahrzeugführer innerhalb einer sicherheitskritischen Situation (einer Betätigung oder einer potentiellen Betätigung) verändert, und daß sich der Fahrzeugführer an diese neue Geometrie gewöhnen muß. Dies ist problematisch, weil das "Gefühl für die räumliche Lage der Pedalanordnung" verloren gegangen ist. Mit anderen Worten kann nicht ausgeschlossen werden, daß insbesondere im Rahmen der Notwendigkeit einer sehr schnellen (Brems)Reaktion das Bremspedal zunächst nicht gefunden wird, weil es sich nicht an dem (gewohnheitsmäßig) angestammten Platz befindet und dieser Sachverhalt im Unterbewußtsein noch nicht verarbeitet wurde. Es ist auch möglich, daß das Pedal nur mit Teilen des Fußes betätigt wird, wodurch die Abrutschgefahr und insgesamt die Verletzungsgefahr steigt.

Insbesondere die Verstellung von Lenkrädern während der Fahrt ist mit erhöhter Unfallgefahr verbunden, wenn beispielsweise die Verstellpostition nicht arretiert worden ist. Nicht ohne Grund wird deshalb vielfach in der Betriebsanleitung der Fahrzeughersteller vor einer Verstellung des Lenkrads während der Fahrt ausdrücklich gewarnt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektromotorischen Verstellen einer Betätigungsvorrichtung bereitzustellen, welche eine größere Sicherheit im Umgang mit der elektromotorischen Verstellfunktion erlaubt.

Gemäß den Merkmalen des Patentanspruch 1 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Betätigungsvorrichtung eine elektromotorische Verstellvorrichtung für wenigstens ein Betätigungsorgan sowie eine elektrisch damit verbundene Steuereinheit zugeordnet ist, welche (Steuereinheit) ihrerseits mit elektrischen Schaltmitteln verbunden ist und daß wenigstens ein elektrisch mit der Steuereinheit verbundenes Betätigungserfassungsmittel zur Überwachung einer Betätigung des Betätigungsorgans vorgesehen ist, so daß im Falle eines sicherheitskritischen Zustandes ein, die elektromotorische Verstellung sperrendes elektrisches Signal an die Steuereinheit abgebbar ist, oder die Bestromung der elektromotorischen Verstellvorrichtung unterbrechbar ist. Die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruch 1 verhindert eine Verstellung der Betätigungsvorrichtung, wenn dies mit zusätzlichen Gefahren verbunden wäre.

Gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 2 wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Betätigungsvorrichtung eine elektromotorische Verstellvorrichtung für wenigstens ein Betätigungsorgan sowie eine elektrische damit verbundene Steuereinheit zugeordnet ist, welche (Steuereinheit) ihrerseits mit elektrischen Schaltmitteln verbunden ist und daß Raddrehzahlsensoren vorgesehen sind, welche zumindest mittelbar mit der elektrischen Steuereinheit für die Verstellvorrichtung verbunden sind, so daß in der Steuereinheit eintreffende Raddrehzahlsignale'die elektromotorische Verstellung sperrende Steuersignale erzeugen, oder eine Bestromung der elektromotorischen Verstellvorrichtung unterbrechen. Anspruch 2 hat folglich eine Lösung zum Gegenstand, welche eine Fahrzeugbewegung zum entscheidenden Kriterium für eine Unterbrechung oder Hemmung des Verstellvorgangs nutzt.

Schließlich ist eine Kombination der Merkmale der Ansprüche 1 und 2 insoweit denkbar, daß sowohl Betätigungserfassungsmittel, als auch Raddrehzahlsensoren vorgesehen sind, und von beiden ein Signal in die Steuereinheit einspeisbar ist. Für einen solchen ganz besonders abgesicherten Fall ist es vorgesehen, daß beide geschilderten Kriterien zur Hemmung/Unterbrechung einer Verstellung herangezogen werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 ist die elektrische Steuereinheit ferner über ein Bussystem mit einem zentralen Controller verbunden, der vorzugsweise die lokalen elektrischen Steuereinheiten des Komfortbereichs (Zentralverriegelung, Spiegelverstellung, Sitzverstellung, elektr. Fensterheber) überwacht. Dadurch wird die Anbindung an ein elektronisches Fahrzeugbussystem oder ein elektronisches On-Board-Diagnosesystem bewirkt. Mit anderen Worten wird es ermöglicht, jederzeit den Funktionszustand der betreffenden Fahrzeugaggregate zu überwachen, und zwar ohne Geschwindigkeitsverlust, ohne Einschränkung von Funktionalitäten und ferner mit geringem Aufwand insbesondere hinsichtlich der Verkabelung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung (Anspruch 4) sind als Betätigunsorgane jeweils ein Bremspedalhebel mit Betätigungserfassungsmittel (Bremslichtschalter) und ein Fahrpedalhebel mit Betätigungserfassungsmittel (elektr. Pedalstellungsgeber, Wegsensor, Betätigungsschalter) vorgesehen und mit der elektrischen Steuereinheit verbunden. Ein Betätigungssignal von nur einem der Betätigungserfassungsmittel ruft innerhalb der Steuereinheit eine Sperrung der Verstellvorrichtung hervor. Folglich hat Patentanspruch 2 eine andere Lösung des Problems zum Gegenstand, welches eine Fahrzeugbewegung zum Entscheidungskriterium für einen Verstellvorgang macht.

In vorteilhafter Weise kann zusätzlich ein Kupplungspedalhebel mit einem zugeordneten Betätigungserfassungsmittel (Tempomatschalter) vorgesehen und elektrisch mit der Steuereinheit verbunden sein, so daß auch im Falle einer Kupplungsbetätigung die beschriebene, elektrisch wirksame Sperrung der Verstellfunktion eintritt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Die einzige Figur zeigt in stark schematisierter Art sowie von dem elektrischen Gesamtnetz abgetrennt einen für die Verstellung einer elektromotorischen Fußbetätigungsvorrichtung 1 verantwortlichen Schaltkreiszweig eines Kraftfahrzeugbordnetz.

In diesem Zusammenhang ist der Figur ferner eine, in ihrer Lage zu einem nicht dargestellten Fahrzeugsitz mittels einem Motor M verstellbare Fußbetätigungsvorrichtung 1 entnehmbar, welche als Betätigungsorgane 2 insgesamt drei Pedalhebel 3,4,5 umfasst, die an einem Lenker 6 mit Hilfe der elektromotorischen Verstellvorrichtung und jeweils dazu gehöriger Antriebswelle 7 und Getriebe 8 in ihrer Relativposition zu einem Fahrzeugsitz verstellbar sowie schwenkbar angelenkt sind. Die Verstellung aller Pedalhebel 3,4,5 erfolgt synchron, was gemäß dem Ausführungsbeispiel dadurch gelöst ist, daß nur das Getriebe des Kupplungspedalhebel 3 unmittelbar von dem Motor M versorgt wird, während die Getriebe der anderen Pedalhebel 4,5 den jeweils motornäheren Pedalhebel mit einer Antriebswelle anzapfen. Der Lenker 6 ist an einem nicht verdeutlichten fahrzeugfesten Pedalbock angelenkt, welcher gewissermaßen einen halternden Drehpunkt für die Verstellung der Fußbetätigungsvorrichtung 1 bildet. Die elektromotorische Verstellvorrichtung ist über elektrische Signalleitungen 9,10 mit einer elektrischen Steuereinheit 11 verbunden, welche ihrerseits über Signalleitungen 12,13,14 mit elektrischen Betätigungsmitteln 15,16 (Schalter) für die Verstellvorrichtung und unabhängig davon über einen Datenbus 17 (vorzugsweise unter Verwendung des CAN-Protokoll) mit einem Controller 18 verbunden ist. Jedes der Schaltmittel 15, 16 ist für eine bestimmte Verstellrichtung verantwortlich. Es bietet sich an, daß der Controller 18 auch für andere komfortorientierte elektromotorische Fahrzeugfunktionen, wie beispielsweise die Sitzverstellung, Spiegelverstellung, Fensterheber, Zentralverriegelung oder ähnliches verantwortlich ist, und deren Funktion auch im Sinne einer On-Board-Diagnose sowie zur Kommunikation der einzelnen Aggregate untereinander überwacht. Eine derartige Kommunikation ist insbesondere im Falle von Defekten des Bordnetz sinnvoll, beispielsweise wenn die Spannungsversorgung durch eine Bordbatterie eingeschränkt ist und eine Funktionspriorität unter den Aggregaten umgesetzt werden muß. Beispielsweise kann dadurch bewirkt werden, daß bei Stromknappheit im Sinne einer Stromsparfunktion lediglich ein Türschließmodul (als Notfallbetrieb) betätigt wird, oder daß eine Sperrung der elektromotorische Verstellung erfolgt, weil es sich um ein entbehrliches Komfortaggregat handelt.

Wie die Figur schließlich zeigt, ist jedem Betätigungsorgan 2 (Pedalhebel) ein Betätigungserfassungsmittel 19,20,21, nämlich ein elektrisches Schalt- oder Sensormittel zur Überwachung der Pedalhebelbetätigung zugeordnet, welche jeweils ihrerseits über elektrische Leitungen 22,23 mit der Steuereinheit 11 verbunden sind.

Die grundsätzliche Funktion ist wie folgt:

Der Fahrzeugführer äußert den Wunsch einer Verstellung der Fußbetätigungsvorrichtung durch Betätigung eines Schaltmittels 15,16, dessen Signal der Steuereinheit 11 zugeführt wird. In der Steuereinheit 11 erfolgt vor der Umsetzung des Steuerbefehls eine Abfrage, ob ein sicherheitsrelevanter Zustand vorliegt, das heißt ob sich das Fahrzeug beispielsweise bewegt, oder ob aktuell eine Betätigungssituation vorliegt. Für den Fall, daß keine sicherheitsrelevante Situation gemeldet worden ist, gibt die Steuereinheit 11 entsprechende Verstellsignale an die elektromotorische Verstellvorrichtung weiter. Liegen in der Steuereinheit 11 allerdings Betätigungssignale oder Raddrehzahlsignale vor (welche einen sicherheitsrelevanten Status charakterisieren) so emittiert die Steuereinheit 11 ein die Verstellung sperrendes Signal oder unterbricht einfach die elektrische Bestromung. Ob ein Sperrsignal emittiert wird, oder die elektrische Bestromung unterbrochen wird hängt dabei im wesentlichen von der Betriebsart des Motors M ab, denn dieser kann auf herkömmliche Art und Weise mit Gleichstrom gespeist werden, oder mit Hilfe einer Pulsweiten-modulierten Signals (PWM), was ein Sperrsignal der Steuereinheit 11 erfordern würde.

Die Erfindung läßt sich besonders kostengünstig umsetzen, wenn zwingend erforderliche Bauteile die Funktion der Betätigungserfassungsmittel 15,16 erfüllen, so daß Synergieeffekte auftreten. Machbar ist dies beispielsweise mit Hilfe eines Bremslichtschalters, welcher ohnehin im Rahmen einer Bremsbetätigung ein Signal abgibt. Folglich ist der Bremslichtschalter gleichzeitig als Betätigungserfassungsmittel 15,16 heranziehbar. Grundsätzlich gleiches gilt bezüglich des Kupplungspedalhebels 3 für einen Tempomatschalter oder bezüglich eines elektrifizierten Fahrpedalhebels 5 für einen Pedalstellungssensor (E-Gas-Potentiometer), welcher für jeden Betätigungsfall ein Signal erzeugt.

weil in jedem Kraftfahrzeug mehrere Betätigungsorgane 2 nämlich mindestens ein Fahrpedalhebel 5 und ein Bremspedalhebel 4 vorgesehen sind, ist dem Fahrpedal weiterhin ein Wegsensor s zugeordnet, welcher eine elektrische Verbindung 24,25 mit der Steuereinheit 11 aufweist, und eine Relativverstellung zwischen dem Fahrpedalhebel 5 und dem Bremspedalhebel 4 derart sensiert, daß im Falle einer defektbedingten isolierten Verstellung des Bremspedalhebels 4 der Verstellvorgang unterbrochen wird. Dadurch wird verhindert, daß beispielsweise bei einem Bruch der Antriebswelle, welche das Getriebe der Bremspedalhebelverstellung mit dem Getriebe der Fahrpedalhebelverstellung verbindet, lediglich eine Verstellung des Bremspedalshebels erfolgt, wobei der Gaspedalhebel 5 in seiner Lage verharrt. Diese Maßnahme ist wichtig für die synchronisierte Verteilung aller Pedalhebel 3,4,5, denn es wird dadurch verhindert, daß der Bremspedalhebel 4 (und ggf. der Kupplungspedalhebel 3) aus der Sicht des Fahrzeugführers hinter dem Fahrpedalhebel 5 zu liegen kommt. Mit anderen Worten soll die relative Lage der einzelnen Pedalhebel 3,4,5 zueinander bei jeder Verstellung und auch bei einem Defekt der besagten Welle erhalten bleiben, wobei zu berücksichtigen ist, daß das Betätigungselement (Pad) des Bremspedalhebels 4 aus der Sicht des Fahrzeugführers üblicherweise einige Millimeter vor dem Pad des Fahrpedalhebels 5 angeordnet ist.

Gemäß dem Verfahren zum elektromotorischen Verstellen einer Betätigungsvorrichtung wird einer elektrischen Steuereinheit 11 ein Schaltsignal zum einschalten der elektromotorischen Verstellvorrichtung zugeführt. Parallel dazu ist der Steuereinheit 11 wenigstens ein Signal von wenigstens einem Betätigungserfassunsmittel 19,20,21 zuführbar. Sofern die Betätigungserfassungmittel 19,20,21 keinerlei Signal abgeben, wird die Verstellvorrichtung bestimmungsgemäß in Funktion gesetzt. Liegt allerdings in der Steuereinheit 11 ein Betätigungssignal vor, so emittiert sie ein die Verstellung unterbrechendes Signal in Richtung Verstellvorrichtung oder unterbricht einfach die elektrische Bestromung der Verstellvorrichtung. Die Steuereinheit 11 identifiziert also einen sicherheitsrelevanten Vorgang (Betätigung, Fahrzeugbewegung oder andere Zustände) und unterbricht für diesen Fall den Verstellvorgang oder läßt einen solchen nicht zu. Das Verfahren kann auch durchgeführt werden, indem die Betätigungserfassungmittel durch einen Radrehzahlsensor ersetzt werden, so daß eine Fahrzeugbewegung als Kriterium für die beschriebene Sperre herangezogen wird. Schließlich sind noch Mischformen und insbesondere die Kombination von Betätigungserfassungsmitteln 19,20,21 sowie Raddrehzahlsensoren denkbar, um sowohl Fahrzeugbewegung als auch Betätigung als Kriterien für den Abbruch oder die Sperre einer Verstellung heranzuziehen.

Außerdem ist es grundsätzlich denkbar, neben der Fahrzeugbewegung oder einer aktuellen Betätigung noch andere Kriterien für einen sicherheitsrelevanten Zustand zu finden, welche mit geeigneten Erfassungsmitteln zu sensieren, und deren Signale der Steuereinheit 11 zuzuführen wären, damit eine Sperrung oder Beendigung der Bestromung erfolgen kann.

Obwohl die Erfindung vorstehend ausschließlich hinsichtlich einer Fußbetätigungsvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug beschrieben wurde, ist deren Verwendung nicht darauf beschränkt. Es ist insbesondere denkbar, andere Verstellvorrichtungen wie beispielsweise Handbetätigungsvorrichtungen (Lenkradverstellungen) zum Zweck einer größeren Sicherheit mit der Erfindung auszustatten. Schließlich wäre es sinnvoll und denkbar, die Erfindung zumindest auf andere Verkehrsmittel mit Betätigungsvorrichtungen (beispielsweise Schienenfahrzeuge, Flugzeuge, Schiffe) auszudehnen.