操作车辆的给制动踏板单元的操作者提供反馈的制动踏板单元的方法和制动踏板单元与流程

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分的用于操作车辆的制动踏板单元的方法，该制动踏板单元能够给制动踏板单元的操作者提供反馈。本发明还涉及一种如权利要求7的前序部分的用于执行该方法的车辆的制动踏板单元。

背景技术：

在车辆技术领域中已知通过为制动踏板配备一个或多个传感器以间接方式控制制动装置的液压，一个或多个传感器的检测信号用于制动踏板的致动以便控制制动装置。

例如，us8,326,505b2描述了一种用于机电制动系统的控制系统，该控制系统设置有致动元件，该致动元件设计成致动制动元件以便施加制动动作。控制系统具有控制级，以便基于制动参考信号来控制制动动作。控制级包括基于模型的预测控制块，特别是通常预测的自适应控制器类型，其基于表示制动动作的控制变量操作。控制系统还具有：模型识别级和调节级，模型识别级确定识别机电制动系统的传递函数的参数；调节级使用识别参数的值确定控制器固有的控制系统的参数的最佳值。通过所提供的传感器确定驾驶员请求的制动力，该传感器检测例如制动踏板的角度和移动速度。

us5,230,549a进一步描述了一种机动车辆制动系统，该系统包括制动力产生装置，该制动力产生装置与制动踏板机械地分离并且可以被控制以响应于检测到的制动踏板的下压而在车轮上施加制动力。制动系统具有用于检测制动踏板的位移的传感器和用于检测施加在制动踏板上的力的传感器。制动力产生装置由控制器基于检测到的制动踏板的位移和施加到制动踏板的检测力来控制。

在制动踏板被致动时检测到的信号也可用于提高安全性的目的。

例如，de102014211008a1描述了一种传感器装置和一种用于通过主动制动力增强器来执行或增强制动系统中的制动压力的自主建立的方法。旨在提供用于在制动系统的至少一个车轮制动缸中的制动压力的自主或部分自主建立期间早期识别制动踏板阻挡的可靠选择。用于包括主动制动力增强器的制动系统的传感器装置具有电子装置，该主动制动力增强器设计用于执行或增强制动压力的自主或部分自主建立，该电子装置设计用于至少在通过主动制动力增强器执行或增强制动压力的自主或部分自主建立期间，考虑至少一个关于主动制动增强器的变形的变形变量(该变量由传感器装置本身设定或在外部提供)和/或施加在制动系统的制动踏板上并且引起变形的牵引力而向警告显示装置和/或警告音输出装置输出至少一个激活信号和/或向主动制动力增强器输出至少一个控制信号，以便在安全模式下控制上述主动制动力增强器至少持续规定的第一时间间隔或者中断上述主动制动力增强器至少持续规定的第二时间间隔。

jp5402897b2进一步描述了一种用于在制动踏板的预期致动期间确定油门踏板的误操作的装置。一个或多个压敏传感器设置在油门踏板的靠近制动踏板的区域中的油门踏板的底侧上。当在通过滑动致动制动踏板期间通过压敏传感器检测到油门踏板上的压力时，通过控制单元将油门踏板的致动评估为误操作。结果是，可以在油门踏板的臂以旋转方式移动之前确定油门踏板的误操作。

还已知的是，对车辆的制动踏板施加机械追溯效应，以便防止驾驶员的踏板感觉的不利影响，例如在再生制动过程的情况下。当踏板感觉不符合驾驶员的期望时，这可能导致制动过度或不足，结果是对驾驶安全性产生负面影响。

例如，kr101447467b1提出了一种用于主动制动装置的踏板模拟器。踏板模拟器安装在主制动缸中并接收流体压力，该流体压力对应于操作者的踏板力。踏板模拟器用于使操作者能够感测踏板的按压。踏板模拟器包括模拟器块，其中连接到主缸的油孔形成在上部。此外，在内侧上设置有孔，该孔与油孔连接；连接的阻尼壳体用于密封孔的下端；第一反作用力单元设置在孔中，由主制动缸供给的油加压并提供反作用力；和第二反作用力单元，其由阻尼壳体承载并且在第一反作用力单元被加压并且传递反作用力时被压缩，其中第二反作用力单元弹性变形以便覆盖阻尼壳体的上端。

除了使用经典开关和/或压力传感器之外，已知使用与车辆踏板相关的易于变形的压力传感器。

例如，us6,556,149b1描述了包括非电气可变形压力传感器的开关和操纵杆。开关和操纵杆包括用户友好的双位和多位开关，包括简单的通断和可变开关，例如调光器。开关根据检测可由使用者抓握的开关臂的位置的原理操作，上述开关臂的一部分支承在压敏垫上。垫是可变形材料，其通过将能量波(例如以光的形式)发射到垫的基质中并检测其强度来识别和定位垫上的压力。由于垫局部压缩，因此压缩周围区域中的能量波的强度增加。因此可以识别开关臂的位置，并且可以将信息传输到中央处理单元以进行进一步处理。

此外，us6,556,149b1提出了一种位于车辆踏板(例如制动踏板)上的可变形的压力传感器。车辆踏板在用户接触面上配备有可变形垫，上述垫连接到一个或多个发射器/检测器对。在这种情况下，垫通过来自使用者的脚压靠踏板的压力而被压缩，并且相应的比例信号被传输到控制单元。

鉴于所描述的现有技术，与车辆踏板相关的传感器系统领域留有改进的空间。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种与传感器系统相关的车辆制动踏板和用于操作这种制动踏板的方法，该制动踏板能够实现提高的驾驶舒适性水平和/或提高驾驶安全性水平。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的方法实现。该目的还通过如权利要求7所述的车辆的制动踏板单元实现。本发明的进一步特别有利的改进在从属权利要求中公开。

需要指出的是，在以下说明书中单独指定的特征和措施可以以任何期望的技术上有意义的方式彼此组合，并且公开了本发明的进一步配置。特别是结合附图的该说明书进一步表征和指定了本发明。

根据本发明的用于操作车辆的制动踏板单元的方法使用制动踏板单元执行，该制动踏板单元能够给制动踏板单元的操作者提供反馈，该制动踏板单元具有多个压敏或力敏传感器。

该方法的特征在于包括至少以下步骤：

-检测多个压敏或力敏传感器的输出信号，

-根据检测到的输出信号来确定操作者的脚相对于脚支撑元件的位置和定向中的至少一个变量，和

-输出反馈信号，该反馈信号在操作者可访问的输出单元处表征所确定的变量。

在本发明的上下文中，“车辆”应理解为特别是乘用机动车辆、卡车或公共汽车。术语“多个”旨在在本发明的上下文中被理解为特别是至少两个数量的含义。通常，制动踏板单元的操作者也是车辆的驾驶员。

通过产生的反馈信号提供对制动踏板单元的操作者的反馈。对制动踏板单元的操作者或车辆驾驶员的反馈可以立即校正操作者的脚相对于脚支撑元件的位置或定向。作为校正的结果，可以实现更有效的制动过程、提高驾驶安全性水平以及提高车辆驾驶员的驾驶舒适性水平。特别地，通过使驾驶员熟悉该校正，可以学习更有效的制动过程，并且可以防止在必要的紧急制动的情况下不充分的制动过程。

反馈信号可以例如形成为声学和/或光学信号。

在优选实施例中，该方法使用车辆的制动踏板单元来执行，该制动踏板单元具有：

-制动踏板，制动踏板包括制动踏板杆和连接到制动踏板杆的脚支撑元件，和

-踏板垫，踏板垫设置在脚支撑元件上并且可以通过操作者的脚施加力弹性变形，

其中，多个压敏或力敏传感器的传感器被踏板垫覆盖，至少可操作地连接到脚支撑元件，并且可以在信号技术方面连接到电子评估单元。

术语“可操作地连接”在本文中应理解为特别是指，可操作地连接的物体以这样的方式彼此连接，即在物体之间传递力和/或扭矩是可能的。在这种情况下，传递既可以通过直接接触也可以通过中间元件间接地进行。

该方法然后至少包含以下附加步骤：

-将检测到的输出信号与关于脚支撑元件上的压力或力的局部分布的至少一个预定条件进行比较，

-基于比较的结果，确定操作者的脚相对于脚支撑元件的位置和定向中的至少一个变量，和

-生成表征所确定的变量的反馈信号。

使用该方法，可以有效地确定操作者的脚的位置和/或定向，并且可以提供反馈信号用于输出。

在优选实施例中，该方法包含以下附加步骤：

-在至少两个不同的时间点处确定至少一个变量，

-确定在至少两个不同的时间点处所确定的至少一个变量的差异，

-当超过该差异的预定阈值时，生成表征至少一个所确定的变量的差异的反馈信号，以及

-在操作者可以访问的输出单元输出反馈信号。

通过这种方式，可以使制动踏板单元的操作者知道操作者的脚相对于脚支撑元件的运动，结果是，可以抵消操作者的脚可能从脚支撑元件上滑落并且也由此提高了驾驶安全性水平。

在至少两个不同时间点之间的时间差优选地相对于在制动过程期间操作者的脚在脚支撑元件上的延迟时间短。

检测多个压敏或力敏传感器的输出信号的步骤优选地连续地或准连续地执行，因此，可以实现在制动过程期间足够有意义地跟踪操作者的脚相对于脚支撑元件的位置和/或定向。术语“准连续”旨在在本发明的上下文中理解为特别地是指典型制动过程的持续时间比传感器的输出信号的检测中的采样周期大至少20倍。

比较检测的输出信号的步骤的性能优选地取决于关于至少一个检测的输出信号的变量的至少一个条件的满足。结果是，可以容易地实现仅在制动过程期间执行该方法的情况。例如，可以以这样的方式表达该条件：预定数量的传感器的输出信号必须超过输出信号的预定阈值。

在该方法的优选实施例中，产生表征所确定的变量的输出信号的步骤包含语音信息的产生。“语音信息”在本发明的上下文中应理解为特别是指可以通过合适的输出单元以口头文本和/或书面形式来输出的语言文本。通过这种方式，可以关于操作者的脚相对于脚支撑元件的位置和/或定向和/或操作者的脚潜在的滑动离开脚支撑元件，直接且清楚地向制动踏板单元的操作者提供反馈。

输出反馈信号的步骤优选地包含在车辆的驾驶员信息系统(dis)或信息娱乐系统处的输出。由于驾驶员辅助系统(例如现代车辆中的车载计算机)构成了车辆驾驶员的主要信息项中的一个，由此可以高度概率地确保反馈信号的输出到达驾驶员。

在本发明的另一方面，提供了一种车辆的能够给制动踏板单元的操作者提供反馈的制动踏板单元。制动踏板单元具有：

-制动踏板，制动踏板包括制动踏板杆和连接到制动踏板杆的脚支撑元件，

-设置在脚支撑元件上的多个压敏或力敏传感器，上述传感器至少可操作地连接到脚支撑元件，和

-电子评估单元，电子评估单元在信号技术方面与多个传感器连接。

在这种情况下，可以通过操作者的脚施加力弹性变形的踏板垫设置在脚支撑元件上。多个压敏或力敏传感器的传感器由踏板垫覆盖，并且电子评估单元提供用于自动执行根据本发明的方法。

术语“提供”旨在在本发明的上下文中理解为特别是指具体程序、设计或设置。

结合所公开的方法描述的优点可以整体应用于所提出的制动踏板单元。

当制动踏板单元的电子评估单元包括至少一个处理器单元和处理器单元在数据技术方面可访问的数字数据存储单元时，可以实现该方法的自动、灵活和可靠的执行。

特别地，处理器单元和/或数字数据存储单元可以是微控制器的一部分。如今，这种微控制器以经济的价格以各种形式商购。在本申请中公开的预定阈值、检测的输出信号和压力或力的局部分布以及与其相关的条件可以有利地存储在数字数据存储单元中，由此可以实现快速数据访问。

在制动踏板单元的优选实施例中，多个压敏或力敏传感器的传感器在虚拟的、二维的、均匀的几何栅格的栅格点的位置处设置在脚支撑元件上。在这种情况下，栅格覆盖脚支撑元件的表面的主要部分。

术语“主要部分”应理解为在本发明的上下文中特别是指大于脚支撑元件的表面的50％的比例，优选大于表面的70％，特别优选大于表面的90％。特别地，该术语旨在包括脚支撑元件的表面被虚拟栅格完全覆盖(即100％覆盖)的选项。

所提出的多个传感器的传感器的设置可以实现操作者的脚相对于脚支撑元件的位置和/或定向的有效确定。

“均匀栅格”旨在在本发明的上下文中被理解为是指栅格，其在两个独立方向的每一个中具有在相应方向上相邻的两个栅格点之间的均匀间隔。两个独立方向的间隔可以相同；然而，它们也可以彼此不同。两个独立的方向可以彼此垂直设置；然而，它们也可以形成偏离直角的角度。

在脚支撑元件的弯曲表面的一个方向上，虚拟的、二维的、均匀的几何栅格可以优选地具有曲率，由此可以特别好地将虚拟栅格调整到弯曲的脚支撑元件的表面。

在制动踏板单元的优选配置中，可通过操作者的脚施加力弹性变形的踏板垫具有由至少一个弹性体制成的垫子。其结果是，在制动过程期间，由操作者的脚施加力引起的踏板垫的变形可以实现更均匀的接触压力，该接触压力垂直地作用在脚支撑元件上。

在本发明的另一方面，提出了一种用于控制所公开方法的步骤的自动执行的软件模块。

要执行的方法步骤被转换为软件模块的程序代码，其中程序代码可以在数字存储单元中实现，并且可以由处理器单元执行。数字存储单元和/或处理器单元可以优选地是电子评估单元的数字存储单元和/或处理器单元。作为替代或补充，处理器单元可以是单独的处理器单元，其特别用于执行至少一些方法步骤。

软件模块可以以鲁棒且可靠的方式自动执行方法和方法步骤的灵活修改以及存储的预定阈值、检测到的输出信号和压力或力的局部分布以及与其相关的条件。

附图说明

在从属权利要求和附图的以下描述中公开了本发明的其他有利配置。在附图中：

图1示出了根据本发明的作为车辆制动装置的一部分的制动踏板单元的示意性侧视图；

图2以a-a方向示意图示出了根据图1的制动踏板单元的部分；

图3以b-b方向示意剖视侧视图示出了根据图1的制动踏板单元的细节；

图4从c-c方向示出了根据图1的制动踏板单元的多个压敏传感器的示意图；

图5以示意性剖视侧视图示出了操作者的脚在根据图1的制动踏板单元的可弹性变形的踏板垫上引入力的效果；和

图6示出了根据本发明的用于操作根据图1的制动踏板单元的方法的流程图。

具体实施方式

在不同的附图中，相同的部件总是设有相同的附图标记，因此所述部件通常也仅描述一次。

图1示出了根据本发明的作为车辆的制动装置的一部分的制动踏板单元10的一个可能实施例的示意性侧视图。制动踏板单元10包括制动踏板12，制动踏板12包括曲柄制动踏板杆14和在曲柄端固定地连接到制动踏板杆14的脚支撑元件16，上述脚支撑元件具有平坦表面。

制动踏板12以本身已知的方式通过下铰接连接件24连接到制动装置的制动力增强器50上。制动力增强器50在流动技术方面连接到主制动缸52和制动装置的均衡容器54。制动踏板杆14的上端通过上铰接连接件26铰接到车辆车身(未示出)。

从图3和图4中可以最清楚地看出，能够给操作者提供反馈的制动踏板单元10还具有多个压敏传感器42，多个压敏传感器42直接设置在脚支撑元件16上并且以这种方式可操作地连接到脚支撑元件16。这种合适的压敏传感器42(例如薄膜传感器)是本领域技术人员已知的，并且因此此处不必更详细地描述。

此外，踏板垫18设置在脚支撑元件16上(图3)，使得多个压敏传感器42的传感器42完全被踏板垫18覆盖。踏板垫18具有面向多个传感器42的垫子20，垫子20由弹性体制成。垫子20的背向多个传感器42的表面被单独的弹性体涂层22覆盖。垫子20可以通过操作者的脚施加力30(图5)弹性变形，这通常在制动期间发生。

图4示出了制动踏板单元10的多个压敏传感器42的示意性主视图。多个传感器42的每个传感器42(仅有一个传感器被示为代表性的)在虚拟的、二维的、均匀的几何栅格44的栅格点的位置处设置在脚支撑元件16上，其完全覆盖脚支撑元件16的平坦表面。在彼此垂直设置的两个方向46、48中的每一个上，虚拟栅格44在相应方向46、48上相邻的两个栅格点之间具有均匀的间隔。

图5示出了包括踏板垫18、垫子20、弹性体涂层22和多个传感器42的脚支撑元件16在以下情况下的示意性剖视侧视图，处于没有作用脚施加力的状态(子图a)和在制动期间由操作者的脚28从根据图1的制动踏板单元10的可弹性变形的踏板垫18上的不同方向作用的脚施加力30的效果(子图b、c)。可以清楚地看到，通过可变形踏板垫18而不是刚性踏板垫的情况实现垂直作用在脚支撑元件16上的更均匀的接触压力。

参考图1，制动踏板单元10还包括电子评估单元32，电子评估单元32在车辆中设置在合适的位置，例如在仪表板下方。电子评估单元32包含微处理器34，微处理器34包括处理器单元36和数字数据存储单元38，处理器单元36在数据技术方面可访问该数字数据存储单元38。多个传感器42的传感器42的信号输出线(未示出)在信号技术方面连接到微处理器34的多路复用器40的信号输入。提供多路复用器40以将传感器42的输出信号馈送到相应的数模转换器(dac；未示出)用于准备随后的数字信号处理。

以下描述用于操作根据图1的能够给车辆驾驶员提供反馈的制动踏板单元10的方法的一个可能的创造性实施例。该方法的流程图在图6中示出。

电子评估单元32被提供用于自动执行该方法，并且为此包含用于自动执行该方法的步骤的软件模块，其中上述要执行的方法步骤作为可执行程序代码存在，该代码被存储在电子评估单元32的数字数据存储单元38中，并且可以由电子评估单元32的处理器单元36执行。

在准备执行该方法时，假设所涉及的所有装置和部件处于操作就绪状态。

在该方法的步骤58中，由电子评估单元32检测多个压敏传感器42的传感器42的输出信号。一旦接通车辆的点火装置，就以对应于准连续检测的采样率周期性地执行检测输出信号的步骤58。在随后的步骤60中，将检测到的输出信号与传感器的输出信号的预定下阈值进行比较，例如与输出信号的高度进行比较，并且在步骤62中，经受后续条件查询。当在两个传感器的该特定配置中，传感器42的预定数量n0的输出信号超过预定的下阈值时，条件查询62具有正输出，并且该方法在下一步骤64继续。

在该方法的步骤64中，将来自电子评估单元32的检测到的输出信号与关于脚支撑元件16上的压力的局部分布的预定条件进行比较。在该方法的另一步骤66中，基于比较64的结果确定操作者的脚28相对于脚部支撑元件16的位置。在该方法的步骤68中，由电子评估单元32产生表征操作者的脚28的位置的反馈信号56作为对制动踏板单元10的操作者或车辆的驾驶员的反馈。在下一步骤70中，该反馈信号56在操作者或驾驶员可容易地接近的输出单元(未示出)处输出，例如车辆的驾驶员信息系统或信息娱乐系统。

作为关于脚支撑元件16上的压力的局部分布的多个潜在预定条件的示例，提到了多个压敏传感器42的输出信号的信号焦点的计算位置超过距离脚支撑元件16的中心的预定间隔。在这种情况下，电子评估单元32可以产生反馈信号56，该反馈信号56将在输出单元处输出并且包括视觉符号(例如包括附加文本的警告三角形)和/或相应语音信息，其将由驾驶员信息系统输出。

另一个示例是在不同的时间点确定多个压敏传感器42的输出信号的信号焦点，并确定连续时间点之间的信号焦点的位置的差异。如果所确定的差异超过用于差异的预定阈值，则由电子评估单元32生成表征信号焦点的位置的差异的反馈信号56，并且在驾驶员易于访问的输出单元处输出，例如以文本形式和/或作为语音信息。

附图标记列表：

10制动踏板单元

12制动踏板

14制动踏板杆

16脚支撑元件

18脚踏垫

20垫子

22弹性体涂层

24下铰接连接件

26上铰接连接件

28操作者的脚

30脚施加力

32电子评估单元

34微处理器

36处理器单元

38数字数据存储单元

40复用器

42传感器

44虚拟栅格

46方向

48方向

50制动力增强器

52主制动缸

54均衡容器

56反馈信号

方法步骤：

58检测压敏传感器的输出信号

60将检测到的输出信号与阈值进行比较

62查询关于高于阈值的传感器输出信号的数量的条件

64将检测到的输出信号与关于局部压力分布的预定条件进行比较

66确定操作者的脚相对于脚支撑元件的位置

68生成表征操作者的脚的位置的反馈信号

70在输出单元处输出表征反馈信号