專利名稱：用于探測操作元件動(dòng)作情況的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按獨(dú)立權(quán)利要求前序部分所述的用于探測一個(gè)操縱元件的動(dòng)作情況的方法和裝置。
背景技術(shù)：
對于具有自動(dòng)檔傳動(dòng)裝置的汽車來說眾所周知需要一種自動(dòng)跳合功能，以便給發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置用信號傳遞司機(jī)的一個(gè)最大的加速愿望。對于具有一種限速功能的汽車來說眾所周知應(yīng)用了一種緊急開關(guān)(Fluchtschalter)，在危險(xiǎn)情況下這種開關(guān)就快速斷開限速功能并因而可以達(dá)到最大的汽車速度或者說汽車加速度。無論是自動(dòng)跳合功能還是緊急開關(guān)都可以借助駕駛踏板一直壓至一個(gè)擋塊為止來實(shí)現(xiàn)。對于與節(jié)氣門或者用于調(diào)節(jié)燃油輸入的一種調(diào)節(jié)元件，例如一個(gè)噴油閥并沒有機(jī)械連接的駕駛踏板來說，如果在駕駛踏板處布置了一個(gè)直線傳感器或角度傳感器，例如應(yīng)用了一種電位計(jì)，那么就可以用電的方式詢問自動(dòng)跳合功能或者說緊急開關(guān)的功能，以便探測跳板的操縱程度。存在的問題是隨著時(shí)間的推移由于踏板的軸承間隙、尤其是踏板塑料零件的變形，以及由于溫度偏差和磨損而使探測踏板操縱程度所用的傳感器的特性曲線發(fā)生了變化從而使激活自動(dòng)跳合功能的或者說緊急開關(guān)功能的踏板的開關(guān)點(diǎn)移動(dòng)至踏板的另一個(gè)操縱程度。另一種可選方案可以用一種機(jī)械的開關(guān)用于探測自動(dòng)跳合功能或者說緊急開關(guān)的功能，這種開關(guān)在踏板完全壓至擋塊時(shí)就動(dòng)作。
通過踏板可以實(shí)現(xiàn)各種不同的操作功能，也就是一方面設(shè)定一個(gè)司機(jī)希望的力矩，另一方面是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳合功能或者說緊急開關(guān)的功能。這些不同的操作功能的實(shí)現(xiàn)與踏板的操縱程度有關(guān)。只要踏板沒有一直壓到擋塊，那就實(shí)現(xiàn)了設(shè)定司機(jī)希望力矩的操作功能。若踏板一直壓到了擋塊，那么作為操作功能就實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)跳合功能或者說緊急開關(guān)的功能。此時(shí)克服一個(gè)彈簧力來操作踏板。踏板的至少兩種操縱程度用不同的彈簧常數(shù)來標(biāo)明。

發(fā)明內(nèi)容
具有獨(dú)立權(quán)利要求所述特征的按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比而言的優(yōu)點(diǎn)在于操作元件的至少一個(gè)操作功能根據(jù)對應(yīng)于實(shí)際的操縱程度的彈簧常數(shù)被探測。這樣就可以實(shí)現(xiàn)使探測踏板的操縱程度所用的傳感器的信號明確地對應(yīng)于司機(jī)所希望的操作功能，而與傳感器的磨損和溫度偏差無關(guān)，并且與軸承間隙以及尤其與踏板的塑料零部件的變形無關(guān)，因此可以可靠地識別和變換這司機(jī)所希望的操作功能。
通過在從屬權(quán)利要求中所述的措施可以實(shí)現(xiàn)對主權(quán)利要求所述方法的有利的發(fā)展和改進(jìn)。
特別有利的是用一個(gè)傳感器來檢測操縱程度，根據(jù)所測得的操縱程度由傳感器產(chǎn)生一個(gè)測量信號；測定測量信號隨時(shí)間的變化曲線并根據(jù)測量信號的隨時(shí)間變化曲線的斜率來探測至少一個(gè)操作功能。這樣就可以特別簡單而可靠地探測司機(jī)所希望的操作功能，也就是說與軸承間隙和特別是踏板的塑料零部件的變形無關(guān)，而且與傳感器的磨損和溫度偏差無關(guān)。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是至少探測了一個(gè)操作功能，測量信號的隨時(shí)間變化的曲線的斜率位于一個(gè)預(yù)定范圍內(nèi)。這樣就可能很簡單地，例如通過閾值比較法實(shí)現(xiàn)至少對一種操作功能的探測。
另外，有利的是這樣來選擇預(yù)定范圍，從而與之有關(guān)的測量信號的隨時(shí)間的變化并不通過操作元件的操縱而是通過操作元件的自動(dòng)復(fù)位來達(dá)到。這樣就確保了借助于閾值所要探測的操作功能不會(huì)與另一種操作功能弄錯(cuò)，該操作功能就是由于操縱程度的變化要引起例如一個(gè)司機(jī)希望力矩的不同的設(shè)定值，但不會(huì)造成操作功能更換。
這可以特別簡單地按以下方式來實(shí)現(xiàn)通過幾乎是跳躍式地減小彈簧力來達(dá)到自動(dòng)復(fù)位。
如果這幾乎跳躍式的減小彈簧力通過對應(yīng)于至少一個(gè)操作功能的彈簧常數(shù)而實(shí)現(xiàn)，那么至少一個(gè)操作功能對應(yīng)于該彈簧常數(shù)就是很明確的，因而避免了對至少一個(gè)操作功能的誤探測。
特別有利的是，如果選擇一輛汽車的駕駛踏板作為操作元件并選擇用于克服一個(gè)激活的速度極限的一種自動(dòng)跳合功能或者一種緊急開關(guān)功能作為至少一個(gè)操作功能的話，其中在一個(gè)擋塊附近踏板的至少一個(gè)操作程度對應(yīng)于至少一個(gè)操作功能。這樣就可以特別可靠地探測一個(gè)自動(dòng)跳合功能或者一種緊急開關(guān)功能，從而使汽車尤其在危險(xiǎn)情況下快速地以所希望的方式作出反應(yīng)。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是只有在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)多次地探測操作功能，那么才探測到至少一個(gè)操作功能。用這種方式同樣也確保了避免至少一個(gè)操作功能的誤探測。


附圖中表示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例并在以下的敘述中對之加以詳細(xì)的說明。圖1表示了用于說明按本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的裝置的一個(gè)功能圖，圖2表示了用于說明按照本發(fā)明的方法的傳感器信號隨時(shí)間的變化曲線。
具體實(shí)施例方式
圖1中15表示了用于探測一個(gè)通過操作元件1而激活的操作功能的按本發(fā)明的裝置。對于操作元件1來說例如可以指汽車的一個(gè)駕駛踏板。通常要克服一個(gè)彈簧力而操作一個(gè)這樣的踏板1，其中可以調(diào)定多個(gè)不同的操縱程度α，這根據(jù)司機(jī)操縱踏板1的強(qiáng)弱或者說用多大的力。在此實(shí)施例中則取決于操縱程度α而實(shí)現(xiàn)踏板1的各個(gè)不同的操作功能。第一個(gè)操作功能在于根據(jù)踏板1的操縱程度α設(shè)定一個(gè)司機(jī)希望力矩。第二種操作功能是用于汽車具有自動(dòng)檔傳動(dòng)裝置的情況時(shí)的一種自動(dòng)跳合功能，或者是用于汽車具有一種限速功能的情況時(shí)的一種緊急開關(guān)功能。當(dāng)踏板1完全地或者至少操縱到緊靠著擋塊10時(shí)，那就使第二種操作功能激活。這第二個(gè)操作功能因此對應(yīng)于踏板1處于擋塊10附近的一個(gè)預(yù)定范圍內(nèi)的一個(gè)操縱程度。裝置15還包括一個(gè)傳感器5，它例如可以設(shè)計(jì)成電位計(jì)并以專業(yè)人員已知的方式來檢測踏板1的操縱程度α。傳感器5將操縱程度α轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓值U并將此電壓值U輸送給一個(gè)探測單元20。探測單元20可以按軟件和/或按硬件在汽車的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。探測單元20包括有一個(gè)斜率求取單元25，傳感器5的電壓值U就輸出給這單元25。斜率求取單元25由隨著時(shí)間t連續(xù)接收到的電壓值U(t)求出所接收到的電壓值U(t)隨時(shí)間變化曲線的導(dǎo)數(shù)dU(t)/dt。所求得的導(dǎo)數(shù)dU(t)/dt然后輸送給探測單元20的一個(gè)比較單元30。此外例如由一個(gè)在圖1中未示出的存儲(chǔ)器將一個(gè)閥值輸送給這比較單元30，這閾值也可以存儲(chǔ)在這比較元件30里。比較單元30對輸入的導(dǎo)數(shù)dU(t)/dt與閾值S進(jìn)行比較。若導(dǎo)數(shù)dU(t)/dt超過了閾值S，那么這比較單元30就探測出第二個(gè)操作功能作為司機(jī)所希望的操作功能，也就是自動(dòng)跳合功能或者緊急開關(guān)功能。否則的話這比較單元30就探測出第一種操作功能作為司機(jī)所希望的操作功能，也就是將操縱程度α轉(zhuǎn)換成一個(gè)司機(jī)希望力矩。這探測出的第一種和第二種操作功能由比較單元30以探測信號D的形式輸出。若是第一種操作功能，則探測信號D例如可以具有一個(gè)低的信號電平，例如為3.7V，而若是第二種操作功能則具有較高的信號電平，例如為4.2V。探測信號D則根據(jù)信號電平的不同促使發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換第二種操作功能，也就是自動(dòng)跳合功能或者緊急開關(guān)功能，或者第一種操作功能。
駕駛踏板1的操縱如上所述要克服一個(gè)彈簧力來進(jìn)行。在圖2中表示了由傳感器5所輸出的電壓值U隨時(shí)間的變化曲線。此時(shí)假定司機(jī)以恒定的力將踏板1從圖1所示的零位，此時(shí)踏板1沒有操縱，一直壓到擋塊10。電壓U的變化曲線總是與操縱程度α成正比。因此電壓U一直升至第一個(gè)時(shí)刻t1，此時(shí)達(dá)到了第一個(gè)操縱程度α1，第一段的斜率為S1。一直到第一個(gè)操縱程度α1必須克服按照第一個(gè)彈簧常數(shù)的彈簧力。隨著達(dá)到第一個(gè)操縱程度α1使這抵抗踏板1的操縱而作用的彈簧力提高到第二個(gè)彈簧常數(shù)，例如通過接入另外一個(gè)彈簧或者借助于一個(gè)迅動(dòng)盤或者借助于彈簧加載的球或者以其它專業(yè)人員所熟知的方式。這造成在操縱踏板1的力繼續(xù)保持相同時(shí)提高了操縱程度α，而且與此成正比也提高了電壓U，在時(shí)間t上具有第二段斜率S2，該斜率小于第一個(gè)斜率S1。隨著到達(dá)踏板1的第二個(gè)操縱程度α2，它大于第一個(gè)操縱程度α1，在緊隨第一個(gè)時(shí)刻t1的第二個(gè)時(shí)刻t2這抵抗踏板1的操縱而作用的彈簧力幾乎突然地又回到第一個(gè)彈簧常數(shù)，其中這種卸載用第三個(gè)彈簧常數(shù)來標(biāo)明，并且例如通過不斷地去除其它的彈簧迅動(dòng)盤或者彈簧加載的球或者以其它的對于專業(yè)人員來說已知的方式進(jìn)行。此時(shí)踏板1的操縱程度α和與之成正比的電壓U也都按照大于第一個(gè)斜率S1的第三個(gè)斜率S3一直增加到第三種操縱程度α3，它大于第二種操縱程度α2并在緊隨著第二個(gè)時(shí)刻t2的第三個(gè)時(shí)刻t3達(dá)到。接著踏板1的操縱程度α和與之成正比的電壓U也都按照第一個(gè)斜率S1增高一直到達(dá)擋塊10。若它在第三個(gè)時(shí)刻t3處到到達(dá)擋塊10，那么第三個(gè)時(shí)刻t3的斜率(導(dǎo)數(shù))dU(t)/dt等于零。在第三個(gè)時(shí)刻t3踏板總是在擋塊10的附近，最好在緊靠著的附近。
在第二個(gè)時(shí)刻t2之后彈簧力的卸載通過第三個(gè)彈簧常數(shù)來實(shí)現(xiàn)。第三個(gè)彈簧常數(shù)的選擇應(yīng)保證使第三種操縱程度α3比在任何時(shí)候通過由司機(jī)最大施加的用于操縱踏板1的力所能達(dá)到的更迅速地達(dá)到。此外第三個(gè)彈簧常數(shù)與環(huán)境的影響的無關(guān)，例如溫度或者磨損或者污染。因此這第三個(gè)彈簧常數(shù)與其余的彈簧常數(shù)不同可以應(yīng)用探測踏板1的一個(gè)操作功能，在此實(shí)例中就是第二種操作功能，這樣就確保了也是無差錯(cuò)地探測第二種操作功能。為此必須選擇給定的閾值S，從而使它大于第一個(gè)閾值S1和第二閾值S2以及每個(gè)由司機(jī)一直到施加最大可能的力用于操縱踏板1所可以達(dá)到的斜率，而且它小于第三個(gè)斜率S3。第三個(gè)斜率S3因此可以只是通過在第二個(gè)時(shí)刻t2和第三個(gè)時(shí)刻t3之間彈簧力的幾乎突然地減小來實(shí)現(xiàn)。很通常地可以說若輸給比較單元30的斜率dU(t)/dt位于一個(gè)預(yù)定范圍內(nèi)，它規(guī)定在一個(gè)下極限和一個(gè)上極限之間，那就探測第二種操作功能，其中下極限和上極限暫存在比較單元30里或者由一個(gè)與比較單元30分開的存儲(chǔ)器輸給它。在所述的實(shí)例中這范圍已經(jīng)通過閾值S作為下極限充分地規(guī)定了。一種位于預(yù)定范圍之外的或者說低于閾值S的斜率dU(t)/dt就導(dǎo)致探測第一種操作功能。
即使由于環(huán)境的影響如傳感器5的磨損或特性曲線的溫度偏差或者由于軸承間隙或者尤其是踏板1的塑料零部件的變形會(huì)使對應(yīng)于兩個(gè)操作功能的操縱程度α發(fā)生變化，但是這第三個(gè)彈簧常數(shù)和因而第三個(gè)斜率S3則保持不變，而與所述及的影響無關(guān)，也與踏板1的操縱情況無關(guān)。因此通過按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的裝置可以可靠而無差錯(cuò)地探測和區(qū)分在踏板1的整個(gè)使用壽命期間內(nèi)的兩種操作功能。這特別對于第二種操作功能來說是重要的，這是因?yàn)樗谖ｋU(xiǎn)情況下必須能夠順利地激活動(dòng)作。由于在第二個(gè)時(shí)刻t2和第三個(gè)時(shí)間t3之間彈簧力幾乎是突然地降低，因而司機(jī)也可以發(fā)覺到這種力的突變并因此通過激活第二種操作功能而響應(yīng)。
避免對第二種操作功能進(jìn)行錯(cuò)誤探測的另一個(gè)措施可以按以下方法達(dá)到在第二個(gè)時(shí)刻t2和第三個(gè)時(shí)刻t3之間多次檢查第三個(gè)斜率S3是否超出了預(yù)定的閾值?？梢砸?guī)定如果在每一次檢查時(shí)這第三個(gè)斜率S3都超出了預(yù)定的閾值S，那么才探測第二種操作功能。
權(quán)利要求
1.探測一個(gè)具有不同的可以調(diào)定的操縱程度的操作元件(1)的操縱情況的方法，其中操作元件(1)的不同的操作功能根據(jù)操縱程度實(shí)現(xiàn)，其中操作元件的操作要克服彈簧力其中至少兩個(gè)操縱程度用不同的彈簧常數(shù)來標(biāo)出，其特征在于，根據(jù)對應(yīng)于實(shí)際操縱程度的彈簧常數(shù)對操作元件(1)的至少一個(gè)操作功能進(jìn)行探測。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，操縱程度由一個(gè)傳感器(5)來測量；根據(jù)所測得的操縱程度傳感器(5)產(chǎn)生一個(gè)測量信號；確定測量信號隨時(shí)間的變化曲線并且根據(jù)測量信號隨時(shí)間的變化曲線的斜率對至少一個(gè)操作功能進(jìn)行探測。
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，若測量信號隨時(shí)間的變化曲線的斜率位于預(yù)定的范圍內(nèi)，那么就至少探測一個(gè)操作功能。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，預(yù)定的范圍由一個(gè)閾值規(guī)定。
5.按權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，預(yù)定范圍的選擇應(yīng)保證使測量信號的相關(guān)的隨時(shí)間的變化并不是通過操作元件(1)的操作而是通過操作元件(1)的自動(dòng)復(fù)位來實(shí)現(xiàn)。
6.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，自動(dòng)復(fù)位通過彈簧力的幾乎突然的減小而實(shí)現(xiàn)。
7.按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，彈簧力的幾乎突然的減小通過對應(yīng)于至少一種操作功能的彈簧常數(shù)而實(shí)現(xiàn)。
8.按上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，選擇汽車的一個(gè)駕駛踏板作為操作元件(1)，而且選擇一種自動(dòng)跳合動(dòng)能或者一種緊急開關(guān)功能作為至少一種操作功能用于克服激活的速度限制，其中在擋塊(10)附近踏板的至少一個(gè)操縱程度對應(yīng)于至少一種操作功能。
9.按上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，只有當(dāng)至少一種操作功能多次地在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)被探測到，才對該操作功能進(jìn)行探測。
10.探測具有不同的可以調(diào)定的操縱程度的操作元件(1)的操縱情況的裝置(15)，其中可以根據(jù)操縱程度實(shí)現(xiàn)操作元件(1)的各種不同的操作功能，其中克服彈簧力來進(jìn)行操作元件(1)的操縱，而且其中至少兩個(gè)操縱程度用不同的彈簧常數(shù)來標(biāo)明，其特征在于，設(shè)有探測裝置(20)，它根據(jù)對應(yīng)于實(shí)際的操縱程度的彈簧常數(shù)來探測操作元件(1)的至少一種操作功能。
全文摘要
建議了一種用于探測操作元件(1)的動(dòng)作情況的方法和裝置(15)，它可以可靠地識別一種要用操作元件(1)激活動(dòng)作的操作功能，而與周圍環(huán)境和磨損現(xiàn)象無關(guān)。操作元件(1)可以用不同的可以調(diào)定的操縱程度來操縱，其中操作元件(1)的不同操作功能是根據(jù)操縱程度實(shí)現(xiàn)，其中操作元件(1)要克服一個(gè)彈簧力而動(dòng)作，而且其中至少兩種操縱程度用不同的彈簧常數(shù)來標(biāo)明。操作元件(1)的至少一個(gè)操作功能則根據(jù)對應(yīng)于實(shí)際的操縱程度的彈簧常數(shù)進(jìn)行探測。
文檔編號B60K28/00GK1542420SQ20041000678
公開日2004年11月3日 申請日期2004年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月26日
發(fā)明者T·克洛茨比歇爾, B·保爾, H·卡茨米爾查克, S·維斯, T 克洛茨比歇爾, 拿錐 榭 申請人:羅伯特-博希股份公司