(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隣接するペダルレバーと、ペダル位置を検出するセンサユニットの取付スペースとを備えており、これらのセンサユニットはそれぞれ少なくとも１つの固定されたセンサヘッド（３）と、ペダルレバー（１）に運動学的に連結され、付属のセンサヘッド（３）の作用領域に配置された少なくとも１つの可動なセンサ素子（４）とで構成されている、原動機付き車両のペダル装置において、
それぞれのセンサヘッドの主作用方向がペダル軸（２）に対して近似的に垂直に、かつ互いに平行に方向づけられており、センサ素子は、センサヘッドの面に対して間隔を変化させるようにセンサヘッドの作用方向に対して動くことができるように、各々のペダルレバーにそれぞれ付属しているとともに、
すべてのセンサヘッドが共通のモジュール（８）にまとめられており、
ペダル装置は両方のペダルレバー（１）に共通のハウジング（５）を有しており、
前記モジュール（８）はこのハウジング（５）に直接固定可能であることを特徴とするペダル装置。
【請求項２】
センサヘッド（３）が、前記モジュール（８）の共通の配線板（６）の平坦面に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のペダル装置。
【請求項３】
前記配線板（６）が、電力供給のため、およびセンサヘッドを制御するため、ならびにセンサヘッドで生成される検出信号を評価するために、さらに別の電気コンポーネントおよび電子コンポーネントを支持しており、この配線板（６）はこれらのコンポーネントおよびオプションのプラスチックハウジングとともに、両方のセンサヘッド（３）について共通の電力供給部および共通の評価装置を備える自律的なモジュール（８）を形成していることを特徴とする請求項２に記載のペダル装置。
【請求項４】
評価電子装置（１３）が、個々のセンサヘッド（３）についての調節工程で得られた修正値を保存するために、個々のセンサヘッド（３）に付属する記憶空間（１９）を備えていることを特徴とする請求項３に記載のペダル装置。
【請求項５】
センサユニットが、センサヘッド（３）としての役目をするそれぞれ少なくとも１つのコイル部分と、センサ素子を形成する少なくとも１つの金属部分とを備える誘導式の間隔センサとして構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のペダル装置。
【請求項６】
ハウジング（５）が、前記モジュール（８）のための所定の取付スペースを有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のペダル装置。
【請求項７】
ハウジング（５）が、センサヘッド（３）の領域に、センサ素子（４）のための空所（１１）を有していることを特徴とする請求項６に記載のペダル装置。
【請求項８】
ハウジング（５）が前記モジュール（８）のための差込受容部（９）を有していることを特徴とする請求項６または７に記載のペダル装置。
【請求項９】
前記モジュール（８）が差込受容部（９）の内部で係止可能であることを特徴とする請求項８に記載のペダル装置。
【請求項１０】
前記モジュール（８）が外部の電気接続部のための差込接続部を備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のペダル装置。
【請求項１１】
センサ素子がペダル軸（２）の付近に配置されるとともに、ペダル軸（２）を中心とする螺旋状の湾曲を備えていることを特徴とする請求項１に記載のペダル装置。
【請求項１２】
センサ素子（４）が、ペダルレバー（１）の互いに向き合っている側に配置されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のペダル装置。
【請求項１３】
センサヘッド（３）の少なくとも１つが２つのコイル部分を有しており、これらのコイル部分には、反対方向に作用するセンサ素子（４）の２つが対応しており、固定されたセンサヘッド（３）は互いに隣接して配置されており、反対方向に傾いた両方のセンサ部材（４）は、ペダル軸（２）とコイル部分（３）との間で蝶形に配置されており、すべてのセンサヘッド（３）が前記モジュール（８）に統合されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のペダル装置。
【請求項１４】
前記モジュールが、ペダル装置の周囲に由来する外部の電気信号回線のための接続部を有しており、これらの回線で送られる外部の信号を前記モジュールの評価電子装置で前処理することができ、前処理された外部および内部の信号を共通のデータバスで出力することができることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のペダル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、互いに隣接させてペダルレバーと、ペダル位置を検出するセンサユニットの取付スペースとを備えており、これらのセンサユニットはそれぞれ少なくとも１つの固定されたセンサヘッド（３）と、ペダルレバー（１）と運動学的に連結されている、付属のセンサヘッド（３）の作用領域に配置された少なくとも１つの可動なセンサ素子（４）とで構成されている、原動機付き車両のペダル装置に関する。
【０００２】
（背景技術）
このような種類の装置は、たとえばドイツ特許出願１９９５８２４１．６に記載されており、同明細書によれば、センサユニットが誘導式の間隔センサとして構成されており、その固定されたセンサヘッドはコイル部分として構成され、センサ素子は金属部分として構成されている。コイル部分と、その出力信号に対する電子式の変換ユニットとが共通の支持部品に固定されている。
【０００３】
さらに、たとえばクラッチペダルとこれに隣接するブレーキペダルとを、ペダルレバーが支承されている共通のハウジングの中にまとめることが通常行われている。
【０００４】
さらにＤＥ１９８２８５３３Ａにより、隣接する２つのペダルにそれぞれ永久磁石の形態のセンサ素子が配置されている、クラッチペダルとブレーキペダルのペダル位置を検出する装置が公知となっている。それぞれのペダルの間には、作用方向がペダル軸と平行ま、互いに反対方向を向いた２つのホールセンサヘッドがまとめられているモジュールが、固定された保持部に取り付けられている。つまりセンサ素子は、センサヘッドの主作用方向に対して横向きに、センサヘッドのそばを通って運動する。測定値にランダム誤差が生じるのを防ぐため、ペダルレバーは軸方向と半径方向で遊びなしに、かつ磨耗なしに支承されなくてはならない。このような無接触式センサが３つすべての空間次元で自然な感度をもつためには、使用を開始する前に、主作用方向に対して横向きの平面で調節を行うことも必要となる。
【０００５】
ＵＳ４３２７４１４Ａにより、ブレーキペダルの回転角をデジタル式に検出するための測定装置が公知となっており、この場合、ペダルと連結された測定セグメントの、電磁的に検知可能な半径方向に突出する歯によって、角度スケールが形成されている。誘導式の感度をもつ２つのコイルが、ペダル軸の方へ、コイル軸に対して横向きに端面側で通過するように回動する歯に向けられており、この歯の有無を検知する。一定のカウントパルスを可能にするためには、歯セグメントがパルス軸に対して正確に同心的に配置されていなくてはならない。コイル軸は、取付時に正確に歯セグメントに対してアライメントされなくてはならない。回転方向を区別するためには２つのコイルが必要である。
【０００６】
さらにＷＯ９５０８７５１より、ステアリングコラムの回転角を検出するためのセンサ装置が公知となっており、この場合、一緒に回転するカムディスクに対する高周波コイル（図２）の間隔が、著しい制御コストと評価コストを生じさせるさまざまな参照周波数を用いて求められる。
【０００７】
本発明の課題は、少ないコストで製造可能であり、全回動領域で正確な角度測定を行うことを可能にする装置を提供することである。
【０００８】
（発明の開示）
この課題は請求項１に基づいて本発明により解決される。センサヘッドがペダル軸に対して垂直に方向づけられていると、その主作用方向は半径方向または接線方向に延びることができる。センサ素子は常にこの作用領域内に位置しているので、センサ信号はこれらの間隔に直接的に依存している。それにより、多種多様なペダル位置を、広い角度範囲で正確に割り当てることができる。それぞれのセンサヘッドが同一方向を向いているので、これらのセンサヘッドを共通の配線板の上でほぼ同一の高さ位置に配置することが容易に可能であり、配線板平面における側方のオフセットは、測定値に対して無視できる影響しか及ぼさない。したがって信号キャリブレーションをするのに、たとえば可動なセンサ素子の機械的な調節によって、または有利には信号値の電子的な補正によって、それぞれのペダルが休止位置にいるときにそれぞれのセンサについて個別に行うことができる作用方向での調節しか行う必要がない。
【０００９】
容量式、誘導式、磁気的、または音響的に作用するセンサユニットの電子的な調節をするときに、センサ素子とこれに付属するセンサヘッドとの間の機械的な適合化が必要ないので、これらを一定不変の相互の位置関係でペダル装置に組み付けることができ、このような作業は、いかなる機械的な調整も含まない簡単な組立工程で可能である。
【００１０】
２つのセンサユニットの製造コスト、組立コスト、および調整コストが１つのセンサユニットのコストよりわずかしか高くないので、ペダル装置を、原則として両方のセンサユニット用として構想することが可能である。これは、顧客がペダルの一方しか点検をしたくないという場合にさえ当てはまる。その場合には、第２のセンサヘッドの取付スペースを設けるのを省略するだけでよい。
【００１１】
本発明の有利な発展例は、従属請求項に記載されている構成要件から明らかである。
【００１２】
請求項２に基づく、すべての機能部材の格別に有利な配置では、ペダルと、センサヘッドと、これらのオプションの付属品とを含むペダルハウジング全体が、機械的な機能に加えて一切のセンサ機能がまとめられているので完全なセンサ装置としても構成されている、１つの完全な機能モジュールを形成する。すべての部材が、調節の手間がかからないように配置されているので、最低限の製造公差しか必要ない。センサヘッドの統一的な方向づけにより、センサ装置が複数のペダルレバーの位置を含んでいてもよく、複雑な配置が高い調節コストを生むことがない。顧客の希望に応じてモジュールが１つまたは複数のセンサヘッドを装備することができ、そのために特別な適合化の方策が必要になることがない。
【００１３】
請求項３に基づき、両方のアクティブなセンサヘッドを配線板の上でまとめることで、モジュールの製造コストと組立コストが削減される。配線板はセンサヘッドのための平坦な基板を形成するとともに、特別なコストを要することなく、センサヘッドを空間位置に関して高さと作用方向とで方向づける。格別な利点は、電力供給ないしデータのための電気接続部を、共通のコネクタインターフェースおよび共通のケーブルを介して案内することができるという点にある。
【００１４】
請求項４に基づくモジュールは、最低限の外部接続部を備える一式のアセンブリである。ここで特に重要なのは、センサヘッドとこれに付属する電気部材および電子部材が、たとえば共通の配線板を介してしっかりと接続されており、このような接続が、正確な調節と確実な割当とを可能にすることである。格別な利点は、損傷したモジュールや機能拡張されるべきモジュールを、機械的な調節作業を要することなく、新しいモジュールと問題なく取り換えることができるという点にある。
【００１５】
評価電子装置によって、電子装置コストを削減することが可能である。たとえば、両方のセンサヘッドはマルチプレクサで同一の電子部材と接続されていてよい。この場合、電子装置が、比較的高価なマイクロコントローラの１つを備えるだけで機能性をもつようになっていると、格別に有利である。適用する安全性哲学がセンサ装置と電子装置の二重化を意図している場合、節約効果はいっそう重要性を増す。
【００１６】
請求項５に基づく記憶空間により、標準化された出力値を供給する完全な機能モジュールとしてモジュールを構成することで、取付や交換をするのに、車両電子装置との余分な適合化作業を不要にすることが可能である。
【００１７】
請求項６に基づき、たとえば渦電流原理に基づいて誘導式に作動する間隔センサとしてセンサユニットを構成することは、信号値が、たとえば磁場等の環境要因によってほとんど影響を受けないという利点がある。従来技術に基づくホールセンサでは、特に鉄粒子の堆積によって磁気特性が変化し、そのために出力信号も同様に変化してしまうという危険があった。
【００１８】
請求項７に基づくハウジングは、モジュールの組立を容易にするとともに、センサヘッドに対するセンサ素子の正確な割当を容易にする。
【００１９】
請求項８に基づく空所を設けることにより、センサ素子をセンサヘッドの付近に近づけ、それによってセンサユニットの感度を高めることが可能である。
【００２０】
請求項９に基づく差込受容部はモジュールの取付と交換を容易にし、このとき請求項１０に基づく係止部が簡単かつ確実な保持を可能にし請求項１１に基づく差込接続部が相応に簡単かつ確実な外部接続を成立させる。
【００２１】
請求項１２に基づく発展例により、格別に良好に評価可能な近似的に直線状の強度曲線を、検知されるペダルの回動領域で生成することが可能であり、このことはシステムの調節を容易にする。
【００２２】
請求項１３に基づく配置は、両方のセンサヘッドを相応に狭い側方間隔で配置し、モジュールをコンパクトに構成することを可能にする。
【００２３】
請求項１４に基づく二重ヘッドは、一方のセンサに故障が起きても機能性が保たれることによって、センサシステムの冗長性を高める。両方のセンサヘッドの測定値を常時比較することによって、一方のセンサの障害を迅速に発見することができる。両方のセンサ素子が反対向きであるということは、これらが交互にセンサヘッドに接近し、ないしはセンサヘッドから離れることを意味している。このことは、合計信号または差信号の格別に明瞭かつ評価しやすい変化をもたらす。センサヘッドを一方のモジュールにまとめることは、格別に大きな節約効果をもたらす。
【００２４】
請求項１５に基づくモジュールは、ペダル装置に近い周辺部に由来する信号、たとえばステアリングコラムやダッシュボードからの信号を処理して共通のデータバスに供給するために電子コンポーネントおよび特にマイクロコントローラの容量を利用することもできる周辺電子サブセンターである。この場合、モジュールをアクセス性の良好な場所に配置し、それによって容易に交換可能にするのも有利である。
【００２５】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の実施形態が図面に描かれており、以下において詳しく説明する。
【００２６】
図１によれば、ペダル装置のペダルレバー１はペダル軸２を中心として回動可能に、ペダル支持台として構成されたハウジング５に支承されている。このハウジングは、たとえば自動車のペダルスペースに取り付けられていてよい。たとえばガラス繊維強化プラスチックでできているペダルレバー１には、強磁性材料からなるセンサ素子４が取り付けられている。ペダルレバー１の上側には、センサ素子４の方に向かうように固定して取り付けられたコイルの形態のセンサヘッド３がある。このヘッドはペダル軸に対して横向きに方向づけられ、電磁交番磁界を誘導し、センサ素子４とともに誘導式のセンサユニットを形成する。センサヘッド３に対するセンサ素子４の面の間隔は、ペダルレバー１の回動位置に依存して変化する。このことは、センサヘッド３とセンサ素子４の間の電磁結合の変化を引き起こし、この変化が測定可能な電気信号に反映される。センサ素子４は凸面状のカム状の湾曲を有しており、その推移は、センサヘッドの出力信号が、ペダルレバー１の角度位置に対して近似的に比例して変化するように構成されている。
【００２７】
センサ素子４は簡単に製作できる曲げ輪郭を有するとともに、ペダルレバー１の鋳型に入れることによって、少ないコストでペダルレバーと結合させることができる。したがって、センサユニットのこの部分は、後でハウジングに組み込むときにいかなる追加のコストも生じさせない。センサヘッド３は、ペダルレバー１の組立とは無関係に、互いに邪魔することなくペダルスペースに組み付けることができる。図示した初期位置では、センサ素子の端部がセンサヘッドに密接に隣接している。この場合、それに応じて電磁結合が強い。
【００２８】
センサヘッド３は、別の電気コンポーネントや電子コンポーネント７を支持する配線板６の上に取り付けられている。これらの部品はモジュール８として統合されており、このモジュールは、対応するアクセス性の良いハウジング５の差込受容部９に差し込まれ、その中で係止手段１８によって一定不変の位置関係に固定される、閉じたスライドイン部品として構成されている。プラスチックハウジングを備えるモジュール８は、詳しくは図示しない差込コネクタを備えており、この差込コネクタを介して、電力供給やデータ伝送を行うために自動車の電気接続回線と接続することができる。モジュール８は、センサヘッドとセンサ素子の間の電磁場を損なわない閉じたプラスチックハウジングを備えている。
【００２９】
図２では、センサヘッド３との間隔が著しく広がった機能位置にペダルレバー１が回動している。電磁結合およびこれに伴う信号も相応に変化している。電子コンポーネントの一部により、センサ信号を修正された出力信号に変換することができ、自動車の他の電子装置で処理することができる。
【００３０】
図３によれば、センサユニットは互いに隣接する２つのセンサヘッド３を有しており、これらのセンサヘッドには、ペダルレバー１に設けられた反対方向の傾きをもつ２つのセンサ素子が、揺動レバーのような形式で対向している。両方のセンサ素子は、ここでは、共通の中央領域にある互いに向き合っている端部区域で互いに一体的に蝶形のコンポーネントとして連結されている。これにより製造コストを低減させることができる。センサ素子はペダル軸２に対して偏心しており、それぞれのコイル部分３に交互に接近し、ないしはこれから離れるように成形されている。このことは、両方のセンサヘッド３の間の差信号の格別に大きな変化を引き起こす。
【００３１】
破線で図示している初期位置では、金属部分４の一方がセンサヘッド３の一方に密接するように近づいており、それに対して他方のセンサ素子４はコイル部分３からもっとも離れた位置にいる。実線で図示しているフットレバー１の最終位置では、センサ素子とセンサヘッド３との間隔が上と逆になっている。
【００３２】
図４は、互いに独立して操作可能な、たとえばブレーキとクラッチの２つのペダルレバー１とともに、図１および図２のペダル装置を示している。両方のペダルレバー１は、図１ないし図２に対応する２つの異なる機能位置で図示されている。これらのペダルレバーは、ハウジング５の側壁に取り付けられた、貫通する共通のペダル軸２に支承されている。これらのペダルレバー１は、ペダル軸２に互いに向き合うように側方に延びたカム状の付加部１０を備えており、それにセンサ素子４が取り付けられている。この付加部１０は、ペダル軸２に対するペダルレバー１の支承部を拡張したものである。付加部１０の上側には、配線板６の一方の側に、主作用方向に対して平行に方向づけられた円筒状のセンサヘッド３があり、そのわずかな中間間隔は付加部１０の間の中間間隔と近似的に等しく、それぞれのセンサ中心点を結んだ線はペダル軸２と平行に延びている。配線板６も同じくペダル軸２と平行に延びているので、両方のセンサユニットについて、ペダルレバー１の側方の遊びに対して敏感でない同一の電磁結合条件が、センサヘッド３とそのセンサ素子４との間に生じる。
【００３３】
差込受容部９は側方の案内ウェブによって形成されており、これらの案内ウェブはモジュール８をわずかしか覆っておらず、センサ素子４の運動領域では空所になっているので、センサ素子は妨げられることなく、このようにして形成された空所１１の中へ、センサヘッド３のすぐ近くにまで入り込むように回動することができる。
【００３４】
ハウジング５、ペダル軸２、ペダルレバー１、およびモジュール８は、一式を予備製作してテストし、自動車のペダルスペースに組み付けることができる完全なペダル機構を形成している。
【００３５】
図５には、このような種類のペダル機構がリアルな図面で再現されている。ハウジング４は、リブで補強されたハウジング状の射出成形されたプラスチック体として構成されており、ガラス繊維強化されたペダルレバー１も同様である。モジュール８は、容易な組立方法で、開いている操作側の方から差込受容部９の中へ差し込まれる。モジュールは、他の多数の信号回線が通過している自動車の領域に配置されているので、このような回線をモジュール８と接続し、モジュールの機能部材をこのような外部の信号の処理にも活用し、必要な場合には追加の機能部材を設けるのが有利であり、そのために設計コストや組立コストを大幅に増やす必要はない。
【００３６】
図６は、図１および図４に示すモジュール８の機能図を示している。モジュール８のコンポーネント７（図１）は、電力供給部１２、評価電子装置１３、およびインターフェース１４の形態の機能単位を形成している。車内ネットワークから標準電圧Ｖを供給される電力供給部１２は、電力供給回線１６を介して、相互にデータ回線１７で接続された他の機能単位（３，１３，１４）と接続されている。両方のセンサヘッド３は出力信号を共通の評価電子装置１３に送り、この評価電子装置は信号修正を行うとともに、インターフェース１４を介して、外部に通じる信号出力部１５と接続されている。評価電子装置１３は記憶空間１９を有しており、この記憶空間には、たとえば初期の調節過程で得られた、両方のセンサヘッドについて特徴的な修正値が保存されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  自動車のペダル装置を湿す模式的な断面図である。
【図２】  図１のペダル装置を示す別の部分断面図である。
【図３】  改変を加えたペダル装置を示す部分断面図である。
【図４】  図１と図２に示すペダル装置の側面図である。
【図５】  別のペダル装置を示す斜視図である。
【図６】  図４のペダル装置の一部の機能図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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