JP2004061434A - 操作部材の操作量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分解能が高く、ノイズも少なく組み付け工数、部品点数を削減できると共に信号の変換処理が単純化できる操作部材の操作量検出装置を提供する。
【解決手段】アクセルペダル１の操作量を検出し、アクセルペダル１の操作量に応じてスロットル弁駆動部を制御するアクセルペダル１の操作量検出装置において、ケース１１に回動可能に支持されるフィルタ板１２に、透過する光の波長が連続的に変化する波長選択型フィルタ１４を設け、この波長選択型フィルタ１４を挟むように発光素子１５及び受光素子１６をケース１１に固定し、波長選択型フィルタ１４を透過する光の周波数を検出してアクセルペダル１の踏み込み量を連続的に検出する。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、自動車のアクセルペダル等に使用される操作部材の操作量検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車のアクセルペダルの中には、アクセルペダル回動角に応じた信号を電子データの形で出力し、これを他の車両制御に必要な信号と合わせて中央演算処理装置で処理してスロットル弁の開度を制御するものがある。このようなアクセルペダル回動角を検出するアクセルペダルセンサとして、回動角を可変抵抗器を用いてその回動角に応じた抵抗体の変化を電気信号として出力するセンサが用いられる場合があるが、このセンサは接触型センサであるため、摺動子の摩耗による分解能の低下、対温度依存性、ノイズの発生の問題がある。
【０００３】
そこで、図７〜図９に示す構造のアクセルペダルセンサが採用されている。
図７に示すようにアクセルペダル１の上部にはＬ字型に形成された回動軸２が取り付けられている。この回動軸２は車体に取り付けられるブラケット３に回動可能に支持され、アクセルペダル１はリターンスプリング４を介して初期位置に復帰できるようになっている。ブラケット３にはケース５が取り付けられ、このケース５の内部に、前記回動軸２に取り付けられ回動軸２と共に回動する回動板６が配置されている。図８に示すように回動板６には、周方向に延びる複数のスリット７，７，７・・が半径方向に復数形成されている。
【０００４】
図９に示すように回動板６が収納されたケース５内部には回動板６を挟むように各スリット７の位置に対応して発光素子８と受光素子９が複数取り付けられ、これら各発光素子８から受光素子９に至る検出光が、スリット７の部位で透過しあるいはスリット７が設けられていない部位で遮断される動作を、操作部材が必要な分解能を満足するよう適宜に２進符号に変換し、列として組み合わせて回動板６、つまりアクセルペダル回動角を検出できるようになっている。この類似構造は、例えば、特開昭６１−４８７１０号公報に示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の操作部材の操作量検出装置においては、発光素子８と受光素子９を備え非接触型であり摩耗、対温度依存性、ノイズの心配がない点で優れているものの、回動板６に形成されたスリット７の組み合わせによりアクセルペダル回動角を検出するため、２進符号列を多数列平行に配置して各々に対応した発光素子８及び受光素子９が必要となり組み付け工数、部品点数が嵩みコストアップにつながるという問題がある。
【０００６】
また、発光素子８及び受光素子９は互いに隣接した組同志を確実に遮蔽して誤作動しないように遮蔽壁（図９参照）１０を設けたり、各スリット７の寸法精度を確保したり、発光素子８及び受光素子９の組み付け精度を高めたりするなど高い寸法精度が要求されてしまうという問題がある。
そこで、この発明は、分解能が高く、ノイズも少なく組み付け工数、部品点数を削減できると共に信号の変換処理が単純化できる操作部材の操作量検出装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、操作部材（例えば、実施形態におけるアクセルペダル１）の操作量を検出し、操作部材の操作量に応じて作動部材（例えば、実施形態におけるスロットル弁駆動部２０）を制御する操作部材の操作量検出装置において、フィルタ板（例えば、実施形態におけるフィルタ板１２）とこのフィルタ板を挟むように配置された発光素子（例えば、実施形態における発光素子１５）及び受光素子（例えば、実施形態における受光素子１６）を設け、フィルタ板あるいは発光素子及び受光素子の何れかを操作部材に連係させて、何れか一方を他方に対して移動可能に構成し、操作部材を操作することでフィルタ（例えば、実施形態における波長選択型フィルタ１４）面を移動する発光素子から照射される検出光の透過点の移動方向に沿ってフィルタの物性値を徐々に変化させ、受光素子による発光素子からの照射光の検出出力を操作部材の操作量に応じて変化させることを特徴とする。
このように構成することで、操作部材の操作により発光素子から照射される検出光がフィルタ上で移動し、この移動した部分のフィルタの物性値が操作部材の操作量に応じて徐々に変化するため、受光素子に照射された検出光により操作部材の操作量を連続的に検出することが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、上記フィルタを通過した検出光は受光素子に入力され、Ａ／Ｄ変換回路（例えば、実施形態におけるＡ／Ｄ変換回路１８）に出力された後に、予め設定された閾値にしたがって変換されることを特徴とする。
このように構成することで、操作部材の操作量に応じて閾値を設定して作動部材の作動量を設定することが可能となる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、上記フィルタは発光素子から照射される光のうち特定の周波数の光のみが透過して受光素子により検出される波長選択型のフィルタであって、前記検出光の透過点が移動する部位に沿って移動距離に応じて透過する光の波長が低周波から高周波に変化するような周波数選択特性を備えているものであることを特徴とする。
このように構成することで、単一の受光素子と発光素子とを用いるだけであるにもかかわらず、受光素子が受ける光の周波数を、フィルタに設定された選択周波数分布に応じて操作部材の初期設定時の周波数とを比較すれば、操作部材の操作量を正確に把握することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。尚、従来技術と同一構成部分には同一符号を付して説明する。
この実施形態はアクセルペダルの踏み込み量を検出して、スロットル弁駆動部を駆動してスロットル弁の開度を調整する車両に適用するものである。
図１，図２に示すようにアクセルペダル（操作部材）１の上部には従来技術と同様にＬ字型に形成された回動軸２が取り付けられている。回動軸２は車体に取り付けられるブラケット３に右側から挿通され該ブラケット３の左右側壁を貫通して回動可能に支持され、アクセルペダル１はリターンスプリング４を介してアクセルペダル１の初期位置に復帰できるようになっている。ブラケット３の左側壁にはケース１１が取り付けられ、このケース１１の内部に、前記回動軸２に取り付けられ回動軸２と共に回動するフィルタ板１２が配置されている。
【００１１】
図１に示すようにフィルタ板１２には、弧状の開口部１３が形成され、この開口部１３に後述する波長選択型フィルタ１４が取り付けられている。ここで、弧状の開口部１３はアクセルペダル１の回動軸２の回動角度に対応する角度範囲を含む範囲に形成され、この開口部１３を閉塞するようにして波長選択型フィルタ１４がフィルタ板１２の一方の面から取り付けられている。尚、１２ａは回動軸２が挿通固定される孔を示す。
【００１２】
ケース１１内部には前記波長選択型フィルタ１４を左右から挟む位置に、発光素子１５と受光素子１６が配設されている。これら発光素子１５、受光素子１６は各々ケース１１の左右側壁１１ａ，１１ｂの内側面に取り付けられている。
前記波長選択型フィルタ１４は、前記弧状の開口部１３から露出している部分を一部に含む範囲であって、アクセルペダル１の初期位置Ｐに対応する位置からアクセルペダル１の全開位置に至り、発光素子１５から照射された検出光のフィルタ面に対する透過点の移動方向（図１に矢印で示す）に沿って、物性値が徐々に変化している構成となっている。
【００１３】
上記物性値は透過する光の周波数値を示し、この波長選択型フィルタ１４は特定の周波数のみを選択的に透過させることができる性質を備えている。更に透過する光の周波数は一定ではなく、波長選択型フィルタ１４を透過し受光素子１６により検出される光の透過点のフィルタ面上での移動距離と比例して連続的に低周波（例えば、３８０ｎｍ）から高周波（例えば、７００ｎｍ）へと周波数が変化するような性質を持っている。尚、着色の色差、濃度、色合い等を傾斜するように連続的に変化させたものを選択してもよい。
また、上記アクセルペダル１を取り付けるにあたっては、アクセルペダル１の初期状態で前記波長選択型フィルタ１４の低周波数側の任意の場所を検出するようにしてアクセルペダル１がセットされている。
【００１４】
図３に示すように、受光素子１６には、発光素子１５から照射され波長選択型フィルタ１４を透過して受光素子１６により検出された信号を図５に示すペダルストロークと周波数との関係を満足するように設けられた信号増幅比較回路１７が接続され、更にこの信号増幅比較回路１７にはこの増幅されたアナログ信号を２値のデジタル信号に変換する（量子化する）Ａ／Ｄ変換回路１８が接続されている。そして、Ａ／Ｄ変換回路１８には中央演算処理装置１９が接続され、この中央演算処理装置１９は、図示しないスロットル弁を開閉駆動するスロットル弁駆動部（作動部材）２０に接続されている。
【００１５】
図４は説明を理解し易くするために波長選択型フィルタ１４を弧状ではなく直線的な帯状の部材として示し、これに対応して周波数と、操作量としてのペダルストローク（踏み込み量、回動軸２の回動角）との関係を示してたものである。同図に示すように、波長選択型フィルタ１４は低周波（赤）側の端部から高周波（青紫）の端部に向かってセンシング可能な領域Ａが設定されているが、ペダルストロークとの関係ではペダルストロークが増加するにつれて選択される（透過を許容する）光の周波数が徐々に増加するように設定されている。
ここで、上記センシング可能な領域Ａに対してペダル踏み込み量に必要とされる領域Ｂは狭く設定されているため、上述した周波数の連続性を確保できると共に、アクセルペダル１の取付の際に取付誤差が生じたとしてもアクセルペダルの変化量に対応する周波数の変化量は同一であるので、高い取付精度が要求されることはない。
【００１６】
そして、図５に示すように信号増幅比較回路１７により上記ペダルストロークと周波数とが、多段階に設定されたペダルストロークの閾値に対して多段階に周波数が設定されるようになっている。尚、このような処理は図示しないＲＯＭに記憶されたプログラムによって行われるが、この段階でペダルストロークに対する周波数の設定を変更することができるので、車両の仕様の違いに対応することができ、設定の自由度が高い。具体的には、同一車両であっても好みにより決められた前記センシング可能な領域Ａ内であればメモリーカード等の外部記憶装置を接続可能に設けられた図示しない装置を用い閾値の設定を変更することも可能である。つまり図６（ａ）に示すように、図５に対応してスロットル弁開度の増加量に対応して一定のステップでスロットル弁開度を設定することも可能であるが、同一車両であっても図６（ｂ）に示すように、スロットル弁の開作動初期における開度を少し多めに設定する等の設定の変更を行うことができるのである。
【００１７】
上記実施形態の構成によれば、アクセルペダル１を踏み込むと、発光素子１５から照射される検出光が波長選択型フィルタ１４上で相対的に移動し、受光素子１６により検出される光の周波数がアクセルペダル１の踏み込み量（ストローク）に応じて徐々に変化するため、受光素子１６がとらえた検出光の周波数を初期位置でとらえた周波数と比較することによりアクセルペダル１の踏み込み量を連続的に検出することができる。したがって、非接触型であるためノイズの発生が少なく、耐環境性を含めた温度特性に依存することはない。また、徐々に変化する周波数値により高い分解能でアクセルペダル１の踏み込み量の検出を行うことができる。
【００１８】
また、上記波長選択型フィルタ１４を通過した検出光は受光素子１６に入力され、Ａ／Ｄ変換回路１８に出力された後に、図５に示すように予め設定された閾値にしたがって変換されるため、アクセルペダル１の踏み込み量に応じて閾値を設定してスロットル弁駆動部２０を駆動することができる。その結果、アクセルペダル１の踏み込み量に対するスロットル弁の開度を自由に設定でき、設計の自由度が増し、異なる仕様の車両、または、同一車両においても柔軟に対応することができる。
【００１９】
更に、波長選択型フィルタ１４と発光素子１５及び受光素子１６をケース１１に取り付ける場合には、発光素子１５からの照射光が受光素子１６により検出されさえすれば、多少の位置ズレがあっても波長選択型フィルタ１４により選択された周波数の光を検出することができるため、ケース１１への取付作業が行い易い。また、単一の発光素子１５と受光素子１６を用いるだけで済むため、複数組の素子を用いた従来のようににケース１１に遮蔽壁を形成する必要もなく、組み付け工数も少なく低コストで製造することができる。
【００２０】
そして、フィルタ板１２に波長選択型フィルタ１４を取り付ける作業も、波長選択型フィルタ１４が透過可能な周波数が連続的に変化している部材であるので、アクセルペダル１の初期位置での周波数がずれたとしても、現在の周波数との差分値を用いること等により取付位置がずれた分を調整できるため、ここにおいても取付精度を高く確保する必要はなくなり取付が行い易い。
このようにして自動車用の電子制御スロットルを駆動するために好適なアクセルペダル開度検出装置となるのである。
【００２１】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、操作部材としてアクセルペダルを例にして説明したが、操作量の変化が出力の変化に反映される操作部材であれば、自動車用以外の操作部材も含め広い範囲で適用することができる。また、この実施形態ではアクセルペダルの回動軸にフィルタ板が取り付けられた場合を例にして説明したが、フィルタ板を固定して回動軸と共に発光素子と受光素子とが回動するような構造にも適用できる。更に、フィルタ板を回動させることでアクセルペダルの踏み込み量を検出する例で説明したが、単に波長選択型フィルタ上を照射光が直線的に移動するような構成にも適用できる。
尚、前記発光素子から発せられる光は発光素子前部に凹レンズを設け、集光させフィルタ上に照射したり、また、コヒーレントな光を用いて照射させるようにしてもよい。
そして、フィルタの物性値として周波数を例にして説明したが、受光素子側でアクセルペダルの踏み込み量に応じて変化する何らかの情報を取得できれば、例えば、液晶技術を用い白黒の場合はドットマトリックスの配列による濃度変化を、透過カラーの場合は色調の変化、また光の強度等を用いるものであってもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、操作部材の操作により発光素子から照射される検出光がフィルタ上で移動し、この移動した部分のフィルタの物性値が操作部材の操作量に応じて徐々に変化するため、受光素子に照射された検出光により操作部材の操作量を連続的に検出することが可能となり、したがって、非接触型であるためノイズの発生が少なく、徐々に変化する物性値により高い分解能で検出ができ、組み付け工数、部品店数を削減できるという効果がある。
【００２３】
請求項２に記載した発明によれば、操作部材の操作量に応じて閾値を設定して作動部材の作動量を設定することが可能となるため、操作部材の操作量に対する作動部材の作動量を自由に設定でき、設計の自由度が増し、異なる仕様の車両に対しても柔軟に対応することができる効果がある。
【００２４】
請求項３に記載した発明によれば、単一の受光素子と発光素子とを用いるだけであるにもかかわらず、受光素子が受ける光の周波数を、フィルタに設定された選択周波数分布に応じて操作部材の初期設定時の周波数とを比較すれば、操作部材の操作量を正確に把握することが可能となるため、正確で且つ安価な検出装置を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態のフィルタ板の平面図である。
【図２】この発明の実施形態のアクセルペダル回りの平面図である。
【図３】この発明の実施形態のブロック図である。
【図４】この発明の実施形態のグラフ図である。
【図５】この発明の実施形態の閾値を与えた状態を示すグラフ図である。
【図６】この発明の実施形態のスロットル弁開度と周波数との関係を示し、（ａ）は通常の閾値を与えた場合のグラフ図、（ｂ）はスロットル弁開度に変化をつけた場合のグラフ図である。
【図７】従来技術の斜視図である。
【図８】従来技術の回動板の斜視図である。
【図９】図７のＸ−Ｘに沿う断面図である。
【符号の説明】
１　アクセルペダル（操作部材）
１２　フィルタ板
１４　波長選択型フィルタ
１５　発光素子
１６　受光素子
１８　Ａ／Ｄ変換回路
２０　スロットル弁駆動部（作動部材）

Claims (3)

1. 操作部材の操作量を検出し、操作部材の操作量に応じて作動部材を制御する操作部材の操作量検出装置において、フィルタ板とこのフィルタ板を挟むように配置された発光素子及び受光素子を設け、フィルタ板あるいは発光素子及び受光素子の何れかを操作部材に連係させて、何れか一方を他方に対して移動可能に構成し、操作部材を操作することでフィルタ面を移動する発光素子から照射される検出光の透過点の移動方向に沿ってフィルタの物性値を徐々に変化させ、受光素子による発光素子からの照射光の検出出力を操作部材の操作量に応じて変化させることを特徴とする操作部材の操作量検出装置。
2. 上記フィルタを通過した検出光は受光素子に入力され、Ａ／Ｄ変換回路に出力された後に、予め設定された閾値にしたがって変換されることを特徴とする請求項１に記載の操作部材の操作量検出装置。
3. 上記フィルタは発光素子から照射される光のうち特定の周波数の光のみが透過して受光素子により検出される波長選択型のフィルタであって、前記検出光の透過点が移動する部位に沿って移動距離に応じて透過する光の波長が低周波から高周波に変化するような周波数選択特性を備えているものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の操作部材の操作量検出装置。

Images