JP2004517768A - 可変比率を有するブレーキペダル組立体 - Google Patents
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Abstract
Description
(発明の背景)
本発明は、一般にブレーキペダルに関し、より詳細には、可変比率リンク機構を有するブレーキペダル組立体に関する。
【0002】
車両、特に自動車は、車両の運動を制御するためのブレーキ装置を有する。在来のブレーキ装置は、運転者が車両の車輪に制動力を伝えるためのブレーキペダルを有する。ブレーキペダルは、プッシュロッドを介してブレーキブースターに協働的に連結されている。ブレーキブースターは、マスターシリンダーに協働的に連結され、マスターシリンダーは、ブレーキ配管を介してブレーキ機構に協働的に連結されている。ブレーキ機構は、車両の車輪に連結され、車輪に力を加えて車輪の回転運動の速度を落とす。
【0003】
種々の要因が、ブレーキ装置の総合効率に影響を与える。これらの要因のいくつかの例には、ブレーキブースター、マスターシリンダー直径及びタイヤの半径の大きさ、ブレーキパッド材料及びペダルのてこ比が含まれる。同時に、ブレーキ装置は、制動距離及び、車両の速度を落とすのに必要な力の量に関する法規制の条件を満たさなければならない。
【0004】
ペダルてこ比は、ブレーキペダル組立体を構成するレバー間の幾何学的関係に当たる。典型的なブレーキペダル組立体は、ペダルアームを有し、ペダルアームの上端は、支持ブラケットに回動自在に取付けられる。支持ブラケットは、車両に固定取付けされている。運転者の足によって押し下げられるペダルパッドは、ペダルアームの下端に取付けられる。ブレーキブースタープッシュロッドは、ペダルアームに、ペダルパッドとペダルアームの上端の回動点との間の位置に取付けられる。運転者が経験するブレーキ操作のフィーリング及び効き目は、「ペダル比率」の変更によって変えることができる。「ペダル比率」は、ペダルアームの回動点及びペダルパッド上の作用点間の距離である「a」と、回動点及びブースターロッド取付け点間の距離である「b」とで、比率a/bとして表せる。一般的には、ペダル比率の値が小さくなるほど、ペダルパッドによる移動距離に対するブレーキロッド回動点及びブースタープッシュロッドの相対的な移動距離が大きくなる。高いペダル比率は、効果的であり得るが、長いペダル移動がブレーキに「ふわふわ」したフィーリングを与えてしまう。反対に、低いペダル比率は、ペダル移動をより短くするが、ペダル移動がより短いと、急な又は鋭い制動作用を生じさせる。
【0005】
種々のタイプの可変比率ブレーキペダルが当該技術で知られている。例えば、Horvathによる1986年10月7日付けの米国特許第4,615,235号明細書は、可変比率ブレーキペダル組立体を開示する。この装置は、弓状に移動可能なペダルアームに回動自在に取付けられた第1のレバーを有する。第1のレバーの一端は、ブレーキブースタープッシュロッドに取付けられる。第1のレバーの他端は、回動制御レバーに回動自在に取付けられる。回動制御レバーは、その他端が固定取付けされる。ペダルアームの上端は、車両の一部分に固定取付けされる。かくして、ブレーキペダルを操作すると、ペダル比率は、ほぼ2つの要因によって、ブレーキペダルの移動に対して増大する。この装置が動作する間、ブレーキブースターロッドと第1のレバーとの間の第2の回動点の大きな角度変位は、ブレーキブースターロッドに過度な応力を生じさせることがある。
【0006】
可変ブレーキペダル組立体の他の例は、Yabusakiらによる2000年6月6日付けの米国特許第6,080,488号明細書に開示されている。この装置は、メインブラケット及びサブブラケットを有するペダルブラケットに取付けられた吊り下げペダルを有する。V字形旋回リンクが、ブレーキペダル及びプッシュロッドを連結する。所定の外力が車両の前部に加えられると、サブブラケットの細長い部分は、メインブラケットによって押し込まれ且つ車両の後方に旋回し、プッシュロッドの端のU字金具(Uリンク)は、サブブラケットの細長い部分の前面によって車両の前側に向けて押される。ブレーキペダルは、旋回リンクを介して、取付けボルトの周りで車両の前側に向かって旋回し、リンク及びペダルパッドは、車両の前側の方にずらされる。車両の前側に向うペダルパッドの移動によって、運転者の足は、ステアリングコラムなどの車両の一部分に接触することから保護される。この装置は、ペダルに関して車両の前部に加えられた外力の作用に対抗して働くけれども、一般的な運転状態のもとではペダル比率を変化させない。
【0007】
SUVのようなより大きな車両では、車両の運動を制御するためにより大きな力が必要とされ、特にブレーキ操作の初期に、より高いペダル比率が必要とされることがある。初期の休止位置から完全に押し下げられた位置までのブレーキペダルの変位は、ペダルストロークと称される。かくして、ブレーキロッド取付け点の相対位置がペダルアームの回動位置に対して変化するブレーキペダル組立体の技術分野において、乗数ペダル比率又はブレーキペダルのストローク中増大する可変ペダル比率を提供することが必要とされている。
【0008】
(発明の簡単な説明)
従って、本発明は、可変比率ブレーキペダル組立体である。可変比率ブレーキペダル組立体は、取付け面及び取付け面の両縁部から延びる間隔をおいた2つのサイドアームを有する支持ブラケットを含む。ブレーキペダル組立体は又、第1の回動点で支持ブラケットに回動自在に取付けられ且つペダルアームの下端に取付けられたペダルパッドを有するペダルアームを含む。ブレーキペダル組立体は又、ペダルリンク及びブレーキブースターリンクを有し、ペダルリンクは、第3の回動点でペダルアームに回動自在に連結された第1の端部と、第2の端部とを有し、ブレーキブースターリンクは、第4の回動点でペダルリンクの第2の端部に回動自在に取付けられた第1の端部と、第2の回動点で支持ブラケットに回動自在に取付けられた第2の端部と、を有する。ブレーキペダル組立体は、さらに、第2の回動点及び第5の回動点の間の距離が第2の回動点及び第4の回動点の間の距離より小さくなるようにされた第5の回動点に位置する、ブレーキブースターロッドをブレーキブースターリンクに取付けるためのブースターロッド取付け手段を含む。
【0009】
本発明の利点の1つは、制動効果を向上させる可変比率ブレーキペダル組立体を提供することにある。本発明の他の利点は、ペダルストロークに亘って制動フィーリングを向上させるためにペダルストロークの始めから終わりまでペダル比率を変える可変比率ブレーキペダル組立体を提供することにある。本発明のさらなる利点は、マスターシリンダー及びブレーキブースターの大きさが、ペダル比率に関して最適化されることである。本発明のさらなる利点は、ペダルストロークとペダル比率の関係が、凸状の曲線を描くことである。
本発明の他の特徴及び利点が、添付図面と関連して以下の詳細な説明を読むことでより良く理解されるとき、容易に認識されるだろう。
【0010】
(発明の詳細な説明)
図1乃至6を参照すると、車両操作者即ち運転者(図示せず)とブレーキ機構(図示せず)との間で信号を変換するための可変比率ブレーキペダル組立体10が示されている。当該技術で知られているように、ブレーキペダル組立体は、車両の速度を落とすためのブレーキ装置の一部である。固定されたブレーキペダル組立体では、床からのペダルパッドの高さは、所定の高さである。調節可能なブレーキペダル組立体では、床のような車両の一部分に対するペダルパッドの初期位置を、運転者が調節することができる。本実施形態では、ブレーキペダル組立体10は固定高さのブレーキペダル組立体であるが、高さ調節可能なブレーキペダル組立体も考えられることを認識すべきである。高さ調節可能なブレーキペダル組立体の例は、ここに援用する、共に譲渡された米国特許出願第09/882,981号明細書に開示されている。
【0011】
可変比率ブレーキペダル組立体10は、インストルメントパネルの下の従来の位置で、車両のダッシュパネル部分に固定取付けされる。ブレーキペダル組立体10は、ブレーキペダル組立体10をダッシュパネルに取付けるための支持ブラケット12を有する。支持ブラケット12は、支持ブラケット12をボルト等によって車両に取付けるための孔16を有するほぼ平面状の取付け面14を有する。支持ブラケットは又、取付け面14の両縁部から径方向に延びる間隔をおいた2つの側壁(side)18を有する。側壁18の各々は、上方アーム18a及び下方アーム18bを形成する。
【0012】
可変比率ブレーキペダル組立体10は、上方サイドアーム18a間に延びる回動ピン20を有する。回動ピン20は、ペダルアーム22、特に、ペダルアーム22の上端22aを、符号24で示す回動軸線P1を中心に回動自在に支持する。ブレーキペダル組立体10は、当該技術で知られているように、休止位置及び制動位置間のブレーキペダル組立体10の動きを制御するための、回動ピン20に協働的に配置されたねじりばね(図示せず)を有するのが好ましい。
【0013】
可変ペダル比率ブレーキペダル組立体10は、さらに、一対の回動自在に相互連結されたリンク、即ちペダルリンク26及びブレーキロッドブースターリンク28を有する。ペダルリンク26は、ほぼ平面状の部材である。ペダルリンク26の第1の端部26aは、ペダルアーム22に回動自在に連結され、ペダルリンク26の第2の端部26bは、ブレーキロッドブースターリンク28の第1の端部28aに回動自在に連結される。本実施例では、ペダルアーム22の各側に各々位置決めされた2つのペダルリンク26があることを認識すべきである。2つのペダルリンク26の使用により、ペダルアーム22からブレーキロッドブースター28に伝わる荷重がより良く分配されるという効果がある。
【0014】
ブレーキロッドブースターリンク28は、ほぼ平面状の部材である。この実施例では、ブレーキロッドブースターリンク28は、第1の端部28aと第2の端部28bとを有するほぼV字形状である。ブースターリンク28の第2の端部28bは、ブースターリンク回動ピン30を使用して、支持ブラケット12の下方サイドアーム18bに回動自在に取付けられ、ブレーキロッドブースターリンク28を、符号32で示す固定された第2の回動軸線P2を中心に回動させることができる。ブレーキロッドブースターリンク28の第1の端部28aは、ペダルリンク26をブレーキロッドブースターリンク28に回動自在に連結するためのリンクピン36を受け入れる孔34を有する。
【0015】
ブレーキロッドブースターリンクは、さらに、ブースターロッドリンク28に取付けられるブレーキブースターロッド取付け手段38を有する。この実施例では、取付け手段38はピンであるが、ボール継手のような他のタイプの取付け手段も考えられる。ブレーキブースターロッド39の一端は、取付け手段38に協働的に取付けられ、他端は、当該技術で知られているように、ブレーキブースターに協働的に取付けられて、制動を加える操作者の力をブレーキペダル組立体10からブレーキ装置に伝えることを認識すべきである。取付け手段38は、符号68で示す第5の回動点P5でブレーキロッドリンク28に位置決めされる。第2の回動点P232及び第5の回動点P5間の距離を、符号40で示すrbとして表す。ペダルリンク26の第1の端部26aは、符号42で示す回動点P3でペダルアーム22に回動自在に連結され、ペダルリンク26の第2の端部26bは、符号44で示す回動点P4でブースターロッドブースターリンク28に回動自在に連結される。第2の回動点P232及び第4の回動点P444間の距離を、符号60で示すrdとして表す。回動点P342及びP444は、符号46で示すLとして表すペダルリンク軸線を構成する。
【0016】
ブレーキペダル組立体10は、当該技術で知られているように、他の構成要素を有することを認識すべきである。例えば、ブレーキペダル組立体10は、ペダルアーム22が休止位置にあるとき、リンク26、28を位置決めするために、回動ピン20の上に、支持ブラケット12のサイドアーム18間に延びる停止部(図示せず)を有していても良い。可変比率ブレーキペダル組立体10は、さらに、ペダルアーム22の下方端22bに取付けられるペダルパッド50を有する。ペダルパッド50は、運転者の足がペダルパッド50に接触する符号54で示すペダル操作位置を提供する。
【0017】
図3乃至5を参照すると、ペダル比率は、第1の回動点P124及びパッド上の作用点54間のアーム長さ「a」52と、第1の回動点P124及び第5の回動点P568間の長さ「b」76との比率で定義される。固定されたレバー間関係でのペダル比率は、R=(a/b)として表される。しかしながら、可変関係では、可変比率は、比率乗数である(r1/r2)によって、R=(a/b)*(r1/r2)として表される。比率乗数は固定値であることを認識すべきである。図4に示すように、r2は、第1の回動P124からペダルリンク軸線L46までの垂直長さ56を表し、r1は、回動点P232からペダルリンク軸線L46までの垂直長さ58を表す。前述したように、ペダルリンク軸線L46は、ペダルリンク26の回動点P342及びP444を通って長手方向に延びる。
【0018】
比率乗数効果を維持するために、距離rb40は、距離rd60より短いことを認識すべきである。即ち、第2の回動点P232から第5の回動点P568までの距離は、第2の回動点P232及び第4の回動点P444間の距離より短い。
【0019】
図5に示すように、第1の回動点P124及び第2の回動点P232間の水平方向距離は、符号62で示すpivxであり、P232及びP124間の水平軸線の距離は、符号64で示すpivyである。垂直軸線と、第1の回動点P124及び第3の回動点P342間の距離rp78との間の角度は、アームが押し下げられていないとき、符号66で示すようにθSTである。同様に、第5の回動点P568及び符号80で示すブレーキブースター間の水平方向距離は、ブレーキブースター軸線即ち符号82で示すprlである。第2の回動点32及びブレーキブースター80間の垂直方向距離即ちprhを、符号84で示す。第2の回動点P232の角度変位を、符号86で示すθBで表す。これらの大きさがブレーキペダル装置の所望の作動フィーリングを得るために選択されることを理解すべきである。
【0020】
次に動作を説明する。運転者がペダルパッド50を押し下げると、ペダルリンク26の第2の端部26bは、第4の回動点P444を中心に時計回りに回転する。同時に、ブレーキロッドブースターリンク28の第2の端部28bは、ペダルリンク26がブレーキロッドブースターリンク28に折り重なるように、固定された第2の回動点P232を中心に反時計回りに回転する。ブースターロッド回動点P5の相対位置は、ペダルアーム22の第1の回動点P124に対して効果的に変化する。図6に符号70で示すように、ペダルフィーリングに関する、ペダル比率74の変化の効果をグラフで示す。x軸72はペダルパッド位置であり、ペダルストロークと称し、角度で示す。y軸74はペダル比率である。かくして、凸状の曲線76で示されるように、ペダル比率は、ペダル(ストローク)が初期位置と完全に押し下げられた位置との間で移動すると、はじめに所定の割合で増加し、一定の比率に達し、他の所定の割合で減少する。増加するブレーキ比率は、rbがrdより小さいときもたらされる。例えば、ペダル比率は、ストロークの始まりから約15°まで高い割合で増加し、また、ペダル比率は、約2.2から4.6まで増加し、一定になり、その後、ゆっくりした他の割合で減少する。有利なことに、ペダル比率曲線76の凸状形状は、ペダルストロークに亘って、良いペダルフィーリング及び制動効果をもたらす。
【0021】
本発明を例示の態様で説明してきた。使用された用語は限定するためのものではなく、説明上のものであることを理解すべきである。本発明の多くの変形及び修正が上述の教示に照らして可能である。従って、添付した特許請求の範囲内で、本発明を特に説明した以外の方法で実施しても良いことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明による可変比率ブレーキペダル組立体の斜視図である。
【図2】
本発明による図1の可変比率ブレーキペダル組立体の側面図である。
【図3】
本発明による図1の可変比率ブレーキペダル組立体のペダル比率を幾何学的に示す略図である。
【図4】
本発明による図1の可変比率ブレーキペダル組立体のペダルレバー及びブレーキブースターレバーの幾何学的関係を示す略図である。
【図5】
本発明による図1の可変比率ブレーキペダル組立体のペダルレバー及びブレーキブースターレバーの幾何学的関係を示す線図である。
【図6】
本発明による図1の可変比率ブレーキペダル組立体のペダルストロークに対するペダル比率を示すグラフである。
Claims (19)
- 可変比率を有するブレーキペダル組立体であって、
取付け面及びこの取付け面の両縁部から延びる離間した2つのサイドアームを有する支持ブラケットと、
ペダルアームであって、このペダルアームの上端が第1の回動点で上記支持ブラケットに回動自在に取付けられると共にこのペダルアームの下端にペダルパッドが取付けられている上記ペダルアームと、
第1の端部と第2の端部を有するペダルリンクであって、この第1の端部が第3の回動点で上記ペダルアームに回動自在に連結されている上記ペダルリンクと、
第1の端部と第2の端部を有するブレーキブースターリンクであって、このブレーキブースターの第1の端部が第4の回動点で上記ペダルリンクの上記第2の端部に回動自在に取付けられ、第2の端部が第2の回動点で上記支持ブラケットに回動自在に取付けられている上記ブレーキブースターリンクと、
第5の回動点でブレーキブースターリンクに位置決めされたブレーキブースターロッド取付け手段であって、上記第5の回動点は、上記第2の回動点及び上記第5の回動点間の距離が上記第2の回動点及び上記第4の回動点間の距離より小さくなるように上記ブレーキブースターリンクに位置決めされている上記ブレーキブースターロッド取付け手段と、
を有することを特徴とする可変比率ブレーキペダル組立体。 - 上記サイドアームは上方アーム及び下方アームを有し、上記ペダルアームは上記第1の回動点で上記上方サイドアームに回動自在に取付けられている請求項1記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 上記ブレーキブースターリンクは上記第2の回動点で上記下方サイドアームに回動自在に取付けられている請求項2記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 更に、2つのペダルリンクを有し、上記ペダルアームが上記ペダルリンクの上記第1の端部の間に配置されている請求項1記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 上記ペダル比率は、所定のペダルストロークに亘って、所定の第1の割合で増加し、一定になり、さらに所定の第3の割合で減少する請求項1記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 上記ペダルストロークは、初期休止位置及び完全に押し下げられた位置間のペダルパッドの移動距離である請求項5記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 上記ブレーキブースターリンクはほぼ平面状のV字形を有する請求項1記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 上記ペダルリンクはほぼ平面状の部材である請求項1記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 可変ペダル比率を有するブレーキペダル組立体であって、
取付け面及びこの取付け面の両縁部から延びる離間した2つのサイドアームを有し、これらのサイドアームの各々は上方アーム及び下方アームを有する支持ブラケットと、
ペダルアームであって、このペダルアームの上端が第1の回動点で上方サイドアーム間に回動自在に取付けられると共にこのペダルアームの下端にペダルパッドが取付けられている上記ペダルアームと、
第1の端部と第2の端部を有するペダルリンクであって、第1の端部は第3の回動点で上記ペダルアームに回動自在に連結されている上記ペダルリンクと、
第1の端部と第2の端部を有するブレーキブースターリンクであって、第1の端部は第4の回動点で上記ペダルリンクの上記第2の端部に回動自在に取付けられており、第2の端部は第2の回動点で上記下方サイドアームに回動自在に取付けられている上記ブレーキブースターリンクと、
第5の回動点でブレーキブースターリンクに位置決めされているブレーキブースターロッド取付け手段であって、上記第5の回動点は、上記第2の回動点及び上記第5の回動点間の距離が上記第2の回動点及び上記第4の回動点間の距離より小さくなるように上記ブレーキブースターリンクに位置決めされている上記ブレーキブースターロッド取付け手段と、
を有することを特徴とする可変比率ブレーキペダル組立体。 - 更に、2つのペダルリンクを有し、上記ペダルアームは上記ペダルリンクの上記第1の端部の間に配置されている請求項9記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 上記ブレーキブースターリンクはほぼ平面状のV字形を有する請求項9記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 上記ペダルリンクはほぼ平面状の部材である請求項9記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 上記ペダル比率は、所定のペダルストロークに亘って、所定の第1の割合で増加し、一定になり、さらに、所定の第3の割合で減少する請求項9記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 上記ペダルストロークは、初期休止位置及び完全に押し下げられた位置間のペダルパッドの移動距離である請求項9記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 可変ペダル比率を有するブレーキペダル組立体であって、
取付け面及びこの取付け面の両縁部から延びる離間した2つのサイドアームを有し、これらのサイドアームの各々は上方アーム及び下方アームを有する支持ブラケットと、
ペダルアームであって、このペダルアームの上端が第1の回動点で上方サイドアーム間に回動自在に取付けられると共にこのペダルアームの下端にペダルパッドが取付けられている上記ペダルアームと、
第1の端部と第2の端部を有するペダルリンクであって、この第1の端部が第3の回動点で上記ペダルアームに回動自在に連結されている上記ペダルリンクと、
第1の端部と第2の端部を有するブレーキブースターリンクであって、第1の端部は第4の回動点で上記ペダルリンクの上記第2の端部に回動自在に取付けられ、第1の端部は第2の回動点で上記下方サイドアームに回動自在に取付けられている上記ブレーキブースターリンクと、
第5の回動点でブレーキブースターリンクに位置決めされているブレーキブースターロッド取付け手段であって、上記第5の回動点は、上記第2の回動点及び上記第5の回動点間の距離が上記第2の回動点及び上記第4の回動点間の距離より小さくなるように上記ブレーキブースターリンクに位置決めされ、上記ペダル比率は、所定のペダルストロークに亘って、所定の第1の割合で増加し、一定になり、さらに所定の第3の割合で減少する上記ブレーキブースターロッド取付け手段と、
を有することを特徴とする可変比率ブレーキペダル組立体。 - 更に、2つのペダルリンクを有し、上記ペダルアームは上記ペダルリンクの上記第1の端部の間に配置されている請求項15記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 上記ブレーキブースターリンクはほぼ平面状のV字形を有する請求項15記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 上記ペダルリンクはほぼ平面状の部材である請求項15記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
- 上記ペダルストロークは、初期休止位置及び完全に押し下げられた位置間のペダルパッドの移動距離である請求項15記載の可変比率ブレーキペダル組立体。
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