特許 5698502 力センサーを備えるアクチュエータ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5698502

(24)【登録日】2015年2月20日

(45)【発行日】2015年4月8日

(54)【発明の名称】力センサーを備えるアクチュエータ装置

(51)【国際特許分類】

   B60T 7/00 20060101AFI20150319BHJP

   F16D 66/00 20060101ALI20150319BHJP

   B60T 17/22 20060101ALI20150319BHJP

【ＦＩ】

   B60T7/00 Z

   F16D66/00 Z

   B60T17/22 Z

【請求項の数】7

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2010-263126(P2010-263126)

(22)【出願日】2010年11月26日

(65)【公開番号】特開2011-111159(P2011-111159A)

(43)【公開日】2011年6月9日

【審査請求日】2013年8月8日

(31)【優先権主張番号】10 2009 056 209.5

(32)【優先日】2009年11月28日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】510312673

【氏名又は名称】カート ストール

(74)【代理人】

【識別番号】100098143

【弁理士】

【氏名又は名称】飯塚 雄二

(72)【発明者】

【氏名】カート ストール

【審査官】 谷口 耕之助

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２８６５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２１４０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２７８０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００７２２２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第３９７７２４１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２５５６８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第５４８３８２５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｔ ７／００

Ｂ６０Ｔ １７／２２

Ｆ１６Ｄ ６６／００

Ｇ０１Ｌ ５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車（４）の少なくとも１つのペダル（８）を操作するためのアクチュエータ装置（１０）において、
前記ペダル（８）に圧力を加えるべく、アクチュエータ（１４）によって駆動可能な少なくとも１つの操作要素（１２）と；前記操作要素（１２）の接触面（２０）に加えられる圧力を検出可能な力センサー（１６）とを備え、
前記接触面（２０）が圧力印加板（１８）によって形成され、
前記力センサー（１６）が前記圧力印加板（１８）の前記接触面（２０）と反対側の面（２２）に配設され、
前記圧力印加板（１８）と前記アクチュエータ（１４）との間に弾性曲げ部材（２８）が配置され、
前記力センサー（１６）は、前記弾性曲げ部材（２８）に設けられたストレインセンサーによって構成されることを特徴とするアクチュエータ装置。

【請求項2】

前記弾性曲げ部材（２８）が、前記圧力印加板（１８）に対して垂直な面での断面がＳ字形の形状（３０）を有することを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ装置。

【請求項3】

前記ストレインセンサーが、ワイヤストレインゲージ（２４）によって形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のアクチュエータ装置。

【請求項4】

前記ワイヤストレインゲージ（２４）が、前記弾性曲げ部材（２８）のＳ字形の形状（３０）全体に延在することを特徴とする、請求項３に記載のアクチュエータ装置。

【請求項5】

前記ストレインセンサー（１６）が信号の伝送のために評価装置（３４）に接続されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。

【請求項6】

操作特性が記憶可能かつ実行可能である電子装置（３８）によって前記アクチュエータ（１４）が制御可能であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。

【請求項7】

前記電子装置（３８）が制御回路を形成するために評価装置（３４）に接続されていることを特徴とする、請求項６に記載のアクチュエータ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の、自動車の少なくとも１つのペダルを操作するためのアクチュエータ装置に関する。このアクチュエータ装置は、自動車の少なくとも１つのペダルを操作するために少なくとも１つの操作要素を有する。その際、前記操作要素は、ペダルの作動のためにアクチュエータを利用して駆動させることができる。さらに、アクチュエータ装置は、操作要素の接触面に発生可能の作動力を検出もしくは導出できる力センサーを有する。

【背景技術】

【0002】

この種のアクチュエータ装置は、たとえばアクセル−、クラッチ−およびブレーキペダルのような自動車のペダルの機能テストおよび耐久テストを実施するために、または車両を自動化もしくは部分自動化して走行させるために必要になる。前記アクチュエータ装置は、その際に予想される車両の用途におけるペダルの実際の操作に広範囲に相当するペダルを作動するための繰り返しの運動経過を実行する。

【0003】

独国特許出願公開第２４１５０９５号から、ブレーキペダル接触クッションが該当するペダルに対して押圧可能であるブレーキペダル用の操作装置が知られている。前記ブレーキペダル接触クッションは、そのために玉継手を介して操作装置のピストンロッドに軸支されている。運転中に実際にブレーキペダルへ伝達される力を検出するために、ブレーキペダル接触クッションの底部に前記ブレーキペダル接触クッションと一緒に該当するペダルに対して押圧されるブレーキ力感知素子が設けられている。さらに、ペダルとブレーキペダル接触クッションの接触ならびにペダルの最終係止位置が検出可能である２つのマイクロスイッチが設けられている。

【0004】

前記公知のアクチュエータ装置の欠点は、特に故障のない運転を保証できるようにするために、ブレーキペダル接触クッションおよびマイクロスイッチの押棒が車両のブレーキペダルおよび脚部空間フロアに対して非常に正確に位置決めされなければならないので、該当する車両内への前記装置の組込みおよび整列に比較的コストがかかることである。とりわけ、正確な前調整においても、特に運転中に発生する振動によって、たとえばブレーキ力感知素子の変化する位置によってペダルに対して惹き起こされる誤作動を生じ得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】独国特許出願公開第２４１５０９５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の課題は、分類に基づくアクチュエータ装置において前記欠点を回避し、かつ簡単な組込みならびに故障のない運転を保証することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この課題は、請求項１の特徴を有するアクチュエータ装置によって解決される。その際、接触面は作動板によって形成されており、かつ力センサーは前記接触面から離間した作動板の側面に配設されている。ここで用語「作動板」によって、特に接触面側に市販のペダルの少なくとも幅に相当する本質的に平らな面状延伸部を有するあらゆる要素を表すことができる。それによって、力センサーは前記操作要素によって発生される圧縮力が前記作動板の接触面ではなく、その裏面で取り出される。例えば、金属板としての態様の場合のように好適な剛性の作動板の態様において、一方でそれによって裏面で取り出される測定値が本質的に接触面で発生される圧縮力と同一であることが達成され、他方では前記測定値が前記接触面のどの箇所に作動力が運転中に実際に発生されるかに本質的に左右されない。それによって、力センサーの測定値に及ぼす、たとえば振動に制約されたペダルに対する操作要素の位置変化の影響は無視することができる。とりわけ、このアクチュエータ装置の場合、十分に単にペダルの確実な作動が保証されるように、該当するペダルに操作要素が配置されている。それに対して、操作装置の位置決めにおいて前記を超える要求は不要であり、これがアクチュエータ装置の組込みを著しく簡素化する。

【0008】

特に有利な一実施形態において、力センサーは、作動板とアクチュエータの間に配設された弾性変形要素に伸びセンサーを有する。それによって、運転中の作動板に発生する圧縮力負荷の特に正確な検出がそこから生じる圧縮または伸びのような変形要素の長さ変化の検出によって可能である。

【0009】

その際、前記変形要素が曲げ棒を有し、もしくは前記曲げ棒によって形成されている場合に好適である。前記曲げ棒は、その際たとえば特にアルミニウムまたは鋼のような金属製または特に炭素繊維強化プラスチックのようなプラスチック製の、あらゆる公知の好適な弾性材料によって形成することができる。このような曲げ棒は、その際に一方で比較的大きい圧縮力の伝達も問題なく可能にする。他方では、この形状もしくは材料に制約された弾性によって、運転中に予想される荷重発生に対して安定したバネ定数を設定することができる。

【0010】

その際、前記曲げ棒がＳ字形の形状を有する場合に特に好適である。それによって、より大きい圧力付勢時でも変形要素の駆動側の部分と操作要素側の部分の一定の平行性を保証することができる。

【0011】

伸びセンサーは、好ましくはワイヤストレインゲージによって形成されている。それによって操作要素で、たとえば操作要素の単なる当接時に該当するペダルに発生するような非常に小さい圧縮応力も検出可能である。他方では、このようなワイヤストレインゲージによって、たとえば該当するペダルの最終位置に到達したときに発生するような飛越状に発生する圧力負荷も問題なく検出することができる。従って、伸びセンサーとしてのワイヤストレインゲージの使用によって、たとえば前記位置を検出するためのマイクロスイッチ装置のようなその他のセンサーもしくは検出手段を省くことができる。

【0012】

特に、ワイヤストレインゲージがその際に変形要素のＳ字形の形状領域にわたって延在する場合に好適であり、それによって非常に小さい力作用もしくは圧力作用も前記ワイヤストレインゲージによって検出することができる。

【0013】

好ましくは、前記力センサーは信号の伝送のために評価装置に接続されている。前記評価装置は、たとえば力センサーによって検出された測定値を利用者に表示するために、または前記測定値をアクチュエータの制御に使用するために前記測定値の継続処理を可能にする。

【0014】

さらに、操作特性が記憶可能かつ実行可能である電子装置によって前記アクチュエータが制御可能である場合に好適である。それによって、ペダルの一定の型式に対する一定のテスト経過を事前に指定し、かつプログラム技術的に記憶することが可能である。このテストは、次にアクチュエータ装置を利用して繰り返し対応するペダルで実施することができ、それによって比較可能のテスト結果が得られる。

【0015】

もう１つの有利な実施形態において、電子装置は制御回路を形成するために評価装置に接続されている。それによって、制御されると共に正確に所定の該当するペダルの作動がアクチュエータ装置を介して可能である。

【0016】

図に、本発明の例による実施形態が表示されている。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】組込み状態における本発明に係るアクチュエータ装置の正面図である。

【図2】図１に記載のアクチュエータ装置の側面図である。

【図3】図１に記載のアクチュエータ装置の操作要素のペダル側の端部の透視図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0018】

図１は、運転者シート６とペダル８の間の自動車４の脚部空間２を示す。耐久テストの枠組の中で前記ペダル８を作動するために、脚部空間２の中にアクチュエータ装置１０が使用されている。前記アクチュエータ装置は、たとえばペダル８に繰り返し圧縮力を付勢するために、アクチュエータ１４を利用して往復運動可能である２つの操作要素１２を有する。

【0019】

ペダル８の作動時にアクチュエータ装置１０によって発生された作動力を正確に把握できるようにするために、操作要素１２は、特に図２から読み取れるように、それぞれ１つの力センサー１６を有する。この力センサー１６は、作動されるペダル８に当接するために接触面２０を有する操作要素１２の作動板１８に設けられている。接触面２０は、その際運転中に通常生じる振動であらゆる場合に該当するペダル８への確実な当接が保証されているが、他方では隣接するペダル８の作動を除外できるように寸法指定されている。力センサー１６は、接触面２０から離間する作動板１８の側面２２に設けられている。

【0020】

特に図３から読み取れるように、力センサー１６は弾性変形要素２６に設けられているワイヤストレインゲージ２４の形態の伸びセンサーを有する。前記変形要素は、たとえばＳ字形の形状３０を有する曲げ棒２８によって形成されている。ワイヤストレインゲージ２４は、その際に操作要素１２からペダル８への作動力の取り込み時に変形される変形要素２６の領域にわたって離れて延在する。この変形はワイヤストレインゲージ２４によって、たとえばケーブル３２を介して転送できる電気信号へ変換される。

【0021】

図２から読み取れるように、力センサー１６はケーブル３２を介してまたはケーブルなしに評価装置３４に接続されている。この評価装置は、作動板１８で発生された作動力に応じてワイヤストレインゲージ２４から伝送される信号を受信し、この信号を変形要素２６の特性量に応じて対応する現在の作動力へ換算し、かつ前記作動力を、たとえばディスプレイ３６に表示する。

【0022】

さらに、アクチュエータ１４が制御可能であり、かつ特にアクチュエータ１４に対して記憶される種々の操作特性のためのメモリを含む電子装置３８を設けることができる。それによって、種々の所定のテスト経過をデータごとに記憶することができ、かつ必要に応じて操作要素１２が該当するペダル８をそれぞれの操作特性に相当する作動力を付勢するように、アクチュエータ１４を駆動するために呼び出すことができる。

【0023】

さらに、前記電子装置３８を、運転中に前記電子装置３８によって設定された作動力の目標値を実際に作動板１８で発生した作動力の現在値と連続的に比較できるようにするために評価装置３２と接続することが可能である。この方法により、評価装置３２および電子装置３４は力センサー１６と共にペダル８で発生した作動力の直接的制御を保証する制御回路を形成する。

【図1】

【図2】

【図3】