(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内のペダル運動を検出するセンサ装置であって、
ペダル運動によって直線運動するピストン（３４，４４）に配置された測定値発生器（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）と、
前記ピストン（３４，４４）の運動領域内に定置状態で配置された測定値ピックアップ（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）と
を備え、
前記測定値ピックアップ（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）は、前記測定値発生器（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）に接続されて、前記ペダル運動を表す信号を形成する、センサ装置において、
前記測定値発生器（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）及び前記測定値ピックアップ（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）は、誘導性センサとして構成されており、
前記測定値発生器（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）は、少なくとも１つの検出領域（２４）を有しており、前記測定値ピックアップ（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）は、少なくとも１つの検出コイル（１４）を有しており、
前記測定値発生器（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）の前記少なくとも１つの検出領域（２４）が前記少なくとも１つの検出コイル（１４）のインダクタンスに作用することにより、前記測定値ピックアップ（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）の前記少なくとも１つの検出コイル（１４）の変化するインダクタンスを前記ペダル運動の尺度量として評価可能であり、
前記ピストン（３４，４４）の直線運動（Ｔ）を前記測定値発生器（２０Ｃ）の回転運動（Ｒ）へ変換する運動変換器（５０）が設けられており、
前記回転運動を前記ペダル運動の尺度量として評価可能である、
ことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記測定値ピックアップ（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）は回路支持体（１２）を備えており、該回路支持体（１２）上に前記少なくとも１つの検出コイル（１４）が配置されている、
請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの検出コイル（１４）は、複数の層に分散されて前記回路支持体（１２）に配置されている、
請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記回路支持体（１２）は、前記直線運動するピストン（３４，４４）の通過位置の領域において、ブレーキブースタ（３０）又はブレーキマスタシリンダ（４０）のハウジング（３２，４２）の外側に配置されている、
請求項２又は３に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの検出コイル（１４）は、ブレーキマスタシリンダ（４０）のハウジング（４２）の内壁に配置されている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記回路支持体（１２）は、回路板、及び／又は、可撓性シート、及び／又は、多層の配線案内部若しくは積載構造部を有するプラスチック射出成形部材として構成されている、
請求項２乃至５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記測定値発生器（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）はリング状のベースボディ（２２）を有しており、該ベースボディ（２２）は前記直線運動するピストン（３４，４４）上に載置されており、その表面に前記少なくとも１つの検出領域（２４）が位置している、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの検出領域（２４）は、導電性材料及び／又は強磁性材料から形成されている、
請求項７に記載のセンサ装置。
【請求項９】
複数の検出領域（２４）が前記ベースボディ（２２）の表面に位置しており、
隣り合う各検出領域は、それぞれ絶縁材料から成る分離領域によって相互に分離されている、
請求項７又は８に記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記測定値発生器（２０Ｃ）は、前記測定値ピックアップ（１０Ｃ）に対して設定された軸方向距離を置いて配置されており、かつ、前記運動変換器（５０）を介して回動可能に前記ピストン（３４，４４）に結合されている、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
本発明は、独立請求項１の上位概念に記載の車両内のペダル運動を検出するセンサ装置に関する。
【０００２】
従来技術から、複数のセンサ装置によって、ブレーキペダルの運動を検出及び評価することにより運転者の制動要求を識別する、車両の制動装置が公知である。ハイブリッド車両及び電気車両における回生制動過程を制御するためにも、運転者の制動要求を識別することが必要である。このために、例えば、ブレーキペダルの運動が測定される。この目的で現在使用されているセンサは、ペダル角度又は制動装置内のピストンの直線運動を測定するものである。測定方式として、例えば、磁界を検出することのできるホール効果が利用されている。測定される磁界は、ピストンに機械的に結合された１つ又は複数の磁石によって形成される。直線運動センサでは、磁石は制動装置のアルミニウムハウジング内に存在している。このため、今のところ、他の非接触の測定方法は排除されている。
【０００３】
発明の開示
これに対して、独立請求項１に記載の特徴を有する、本発明に係る車両内のペダル運動を検出するセンサ装置は、磁性部品なしで実現可能な誘導性センサによってブレーキペダル距離を測定できるという利点を有する。従って、本発明に係るセンサ装置の各実施形態は、格段に低コストに、また、磁石の材料価格の変動に関係なく、製造可能である。さらに、センサ装置の一部、即ち、測定値ピックアップの少なくとも１つの検出コイルを、評価回路の各部品を担持する回路支持体に組み込むこともできる。本発明に係るセンサ装置を実現するために、組み込み位置が相応に選択される。その理由は、従来のセンサ装置の公知の組み込み位置は、金属製の遮閉部のために、誘導性センサには通常、適さないからである。
【０００４】
こうした誘導性センサは、例えば、検出コイルによって誘導される渦電流が各検出コイルのインダクタンスを減衰させるという効果を利用した渦電流センサとして構成可能である。当該渦電流は、測定値発生器の検出面から測定値ピックアップの検出コイルまでの距離に依存して、測定値発生器の導電性材料に誘導される。よって、インダクタンスが検出コイルから検出面までの距離の尺度量となる。反対の効果、即ち、検出面が検出コイルに近づく際にインダクタンスが上昇する効果は、強磁性材料から成る検出面によって達成可能である。ブレーキブースタ又はブレーキマスタシリンダの導電性のアルミニウムハウジングの影響を回避するには、ペダル路における直線運動を検出する誘導性センサに対して、現在のセンサ方式での組み込み位置とは異なる組み込み位置を見出さなければならない。従って、少なくとも１つの検出コイルを含む測定値ピックアップ、及び、少なくとも１つの検出面を含む測定値発生器は、コンタクトを容易にするために、かつ、センサを媒体、例えばブレーキフルードに曝さないために、ハウジングの同じ側、好ましくはハウジングの外側に配置される。
【０００５】
本発明の実施形態により、車両内のペダル運動を検出するセンサ装置が提供される。当該センサ装置は、ペダル運動によって直線運動するピストンに配置された測定値発生器と、ピストンの運動領域内に定置状態で配置された測定値ピックアップとを備える。測定値ピックアップは、測定値発生器に接続されて、ペダル運動を表す信号を形成する。本発明によれば、測定値発生器及び測定値ピックアップは誘導性センサとして構成されている。ここで、測定値発生器は少なくとも１つの検出領域を有しており、測定値ピックアップは少なくとも１つの検出コイルを有しており、測定値発生器の少なくとも１つの検出領域が少なくとも１つの検出コイルのインダクタンスに作用することにより、測定値ピックアップの少なくとも１つの検出コイルの変化するインダクタンスがペダル運動の尺度量として評価可能となる。
【０００６】
従属請求項に記載された手段及び実施形態により、独立請求項１に記載された車両内のペダル運動を検出するセンサ装置の有利な改善が可能となる。
【０００７】
特に有利には、測定値ピックアップが回路支持体を備え、この回路支持体上に少なくとも１つの検出コイルが配置される。さらに、少なくとも１つの検出コイルを、複数の層に分散して回路支持体に配置することができる。これにより、有利には、より高い感度、即ち、複数の層にわたって直列接続されたより大きなコイルインダクタンスを得ることができる。回路支持体は、好ましくは、直線運動するピストンの通過位置の領域において、ブレーキブースタ又はブレーキマスタシリンダのハウジングの外側に配置可能である。
【０００８】
本発明に係るセンサ装置の有利な代替実施形態によれば、少なくとも１つの検出コイルは、ブレーキマスタシリンダのハウジングの内壁に配置される。これにより、ブレーキ操作によって生じるピストンの直線運動を有利にブレーキマスタシリンダ内で検出することができる。
【０００９】
本発明に係るセンサ装置の別の有利な実施形態では、回路支持体が、例えば、回路板、及び／又は、可撓性シート、及び／又は、多層の配線案内部若しくは積載構造部を有するプラスチック射出成形部材として構成される。これにより、本発明に係るセンサ装置を種々の組み込み条件に適合させることができる。
【００１０】
本発明に係るセンサ装置の別の有利な実施形態では、測定値発生器がリング状のベースボディを有し、このベースボディが直線運動するピストン上に載置され、その表面に少なくとも１つの検出領域が位置する。少なくとも１つの検出領域は、例えば、導電性材料及び／又は強磁性材料から形成することができる。好ましくは、複数の検出領域がベースボディの表面に配置され、隣り合う各検出領域がそれぞれ絶縁材料から成る分離領域によって相互に分離される。
【００１１】
本発明に係るセンサ装置の別の有利な実施形態では、ピストンの直線運動を測定値発生器の回転運動へ変換する運動変換器が設けられ、当該回転運動がペダル運動の尺度量として評価可能となる。これにより、ペダル運動の検出に必要な構造空間を有利に低減することができる。測定値発生器は、測定値ピックアップに対して設定された軸方向距離を置いて配置可能であり、かつ、運動変換器を介して回動可能にピストンに結合可能である。
【００１２】
本発明の各実施形態を図示し、以下に詳細に説明する。図中、同一又は類似の機能を有する部品又は要素に同じ参照番号を付してある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るペダル運動を検出するセンサ装置の第１の実施形態の概略的なブロック図である。
【図２】本発明に係るペダル運動を検出するセンサ装置の第２の実施形態の概略的なブロック図である。
【図３】本発明に係るペダル運動を検出するセンサ装置の第３の実施形態の概略的なブロック図である。
【図４】図３の本発明に係るペダル運動を検出するセンサ装置の測定値発生器の第１の構成例の概略図である。
【図５】図３の本発明に係るペダル運動を検出するセンサ装置の測定値発生器の第２の構成例の概略図である。
【図６】図３の本発明に係るペダル運動を検出するセンサ装置の測定値発生器の第３の構成例の概略的な斜視図である。
【図７】図６の測定値発生器を備えた図３の本発明に係るセンサ装置の運動変換器の概略的な斜視図である。
【図８】図７の運動変換器の概略的な斜視断面図である。
【図９】図３のペダル運動を検出するセンサ装置の測定値ピックアップの概略図である。
【図１０】本発明に係るペダル運動を検出するセンサ装置の第４の実施形態の概略的な斜視断面図である。
【００１４】
図１乃至図１０から明らかなように、本発明に係る車両内のペダル運動を検出するセンサ装置７Ａ，７Ｂ，７Ｄの図示の各実施形態は、それぞれ、ペダル運動によって直線運動するピストン３４，４４に配置された測定値発生器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄと、ピストン３４，４４の運動領域に定置状態で配置された測定値ピックアップ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄとを含み、ここで、測定値ピックアップ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、測定値発生器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄに接続されて、ペダル運動を表す信号を形成する。本発明によれば、測定値発生器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ及び測定値ピックアップ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、誘導性センサとして構成されている。この場合、測定値発生器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄは少なくとも１つの検出領域２４を有し、測定値ピックアップ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは少なくとも１つの検出コイル１４を有する。ここで、測定値発生器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの少なくとも１つの検出領域２４が少なくとも１つの検出コイル１４のインダクタンスに作用することにより、測定値ピックアップ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの少なくとも１つの検出コイル１４の変化するインダクタンスがペダル運動の尺度量として評価可能となる。
【００１５】
本発明に係るペダル運動を検出するセンサ装置７Ａ，７Ｂ，７Ｄは、好ましくは、運転者が制動装置１Ａ，１Ｂを駆動しようとする制動要求を識別するために使用される。また、本発明に係るペダル運動を検出するセンサ装置７Ａ，７Ｂ，７Ｄは、ハイブリッド車両及び／又は電気車両の回生制動装置においても使用可能である。これに関して、本発明に係るセンサ装置７Ａ，７Ｂ，７Ｄは、ブレーキペダル３の運動の測定に用いられる。ブレーキペダル３は、図示の各実施形態では、カップリングエレメント５を介して、ブレーキブースタ３０の可動のピストン３４に接続されている。ブレーキブースタ３０は、別のカップリングエレメント３６を介して、ブレーキマスタシリンダ４０の可動のピストン４４に接続されている。
【００１６】
本発明の各実施形態により、ブレーキペダル距離を、磁性部品無しで構成可能な低コストの誘導性センサによって測定することができる。好ましくは、測定値ピックアップ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは回路支持体１２を有し、この回路支持体１２上に少なくとも１つの検出コイル１４が配置されている。少なくとも１つの検出コイル１４は、より高い感度、即ち、複数の層にわたって直列接続されたより大きなコイルインダクタンスを達成するために、回路支持体１２において複数の層に分散可能である。回路支持体１２は、例えば、回路板、及び／又は、可撓性シート、及び／又は、多層の配線案内部若しくは積載構造部を有するプラスチック射出成形部材として構成される。測定値発生器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄはリング状のベースボディ２２を有しており、このベースボディ２２は直線運動するピストン３４，４４上に載置されており、その表面に少なくとも１つの検出領域２４が位置している。少なくとも１つの検出領域２４は、導電性材料及び／又は強磁性材料から形成されている。通常、複数の検出領域２４がベースボディ２２の表面に位置しており、隣り合う各検出領域がそれぞれ絶縁材料から成る分離領域によって相互に分離されている。渦電流センサとして構成される誘導性センサは、検出コイル１４によって誘導される渦電流が各検出コイル１４のインダクタンスを減衰させるという効果を利用している。当該渦電流は、少なくとも１つの検出コイル１４までの距離に依存して、測定値発生器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの、導電性材料から成る少なくとも１つの検出領域２４に誘導される。よって、検出コイル１４のインダクタンスは、検出コイル１４から測定値発生器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの検出領域２４までの距離を表す尺度量となる。反対の効果、即ち、測定値発生器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの少なくとも１つの検出領域２４が検出コイル１４に近づく際にインダクタンスが上昇する効果は、誘導性センサの少なくとも１つの検出領域２４を強磁性材料から製造することによって達成することができる。
【００１７】
図１乃至図３からさらに明らかなように、本発明に係るペダル運動を検出するセンサ装置７Ａ，７Ｂの図示の実施形態での回路支持体１２は、直線運動するピストン３４，４４の通過位置の領域において、ブレーキブースタ３０又はブレーキマスタシリンダ４０のハウジング３２，４２の外側に配置されている。
【００１８】
図１からさらに明らかなように、測定値ピックアップ１０Ａと測定値発生器２０Ａとから形成される渦電流センサは、本発明に係るペダル運動を検出するセンサ装置７Ａの図示の第１の実施形態では、車両の客室ＩＲ内で制動装置１Ａに組み込まれている。回路板として構成され、少なくとも１つの検出コイル１４を備える回路支持体１２は、ピストン３４がブレーキブースタ３０に進入する位置の周囲でこのブレーキブースタ３０のハウジング３２に固定されており、図示されていないプラスチックハウジングによって包囲されている。測定値発生器２０Ａはピストン３４の端部に固定され、ピストン３４とともに運動する。これにより、少なくとも１つの検出コイル１４のインダクタンスは、ピストン３４がブレーキブースタ３０に進入することによって変化する。
【００１９】
測定値ピックアップ１０Ｂ及び測定値発生器２０Ｂから構成される誘導性センサのための別の組み込み位置が図２に示されている。車両の機関室ＭＲ内の、ブレーキブースタ３０とブレーキマスタシリンダ４０との間の移行部は、車両の客室ＩＲ内のブレーキペダル３とブレーキブースタ３０との間の移行部と同様の前提条件を有している。図２からさらに明らかなように、測定値ピックアップ１０Ｂと測定値発生器２０Ｂとから形成される誘導性センサは、本発明に係るペダル運動を検出するセンサ装置７Ｂの図示の第２の実施形態では、車両の機関室ＭＲ内で制動装置１Ｂに組み込まれている。回路板として構成され、少なくとも１つの検出コイル１４を備える回路支持体１２は、ピストン４４がブレーキマスタシリンダ４０に進入する位置の周囲でブレーキマスタシリンダ４０のハウジング４２に固定されており、図示されていないプラスチックハウジングによって包囲されている。第１の実施形態と同様に、測定値発生器２０Ｂもピストン４４の端部に固定され、ピストン４４とともに運動する。これにより、少なくとも１つの検出コイル１４のインダクタンスは、ピストン４４がブレーキマスタシリンダ４０に進入することによって変化する。
【００２０】
また、図３乃至図９から明らかなように、構造空間を低減するために、ピストン３４，４４の直線運動Ｔを、この目的で構成されている測定値発生器２０Ｃの回転Ｒへ移行させることができる。ピストン３４，４４の直線運動Ｔを測定値発生器２０Ｃの回転運動Ｒへ移行させるために、ピストン３４，４４に溝５２又はレール５４を設けることができる。測定値発生器２０Ｃのベースボディ２２の形状は、溝５２又はレール５４を備えたピストン３４，４４の構成に適合化されている。
【００２１】
図４からさらに明らかなように、図示の構成例のディスク状のベースボディ２２Ａは、その内周に、ピストン３４，４４のレール５４と協働するガイド路２２．１を備えており、これにより、ピストン３４，４４が直線運動Ｔする際に測定値発生器２０Ｃが回転運動Ｒへ移行される。測定値発生器２０Ｃが回路板１２に対して一定の間隔で固定されていることにより、ピストン３４，４４の直線運動Ｔが必然的にベースボディ２２Ｂを回転Ｒさせる。
【００２２】
図５からさらに明らかなように、図示の構成例のディスク状のベースボディ２２Ｂは、その内周に、ピストン３４，４４の溝５２と協働するウェブ２２．２を備えており、これにより、ピストン３４，４４が直線運動Ｔする際に測定値発生器２０Ｃが回転運動Ｒへ移行される。この構成例においても、測定値発生器２０Ｃが回路板１２に対して一定の間隔で固定されているため、ピストン３４，４４の直線運動Ｔが必然的にベースボディ２２Ｂを回転Ｒさせる。
【００２３】
図６から図８には、直線運動Ｔを回転Ｒへ変換する別の手段が示されている。ここでは、溝５２又はレール５４に代えて、測定値発生器２０Ｃがベースボディ２２Ｃを通過する際にこれを回転Ｒさせる複数の突起５６がピストン３４，４４に配置される。図６から図８からさらに明らかなように、ベースボディ２２Ｃは複数のガイド路２２．１及びウェブ２２．２も有する。
【００２４】
測定値ピックアップ１０Ｃのインダクタンスに作用する測定値発生器２０Ｃの構成は、導電性材料から成る複数の検出面２４を設け、その間に非導電性材料から成る複数の面を配置し、これにより、測定値ピックアップ１０Ｃの複数の検出コイル１４によって回転を検出可能にすることで行われる。図９には、回路支持体１２上に配置された８つの検出コイル１４を備えた測定値ピックアップ２０Ｃの可能な実施形態が示されている。矢印方向Ｒで回転する相応の測定値発生器２０Ｃは、破線で示した、導電性材料から成る３つの検出面２４を有するディスク状のベースボディ２２を含む。もちろん、少なくとも１つの検出コイル１４及び少なくとも１つの検出面２４の他の適切な複数の配置形態も使用可能である。運動変換器５０を使用することによる構造空間の低減は、ブレーキブースタ３０での組み込みの際にもブレーキマスタシリンダ４０での組み込みの際にも可能である。
【００２５】
また、図１０から明らかなように、本発明に係るペダル運動を検出するセンサ装置７Ｄの図示の第３の実施形態では、測定値ピックアップ１０Ｄと測定値発生器２０Ｄとから形成される誘導性センサがブレーキマスタシリンダ４０の内部に組み込まれている。
【００２６】
少なくとも１つの検出コイル１４を有する、例えば可撓性の回路板として構成された回路支持体１２が、ブレーキマスタシリンダ４０のハウジング４２の内壁に配置される。ピストン４４には複数の検出面２４を有する測定値発生器２０Ｄのベースボディ２２が配置され、これがピストン４４とともに運動する。これにより、少なくとも１つの検出コイル１４のインダクタンスが変化する。可撓性の回路板として構成された回路支持体１２上の少なくとも１つの検出コイル１４の巻線は冗長的に設けることもできる。可撓性の回路板としての手段に代えて、ハウジング４２が例えば多層の配線案内部又は積載構造部パターンを有するプラスチック射出成形部材として構成される場合、回路支持体をブレーキマスタシリンダ４０のハウジング４２に組み込んでもよい。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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