(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のアクティブアクセルペダルであって、
旋回軸線（２１）を中心として旋回可能に配置されたペダル（２０）を備えるペダルユニット（２）と、
電気的な駆動装置（５）を備えるアクチュエータユニット（３）と、を有し、
前記アクチュエータユニット（３）は、前記ペダル（２０）に加えられたペダル力に抗して反力を生ぜしめるように設けられており、
前記アクチュエータユニット（３）と前記ペダルユニット（２）との間には空行程（５０）が存在しており、該空行程（５０）を進んだ後に初めて、前記反力を前記ペダル力に抗して生ぜしめることができ、
前記アクチュエータユニット（３）は、前記電気的な駆動装置（５）と前記ペダルユニット（２）との間に配置された伝動装置を更に有しており、
前記伝動装置は、ウォーム（４０）と被駆動のウォーム部材（４１）とを備えるウォーム伝動装置であることを特徴とする、車両のアクティブアクセルペダル。
【請求項２】
第１の行程センサ（１６）と第２の行程センサ（１７）とを更に有し、前記第１の行程センサ（１６）は、前記アクチュエータユニット（３）の可動の構成部材の位置を検出し、前記第２の行程センサ（１７）は、前記ペダル（２０）の位置を検出する、請求項１記載のアクセルペダル。
【請求項３】
前記ウォーム伝動装置は、単一のウォーム（４０）と単一の被駆動のウォーム部材（４１）とを備えて単段式に形成されている、請求項１又は２記載のアクセルペダル。
【請求項４】
前記被駆動のウォーム部材はウォーム歯車であり、前記ペダル（２０）の前記旋回軸線（２１）と前記ウォーム歯車の中心軸線とは一致している、請求項１から３までのいずれか１項記載のアクセルペダル。
【請求項５】
前記ペダルユニット（２）と前記アクチュエータユニット（３）とを作用結合するばね部材（１８）を更に有する、請求項１から４までのいずれか１項記載のアクセルペダル。
【請求項６】
前記ばね部材は、圧縮ばね又はねじりばねである、請求項５記載のアクセルペダル。
【請求項７】
前記ばね部材（１８）は、前記空行程を進んだ後に前記ペダルユニット（２）と前記アクチュエータユニット（３）との間に結合を生ぜしめるばね端部（１９）を有する、請求項５又は６記載のアクセルペダル。
【請求項８】
前記空行程（５０）の長さは、調節可能である、請求項１から７までのいずれか１項記載のアクセルペダル。
【請求項９】
前記空行程（５０）の長さは、始動位置の変更、或いは長さの異なる長孔又は切抜き部を設けることにより調節可能である、請求項８記載のアクセルペダル。
【請求項１０】
前記被駆動のウォーム部材（４１）は、前記ペダルユニット（２）のケーシング（２２）内に配置されており、該ケーシング（２２）は、窓（２３）を有し、該窓（２３）を介して前記ウォーム（４０）が前記被駆動のウォーム部材（４１）に噛み合う、請求項１から４までのいずれか１項記載のアクセルペダル。
【請求項１１】
前記アクチュエータユニット（３）を作動させるための制御ユニット（１０）を更に有し、前記アクチュエータユニット（３）は、前記制御ユニット（１０）の信号に基づき、前記ペダル（２０）に加えられたペダル力に抗して反力を生ぜしめるように設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のアクセルペダル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、ペダル力に抗して反力が供給される前の空行程を有する、車両のアクティブアクセルペダルに関する。
【０００２】
危険を示唆するため、又は最適燃費走行を示唆するために、運転者に、車両状態や状態変化に関する触覚的なフィードバックを与えるためには、車両のペダルを使用することができる。フィードバックは、例えばペダルにおける反力として供給することができ、状況に応じて、例えば脈動式又は振動式又は力の限界として、種々様々な形態を取ることができる。この場合、ペダルに加えられるべき反力は、１０〜１５Ｎの範囲内であり、特定の状況において、反力は継続的にも供給され得る。独国特許出願公開第１０２０１１０５４６５５号明細書から公知の、例えばアクティブアクセルペダルでは、反力が電動モータにより供給され、はすば伝動装置を介してペダルに伝達される。しかしながらこのアクティブアクセルペダルは、前記構成に基づき極めて大きな構成空間を占めている。但し特に車両のフットスペースにおいて構成空間は制限されているので、できるだけ効率的に使用することが望ましい。
【０００３】
発明の開示
これに対して請求項１記載の特徴を有する、本発明による車両のアクティブアクセルペダルは、反力が形成される前に空行程を設けることにより、この空行程の長さに応じて所定の減速が供与され得る、という利点を有している。これにより、例えば異なる車両メーカー用に、アクティブな車両アクセルペダルのそれぞれ異なる応答特性を簡単に実現することができる。これらの異なる応答特性は、空行程の長さのそれぞれ異なる調節により、簡単に提供することができる。つまり、特に異なる車両メーカー用に、それぞれ異なる応答特性を備えた異なるアクティブアクセルペダルを簡単に実現することができる。このことは本発明に基づき、アクチュエータユニットとペダルユニットとの間に空行程が設けられることにより達成される。例えば経済的な走行又はスポーツ走行等の運転者の様々な異なる要望においても、空行程の変更により、アクティブアクセルペダルにおいてその時々の応答特性線を変更することができる。
【０００４】
本発明の好適な改良は従属請求項に記載されている。
【０００５】
更に好適には、アクティブアクセルペダルは、第１及び第２の行程センサを有している。この場合、第１の行程センサは、アクチュエータユニットの可動の構成部材の位置を測定し、第２の行程センサは、ペダルユニットのペダルの位置を測定する。行程位置は、形成される所望の反力に比例するので、反力の力調整は、純粋な位置制御に基づいていてもよい。これにより、アクティブアクセルペダルの制御ユニットを、極めて簡単且つ廉価に構成することができる。更に、力センサの代わりに廉価で丈夫な行程センサを使用することができる。
【０００６】
更に好適には、アクティブアクセルペダルは、ペダルユニットとアクチュエータユニットとの間に配置された伝動装置を有している。この伝動装置は、好適にはウォーム伝動装置である。ウォーム伝動装置は、特に好適には単段式に、単一のウォームと単一の被駆動のウォーム部材とを備えて形成されている。被駆動のウォーム部材は、好適にはウォーム歯車又はウォームラックである。
【０００７】
被駆動のウォーム部材がウォーム歯車である場合、好適にはペダルの旋回軸線は、ウォーム歯車の中心軸線と一致している。これにより、特にコンパクトで簡単な構成が実現され得る。
【０００８】
本発明の別の好適な構成では、アクティブアクセルペダルは更に、ペダルユニットとアクチュエータユニットとの間に作用結合式に配置されたばね部材を有している。この場合、ばね部材は、アクチュエータユニットにより供給される力と共に所望の反力を形成する、追加的な力を供給することができる。ばね部材は、好適には圧縮ばねであるか、又は択一的にはねじりばねである。ばね部材の別の利点は、このばね部材が振動を吸収可能であり、延いては緩衝特性を有していることから、運転者がペダルにおいて望ましくない振動等を知覚することはない、という点にある。
【０００９】
更に好適には、ばね部材は、空行程を進んだ後にペダルユニットとアクチュエータユニットとの間に結合を生ぜしめる、ばね端部を有している。このばね端部は、例えばアクチュエータユニット又はペダルユニットに設けられたストッパに接触し、このようにして両ユニット間に結合を生ぜしめることができる。
【００１０】
更に好適には、空行程の長さは調節可能である。このことは例えば、アクチュエータユニットが、ペダルユニットとの結合用に設けられた可動の構成部材を、複数の異なる始動位置に位置決めすることができることにより達成され得る。つまり、空行程の調節は、アクティブアクセルペダルの作動中に行われてもよい。更に、異なる車両メーカー用に制御ユニットを対応してプログラミングすることによっても、アクチュエータユニットのその時々の始動位置の変更による複数の異なる空行程を可能にすることができるか、又は空行程を車両運転中に変更することができる。択一的に、空行程の長さ変更は、例えば長さの異なる長孔又は切抜き部を設けることによっても実現され得る。
【００１１】
特に好適には、ウォーム伝動装置の被駆動のウォーム部材は、ペダルユニットのケーシング内に配置されている。これにより、特にコンパクトな構成が達成される。この場合、ケーシングは、特に好適には窓を有し、この窓を介してウォームがウォーム部材と噛み合う。これにより、アクティブアクセルペダルのコンパクト性を更に高めることができる。
【００１２】
更に好適には、ウォーム伝動装置は被駆動のウォーム部材として、内歯を有するウォーム歯車を有し、この場合、ウォームは、ウォーム歯車内に配置されている。これにより、より一層コンパクトな構成が達成される。
【００１３】
本発明の更に別の好適な構成では、反力は、第１及び第２のストッパを介してペダルユニットに伝達される。この場合、一方又は両方のストッパには更に緩衝用に、各１つのエラストマ部材等が設けられてもよい。
【００１４】
好適には、アクセルペダルは更に、アクチュエータユニットを作動させるための制御ユニットを有し、この場合、アクチュエータユニットは、制御ユニットの信号に基づき、ペダルに加えられたペダル力に抗して反力を生ぜしめるように設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
次に、本発明の好適な実施例を添付の図面につき詳しく説明する。同一の若しくは機能的に同一の構成部材には、それぞれ同一の符号が付されている。
【図１】本発明の第１の実施例によるアクティブアクセルペダルの概略的な分解図である。
【図２】図１に示したアクセルペダルの断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例によるアクティブアクセルペダルの概略図である。
【図４】図３に示したアクセルペダルを上から見た概略図である。
【図５】本発明の第３の実施例によるアクティブアクセルペダルの概略図である。
【００１６】
本発明の好適な実施形態
以下に、本発明の第１の好適な実施例によるアクティブアクセルペダル１を、図１及び図２につき詳しく説明する。
【００１７】
図１及び図２から判るように、アクティブアクセルペダル１は、ペダルユニット２とアクチュエータユニット３とを有している。
【００１８】
ペダルユニット２は、片足２４（図５参照）で操作可能（矢印Ｃ）なペダル２０を有している。但しこのペダルは、運転者の別の四肢、例えば片手でも操作可能である。また、ロボットも「運転者」として機能することができ、この場合、ロボットは反力検出センサを有していてもよい。ペダルは、旋回軸線２１を中心として旋回可能である。本実施例では、ペダルは固定式のペダルであるが、吊り下げ式のペダルが使用されてもよい。
【００１９】
ペダル２０は、安全上の理由から冗長的に設けられている第１及び第２の戻し部材１１，１２により、図２に示す出発位置に戻される。
【００２０】
アクチュエータユニット３は、駆動装置５と、ウォーム伝動装置４とを有している。ウォーム伝動装置４は単段式に形成されていて、ウォーム４０とウォーム歯車４１とを有している。ウォーム歯車４１は、被駆動のウォーム部材であり、ペダル２０の旋回軸線２１に対して同軸に配置されている。
【００２１】
更に、第１の行程センサ１６と第２の行程センサ１７とが設けられている。第１の行程センサ１６はペダル２０の位置を検出し、第２の行程センサ１７はアクチュエータ３の可動の構成部材の位置、本実施例ではウォーム歯車４１の位置を検出する。
【００２２】
ペダルユニット２とアクチュエータユニット３との間には、ばね部材１８が作用結合式に設けられている（図１参照）。このばね部材１８は、筒状のねじりばねであり、ペダルユニット２とアクチュエータユニット３との間の結合部材として機能する。この場合、ばね部材１８の一方のばね端部１９は、このばね端部１９が空行程５０を進んで初めて、ウォーム歯車４１のストッパ７に接触するように配置されている（図２参照）。これにより、アクチュエータユニット３の作動時に、運転者によってペダル２０に加えられたペダル力（矢印Ｃ）に抗する反力が、すぐには供給されないことを保証する、本発明による空行程が実現される。空行程５０を進んだ後に初めて、反力が形成される。結合式のばね部材１８を用いることにより、反力は、ばね力並びに駆動装置とウォーム伝動装置４とによって形成される力の和として供給される。
【００２３】
つまり、ウォーム歯車４１にストッパ７を配置することにより、空行程５０の長さを決定することができる。この場合、例えば異なる車両メーカー用に、それぞれストッパ７の位置が相違している異なるウォーム歯車を供給することができるので、この１つの部品を交換するだけで、異なる車両メーカー用のそれぞれ異なる空行程を簡単且つ廉価に提供することができる。択一的に、ウォーム歯車の各始動位置（休止位置）を変更することもでき、これにより、ストッパ７とばね端部１９との間の間隔が変化する。
【００２４】
図３及び図４には、本発明の第２の実施例によるアクティブアクセルペダル１が示されている。この実施例でもやはり、ペダルユニット２とアクチュエータユニット３との間に空行程５０が設けられている。第１の実施例と同様に、反力の形成に到るまでには、まず最初に空行程５０を克服せねばならない。その後に初めて、反力が形成される。
【００２５】
更に、ペダルユニット２のケーシングに、窓２３が設けられている。ここで、窓２３は、ウォーム４０を、ケーシング内に配置されたウォーム歯車４１に噛み合わせることができるようにするために用いられる。これにより、特にコンパクトな構成が達成される。更に、ケーシング２２に窓２３を設ける思想に基づき、異なるメーカー用に窓２３の位置が相違した異なるケーシング２２を設けることもでき、駆動装置５はその時々で、周方向において異なる位置に配置されていてもよい。これにより、異なる車両メーカーの異なるレイアウト要求若しくは構成空間の制約にも、やはり対応することができる。ケーシング２２は、好適には射出成形部品である。
【００２６】
次に、本発明の第３の好適な実施例によるアクティブアクセルペダル１を、図５につき詳しく説明する。
【００２７】
図５から判るように、アクティブアクセルペダル１は、ペダルユニット２とアクチュエータユニット３とを有している。ペダルユニット２とアクチュエータユニット３との間の境界は、ペダルユニット２の第１のストッパ６と、アクチュエータユニット３の第２のストッパ７とによって定められている。
【００２８】
ペダルユニット２は、片足２４で操作可能なペダル２０を有している。ペダル２０は、旋回軸線２１を中心として旋回可能である。本実施例では固定式のペダルが図示されているが、吊り下げ式のペダルが用いられてもよい。ペダル２０はロッドユニット９を介して、（安全上の理由から冗長的に構成された）第１及び第２の戻し部材１１，１２と結合されている。アイドルストッパ１３と全負荷ストッパ１４との間で、最大ペダル行程１５が規定されている（図５参照）。
【００２９】
第１の行程センサ１６は、ロッドユニット９の移動行程にわたってペダル２０の位置を検出する。
【００３０】
アクチュエータユニット３は、電気的な駆動装置５とウォーム伝動装置４とを有している。ウォーム伝動装置４は、単段式に形成されていて、予め規定されたセルフロックを有している。ウォーム伝動装置４は、ウォーム４０と、図５にラックとして略示したに過ぎない、被駆動のウォーム部材４１とを有している。被駆動のウォーム部材４１には第２のストッパ７が配置されている。第１のストッパ６は、ロッドユニット９に配置されている。第２の行程センサ１７は、ウォーム部材４１の位置を測定する。
【００３１】
通常運転では、運転者がその足２４でペダル２０を操作し、制御ユニット１０が、第１の行程センサ１６により検出可能なペダル行程若しくはペダル位置に応じて、車両の駆動装置を制御する。この場合、アクチュエータユニット３は、非作動状態で完全に後退しているので、ペダルユニット２の第１のストッパ６が、アクチュエータユニット３の第２のストッパ７と接触することはない。
【００３２】
例えば車両の燃料を節約する位置でアクティブアクセルペダルが所望される場合には、制御ユニット１０を介して電気的な駆動装置５が作動させられ（矢印Ａ）、これにより第２のストッパ７は、ウォーム伝動装置４を介して矢印Ｂの方向に移動させられる。第１のストッパ６が第２のストッパ７に接触すると直ちに反力が形成され、この反力を運転者はペダル２０のところではっきりと知覚する。接触緩衝用に、第１のストッパ６と第２のストッパ７との間にはエラストマ部材８が設けられている。形成される反力は、例えば１０〜１５Ｎの範囲内である。
【００３３】
この場合、運転者は、ロッドユニット９が移動して（矢印Ｄ）、ストッパ６がストッパ７に接触するまでしか、ペダル２０を押圧する（矢印Ｃ）ことができない。運転者がより強力にペダル２０を押圧すると、ウォーム伝動装置４のセルフロックが克服されて、ストッパ６がウォーム歯車４１を、移動方向Ｂ及び供給される反力の方向とは逆の方向に移動させる。
【００３４】
指摘しておくと、アクチュエータユニット３は、矢印Ｂの方向にしか作用しないので、アクチュエータユニット３は加速するように作用するものではなく、ペダル２０を所定の力で無負荷位置の方向にのみ押圧することができるに過ぎない。
【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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