(57)【要約】【課題】  自動車において、環境および摩耗現象とは無関係に、操作要素により作動されるべき操作機能の確実な検出を可能にする、操作要素の操作の検出方法および装置を提供する。【解決手段】  操作要素（１）の異なる操作機能が操作度の関数として形成され、操作要素（１）がばね力に抗して操作され、且つ少なくとも２つの操作度が異なるばね定数により表わされる、設定可能な異なる操作度を有する操作要素（１）の操作の検出方法において、操作要素（１）の操作機能の少なくとも１つが、実際操作度に関連するばね定数の関数として検出される。操作要素（１）の操作の検出装置（１５）は、操作要素（１）の操作機能の少なくとも１つを、実際操作度に関連のばね定数の関数として検出する検出手段（２０）を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作要素（１）の異なる操作機能が操作度の関数として形成され、操作要素（１）がばね力に抗して操作され、且つ少なくとも２つの操作度が異なるばね定数により表わされる、設定可能な異なる操作度を有する操作要素（１）の操作の検出方法において、
操作要素（１）の操作機能の少なくとも１つが、実際操作度に関連するばね定数の関数として検出されること、
を特徴とする操作要素の操作の検出方法。
【請求項２】
前記操作度がセンサ（５）により測定されること、
センサ（５）から、測定された操作度の関数として測定信号が発生されること、
前記測定信号の時間線図が決定されること、および
前記測定信号の時間線図の勾配の関数として、少なくとも１つの操作機能が検出されること、
を特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項３】
前記測定信号の時間線図の勾配が所定の範囲内にあるときに、前記少なくとも１つの操作機能が検出されることを特徴とする請求項２に記載の検出方法。
【請求項４】
前記所定の範囲が、しきい値により定義されることを特徴とする請求項３に記載の検出方法。
【請求項５】
前記所定の範囲が、それと関係する前記測定信号の時間変化が操作要素（１）の操作によらずに操作要素（１）の自動復元のみにより達成されるように選択されることを特徴とする請求項３または４に記載の検出方法。
【請求項６】
前記自動復元が、前記ばね力のほぼステップ状低減により達成されることを特徴とする請求項５に記載の検出方法。
【請求項７】
前記ばね力のほぼステップ状低減が、少なくとも１つの操作機能に関連のばね定数により発生されることを特徴とする請求項６に記載の検出方法。
【請求項８】
操作要素（１）として自動車の加速ペダルが選択されること、および
少なくとも１つの操作機能として、キックダウン機能または作動された速度制限を解除するための脱出スイッチ機能が選択され、この場合、前記少なくとも１つの操作機能に、ストッパ（１０）の付近における加速ペダル（１）の少なくとも１つの操作度が関連づけられること、
を特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の検出方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの操作機能が所定の時間区間内において複数回検出されたときにのみ、前記少なくとも１つの操作機能が検出されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の検出方法。
【請求項１０】
操作要素（１）の異なる操作機能が操作度の関数として形成可能であり、操作要素（１）の操作がばね力に抗して行われ、且つ少なくとも２つの操作度が異なるばね定数により表わされる、設定可能な異なる操作度を有する操作要素（１）の操作の検出装置（１５）において、
操作要素（１）の操作機能の少なくとも１つを、実際操作度に関連のばね定数の関数として検出する検出手段（２０）を備えたことを特徴とする操作要素の操作の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車における、操作要素の操作を検出する方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動変速機を有する車両においては、エンジン制御にドライバの最大加速希望を信号するためにキックダウン機能が必要とされることが既知である。速度制限機能を有する車両においては、危険状況において速度制限機能の急速遮断、したがって最大車両速度ないし加速度の達成を可能にする脱出スイッチを使用することが既知である。キックダウン機能のみならず脱出スイッチもまた、加速ペダルによって、加速ペダルがストッパまで踏み込まれることにより形成可能である。絞り弁と、または燃料供給量を調節するための調節要素、例えば噴射弁との機械的結合を有していない加速ペダルにおいては、例えばポテンショメータを用いた線形伝送器または角度伝送器が加速ペダルに付属されているとき、加速ペダルの操作度を検出するために、キックダウン機能ないし脱出スイッチ機能を電気的に問い合わせることができる。この場合、時間の経過と共に、加速ペダルの軸受遊び、特に加速ペダルのプラスチック部品の変形、および加速ペダルの操作度を検出するために使用されるセンサの特性曲線の温度ドリフトおよび摩耗による変化に基づき、キックダウン機能ないし脱出スイッチ機能を作動させるための加速ペダルの切換点を、加速ペダルの他の操作度にシフトさせることが問題となる。代替態様として、キックダウン機能ないし脱出スイッチ機能を検出するために、加速ペダルがストッパまで完全に踏み込まれたときに操作される機械式スイッチが使用されてもよい。
【０００３】
即ち、加速ペダルにより、一方ではドライバの希望トルクを設定し、他方ではキックダウン機能ないし脱出スイッチ機能を形成するという異なる操作機能が形成される。この場合、これらの異なる操作機能は、加速ペダルの操作度の関数として形成される。加速ペダルがストッパまで踏み込まれていないかぎり、ドライバの希望トルクを設定するという操作機能が形成される。加速ペダルがストッパまで踏み込まれた場合、操作機能として、キックダウン機能ないし脱出スイッチ機能が形成される。この場合、加速ペダルはばね力に抗して操作される。このとき、加速ペダルの少なくとも２つの操作度が異なるばね定数により表わされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、自動車において、環境および摩耗現象とは無関係に、操作要素により作動されるべき操作機能の確実な検出を可能にする、操作要素の操作の検出方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、操作要素の異なる操作機能が操作度の関数として形成され、操作要素がばね力に抗して操作され、且つ少なくとも２つの操作度が異なるばね定数により表わされる、設定可能な異なる操作度を有する操作要素の操作の検出方法において、操作要素の操作機能の少なくとも１つが、実際操作度に関連するばね定数の関数として検出される。
【０００６】
また、本発明によれば、操作要素の異なる操作機能が操作度の関数として形成可能であり、操作要素の操作がばね力に抗して行われ、且つ少なくとも２つの操作度が異なるばね定数により表わされる、設定可能な異なる操作度を有する操作要素の操作の検出装置は、操作要素の操作機能の少なくとも１つを、実際操作度に関連のばね定数の関数として検出する検出手段を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による方法および本発明による装置は、従来技術に比較して、操作要素の操作機能の少なくとも１つが、実際操作度に関連のばね定数の関数として検出されるという利点を有している。このようにして、センサの摩耗および温度ドリフトとは無関係に、および加速ペダルの軸受遊びおよび特に加速ペダルのプラスチック部品の変形とは無関係に、加速ペダルの操作度の検出のために使用されるセンサの信号と、ドライバにより希望される操作機能との一義的な関係を形成させることができるので、ドライバにより希望された操作機能を確実に検出し且つ変換することが可能である。
【０００８】
本発明は更に、有利な拡張および改善が可能である。
操作度がセンサにより測定されるとき、センサから、測定された操作度の関数として測定信号が発生されるとき、測定信号の時間線図が決定されるとき、および測定信号の時間線図の勾配の関数として、少なくとも１つの操作機能が検出されるとき、それは特に有利である。このようにして、実際操作度に関連するばね定数、したがってドライバにより希望された操作機能が、特に簡単且つ確実に検出され、しかも加速ペダルの軸受遊びおよび特に加速ペダルのプラスチック部品の変形とは無関係に、およびセンサの摩耗および温度ドリフトとは無関係に、検出可能である。
【０００９】
測定信号の時間線図の勾配が所定の範囲内にあるときに少なくとも１つの操作機能が検出されるとき、他の利点が得られる。このようにして、少なくとも１つの操作機能の検出を、例えばしきい値比較によりきわめて簡単に行うことができる。
【００１０】
さらに、所定の範囲が、それと関係する測定信号の時間変化が操作要素の操作によらずに操作要素の自動復元のみにより達成されるように選択されるとき、それは有利である。このようにして、しきい値により検出されるべき操作機能は、操作度の変化が例えばドライバの希望トルクを異なる設定値に導く操作機能と交換されないことが保証される。
【００１１】
これは、自動復元がばね力のほぼステップ状低減により達成されることにより、特に簡単に実行可能である。
ばね力のほぼステップ状低減が、少なくとも１つの操作機能に関連のばね定数により発生されるとき、少なくとも１つの操作機能とこのばね定数との関係が一義的であるので、少なくとも１つの操作機能の検出エラーが回避される。
【００１２】
操作要素として自動車の加速ペダルが選択され、また少なくとも１つの操作機能として、キックダウン機能または作動された速度制限を解除するための脱出スイッチ機能が選択され、この場合、少なくとも１つの操作機能に、ストッパの付近における加速ペダルの少なくとも１つの操作度が関連づけられるとき、それは特に有利である。このようにして、キックダウン機能または脱出スイッチ機能を特に確実に検出可能なので、車両は、特に危険状況において急速に希望どおりに応答する。
【００１３】
少なくとも１つの操作機能が所定の時間区間内において複数回検出されたときにのみ、この少なくとも１つの操作機能が検出されるとき、他の利点が得られる。このようにして、同様に、少なくとも１つの操作機能の検出エラーが確実に回避される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、操作要素１を介して作動される操作機能の本発明による検出装置１５を示す。操作要素１は、例えば自動車の加速ペダルであってもよい。このような加速ペダル１は、通常、ばね力に抗して操作され、この場合、ドライバが加速ペダルを操作する力の強さに応じて、それぞれ複数の異なる操作度αが設定可能である。この場合、この例においては、加速ペダル１の異なる操作機能が操作度αの関数として形成される。第１の操作機能は、加速ペダル１の操作度αの関数として、ドライバの希望トルクを設定することからなる。第２の操作機能は、自動車が自動変速機を有する場合に対するキックダウン機能、または自動車が速度制限機能を有する場合に対する脱出スイッチ機能からなる。第２の操作機能は、加速ペダル１が完全にまたは少なくともストッパ１０のすぐ近くまで操作されたときに作動する。したがって、第２の操作機能は、ストッパ１０の付近の所定の範囲内にある加速ペダル１の操作度に関連している。検出装置１５はさらにセンサ５を含み、センサ５は、例えばポテンショメータとして形成されていてもよく、当業者に既知のように、加速ペダル１の操作度αを測定する。センサ５は、操作度αを電圧値Ｕに変換し且つこの電圧値Ｕを検出ユニット（検出手段）２０に伝送する。検出ユニット２０は、自動車のエンジン制御内でソフトウェアおよび／またはハードウェアにより実行可能である。検出ユニット２０は勾配決定ユニット２５を含み、勾配決定ユニット２５に、センサ５から電圧値Ｕが出力される。勾配決定ユニット２５は、時間ｔと共に連続的に測定された電圧値Ｕ（ｔ）から、測定電圧値Ｕ（ｔ）の時間線図の勾配ｄＵ（ｔ）／ｄｔを決定する。決定された勾配ｄＵ（ｔ）／ｄｔは、次に検出ユニット２０の比較ユニット３０に供給される。比較ユニット３０には、さらに、例えば図１には示されていないメモリから、しきい値Ｓが供給され、しきい値Ｓは、代替態様として、比較ユニット３０内に記憶されていてもよい。比較ユニット３０は、供給された勾配ｄＵ（ｔ）／ｄｔをしきい値Ｓと比較する。勾配ｄＵ（ｔ）／ｄｔがしきい値Ｓを超えている場合に対して、比較ユニット３０は、ドライバにより希望された操作機能として、第２の操作機能、即ちキックダウン機能ないし脱出スイッチ機能を検出する。他の場合、比較ユニット３０は、ドライバにより希望された操作機能として、第１の操作機能、即ち操作度αのドライバの希望トルクの変換を検出する。検出された第１または第２の操作機能は、比較ユニット３０から、検出信号Ｄの形で出力される。この場合、検出信号Ｄは、第１の操作機能の場合には、例えば３．７Ｖの低い信号レベルを有し、第２の操作機能の場合には例えば４．２Ｖのより高い信号レベルを有している。このとき、検出信号Ｄは、信号レベルに応じてそれぞれ、エンジン制御により、第２の操作機能、即ちキックダウン機能または脱出スイッチ機能、または第１の操作機能を変換させる。
【００１５】
加速ペダル１の操作は、上記のようにばね力に抗して行われる。図２に、センサ５から出力される電圧値Ｕの時間線図が示されている。ここで、加速ペダル１が操作されていない図１に示す０位置３５からストッパ１０まで、ドライバが加速ペダル１を一定の力で踏み込むものと仮定する。この場合、電圧Ｕの線図は操作度αに常に比例している。したがって、電圧Ｕは、第１の操作度α１が達成される第１の時点ｔ１まで、第１の勾配Ｓ１で上昇する。このとき、第１の操作度α１までは、ばね力は第１のばね定数で圧縮される。第１の操作度α１に到達したとき、加速ペダル１の操作に抗して作用するばね力は、例えば他のばねの接続により、またはスナップ・ディスクにより、またはばね荷重がかかっている球により、または当業者に既知の他の方法により、第２のばね定数に上昇される。これにより、加速ペダル１を操作するための力が継続して同じ場合、操作度αおよびそれに比例する電圧Ｕもまた、時間ｔの経過と共に、第１の勾配Ｓ１より小さい第２の勾配Ｓ２で上昇する。第１の時点ｔ１に後続する第２の時点ｔ２において、第１の操作度α１より大きい加速ペダル１の第２の操作度α２に到達したとき、加速ペダル１の操作に抗して作用するばね力は、ほぼステップ状に再び第１のばね定数に戻され、この場合、この軽減は第３のばね定数により表わされ、またこの軽減は、例えば他のばねまたはスナップ・ディスクまたはばね荷重がかかっている球を常時除去することにより、または当業者に既知のその他の方法により行われる。この場合、加速ペダル１の操作度αおよびそれに比例する電圧Ｕもまた、第１の勾配Ｓ１より大きい第３の勾配Ｓ３で第３の操作度α３まで上昇し、第３の操作度α３は、第２の操作度α２より大きく且つ第２の時点ｔ２に後続する第３の時点ｔ３において達成される。それに続いて、加速ペダル１の操作度αおよびそれに比例する電圧Ｕもまた、再び第１の勾配Ｓ１でストッパ１０まで上昇する。第３の時点ｔ３において既にストッパ１０に到達した場合、勾配ｄＵ（ｔ）／ｄｔは、第３の時点ｔ３から０に等しくなる。第３の時点ｔ３において、いずれの場合も、加速ペダル１は、ストッパ１０の付近、好ましくはすぐ近くにある。
【００１６】
第２の時点ｔ２後のばね力の軽減は、第３のばね定数により発生される。この場合、第３のばね定数は、第３の操作度α３が、ドライバにより最大に付加可能な加速ペダル１の操作力によって達成可能であるよりも早く達成されるように選択されている。さらに、第３のばね定数は、例えば温度または摩耗または汚染のような環境影響とは無関係である。したがって、第３のばね定数は、加速ペダル１の操作機能、この例においては第２の操作機能を検出するためにその他のばね定数とは異なって使用されてもよく、これにより、第２の操作機能が同様にエラーなく確実に検出される。このために、所定のしきい値Ｓは、第１の勾配Ｓ１および第２の勾配Ｓ２並びにドライバが最大に可能な加速ペダル１の操作力を付加したときに達成可能な勾配より大きく、且つ第３の勾配Ｓ３より小さくなるように選択されなければならない。したがって、第３の勾配Ｓ３は、第２の時点ｔ２と第３の時点ｔ３との間のばね力のほぼステップ状の低減によってのみ形成可能である。きわめて一般的に、第２の操作機能は、比較ユニット３０に供給された勾配ｄＵ（ｔ）／ｄｔが、下限と上限との間で定義された所定の範囲内にあるときに検出されるということができ、この場合、下限および上限は、比較ユニット３０内に記憶されているか、または比較ユニット３０とは別のメモリから比較ユニットに供給される。上記の例においては、この範囲は予め下限としてのしきい値Ｓにより十分に定義されている。所定の範囲外ないししきい値Ｓ以下にある勾配ｄＵ（ｔ）／ｄｔは、第１の操作機能を検出させる。
【００１７】
センサ５の摩耗またはセンサ５の特性曲線の温度ドリフトのような環境影響に基づき、または加速ペダル１の軸受遊びまたは特に加速ペダル１のプラスチック部品の変形に基づいて、両方の操作機能に関連の操作度αが変化するようなときにおいても、なお上記の影響とは無関係に、且つ加速ペダル１の操作とは無関係に、第３のばね定数、したがって第３の勾配Ｓ３は、一定のままである。したがって、本発明による方法および本発明による装置により、加速ペダル１の全寿命の間に、両方の操作機能は、確実且つエラーなしに検出し且つ区別する可能性が与えられている。これは特に第２の操作機能に対して重要であり、その理由は、第２の操作機能は危険状況において問題なく作動可能でなければならないからである。第２の時点ｔ２と第３の時点ｔ３との間のばね力のほぼステップ状の低減に基づき、ドライバは、この力の急変を感知することもでき、したがって第２の操作機能の作動に関するフィードバックが得られる。
【００１８】
第２の操作機能の検出エラーを回避するための他の手段は、第２の時点ｔ２と第３の時点ｔ３との間で、勾配Ｓ３が所定のしきい値を超えているかどうかが複数回検査されることにより達成することができる。第２の操作機能は、この検査のたびごとに、第３の勾配Ｓ３が所定のしきい値Ｓを超えているときにのみ検出されるように設計されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による方法および本発明による装置を説明するための機能ブロック図である。
【図２】本発明による方法を示すためのセンサ信号時間線図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    操作要素（加速ペダル）
５    センサ
１０    ストッパ
１５    検出装置
２０    検出ユニット（検出手段）
２５    勾配決定ユニット
３０    比較ユニット
３５    ０位置
Ｄ      検出信号
ｄＵ／ｄｔ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３    勾配
Ｓ    しきい値
Ｕ    電圧値
α、α１、α２、α３    操作度
【図１】
2004257383.tif 000003
【図２】
2004257383.tif 000004