(57)【要約】  ここで提案されているのは、ペダル（２４，２５）の運動を検出する非接触センサシステムを有するペダルユニット、センサ素子およびペダルユニットを製造する方法であり、ここではペダルが中空軸（２３）の周りに可動に支承されている。さらに上記のペダルの運動を検出するセンサ素子（１７）および発信器（１５）を有する非接触センサシステムが上記の中空軸の領域に配置されている。上記のセンサ素子および発信器は、センサ素子と発信器との間に空隙が形成されるように配置されており、この空隙は上記の中空軸の方向に配向されている。
2012533809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダル（２４，２５）を有するペダルユニットであって、
当該ペダルは、中空軸（２３）の周りに可動に支承されており、
前記ペダル（２４，２５）の運動を検出するための非接触センサシステムが前記中空軸（２３）の領域に配置されており、かつ発信器（１５）ならびにセンサ素子（１７）を有している、ペダルユニットにおいて、
前記発信器（１５）と前記センサ素子（１７）との間に空隙（１０２）が前記中空軸（２３）の方向に配向されていることを特徴とする
ペダルユニット。
【請求項２】
前記発信器（１５）は、前記中空軸（２３）に挿入されるシャフト（１２）に配置されており、
当該シャフト（１２）と前記ペダル（２４，２５）とを結合して、前記発信器（１５）が前記ペダル（２４，２５）によって動かされるようにした、
請求項１に記載のペダルユニット。
【請求項３】
前記発信器（１５）は、前記シャフト（１２）の端面に配置されており、
連動エレメント（１４）が、前記シャフト（１２）の同じ面または反対側の面に設けられている、
請求項２に記載のペダルユニット。
【請求項４】
前記センサ素子（１７）は、前記中空軸（２３）の一方の端部において、前記発信器（１５）に対向し、前記ペダルユニットの非可動部分（１０）に取り付けられている、
請求項１から３までのいずれか１項に記載のペダルユニット。
【請求項５】
前記空隙（１０２）は、異物の侵入に対して保護するためにカプセリングされる、
請求項１から４までのいずれか１項に記載のペダルユニット。
【請求項６】
ペダル（２４，２５）の運動を検出する非接触センサシステムであって、
当該非接触センサシステムは、ペダルユニットの中空軸（２３）の領域に配置可能であり、
センサ素子（１７）ならびに発信器（１５）を有する、非接触センサシステムにおいて、
前記発信器（１５）と前記センサ素子（１７）との間に空隙（１０２）が、前記中空軸の方向に配向されていることを特徴とする、
非接触センサシステム。
【請求項７】
ペダル（２４，２５）の運動を検出する非接触センサシステム用の発信装置であって、
該発信装置は、ペダルユニットの中空軸（２３）の領域に配置可能である発信装置において、
前記発信器ユニットは、発信器（１５）およびシャフト（１２）を有しており、
当該発信器（１５）はシャフトに配置されており、
当該シャフト（１２）は前記中空軸（２３）に挿入可能であることを特徴とする、
発信装置。
【請求項８】
前記発信器（１５）は、前記シャフトの一方の端面に配置されており、
当該一方の端面、または当該一方の端面とは反対側の面に連動エレメントが固定されており、
当該連動エレメントにより、前記ペダル（２４，２５）との結合が形成される、
請求項７に記載の発信装置。
【請求項９】
ケーシング（１９）を有するセンサ素子において、
当該センサ素子（１７）は、ペダルユニットの中空軸の一方の端部に固定するための手段を有しており、当該センサ素子（１７）は、前記中空軸（２３）における発信器（１５）から、空隙（１０２）だけを介して分離されることを特徴とする
センサ素子。
【請求項１０】
ペダルユニットを製造する方法であって、
ペダル（２４，２５）は中空軸（２３）の周りに可動に支承されており、
発信器（１５）と、前記ペダル（２４，２５）の運動を検出するセンサ素子（１７）とを有する非接触センサシステムが前記中空軸（２３）の領域に配置される、ペダルユニットを製造する方法において、
前記センサ素子（１７）および前記発信器（１５）を配置して、前記センサ素子（１７）と発信器（１５）との間に空隙（１０２）が形成されるようにし、
前記空隙を前記中空軸（２３）の方向に配向することを特徴とする、
ペダルユニットを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来の技術
本発明は、独立請求項の上位概念に記載されたペダルユニット、ペダルの運動を検出するための非接触センサシステム、発信装置、センサ素子ないしはペダルユニットを製造する方法に関する。
【０００２】
DE 10 2005 033 179 A1からは、センサモジュールをペダルモジュールの中空軸に配置できることが公知であり、ここで複数の磁石が、センサモジュールを取り囲んでペダルユニットの凹部に配置されている。これらの磁石は、ペダルと共に回転し、ひいてはセンサの周りを回転する。
【０００３】
本発明の開示
これに対し、本発明によるペダルユニット、ないしはペダルの運動を検出するための本発明による非接触センサシステム、ないしは本発明による発信装置、ないしは本発明によるセンサ素子、ないしはペダルユニットを製造する本発明による方法は、上記のセンサ素子と発信器との間に上記のペダルユニットを組み立てることによって生じる空隙が、上記の中空軸の方向に延在するないしは配向されるという利点を有する。これにより、上記の空隙は、中空軸に対して同軸に形成される。これにより、本発明によるペダルユニットないしは上記の非接触センサシステムを簡単に製造することができ、また、例えば金属の切り屑などの異物が進入してしまうという事態に対して上記の空隙を効果的にカプセリングすることができる。これにより、上記の機構の損傷も、それぞれ物理的なセンサ原理に依存するセンサ信号の劣化も回避することができる。この組み込み位置の別の利点は、上記のセンサの意図的な改造が格段に困難になるか、または例えば足が滑ってしまうことによってセンサを誤って損傷してしまう事態を排除することができる。さらに本発明による仕方で上記の中空軸に組み込むことにより、この固定の中空軸において上記のペダルユニットの許容公差の影響が最小になるため、この個所におけるセンサの組み込みは、上記のセンサに付加的な機械式ガイドを設けなくても、上記のセンサ信号にマイナスの影響を与えることなしに実現することができる。本発明によれば、このセンサ素子は、小さな許容公差で非接触に上記の発信器の前に取り付けることができる。これにより、安定であり、市販品として入手可能でありかつコスト的に有利ないわゆるシャフト端部角度センサを使用することができる。このような組み込みにより、幾何学形状的に同じ発信器シャフトを使用することができ、また上記のセンサを左操作式ペダルおよび右操作式ペダルに対して使用することができる。したがって種々異なる車両またはプラットホームの種々異なるペダルタイプ間の変化形態は、発信器シャフトだけを適合させることによって実現することができ、その際に上記の非接触センサシステムを幾何学形状的に変更することはない。
【０００４】
本発明におけるペダルユニットは、上記のペダルを取り付けるために車両に組み込まれるユニットのことである。したがってこのペダルユニットには、軸受け台と称される固定部分と、可動のペダルとが含まれている。本発明ではこのペダルユニットに上記の非接触センサシステムも設けられている。このペダルは、例えばブレーキペダルまたはアクセルペダルまたはクラッチペダルとすることが可能である。上記のペダルユニットおよび上記のペダルは、ブレーキペダルの場合には多くの場合にスチール製であり、またクラッチペダルまたはアクセルペダルの場合には多くの場合にプラスチックから作製される。このペダルは、上記の軸受け台の中空軸の周りに可動に支承されて、ペダルはこの中空軸の周りに回転する。ふつう例えば複数の個別磁石を含むことが可能な発信器としての発信器磁石と、磁場を検出するためのセンサ素子とから構成される上記の非接触センサシステムは、上記の中空軸の周りのペダル運動を検出するのに使用される。ここで運動とは、上記のペダルの回転運動および／または直線運動のことである。
【０００５】
発信器とは、すでに示したようにふつうは発信器磁石のことである。しかしながらここでは別のセンサ原理、例えば可視および／または不可視の光で動作することができる光学式センサシステムも可能であり、また超音波センサシステムまたは電磁波の利用が考えられる。さらにうず電流に基づくセンサを使用することも可能である。
【０００６】
上記のセンサ素子は、発信器磁石を使用する場合にはふつうホールセンサまたはいわゆるＡＭＲセンサであり、このセンサには非等方性磁気抵抗センサ素子が含まれている。非等方性磁気抵抗素子は、例えばパーマロイなどの強磁性材料からなる薄膜センサであり、電流に対するその抵抗は、薄膜の面において電流の流れる方向と、磁場方向との間のなす角に依存する。いわゆるＧＭＲ（巨大磁気抵抗）センサも本発明では使用可能である。このセンサ素子には磁場を検出するためのセンサシステムだけではなく、相応する評価チップも含まれており、この評価チップと上記のセンサ素子と組み合わせることができる。この場合にはこの評価チップにより、さらなる評価のために上記のセンサ信号を出力することができ、この評価チップによって前もって事前評価を実行することができる。別のセンサ原理を使用する場合、上記のセンサ素子は相応に構成される。すなわち、光学式センサシステムの場合、適切な受光器がセンサ素子として使用され、超音波センサシステムの場合には超音波変換器が使用され、また電磁波を使用する場合には適切な無線受信器が使用されるのである。
【０００７】
上記の発信器とセンサ素子との間の空隙はふつう１ないしは４ｍｍである。この空隙は、本発明では必要である。それは、上記の発信器は、シャフトおよびペダルと共に上記のセンサ素子に対して回転するからである。この回転により、磁場センサシステムの場合には磁場変化が生じ、上記のセンサ素子によって検出することができるため、この回転を測定して、つぎにこれをドライバの望みとして後続処理することができる。
【０００８】
上記の非接触センサシステムは有利には磁場センサシステムであり、このセンサシステムは、上記のシャフトを備えた発信器磁石およびセンサ素子を有する。本発明において非接触とは、上記の発信器とセンサ素子との間に、直接の力結合または形状結合または材料結合が存在せず、この発信器とセンサ素子とが空隙によって離されていることである。
【０００９】
上記の発信器が配置されている上記のシャフトは、シャフトは、有利には非磁性金属から作製される。このガイドは、例えば相応する金属ブッシングによって得られ、金属の代わりに別の材料を使用することも可能である。上記のガイドは択一的に上記の中空軸およびシャフトを相応に設計することによって行うことも可能である。さらに中空軸の外径におけるガイドも考えられる。
【００１０】
上記のセンサ素子は、ペダルユニットの中空軸の一方の端部に固定するための手段を有するため、このセンサ素子と中空軸のセンサとを離しているのは、空隙だけである。したがって上記のセンサ素子はふつう、上記の発信器が設けられている中空軸の一方の端部においてペダルユニットに、例えば軸受け台または中空軸それ自体にねじ止めされる。これらの手段はふつう、このようにねじ止めであるが、他の摩擦力結合または形状結合または材料結合も可能である。
【００１１】
従属請求項に示した手段および発展形態により、本発明のペダルユニットと、非接触センサシステムと、発信装置と、センサ素子と、上記のペダルユニットを製造する方法との別の有利な特徴的な構成が可能である。
【００１２】
上記の発信器が、中空軸に挿入されるシャフトに配置されることは有利である。ここでこのシャフトは、この発信器がペダルによって動かされるようにペダルに結合される。このために、例えば連動エレメントを使用することができ、この連動エレメントは、例えば上記のシャフトに圧入されかつペダルにねじ止めされる。例えば、このためにいわゆる連動プレートを使用することができる。この連動プレートは、上記の発信器が配置されている面と同じ側のシャフト面または反対側の面に設けられる。上記の発信器は、シャフトに接着されるか、圧入されるか、または材料結合接続または摩擦力結合接続または形状結合接続によって固定することができる。これにより、この発信器は、シャフトの端面に配置され、また上記のセンサ素子からは上記の空隙だけによって離隔される。上記の発信器は、シャフトの凹部に配置することができ、また例えば部分的にだけシャフトから突出することが可能である。
【００１３】
異物の侵入に対する上記の空隙のカプセリングは、有利にはつぎの手段によって行うことができる。すなわち、上記のセンサ素子のケーシングまたはペダルブロックを相応に成形することにより、ないしはケーシングを含めたセンサ素子と、ペダルユニットとの間の中間プレートまたはアダプタ（軸受け台）によって行うことができる。
【００１４】
本発明の実施例を図面に示し、以下に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるペダルユニットの長手方向断面図である。
【図２】本発明によるペダルユニットの側面図である。
【図３】発信装置の斜視図である。
【図４】上記のセンサ素子の平面図である。
【図５】本発明による方法の流れ図である。
【００１６】
図１には、本発明によるペダルユニットの断面図が示されており、このペダルユニットは、本発明の重要な関連コンポーネントを有する。ここでは軸受け台１０のうちの本発明の理解に必要な必須部分だけが示されている。軸受け台１０には中空軸があり、この中空軸には例えばベアリングスリーブ１１が設けられている。このベアリングスリーブ１１は、例えばスチール製である。しかしながら別の適当な材料も考えられる。上記のシャフトの支承は、上記の中空軸の突き出た端部において外径部で行うことも可能である。軸受け台１０も、ふつう磁性材料から作製され、ないしは磁性材料および非磁性材料からなる材料混合物から作製される。ベアリングスリーブ１１には、回転可能な連動部として形成される、本発明によるシャフト１２が挿入されて支承されている。シャフト１２はその端面に発信器として発信器磁石１５を有しており、この発信器は、ここではシャフト１２に、しかも凹部に圧入されている。しかしながら本発明では、発信器磁石１５をシャフト１２の端面に固定するため、別の接続技術も可能である。この磁石は、例えばフェライトボンドプラスチックまたは焼成したNeFeBまたはSmCoから作製される。
【００１７】
シャフト１２は、止め座金１３により、中空軸から外れてしまわないように保護されている。上記の連動部が入り込んでいる側から、このシャフトのフランジに当接するまでこのシャフトを中空軸に挿入して、このフランジおよび連動部が、協働して上記のシャフトがずれることおよび外れてしまうことから保護することも考えられる。このために上記のシャフト１２は、相応するガイド部を有する。ここでは連動プレート１４もシャフト１２の相応する孔１０１に圧入される。圧入の代わりに別の接続技術も可能である。孔１０１は、相応にサイズが決められており、またシャフト１２の上記の端面とは反対側に設けられている。連動プレート１４は連動エレメントとして、例えばねじ接続または溶接接続によって上記のペダルに固定的に接続されており、また許容公差を調整するためおよび当接部に対してシャフトを軸方向に位置決めさせるためにばねで形成されている。センサ素子１７は、空隙１０２により、上記の中空軸の端部にある発信器磁石１５に対して載置され、また例えばねじ接続によっておよび回動軸受け台（Laufbock）１０に固定される。ここでは、センサ素子１７のケーシングの一部だけが示されており、またねじ１００による下側のねじ接続部だけが略示されている。センサ素子１７は、ＩＣまたは別の電気ユニット１６を有しており、この電気ユニットは、磁場を検出するための実際のセンサならびに評価チップを有する。電気ユニット１６は、射出成形されたプラグ１８に接続されるか、または択一的には、ケーブル出口を介して接続されるプラグに、複数の接続線を介して接続されている。このプラグにケーブルを脱着することができる。
【００１８】
図２には、本発明によるペダルユニットの別の側面図が示されている。踏み板２５と、アーム２４とからなるペダルは、中空軸２３のまわりで軸受け台２１に回転可能に支承されて固定される。中空軸２３には、上記のシャフトを有する本発明による発信装置が設けられている。この発信装置のうち、ここでは連動エレメント２２だけが示されており、この連動エレメントは、ペダルアーム２４にねじ止めされるかまたは溶接される。さらに上記のセンサ素子２０が示されており、このセンサ素子は、発信器磁石に対向して固定されている。
【００１９】
図３には、磁石３１と、連動プレート３２とを有する本発明の発信装置が示されている。この磁石はシャフト３０上にあり、また連動プレート３２は、この図では全体が示されていないが、ペダルアームと固定されている図２の部分が示されている。
【００２０】
図４にはケーシング４０と、プラグ４１と、２つのアーム４２および４３と備えた本発明によるセンサ素子が示されており、上記の２つのアームは、孔４５および４４ないしはブッシングを有しており、これによって上記のセンサ素子が回動軸受け台または軸受け台にねじ止めされる。
【００２１】
図５には本発明のペダルユニットを作製する本発明の方法が流れ図で示されている。方法ステップ５００では、上記の回動軸受け台の、中空軸の周りに可動な支承が行われる。方法ステップ５０１では、発信器磁石と共にシャフトが中空軸に挿入される。この挿入されたシャフトは、例えば、方法ステップ５０２においてガイドされて支承され、止め座金によって固定される。方法ステップ５０３では、ふつうは上記のペダルにおける連動プレートである連動エレメントの固定が、例えばねじ接続によって行われる。方法ステップ５０４では、上記の中空軸の端部において上記のセンサ素子がシャフトの端面に対して固定される。この端面には上記の発信器磁石が設けられている。この固定は、例えばねじ接続、クリップ接続または別の適当な接続技術によって行われる。
【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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【国際調査報告】
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