JP2001219827A - ペダル装置 - Google Patents

ペダル装置

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JP2001219827A
JP2001219827A JP2000035141A JP2000035141A JP2001219827A JP 2001219827 A JP2001219827 A JP 2001219827A JP 2000035141 A JP2000035141 A JP 2000035141A JP 2000035141 A JP2000035141 A JP 2000035141A JP 2001219827 A JP2001219827 A JP 2001219827A
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pedal
electromagnetic coil
pedal device
plunger
coil
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JP2000035141A
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Hisamitsu Saida
寿充 歳田
Takasuke Kaneda
敬右 金田
Toshimitsu Takahashi
利光 高橋
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両内のスペース効率を向上させることが可
能なペダル装置を提供する。 【解決手段】 本ペダル装置1は、入力操作用のペダル
10と、円筒状に配置されている電磁コイル13と、こ
のコイル13の周囲に配置されている軟磁性体からなる
ヨーク12と、軟磁性体からなりペダル10に固定され
るとともに電磁コイル13内をコイル13の中心軸に沿
って移動可能に配置されていて、コイル13に一定電流
を通電した際にその位置に応じて付加される吸引力が変
化するプランジャ11と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両等において操
作者が足で踏み込むことにより操作するペダル装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】車両の運転において運転者の操作入力を
受け付ける装置として、アクセルペダル、クラッチペダ
ル、ブレーキペダル等のペダル装置がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】例えば、制動系として
広く用いられている油圧式ブレーキの場合、ブレーキペ
ダルから各車輪に配置されたブレーキ本体までが油圧配
管によって接続されている。このため、制動系の配置が
制限され、車両内のスペース効率が低下していた。クラ
ッチペダルや、アクセルペダルについても機械的な接続
が一般的であり、同様の問題があった。
【0004】本発明は、車両内のスペース効率を向上さ
せることが可能なペダル装置を提供することを課題とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るペダル装置は、操作者の踏み込み操作
を検出するペダル装置であって、入力操作用のペダル
と、円筒状に配置されている電磁コイルと、この電磁コ
イルの周囲に配置されている軟磁性体からなるヨーク
と、軟磁性体からなりペダルに固定されるとともに電磁
コイル内を電磁コイルの中心軸に沿って移動可能に配置
されていて、電磁コイルに一定電流を通電した際にその
位置に応じて付加される吸引力が変化するプランジャ
と、を備えていることを特徴とする。
【0006】本発明に係るペダル装置は、ペダルを踏み
込むことで、プランジャが電磁コイルの中心軸内を移動
する。そして、プランジャ位置、つまりペダルの踏み込
み量に応じて付加される吸引力が変化する。この吸引力
を検出することにより、踏み込み量を検出することが可
能となる。この検出量を制動系や駆動系の制御装置に送
出することで、制動系や駆動系の電子制御が容易にな
る。さらに、配線、配管の自由度が増し、スペース効率
を向上させることができる。
【0007】電磁コイル内に磁束を検出する磁束検出手
段をさらに備えていてもよい。あるいは、電磁コイルの
インダクタンスを検出するインダクタンス検出回路をさ
らに備えていてもよい。磁束やインダクタンスを検出す
ることでプランジャ位置、つまりペダルの操作量を容易
に検出し得る。
【0008】また、電磁コイルは、軸方向に並べて配置
された2つの電磁コイルからなるものでもよい。この場
合は差動トランス法により出力電圧からプランジャ位
置、つまりペダルの操作量を容易に検出し得る。
【0009】このプランジャの電磁コイルへの挿入側の
先端はテーパ状に形成されており、そのテーパ角度は3
0〜45度に設定されていることが好ましい。テーパ角
度をこの範囲に設定すると、プランジャ位置に対する吸
引力の変化が好ましい特性を有し、吸引力からのプラン
ジャ位置の検出が容易となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
【0011】図1は、本発明に係るペダル装置の基本的
な構成を示す概略図である。このペダル装置1は、支点
Aを中心として操作者の踏み込み動作を入力として可動
するペダル10と、このペダルに固定されている純鉄系
等の軟磁性体からなるプランジャ11と、同じく純鉄系
の軟磁性体からなる略円筒形のヨーク12と、ヨーク1
2内に円筒状に配置されている電磁コイル13と、ヨー
ク12内のプランジャ11に対向する位置に固定されて
いるストッパ14と、操作者のペダル10の踏み込み動
作に対して復元力を付与するスプリング15とを有して
いる。このスプリング15の代わりに、オイルシリンダ
やガスシリンダ等の復元力を付与する部材を好適に使用
することができる。
【0012】プランジャ11は、ヨーク12および電磁
コイル13の中心軸に沿って移動するように配置されて
おり、最大踏み込み時にはストッパ14に突き当たる。
プランジャ11の先端(ストッパ14側)は図示されて
いるように円錐台形のテーパ状に加工されている。
【0013】このペダル装置1を使用する際は、コイル
13に1A以下の微小電流を通電しておく。操作者がペ
ダル10を踏み込むと、ペダル10に固定されているプ
ランジャ11は、ヨーク12とコイル13の共通の中心
軸に沿って両者の内部を移動する。これにより、プラン
ジャ11の位置に応じてヨーク12内の磁束が変化し、
プランジャ11に作用する吸引力が変化する。また、操
作者がペダル10から足を離すとスプリング15の復元
力によってペダル10およびプランジャ11は所定の位
置に戻される。図2は、テーパ角を変えた時のプランジ
ャ11の位置(変位)と吸引力特性を示したものであ
る。
【0014】図2に示されるようにプランジャ11の先
端形状は円筒よりもテーパ状に形成することが好まし
く、特に、テーパ角を30〜45度に設定すると、変位
が小さい場合でも吸引力の変化が大きくなるため、吸引
力変化から変位を特定しやすく好ましい。
【0015】この吸引力を検出する方法としては、任意
の位置、例えばストッパ14にホール素子を設置し、こ
のホール素子で検出した磁束から吸引力を算出する。磁
束と鎖交する断面積をS、検出した磁束密度をB、真空
透磁率をμ0とすると、吸引力はF=B2S/2μ0で表
せる。
【0016】また、本ペダル装置1では、図3に示され
るような変位−インダクタンス特性を有するので、この
インダクタンス変化を基にして変位量を算定してもよ
い。吸引力を検出する場合に比べて直接測定が可能であ
るため、その後の処理が容易になる利点がある。
【0017】図4〜図6は、このペダル装置1の実施形
態を示す図であり、それぞれブレーキ、アクセル、クラ
ッチペダルとして用いた場合を示している。
【0018】図4に示される装置では、ブレーキペダル
10aの操作量をブレーキコントロールコンピュータ2
0で検出し、ブレーキコントロールコンピュータ20は
検出した操作量に基づいてマスタシリンダ22に接続さ
れている電動ポンプ21を制御して、マスタシリンダ2
2からブレーキ配管23を介して各車輪24a〜24d
に設置されたブレーキ装置のホイルシリンダ25a〜2
5dに供給されるブレーキ油圧を昇圧してブレーキ装置
を作動させ、所望の制動力を発生させる。さらに、各ホ
イルシリンダ25a〜25dに供給されるブレーキ油圧
を独立して調整すると、制動時の車両の安定性を高める
ことができて好ましい。
【0019】本発明によるペダル装置をこのようにブレ
ーキペダルに適用すると、電子式のブレーキ制御が容易
になるとともに、ブレーキペダルと制御系統との間を油
圧配管で接続する必要がなくなるので、制御系等の配置
の自由度が増し、車両のスペース効率を向上させること
が可能となる。
【0020】図5に示される装置では、アクセルペダル
10bの操作量をエンジンコントロールコンピュータ3
0で検出し、エンジンコントロールコンピュータ30は
検出した操作量に基づいてスロットル31、燃料噴射装
置32を制御して図示していないエンジンの回転数を調
整する。この場合、スロットル装置を始めとする駆動系
周辺の各種の装置の電子制御が容易になるとともに、機
械式の制御でスロットルとアクセルペダルとを接続して
いたワイヤーが不要になり、エンジン吸気系等の配置の
自由度が増し、車両のスペース効率を向上させることが
可能となる。
【0021】図6に示される装置では、クラッチペダル
10cの操作状態をトランスミッションコントロールコ
ンピュータ40で検出し、トランスミッションコントロ
ールコンピュータ40は操作状態に応じてクラッチ42
を駆動するクラッチ駆動機構41を制御してクラッチ4
2の状態を変更する。本装置によれば、クラッチペダル
10cとクラッチ42とが機械的に接続されている場合
と異なり、クラッチき動機構41の駆動をトランスミッ
ションコントロールコンピュータ40で制御すること
で、クラッチ42の接続、非接続の切り替え、半クラッ
チ状態の設定を走行状態に合わせて最適に行うことが可
能となる。その結果、運転者のクラッチペダル10cの
操作状態が粗い場合でもスムースな変速操作を実現する
ことができて安定した乗り心地を実現できるとともにク
ラッチ42やトランスミッションの損傷が抑制できる。
さらに、クラッチペダル10cとクラッチ42とを機械
的に接続する場合に比べて、クラッチ42やトランスミ
ッションの配置の自由度が増し、車両のスペース効率を
向上させることが可能となる。
【0022】さらに、ブレーキ、アクセル、クラッチの
それぞれに本発明に係るペダル装置を使用すれば、ペダ
ル装置の本体部分を共通化することができるので、部品
の種別を減らすことができ、機械的な接続部品を削減で
きるとともに、共通化によるコストダウンも図れる。
【0023】図7は、本発明に係るペダル装置の別の基
本形態を示す概略図である。このペダル装置1dは、図
1に示されるペダル装置1と電磁コイル部分の構造が異
なり、軸方向に並べられた一次コイル13aと二次コイ
ル13bを有している点が特徴である。この装置は、プ
ランジャ11の変位によって、各電磁コイル13a、1
3bを流れる電流が変化することを利用して差動トラン
ス方式により検出を行うものであり、その変位−出力電
圧特性は図8に示されるようになる。このうち、出力電
圧が変位に対してほぼ直線的に変化する領域を使用領域
とすることで、出力電圧からプランジャ11の変位量を
一義的に求めることができる。
【0024】図9は、図1のペダル装置の変位−吸引力
特性を説明するグラフである。図9に示されるように、
図1に示されるペダル装置でペダル10を踏み込むこと
により、プランジャ11をヨーク12の奥まで挿入する
と、ある位置Xからは磁気飽和によって吸引力が略一定
となる。この磁気飽和点をペダル装置のスイッチのオン
・オフの切り替え点とすることで、例えば、ABSやブ
レーキアシストを作動させるスイッチとすることができ
る。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ペ
ダル装置の変位を電磁的に検出するように構成している
ので、ペダル装置と被操作側の装置とを機械的に接続す
る必要がなく、設置の自由度が高まり、スペース効率が
向上するとともに各種の電子制御が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るペダル装置の基本構成図である。
【図2】プランジャのテーパ角を変えた時の変位−吸引
力特性を示す図である。
【図3】図1の装置のプランジャの変位−インダクタン
ス特性を示す図である。
【図4】本発明に係るペダル装置をブレーキペダルに適
用した例を示す図である。
【図5】本発明に係るペダル装置をアクセルペダルに適
用した例を示す図である。
【図6】本発明に係るペダル装置をクラッチペダルに適
用した例を示す図である。
【図7】本発明に係るペダル装置の別の基本形態を示す
構成図である。
【図8】図7のペダル装置の変位−出力電圧特性を示す
図である。
【図9】図1のペダル装置の変位−吸引力特性を示す図
である。
【符号の説明】
1…ペダル装置、10…ペダル、11…プランジャ、1
2…ヨーク、13…コイル、14…ストッパ、15…ス
プリング、20…ブレーキコントロールコンピュータ、
30…エンジンコントロールコンピュータ、40…トラ
ンスミッションコントロールコンピュータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01D 5/20 G01D 5/20 B G05G 1/14 G05G 1/14 E 25/00 25/00 C (72)発明者 高橋 利光 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 2F063 AA02 BA30 DA05 GA04 GA52 KA01 2F077 CC02 FF02 FF04 FF12 JJ08 JJ21 VV02 3D046 CC04 HH02 3J070 AA32 BA71 CC04 CC71 DA01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操作者の踏み込み操作を検出するペダル
    装置であって、 入力操作用のペダルと、 円筒状に配置されている電磁コイルと、 前記電磁コイルの周囲に配置されている軟磁性体からな
    るヨークと、 軟磁性体からなり前記ペダルに固定されるとともに前記
    電磁コイル内を前記電磁コイルの中心軸に沿って移動可
    能に配置されていて、前記電磁コイルに一定電流を通電
    した際にその位置に応じて付加される吸引力が変化する
    プランジャと、 を備えているペダル装置。
  2. 【請求項2】 前記電磁コイル内に磁束を検出する磁束
    検出手段をさらに備えている請求項1記載のペダル装
    置。
  3. 【請求項3】 前記電磁コイルのインダクタンスを検出
    するインダクタンス検出回路をさらに備えている請求項
    1記載のペダル装置。
  4. 【請求項4】 前記電磁コイルは、軸方向に並べて配置
    された2つの電磁コイルからなる請求項1記載のペダル
    装置。
  5. 【請求項5】 前記プランジャの前記電磁コイルへの挿
    入側の先端はテーパ状に形成されており、そのテーパ角
    度は30〜45度に設定されている請求項1〜4のいず
    れかに記載のペダル装置。
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