JP2000120453A - 操作エレメント装置 - Google Patents

操作エレメント装置

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JP2000120453A
JP2000120453A JP11295599A JP29559999A JP2000120453A JP 2000120453 A JP2000120453 A JP 2000120453A JP 11295599 A JP11295599 A JP 11295599A JP 29559999 A JP29559999 A JP 29559999A JP 2000120453 A JP2000120453 A JP 2000120453A
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JP
Japan
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operating element
return spring
sensor
element device
accelerator pedal
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JP11295599A
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English (en)
Inventor
Peter Kohlen
コーレン ペーター
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Mannesmann VDO AG
Original Assignee
Mannesmann VDO AG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/02Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by hand, foot, or like operator controlled initiation means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K26/00Arrangements or mounting of propulsion unit control devices in vehicles
    • B60K26/02Arrangements or mounting of propulsion unit control devices in vehicles of initiating means or elements

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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Auxiliary Drives, Propulsion Controls, And Safety Devices (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要な構成部材の数を減らし、これによって
製造コストが安価になるようなセンサ装置ひいてはこの
ようなセンサ装置を備えた操作エレメント装置を提供す
る。 【解決手段】 戻しばね18が、一方の端部では操作エ
レメント10,14と間接的にまたは直接的に結合され
ており、かつ他方の端部では位置固定に設けられたセン
サ20に固定されていて、このセンサ20が導入された
力に関連して電気信号を生ぜしめるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、戻しばねのばね力
に抗して調節可能である操作エレメントを備えた操作エ
レメント装置であって、操作エレメントの現時点位置を
検出するセンサが設けられている形式のものに関する。
【0002】
【従来の技術】使用者が所望する目標値を電子機器に転
送するために、操作エレメントの位置の検出が必要であ
る。このようなドライブ・バイ・ワイヤ装置は、制御要
素が機械的に操作される従来慣用のボーデンケーブル機
構の代わりに、たとえば自動車工業の分野において今日
益々多く用いられている。
【0003】従来慣用の解決手段ではセンサが、ポテン
ショメータまたはホールセンサの形の回転角度センサと
して構成されている。この場合に、旋回可能に支承され
た操作エレメントにおいてはセンサの可動部分はたいて
い旋回軸線に直接位置している。特に浮遊可能に支承さ
れたアクセルペダルにおける問題は、ポテンショメータ
が摩滅しやすいという問題の他に、旋回軸線の半径方向
の偏位が、ポテンショメータ摺動子の半径方向運動を周
方向運動と区別することができないので、誤ったセンサ
信号を生ぜしめるということである。このような問題
は、確かにポテンショメータの別個の支承によっても解
決できるが、この場合には構造が複雑化し、構造費用が
高価になってしまう。いずれにしてもこのような操作エ
レメントを組み付ける際には可動部分を、一方ではセン
サを介して、また他方では戻しばねを介して位置固定の
ケーシングに固定する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、冒頭で述べた形式の操作エレメント装置を改良し
て、必要な構成部材の数を減らし、これによって製造コ
ストが安価になるようなセンサ装置ひいてはこのような
センサ装置を備えた操作エレメント装置を提供すること
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、戻しばねが、一方の端部では操作
エレメントと間接的にまたは直接的に結合されており、
かつ他方の端部では位置固定に設けられたセンサに固定
されていて、このセンサが導入された力に関連して電気
信号を生ぜしめるようにした。
【0006】
【発明の効果】本発明による操作エレメント装置は、位
置センサと戻しエレメントとの別個の組み付けがもはや
不要であり、戻しエレメントがセンサに直接支持される
という利点を有している。この場合にセンサは操作エレ
メントの位置を直接検出するのではなく、戻しばねの戻
し力を検出する。操作エレメントの移動距離が増加する
と共に徐々に上昇する戻しばねの戻し力に基づいて、こ
の戻し力に相応に操作エレメントの位置を一義的に対応
させることができる。さらに本発明による操作エレメン
ト装置は、位置固定の支承部を用いて1つの旋回軸線を
中心として旋回可能に支承されていない操作エレメント
においても前記装置を難なく使用できるという利点を有
している。センサの測定結果が劣化することを恐れず
に、操作エレメントを難なく浮遊可能に支承することが
でき、操作エレメントの直線的な案内も問題なく実現す
ることができる。
【0007】たとえば抵抗線ひずみ計原理または圧電原
理に従って作動する圧力センサのような力を感知するセ
ンサは、ポテンショメータと異なって摩耗することなし
に作動するので、全作動時間にわたって操作エレメント
の位置を正確に検出することができる。
【0008】本発明による操作エレメント装置のさらな
る利点は、戻しばねの破損がセンサによって即座に認知
されるので、本来の戻しばねが機能しない場合でも「ぶ
ら下がった状態」の操作エレメントにおける誤制御の危
険を回避するために、操作エレメントを元に戻す付加的
なエネルギアキュムレータは必要ないということであ
る。
【0009】戻しばねとして使用されるばねエレメント
の選択と配置とによって、ペダル特性を所望の形式で適
合させることができる。この場合には基本的に、すでに
公知の全てのばねエレメント装置を本発明による解決手
段において利用することもできる。摩擦エレメントを用
いて開閉制御時における操作エレメントの操作力のヒス
テリシスを得るために働く付加的なヒステリシスエレメ
ントを、本発明による装置に難なく組み込むこともでき
る。
【0010】操作エレメント装置の有利な構成では、戻
しばねが圧縮ばねとして構成されている。これによっ
て、基本的には同様に本発明による操作エレメント装置
において戻しばねとして使用可能な引張りばねまたはね
じりばねに比べて、特に簡単な構造が得られる。
【0011】本発明による別の有利な構成では、第2の
戻しばねが第1の戻しばねに対して平行に配置されてい
る。このような形式の配置によって保証されることは、
戻しばねが機能しない場合にセンサが、一方では片方の
ばねの破損を検出し、他方ではかろうじて緊急走行特性
を提供するということである。この場合に緊急走行特性
は、修理工場まで場合によって制限された制御を可能に
している。戻しばねを形成する、互いに入れ子式に差し
込まれた2つのコイルばねによって、特にスペースを節
約した構造的に簡単な配置が可能となる。
【0012】本発明による操作エレメント装置の一使用
例は自動車のアクセルペダルである。この場合にセンサ
信号はモータ制御電子機器の制御のために働く(目標値
設定)。
【0013】本発明による操作エレメント装置の別の使
用例は、内燃機関の出力制御を目的として管路横断面を
変えるためのスロットルバルブまたはスロットルスライ
ダである。このようなスロットルバルブは、たとえばい
わゆるスロットルバルブ管片内に旋回可能に配置されて
いる。この場合にスロットルバルブは、出力要求(たと
えば車両の運転者がアクセルペダルを踏み込むことによ
ってガスを供給すること)に関連してアクチュエータに
よって旋回される。このために出力要求は電気信号に変
換され、モータ制御電子機器に送られ、次いでこのモー
タ制御電子機器によってアクチュエータが制御される。
つまり本発明による操作エレメント装置ではスロットル
バルブの調節された位置(実際値)を検出することがで
き、この調節された位置は、目標値と実際値とを比較し
てスロットルバルブが所望の位置を得るまでアクチュエ
ータを制御するモータ制御電子機器に伝達される。
【0014】本発明による操作エレメント装置をアクセ
ルペダルだけでなく同時にスロットルバルブ(スロット
ルスライダ)にも使用することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
【0016】図1はアクセルペダル10を備えた操作エ
レメント装置の概略図であり、一般的にこの操作エレメ
ント装置はケーシング(図示せず)内に設けられてい
る。アクセルペダル10はペダル面12とペダルアーム
14とから成っており、このペダルアーム14はケーシ
ング内の支承箇所16で旋回可能に支承されている。
【0017】支承箇所16を中心としたアクセルペダル
10の旋回運動は無負荷位置から戻しばね18のばね力
に抗して行われる。戻しばね18はアクセルペダル10
の無負荷位置において幾分予負荷、つまりプレロード
(Vorspannung)が掛けられており、かつペ
ダルアーム14をストッパ(図示せず)の方向へ予め負
荷していてもよい。戻しばね18は、ケーシング側に固
定された圧力センサ20に支持されており、この圧力セ
ンサ20は、たとえば抵抗線ひずみ計原理または圧電原
理に従って作動する。戻しばね18の押圧力に関係して
生ぜしめられた電気信号が、電気接続部22を介してモ
ータパラメータを制御するためのモータ制御電子機器に
転送される。
【0018】アクセルペダル10の操作特性は戻しばね
18の選択と配置とによって的確に影響され得る。アク
セルペダルの操作力のヒステリシスを得るために、支承
箇所16の領域における摩擦エレメントまたは別体のモ
ジュール(図示せず)の形の摩擦エレメントを問題なし
に設けることができる。運転者はヒステリシスを従来慣
用のボーデンケーブル機構によって認知し、またヒステ
リシスによって快適性と鋭敏性に関する利点を得る。
【0019】ケーシングを備えた装置全体を、種々異な
った自動車において使用されるモジュールとして構成す
ることができる。この場合にアクセルペダル10の操作
特性をそれぞれの車両型式に適応させることができる。
【0020】それぞれのアクセルペダル位置に応じて戻
しばね18には所定の大きさのプレロードもしくは押圧
力が掛けられるので、圧力センサ20によって検出され
た各圧力値に応じて一義的に相応のアクセルペダル位置
を対応させることができる。この場合に戻しばね18が
直線的な、累進的なまたは累減的な特性ラインを描くか
どうかは問題ではない。戻しばね18の損傷は圧力セン
サ20によって即座に認知することができるので、戻し
ばね18の破損時にアクセルペダル10が全負荷位置に
落下した場合でも、モータ制御電子機器の誤った制御の
危険が生じることはあり得ない。すぐ近くの整備工場に
少なくとも問題なしに到着できるようなある程度の緊急
走行特性を保証するために、戻しばね18に加えて付加
的に平行に接続された別のばね(図示せず)を配置して
おくことができる。そうすれば、一方のばねが破損した
場合でもアクセルペダル10を無負荷位置へ戻すために
相変わらず十分な戻し力が提供される。圧力センサ20
は、平行な戻しばねが複数設けられている場合でもばね
の破損を認知することができ、たとえば車両の運動性を
保証する、モータ制御電子機器の緊急走行モードを作動
させることができる。2つのコイルばねを入れ子式に差
し込んで圧力センサ20とペダルアーム14との間に配
置することによって、2つの戻しばねを特にスペースを
節約して配置することができる。
【0021】圧縮ばねの代わりに、圧力センサ20を相
応に適応させれば、引張りばね装置またはねじりばね装
置を選択することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による、アクセルペダルを備えた操作エ
レメント装置の概略図である。
【符号の説明】
10 操作エレメントまたはアクセルペダル、 12
ペダル面、 14 ペダルアーム、 16 支承箇所、
18 戻しばね、 20 圧力センサ、 22 電気
接続部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年11月9日(1999.11.
9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
フロントページの続き (71)出願人 390009416 Kruppstrabe 105,Fran kfurt am Main,BRD

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 戻しばね(18)のばね力に抗して調節
    可能である操作エレメント(10)を備えた操作エレメ
    ント装置であって、操作エレメント(10)の現時点位
    置を検出するセンサ(20)が設けられている形式のも
    のにおいて、 戻しばね(18)が、一方の端部では操作エレメント
    (10,14)と間接的にまたは直接的に結合されてお
    り、かつ他方の端部では位置固定に設けられたセンサ
    (20)に固定されていて、このセンサ(20)が導入
    された力に関連して電気信号を生ぜしめることを特徴と
    する、操作エレメント装置。
  2. 【請求項2】 センサ(20)が抵抗線ひずみ計原理に
    従って作動する、請求項1記載の操作エレメント装置。
  3. 【請求項3】 センサ(20)が、圧電原理に従って作
    動する圧力センサとして構成されている、請求項1記載
    の操作エレメント装置。
  4. 【請求項4】 戻しばね(18)が圧縮ばねとして構成
    されている、請求項1から3までのいずれか1項記載の
    操作エレメント装置。
  5. 【請求項5】 第2の戻しばねが第1の戻しばねに対し
    て平行に配置されている、請求項1から4までのいずれ
    か1項記載の操作エレメント装置。
  6. 【請求項6】 互いに入れ子式に差し込まれた2つのコ
    イルばねが戻しばねを形成している、請求項5記載の操
    作エレメント装置。
  7. 【請求項7】 操作エレメント(10)の静止位置にお
    いて戻しばね(18)に所定のプレロードが掛けられて
    いる、請求項1から6までのいずれか1項記載の操作エ
    レメント装置。
  8. 【請求項8】 操作エレメントが自動車のアクセルペダ
    ル(10)であり、センサ信号がモータ制御電子機器の
    制御のために働く、請求項1から7までのいずれか1項
    記載の操作エレメント装置。
  9. 【請求項9】 操作エレメントが、内燃機関の出力制御
    を目的として管路横断面を変えるためのスロットルバル
    ブまたはスロットルスライダである、請求項1から8ま
    でのいずれか1項記載の操作エレメント装置。
JP11295599A 1998-10-19 1999-10-18 操作エレメント装置 Pending JP2000120453A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19848088A DE19848088A1 (de) 1998-10-19 1998-10-19 Betätigungselement, insbesondere Fahrpedal
DE19848088.1 1998-10-19

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ID=7884908

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EP (1) EP0996049A3 (ja)
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KR (1) KR20000029166A (ja)
DE (1) DE19848088A1 (ja)

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EP0996049A2 (de) 2000-04-26
EP0996049A3 (de) 2003-01-08
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