JP2007320518A

JP2007320518A - ブレーキペダル装置

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Publication number: JP2007320518A
Application number: JP2006155860A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Fukase; 明彦深瀬
Original assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Current assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2026-06-05
Also published as: EP1864877B1; EP1864877A1; US20070277640A1; DE602007005867D1; CN101085614A; US7735393B2; CN101085614B; JP4486617B2

Abstract

【課題】踏力の伝達効率や耐久性を大きく損なうことなく、ペダルストロークの途中でレバー比を大きく変化させることが可能で、レバー比特性の設計の自由度が高いブレーキペダル装置を提供する。
【解決手段】初期位置から特性変換点までの第１領域では、第１連結リンク３２を介して踏力が伝達される一方、特性変換点以降の第２領域では第２連結リンク３４を介して踏力が伝達されるため、第１領域および第２領域で別々にレバー比特性を設定できるとともに、長穴４６の長さ寸法などで特性変換点を適当に定めることができるため、ペダルストロークの任意の位置でレバー比を不連続に大きく変化させることが可能で、レバー比特性の設計の自由度が向上する。また、第１連結リンク３２または第２連結リンク３４を介して操作ペダル１８から回動部材２２に踏力が伝達されるため、オフセットによるこじりを生じて踏力の伝達効率や耐久性が大きく損なわれる恐れがない。
【選択図】図２

Description

本発明はブレーキペダル装置に係り、特に、レバー比特性の設定の自由度が高いブレーキペダル装置に関するものである。

(a) 第１軸心まわりに回動可能に配設された操作ペダルと、(b) 前記第１軸心と平行な第２軸心まわりに回動可能に配設されるとともに、リンク機構を介して前記操作ペダルに連結され、その操作ペダルの踏込み操作に連動して機械的にその第２軸心まわりに回動させられる回動部材と、(c) その回動部材の回動に伴って機械的に押圧または引張させられる出力部材と、を有するブレーキペダル装置が知られている。例えば特許文献１に記載の装置はその一例で、操作ペダルの踏込み力に対する出力の比率を表すレバー比がペダルストロークに応じて変化させられる。
特開平７−２０５７７６号公報特開平１０−２９５１０号公報

しかしながら、このような従来のブレーキペダル装置においては、リンク機構の連結位置に応じてレバー比の変化特性（レバー比特性）が定まるため、ペダルストロークの途中でレバー比を大きく変化させることが困難で、必ずしも十分に満足できるものではなかった。

なお、特許文献２には、通常は操作ペダルから弾性部材を経由してブレーキブースタの入力軸に踏力を伝達するが、ブレーキブースタの故障時等に大きな踏力が加えられると、操作ペダルから直接ブレーキブースタの入力軸に踏力が伝達されるようになり、伝達経路の変化でレバー比特性を大きく変化させる技術が記載されている。しかしながら、この場合は、踏力に応じてレバー比特性を変化させるもので、通常のペダル操作時にペダルストロークに応じてレバー比を大きく変化させるものではない。また、弾性部材の入力点はブレーキブースタの入力軸に対してオフセットしているため、こじりが生じ易く、踏力の伝達効率や耐久性が損なわれる恐れがある。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、踏力の伝達効率や耐久性を大きく損なうことなく、ペダルストロークの途中でレバー比を大きく変化させることが可能で、レバー比特性の設計の自由度が高いブレーキペダル装置を提供することにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 第１軸心まわりに回動可能に配設された操作ペダルと、(b) 前記第１軸心と平行な第２軸心まわりに回動可能に配設されるとともに、リンク機構を介して前記操作ペダルに連結され、その操作ペダルの踏込み操作に連動して機械的にその第２軸心まわりに回動させられる回動部材と、(c) その回動部材の回動に伴って機械的に押圧または引張させられる出力部材と、を有するブレーキペダル装置において、(d) 前記リンク機構は、それぞれ前記操作ペダルと前記回動部材とを所定の遊びを持って連結する一対の第１連結リンクおよび第２連結リンクを備えており、(e) 前記操作ペダルのペダルストロークの所定の特性変換点より前の第１領域では、前記第１連結リンクを介して前記回動部材が回動させられるとともに、その第１連結リンクの連結位置に応じて定まるレバー比特性１でレバー比が変化させられる一方、その特性変換点よりも後の第２領域では、前記第２連結リンクを介してその回動部材が回動させられるとともに、その第２連結リンクの連結位置に応じて定まるレバー比特性２でレバー比が変化させられることを特徴とする。

第２発明は、第１発明のブレーキペダル装置において、(a) 前記第１連結リンクおよび前記第２連結リンクは、前記操作ペダルおよび前記回動部材に対する計４箇所の連結位置がそれぞれ別個に定められているとともに、(b) その第１連結リンクおよび第２連結リンクの各々について、前記操作ペダルおよび前記回動部材の何れか一方の連結位置には長穴が設けられ、その長穴により前記遊びが設けられていることを特徴とする。

このようなブレーキペダル装置においては、特性変換点より前の第１領域では第１連結リンクを介して回動部材が回動させられることによりレバー比特性１でレバー比が変化させられる一方、特性変換点を超えた第２領域では第２連結リンクを介して回動部材が回動させられることによりレバー比特性２でレバー比が変化させられる。これ等のレバー比特性１、２は、第１連結リンク、第２連結リンクの連結位置によってそれぞれ独自に設定できるとともに、レバー比特性１からレバー比特性２に切り換わる特性変換点は、第１連結リンク、第２連結リンクの連結位置や遊びの大きさなどによって適宜設定できる。

このように、第１領域および第２領域で別々にレバー比特性を設定できるとともに、それ等の第１領域および第２領域の境界である特性変換点を適当に定めることができるため、ペダルストロークの任意の位置（特性変換点）でレバー比を不連続に大きく変化させることが可能で、レバー比特性の設計の自由度が向上し、一層優れたブレーキ操作フィーリングが得られるようになる。また、第１領域では第１連結リンクを介して操作ペダルから回動部材に踏力が伝達され、第２領域では第２連結リンクを介して操作ペダルから回動部材に踏力が伝達されるため、前記特許文献２のようにオフセットによるこじりを生じて踏力の伝達効率や耐久性が大きく損なわれる恐れがない。

第２発明では、操作ペダルおよび回動部材に対する第１連結リンク、第２連結リンクの計４箇所の連結位置がそれぞれ別個に定められているため、レバー比特性１およびレバー比特性２の設定の自由度が高い。また、その連結位置に長穴が設けられ、その長穴によって遊びが設けられているため、第１連結リンクおよび第２連結リンクは長穴内を相対移動させられるとともに、その長穴の端部に到達することによりレバー比特性が切り換えられるため、操作ペダルの踏込み操作に伴ってレバー比特性の切換動作が安定して円滑に行われる。

ここで、第１領域および第２領域は、例えばペダルストロークの前半、後半に分けて定められるが、必ずしも半分ずつである必要はなく、一方が１／３程度、或いはそれ以下でも良いなど、適宜定められる。レバー比の大きさも、第１領域より第２領域で大きくなるようにしても良いし、第１領域より第２領域で小さくなるようにしても良いなど、適宜定められる。パニックブレーキなどで操作ペダルが大きく踏込み操作された場合だけ、ペダルストロークが第２領域に到達し、レバー比が一気に増加或いは減少するようにすることもできるなど、種々の態様が可能である。

第１連結リンクおよび第２連結リンクは、第１軸心や第２軸心に直角な正面図において、例えば操作ペダルが踏込み操作される前の初期状態で互いに平行となる姿勢で配置されるが、平行でなくても差し支えない。また、レバー比特性１やレバー比特性２によっては、第１連結リンクと第２連結リンクとが交差するように配置することも可能である。

また、第１連結リンクおよび第２連結リンクとは別に、操作ペダルと回動部材とを所定の遊びを持って連結する第３連結リンクを設け、操作ペダルのペダルストロークを３つの領域に分けて、第１領域では第１連結リンクを介して回動部材が回動させられることによりレバー比特性１でレバー比が変化させられ、第２領域では第２連結リンクを介して回動部材が回動させられることによりレバー比特性２でレバー比が変化させられ、第３領域では第３連結リンクを介して回動部材が回動させられることによりレバー比特性３でレバー比が変化させられるようにすることもできる。

第１連結リンクおよび第２連結リンクは、操作ペダルおよび回動部材に対する計４箇所の連結位置が何れも相違していても良いが、操作ペダルおよび回動部材に対する連結位置の何れか一方を同じ（連結ピン等が共通）にすることも可能で、その場合は他方の連結位置に遊びを設ければ良い。

第２発明では、操作ペダルおよび回動部材の何れか一方の連結位置に長穴が設けられることにより遊びが設けられているが、第１発明の実施に際しては、操作ペダルおよび回動部材の両方に長穴を設けることもできるし、切欠を設けたり係合突起を設けたりして遊びを設けることも可能である。また、第１連結リンクや第２連結リンクに長穴を設け、操作ペダルや回動部材に配設された連結ピンと係合させることにより、その長穴によって遊びを設けることもできる。長穴は、直線状であっても円弧形状であっても良いなど、種々の態様が可能である。

出力部材は、例えば操作ペダルの踏込み操作に伴って押圧されるブレーキブースタのロッドなどであるが、踏込み操作に伴って引っ張られるブレーキケーブルなどでも良い。出力部材に加えられる荷重や出力部材の変位を電気的に検出してブレーキ力を制御する電動式ブレーキ装置にも本発明は適用され得る。

本発明のブレーキペダル装置は、常用ブレーキ装置に好適に適用されるが、パーキングブレーキ装置に適用することもできる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である常用ブレーキ用のブレーキペダル装置１０を、車両への設置状態において車両の横方向から見た概略正面図で、ブラケット１２、１４は車体に一体的に固設される。ブラケット１２には、略水平な第１支持軸１６の軸心まわりに回動可能に操作ペダル１８が配設されているとともに、ブラケット１２、１４を連結している第２支持軸２０には、その軸心まわりに回動可能に回動部材２２が配設されており、それ等の操作ペダル１８と回動部材２２とに跨がってリンク機構２４が配設されている。第１支持軸１６および第２支持軸２０は互いに平行で、それらの軸心は第１軸心、第２軸心に相当する。

操作ペダル１８は、下端に設けられたペダルパッド２６が運転者によって踏込み操作されることにより、図１において第１支持軸１６の右回りに回動させられ、操作ペダル１８の上端部に連結されたリンク機構２４を介して回動部材２２を第２支持軸２０の左まわりに機械的に回動させる。回動部材２２の上端部には、第２支持軸２０と平行な連結ピン２８の軸心まわりに相対回動可能にブレーキブースタのロッド３０が連結されており、回動部材２２の回動に伴って機械的に図の左方向へ押圧され、図示しないマスターシリンダのプッシュロッドを押し込んでブレーキ油圧を発生させる。ロッド３０は、ブレーキブースタから突き出すように付勢されており、ペダルパッド２６の踏込み操作が解除されると、その付勢力によって回動部材２２は第２支持軸２０の右まわりに戻り回動させられるとともに、操作ペダル１８は第１支持軸１６の左まわりに戻り回動させられて図１に示す初期位置に保持される。上記ロッド３０は出力部材に相当する。

リンク機構２４は、図２に示すように、それぞれ操作ペダル１８の上端部と回動部材２２の下端部とに跨がって配設された一対の第１連結リンク３２および第２連結リンク３４を備えている。これ等の第１連結リンク３２、第２連結リンク３４は、それぞれ操作ペダル１８、回動部材２２の両側（図面の表側および裏側）に一対ずつ配設されているとともに、長手方向の両端部において、何れも第１支持軸１６や第２支持軸２０と平行な連結ピン３６、３８、４０、４２により一体的に連結されている。そして、操作ペダル１８側の連結ピン３６、４０は、それぞれ操作ペダル１８に形成された取付穴内に回動可能に挿通させられて、操作ペダル１８の一定の位置に連結されている一方、回動部材２２側の連結ピン３８、４２は、それぞれ回動部材２２に形成された直線状の長穴４４、４６内を移動可能に挿通させられており、その長穴４２、４４によって所定の遊びが設けられている。

上記第１連結リンク３２、第２連結リンク３４は、図２の(a) に示す初期位置の状態で、互いに平行となるように連結位置（連結ピン３６、３８、４０、４２の位置）が定められているとともに、長穴４４、４６は、その初期位置の状態で長穴４４は第１連結リンク３２と重なり、長穴４６は第２連結リンク３４の延長線と一致するように、互いに平行でそれぞれ所定の長さを有して設けられている。この初期位置の状態では、長穴４４の一端部に連結ピン３８が当接させられており、ロッド３０の付勢力に従って回動部材２２が第２支持軸２０の右まわりに付勢されることにより、操作ペダル１８は第１連結リンク３２を介して第１支持軸１６の左まわりに付勢されて初期位置に保持されている。そして、この状態から操作ペダル１８が踏込み操作されると、回動部材２２は第１連結リンク３２を介して第２支持軸２０の左まわりに回動させられ、ロッド３０を左方向へ押圧する。第２連結リンク３４側の長穴４６は、図２の(a) の初期位置の状態において、操作ペダル１８の踏込み方向すなわち第２支持軸２０の左まわり方向に、所定の遊びを有するように設けられており、操作ペダル１８が踏込み操作されて図２の(b) に示す特性変換点に達するまでは、第２連結リンク３４の連結ピン４２は長穴４６内を移動させられるだけである。

したがって、図２の(a) に示す初期位置から(b) に示す特性変換点までの間は、操作ペダル１８の踏力が第１連結リンク３２を介して回動部材２２に伝達されるとともに、その第１連結リンク３２の連結位置に応じて定まるレバー比特性１でレバー比が変化させられる。すなわち、図３の(c) において、操作ペダル１８のペダルストロークが特性変換点ＳＰ１に達するまでの第１領域では、第１連結リンク３２によって踏力が伝達されるとともに、レバー比特性１でレバー比が変化させられるのである。この時のレバー比ＲＬ１は、図３の(a) に示すように、第１支持軸１６からペダルパッド２６までのペダルアーム長さＬ、第１支持軸１６から第１連結リンク３２までのモーメント長さＲ１、第２支持軸２０から第１連結リンク３２までのモーメント長さＲ２、第２支持軸２０からロッド３０までのモーメント長さＲ３を用いて、次式(1) で表され、ペダルストロークに応じてモーメント長さＲ１、Ｒ２、Ｒ３が変化させられることにより、レバー比ＲＬ１も連続的に変化させられる。なお、図３(c) のレバー比特性１は例示で、(a) に示すレバー比ＲＬ１の説明図に対応するものではない。
ＲＬ１＝（Ｌ／Ｒ１）×（Ｒ２／Ｒ３）・・・(1)

一方、図２の(b) に示す特性変換点に達すると、第２連結リンク３４の連結ピン４２が長穴４６の一端部に当接させられるとともに、連結ピン３８が長穴４４の一端部から離間させられ、回動部材２２は第２連結リンク３４を介して第２支持軸２０の左まわりに回動させられてロッド３０を左方向へ押圧するようになる。第１連結リンク３２側の長穴４４は、図２の(b) の特性変換点の状態において、操作ペダル１８の踏込み方向と反対方向すなわち第２支持軸２０の右まわり方向に、所定の遊びを有するように設けられており、操作ペダル１８が図２の(b) に示す特性変換点から更に踏込み操作されると、第１連結リンク３２の連結ピン３８は長穴４４内を移動させられるだけである。長穴４４は、操作ペダル１８が強く踏込み操作された場合でも、連結ピン３８との間に所定の遊びが残るように、十分に余裕を持って設けられている。

したがって、図２の(b) に示す特性変換点以降では、操作ペダル１８の踏力が第２連結リンク３４を介して回動部材２２に伝達されるとともに、その第２連結リンク３４の連結位置に応じて定まるレバー比特性２でレバー比が変化させられる。すなわち、図３の(c) において、操作ペダル１８のペダルストロークが特性変換点ＳＰ１を超えた第２領域では、第２連結リンク３４によって踏力が伝達されるとともに、レバー比特性２でレバー比が変化させられるのである。この時のレバー比ＲＬ２は、図３の(b) に示すように、第１支持軸１６からペダルパッド２６までのペダルアーム長さＬ、第１支持軸１６から第２連結リンク３４までのモーメント長さｒ１、第２支持軸２０から第２連結リンク３４までのモーメント長さｒ２、第２支持軸２０からロッド３０までのモーメント長さｒ３を用いて、次式(2) で表され、ペダルストロークに応じてモーメント長さｒ１、ｒ２、ｒ３が変化させられることにより、レバー比ＲＬ２も連続的に変化させられる。なお、図３(c) のレバー比特性２は例示で、(b) に示すレバー比ＲＬ２の説明図に対応するものではない。
ＲＬ２＝（Ｌ／ｒ１）×（ｒ２／ｒ３）・・・(2)

ここで、レバー比特性１、２は、第１連結リンク３２、第２連結リンク３４の連結位置（連結ピン３６、３８、４０、４２の位置）によってそれぞれ独自に設定できる。また、レバー比特性１からレバー比特性２に切り換わる特性変換点ＳＰ１は、第１連結リンク３２、第２連結リンク３４の連結位置や長穴４６の長さ寸法などによって適宜設定することが可能で、本実施例では、例えば通常のブレーキ操作で踏み込まれるペダルトスロークの中間位置でレバー比特性が切り換えられるように定められている。

このように、本実施例のブレーキペダル装置１０によれば、第１領域および第２領域で別々にレバー比特性を設定できるとともに、それ等の第１領域および第２領域の境界である特性変換点ＳＰ１を適当に定めることができるため、ペダルストロークの任意の位置（特性変換点ＳＰ１）でレバー比を不連続に大きく変化させることが可能で、レバー比特性の設計の自由度が向上し、一層優れたブレーキ操作フィーリングが得られるようになる。

また、第１領域では第１連結リンク３２を介して操作ペダル１８から回動部材２２に踏力が伝達され、第２領域では第２連結リンク３４を介して操作ペダル１８から回動部材２２に踏力が伝達されるため、前記特許文献２のようにオフセットによるこじりを生じて踏力の伝達効率や耐久性が大きく損なわれる恐れがない。

また、本実施例では、操作ペダル１８および回動部材２２に対する第１連結リンク３２、第２連結リンク３４の計４箇所の連結位置がそれぞれ別個に定められているため、レバー比特性１およびレバー比特性２の設定の自由度が高い。

また、長穴４４、４６によって遊びが設けられているため、第１連結リンク３２および第２連結リンク３４は長穴４４、４６内を相対移動させられるとともに、第２連結リンク３４の連結ピン４２が長穴４６の端部に到達することによりレバー比特性が切り換えられるため、操作ペダル１８の踏込み操作に伴ってレバー比特性の切換動作が安定して円滑に行われる。

なお、上記実施例では、初期状態において第１連結リンク３２と第２連結リンク３４とが互いに平行になるように、操作ペダル１８および回動部材２２に対する連結位置が定められていたが、図４に示すリンク機構５０のように、初期状態において第１連結リンク３２と第２連結リンク３４とが非平行になるように連結位置が定められても良い。長穴４４、４６の向きも、操作ペダル１８の踏込み操作時に所定の遊びを有するように、言い換えれば第２支持軸２０の軸心を中心とする周方向に所定の寸法を有するように設けられれば良い。

また、前記実施例では、操作ペダル１８および回動部材２２に対する第１連結リンク３２、第２連結リンク３４の計４箇所の連結位置がそれぞれ別個に定められていたが、例えば図５に示すリンク機構６０のように、第１連結リンク３２および第２連結リンク３４の操作ペダル１８側の端部を単一の連結ピン６２によって共通の連結位置に連結するようにしても良い。

また、前記実施例では回動部材２２に長穴４４が設けられていたが、図６に示すリンク機構７０のように、操作ペダル１８側に長穴７２を設け、第１連結リンク３２の連結ピン３６を所定の遊びを持って操作ペダル１８に連結する一方、連結ピン３８を回動部材２２の一定位置に連結するようにしても良い。第２連結リンク３４側の長穴４６についても、同様に操作ペダル１８側に設けることが可能である。更に、このような長穴を操作ペダル１８側および回動部材２２側の両方に設けることも可能である。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

本発明の一実施例であるブレーキペダル装置を示す概略正面図である。図１の実施例のリンク機構部分を拡大して示す図で、(a) は初期位置の状態、(b) は特性変換点まで操作ペダルが踏込み操作された状態である。図１の実施例のレバー比特性を説明する図で、(a) は第１領域のレバー比ＲＬ１の説明図、(b) は第２領域のレバー比ＲＬ２の説明図、(c) は全ペダルトスロークのレバー比特性の一例を示す図である。本発明の他の実施例を説明する図で、図２の(a) に相当する初期位置におけるリンク機構部分の拡大図である。本発明の更に別の実施例を説明する図で、図２の(a) に相当する初期位置におけるリンク機構部分の拡大図である。本発明の更に別の実施例を説明する図で、図２に相当する図である。

符号の説明

１０：ブレーキペダル装置１６：第１支持軸（第１軸心）１８：操作ペダル２０：第２支持軸（第２軸心）２２：回動部材２４、５０、６０、７０：リンク機構３０：ロッド（出力部材）３２：第１連結リンク３４：第２連結リンク３６、３８、４０、４２、６２：連結ピン（連結位置）４４、４６、７２：長穴（遊び）ＳＰ１：特性変換点

Claims

第１軸心まわりに回動可能に配設された操作ペダルと、
前記第１軸心と平行な第２軸心まわりに回動可能に配設されるとともに、リンク機構を介して前記操作ペダルに連結され、該操作ペダルの踏込み操作に連動して機械的に該第２軸心まわりに回動させられる回動部材と、
該回動部材の回動に伴って機械的に押圧または引張させられる出力部材と、
を有するブレーキペダル装置において、
前記リンク機構は、それぞれ前記操作ペダルと前記回動部材とを所定の遊びを持って連結する一対の第１連結リンクおよび第２連結リンクを備えており、
前記操作ペダルのペダルストロークの所定の特性変換点より前の第１領域では、前記第１連結リンクを介して前記回動部材が回動させられるとともに、該第１連結リンクの連結位置に応じて定まるレバー比特性１でレバー比が変化させられる一方、該特性変換点よりも後の第２領域では、前記第２連結リンクを介して該回動部材が回動させられるとともに、該第２連結リンクの連結位置に応じて定まるレバー比特性２でレバー比が変化させられる
ことを特徴とするブレーキペダル装置。
前記第１連結リンクおよび前記第２連結リンクは、前記操作ペダルおよび前記回動部材に対する計４箇所の連結位置がそれぞれ別個に定められているとともに、
該第１連結リンクおよび該第２連結リンクの各々について、前記操作ペダルおよび前記回動部材の何れか一方の連結位置には長穴が設けられ、該長穴により前記遊びが設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のブレーキペダル装置。