JP2008146629A - ペダル操作量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ペダル操作量検出装置において、構成を簡素化して搭載性を向上すると共に高精度な操作量の検出を可能とする。
【解決手段】ブレーキペダル１１と操作ロッド１５の端部に固定されたクレビス１６を連結軸１８により回動自在に連結し、ブレーキペダル１１と連結軸１８との間にブッシュ２２を介装し、このブッシュ２２における弾性変形可能なブッシュ本体２２ａの外周面に各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂを装着し、ＥＣＵ２６が、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが検出した荷重に基づいてペダル踏力を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、操作ペダルの回動動作を操作ロッドの直線動作に変換して操作対象手段に伝達されるペダル操作量を検出するペダル操作量検出装置に関するものである。

例えば、車両のブレーキ装置として、ブレーキペダルから入力された操作量（ペダルストロークや踏力など）に応じてブレーキ装置による制動力、つまり、このブレーキ装置を駆動するホイールシリンダへ供給する制動油圧を電気的に制御する電子制御式ブレーキ装置としてＥＣＢ（Electronically Controlled Brake）が知られている。

このＥＣＢは、ポンプによって昇圧した油圧をアキュムレータに蓄えておき、運転者の制動要求に応じて調圧制御して制動油圧としてのホイールシリンダに供給するものである。即ち、運転者がブレーキペダルを踏み込むと、マスタシリンダがその操作量に応じた油圧を発生すると共に、作動油の一部がストロークシミュレータに流れ込み、ブレーキペダルの踏力に応じたブレーキペダルの操作量が調整される一方、ブレーキＥＣＵはペダルストロークに応じて車両の目標減速度を設定し、各車輪に付与する制動力分配を決定し、アキュムレータから各ホイールシリンダに対して所定の油圧を付与するようにしている。

このような電子制御式ブレーキ装置では、ブレーキペダルから入力された操作量（ペダルストロークや踏力など）を高精度に検出する必要がある。従来のブレーキペダルの操作量検出装置としては、下記特許文献１に記載されたものがある。

下記特許文献１に記載されたブレーキ装置は、上端部が車体に回動自在に支持されたブレーキペダルにて、中間部に入力ロッドの端部がクレビスを介して回動自在に連結し、回動レバーを回動自在に設けると共に踏力スイッチを固定し、回動レバーの端部により踏力スイッチの可動ロッドを押し込み可能とし、ブレーキペダルの操作により回動レバーが回動して踏力スイッチの可動ロッドを押し込むことで、ペダル踏力を検出可能としたものである。

特開２０００−１６８５３２号公報

上述した従来のブレーキ装置におけるブレーキペダルの操作量検出装置では、ブレーキペダルの操作力を踏力スイッチに伝達するための回動レバーが必要となり、構造が複雑となって製造コストが上昇してしまう。また、ペダル踏力を高精度に検出するためには、この回動レバーの高い製造精度や組付精度などを確保しなければならず、搭載性が悪化してしまうという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、構成を簡素化して搭載性を向上すると共に高精度な操作量の検出を可能とするペダル操作量検出装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のペダル操作量検出装置は、操作ペダルの回動動作を操作ロッドの直線動作に変換して操作対象手段に伝達されるペダル操作量を検出するペダル操作量検出装置において、前記操作ペダルと前記操作ロッドを連結する連結部材と、前記操作ペダルと前記連結部材の間または前記連結部材と前記操作ロッドの間に介装されて両者間に作用する荷重を検出する荷重検出部と、該荷重検出部における前記操作ペダルの回動方向の位相を取得する位相取得部と、前記荷重検出部が検出した荷重と前記位相取得部が取得した位相に基づいてペダル操作量を算出するペダル操作量算出手段とを具えたことを特徴とするものである。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記荷重検出部は、前記操作ペダルと前記連結部材との接触部分または前記連結部材と前記操作ロッドとの接触部分に作用する荷重を検出することを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記連結部材は、前記操作ペダルと前記操作ロッドの端部に固定されるクレビスを連結する連結軸であり、前記荷重検出部は、該連結軸の周方向における異なる複数の位置での荷重を検出し、前記位相取得部は、荷重を検出する異なる複数の位置での位相差を取得し、前記ペダル操作量算出手段は、複数の位置での荷重とその位相差に基づいてペダル操作量を算出することを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記荷重検出部は、該連結軸の周方向に９０度間隔で複数配置されることを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記位相取得部は、前記操作ペダルの変位量を検出するペダル変位量検出手段により構成され、前記ペダル操作量算出手段は、前記荷重検出部が検出した荷重と前記ペダル変位量検出手段が検出したペダル変位量に基づいてペダル操作量を算出することを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記連結部材は、前記操作ペダルと前記操作ロッドの端部に固定されるクレビスを連結する連結軸であり、前記荷重検出部は、該連結軸の周方向に１８０度間隔で複数配置されることを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記荷重検出部は、前記操作ロッドからの荷重入力位置を挟んで前記連結軸の周方向の両側に、前記操作ペダルの最大回動動作角度以上の配置角度をもって少なくとも２個配置されることを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記荷重検出部は、前記連結軸の周方向に４５度以下の配置角度をもって２個配置され、前記ペダル操作量算出手段は、前記荷重検出部が検出した複数の位置での荷重と前記位相取得部が取得した位相差に基づいて八乗平均平方根によりペダル操作量を算出することを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置によれば、操作ペダルと操作ロッドとを連結部材により連結し、操作ペダルと連結部材の間または連結部材と操作ロッドの間に介装されて両者間に作用する荷重を検出する荷重検出部と、この荷重検出部における操作ペダルの回動方向の位相を取得する位相取得部と、この荷重と位相に基づいてペダル操作量を算出するペダル操作量算出手段を設けたので、操作ペダルが操作されると、荷重検出部が操作ペダルと連結部材の間に作用する荷重、または、連結部材と操作ロッドの間に作用する荷重を検出すると共に、位相取得部が荷重検出部における位相を取得し、ペダル操作量算出手段は、検出された荷重と取得された位相に基づいてペダル操作量を算出することとなり、操作ペダルの操作量を荷重検出部に伝達するための別部材を不要とし、構成の簡素化を可能として搭載性を向上することができると共に、操作量の検出を高精度に行うことができる。

以下に、本発明に係るペダル操作量検出装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係るペダル操作量検出装置を表す水平断面概略構成図（図３のＩ−Ｉ断面図）、図２は、実施例１のペダル操作量検出装置における検出子の配置構成を表す図１のII−II断面図、図３は、実施例１のペダル操作量検出装置の正面図、図４は、実施例１のペダル操作量検出装置における荷重検出器の出力電圧を表すグラフである。

実施例１のペダル操作量検出装置において、図１乃至図３に示すように、操作ペダルとしてのブレーキペダル１１は、上端部が車体側の取付ブラケット１２に支持軸１３により回動自在に吊り下げ支持されており、下端部に乗員が踏み込み可能なペダル１４が装着されている。一方、操作ロッド１５は、先端部がブレーキ装置を作動制御する操作対象手段としてのマスタシリンダ及びブレーキブースタ（図示略）に連結されている。

また、操作ロッド１５は、基端部にねじ部１５ａが形成されており、このねじ部１５ａがクレビス１６に螺合し、ロックナット１７が操作ロッド１５に螺合すると共にクレビス１６に接触することで、クレビス１６に対する操作ロッド１５（ねじ部１５ａ）の螺合状態の弛緩が防止されている。このクレビス１６は、二股部１６ａ，１６ｂを有しており、ブレーキペダル１１の中間部におけるその両側にこの二股部１６ａ，１６ｂが所定間隔をもって位置し、連結軸１８がブレーキペダル１１及び二股部１６ａ，１６ｂを貫通することで、互いに回動自在に連結されている。

従って、乗員がブレーキペダル１１を踏み込むと、このブレーキペダル１１が支持軸１３を介して回動し、その操作量（操作力）が連結軸１８及びクレビス１６を介して操作ロッド１５に伝達されることで、この操作ロッド１５が軸方向に移動し、ブレーキブースタ及びマスタシリンダを作動させることができる。

なお、本実施例では、ブレーキペダル１１と操作ロッド１５を連結する本発明の連結部材は、連結軸１８により構成されている。

そして、本実施例のペダル操作量検出装置は、ブレーキペダル１１の回動動作を操作ロッド１５の直線動作に変換してマスタシリンダ及びブレーキブースタに伝達されるペダル操作量を検出するものであって、ブレーキペダル１１と連結部材としての連結軸１８との間に介装されて両者間に作用する荷重を検出する荷重検出部と、この荷重検出部におけるブレーキペダル１１の回動方向の位相を取得する位相取得部と、荷重検出部が検出した荷重と位相取得部が取得した位相に基づいてペダル操作量（ペダル踏力）を算出するペダル操作量算出手段が設けられている。この場合、荷重検出部は、ブレーキペダル１１と連結軸１８との接触部分に作用する荷重を検出する。

即ち、ブレーキペダル１１の中間部には、連結軸１８の外径よりも大きい円形状をなす連結孔２１が形成され、連結孔２１には、軸方向（ブレーキペダル１１の厚さ方向）における一端側に小径部２１ａが形成される一方、軸方向における他端側に大径部２１ｂが形成されている。円筒形状をなすブッシュ２２は、内径が軸方向に沿って均一である一方、外径が軸方向に沿って均一なブッシュ本体２２ａに対して、軸方向の一端部に外方に環状に突出して外径が軸方向に沿って均一なフランジ部２２ｂが形成されており、ブッシュ本体２２ａの外径に対してフランジ部２２ｂの外径が大きなものに設定されている。この場合、ブッシュ２２は、ブッシュ本体２２ａが弾性部として機能し、外力に対して変形可能となっている。

このブッシュ２２は、ブレーキペダル１１の連結孔２１に配置され、ブッシュ本体２２ａが連結孔２１及び小径部２１ａに対して所定隙間をもって遊嵌する一方、フランジ部２２ｂが大径部２１ｂに嵌合することで、ブッシュ２２はブレーキペダル１１に一体に固定されることとなる。また、連結軸１８は、クレビス１６の二股部１６ａ，１６ｂを貫通すると共に、ブレーキペダル１１に固定されたブッシュ２２内を所定隙間をもって貫通しており、ブッシュ２２におけるブッシュ本体２２ａの軸方向一端側の内周面に円筒形状をなすカラー２３が固定されており、このカラー２３の内周面と連結軸１８の外周面とが互いに摺接可能となっている。

そして、ブッシュ２２におけるブッシュ本体２２ａの外周面であって、軸方向他端側にあるフランジ部２２ｂに接触するように、上述した荷重検出部としての、４つの検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが装着されている。本実施例では、ブッシュ本体２２ａの外周面にて、操作ロッド１５が連結される側に２つの検出子２４ａ，２４ｂが装着され、反対側に２つの検出子２５ａ，２５ｂが装着されており、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂは、周方向に等間隔（９０度）で配置されることで、連結軸１８の周方向における異なる位置の荷重を検出することができる。

つまり、ブレーキペダル１１が踏み込まれると、ブッシュ２２のフランジ部２２ｂに作用する荷重に対して、操作ロッド１５からクレビス１６、連結軸１８、カラー２３を介してブッシュ２２のブッシュ本体２２ａに対して反力荷重が作用するため、このブッシュ本体２２ａが変形する。このとき、検出子２４ａ，２４ｂは、引張荷重を検出する一方、検出子２５ａ，２５ｂは圧縮荷重を検出する。

上述した位相取得部及びペダル操作量算出手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）２６には、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの検出結果が入力され、このＥＣＵ２６は、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが検出した荷重に対して、この荷重を検出した各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの各位置の位相差を考慮した上で、ブレーキペダル１１の操作量、つまり、ペダル踏力を算出する。

即ち、ブレーキペダル１１が踏み込まれたとき、ブッシュ２２は、フランジ部２２ｂを基点としてブッシュ本体２２ａが変形するため、検出子２４ａ，２４ｂは、引張荷重ｆ_1a，ｆ_1bを検出し、検出子２５ａ，２５ｂは圧縮荷重ｆ_2a，ｆ_2bを検出する。ＥＣＵ２６は、検出子２４ａ，２４ｂが検出した引張荷重ｆ_1a，ｆ_1bと検出子２５ａ，２５ｂが検出した圧縮荷重ｆ_2a，ｆ_2bに基づいて、下記数式によりペダル踏力Ｆを算出する。ここで、Ａは、変換係数である。

Ｆａ＝ｆ_2a−ｆ_1a
Ｆｂ＝ｆ_2b−ｆ_1b
Ｆ＝Ａ（Ｆａ²＋Ｆｂ²）^1/2

この場合、図４に示すように、ペダル踏力Ｆが増加すると、検出子２４ａ，２４ｂが検出した引張荷重ｆ_1a，ｆ_1bの出力電圧Ｅ_1a，Ｅ_1bが増加する一方、検出子２５ａ，２５ｂが検出した圧縮荷重ｆ_2a，ｆ_2bの出力電圧Ｅ_2a，Ｅ_2bが減少する。

従って、図１乃至図３に示すように、乗員がブレーキペダル１１を踏み込むと、その踏力によりこのブレーキペダル１１が支持軸１３を中心として、図３にて時計回り方向に回動する。すると、その踏力がブレーキペダル１１から連結軸１８を介してクレビス１６に入力され、更に、このクレビス１６から操作ロッド１５に伝達され、この操作ロッド１５が前進する。

このとき、ブッシュ２２は、ブッシュ本体２２ａがブレーキペダル１１から入力される踏力により変位することで、検出子２４ａ，２４ｂが引張荷重を検出する一方、検出子２５ａ，２５ｂが圧縮荷重を検出し、ＥＣＵ２６は、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが検出した荷重に基づき、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの位相差を考慮した上でブレーキペダル１１のペダル踏力を算出する。

このように実施例１のペダル操作力検出装置にあっては、ブレーキペダル１１と操作ロッド１５の端部に固定されたクレビス１６とを連結軸１８により回動自在に連結し、ブレーキペダル１１と連結軸１８との間にブッシュ２２を介装し、このブッシュ２２における弾性変形可能なブッシュ本体２２ａの外周面に検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂを装着し、ＥＣＵ２６が、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが検出した荷重と、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの位相差に基づいてペダル踏力を算出するようにしている。

従って、ブレーキペダル１１が踏み込まれると、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂがブレーキペダル１１と連結軸１８との間に作用する荷重を検出し、ＥＣＵ２６は、この各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが検出した引張荷重及び圧縮荷重に基づいてペダル踏力を算出することとなり、ブレーキペダル１１の踏力を各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂに伝達するための別部材を不要とし、構成の簡素化を可能として搭載性を向上することができると共に、踏力の検出を高精度に行うことができる。

また、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂは、ブレーキペダル１１と連結軸１８との接触部分に作用する荷重を検出することで、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂを容易に装着することができ、構成の簡素化及び製造の容易性を向上することができる。また、この各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂを連結軸１８の周方向に９０度間隔で複数配置し、連結軸１８の周方向における異なる複数の位置での荷重を検出することで、ブレーキペダル１１の回動角度に拘らずペダル踏力を高精度に検出することができる。

図５は、本発明の実施例２に係るペダル操作量検出装置を表す水平断面概略構成図、図６は、実施例２のペダル操作量検出装置における検出子の配置構成を表す図５のVI−VI断面図、図７は、実施例２のペダル操作量検出装置における荷重検出器の出力電圧を表すグラフである。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２のペダル操作量検出装置において、図５及び図６に示すように、ブレーキペダル１１は、支持軸１３により回動自在に支持される一方、操作ロッド１５は、ねじ部１５ａがクレビス１６に螺合し、ロックナット１７により固定されており、クレビス１６の二股部１６ａ，１６ｂとブレーキペダル１１とを連結軸１８が貫通することで互いに回動自在に連結されている。

そして、本実施例では、ブレーキペダル１１と連結軸１８との間に介装されて両者間に作用する荷重を検出する荷重検出部が設けられると共に、ブレーキペダル１１の回動角度を検出するペダル回動角度検出手段が設けられ、ペダル操作量算出手段は、荷重検出部が検出した荷重とペダル変位量検出手段が検出したペダル変位量と位相取得部が取得した位相に基づいてペダル操作量（ペダル踏力）を算出するようにしている。

即ち、ブレーキペダル１１の中間部に連結孔２１が形成され、連結孔２１には、小径部２１ａと大径部２１ｂが形成されている。ブッシュ２２は、ブッシュ本体２２ａに対してフランジ部２２ｂが形成されている。このブッシュ２２は、ブレーキペダル１１の連結孔２１に配置され、ブッシュ本体２２ａが連結孔２１及び小径部２１ａに対して所定隙間をもって遊嵌する一方、フランジ部２２ｂが大径部２１ｂに嵌合することで、ブッシュ２２はブレーキペダル１１に一体に固定されることとなる。また、連結軸１８は、クレビス１６の二股部１６ａ，１６ｂを貫通すると共に、ブレーキペダル１１に固定されたブッシュ２２内を所定隙間をもって貫通しており、ブッシュ２２におけるブッシュ本体２２ａの軸方向一端側の内周面に円筒形状をなすカラー２３が固定されており、このカラー２３の内周面と連結軸１８の外周面とが互いに摺接可能となっている。

そして、ブッシュ２２におけるブッシュ本体２２ａの外周面であって、軸方向他端側にあるフランジ部２２ｂに接触するように、上述した荷重検出部としての、２つの検出子３１，３２が装着されている。本実施例では、ブッシュ本体２２ａの外周面にて、操作ロッド１５が連結される側に検出子３１が装着され、反対側に検出子３２が装着されており、各検出子３１，３２は、周方向に等間隔（１８０度）で配置されることで、連結軸１８の周方向における異なる位置の荷重を検出することができる。

つまり、ブレーキペダル１１が踏み込まれると、ブッシュ２２のフランジ部２２ｂに作用する荷重に対して、操作ロッド１５からクレビス１６、連結軸１８、カラー２３を介してブッシュ２２のブッシュ本体２２ａに対して反力荷重が作用するため、このブッシュ本体２２ａが変形する。このとき、検出子３１は、引張荷重を検出する一方、検出子３２は圧縮荷重を検出する。

また、ブレーキペダル１１の支持軸１３には、上述したペダル変位量検出手段としてのペダル作動角センサ３３が装着されており、このペダル作動角センサ３３は、ブレーキペダル１１が踏み込まれたときの回動角度を検出することができる。なお、本発明のペダル変位量検出手段は、ペダル作動角センサ３３に限らず、例えば、ペダルストロークセンサやマスタシリンダに装着されたピストンストロークセンサにより検出されたブレーキペダル１１のペダルストロークまたはマスタシリンダの圧力に基づいて算出するようにしてもよい。

上述した位相取得部及びペダル操作量算出手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）２６には、各検出子３１，３２の検出結果が入力されると共に、ペダル作動角センサ３３の検出結果が入力される。このＥＣＵ２６は、各検出子３１，３２が検出した荷重と、ペダル作動角センサ３３が検出した回動角度と、各検出子３１，３２の位相差に基づいてブレーキペダル１１の操作量、つまり、ペダル踏力を算出する。つまり、ＥＣＵ２６は、各検出子３１，３２が検出した荷重と、各検出子３１，３２の位置（位相）及びペダル作動角センサ３３が検出した回動角度に基づいて算出された位相差に基づいてブレーキペダル１１のペダル踏力を算出する。

具体的には、ブレーキペダル１１が踏み込まれたとき、ブッシュ２２は、フランジ部２２ｂを基点としてブッシュ本体２２ａが変形するため、検出子３１は引張荷重ｆ₁₁を検出し、検出子３２は圧縮荷重ｆ₁₂を検出する。また、ペダル作動角センサ３３は回動角度θＬ₁を検出する。ＥＣＵ２６は、検出子３１が検出した引張荷重ｆ₁₁と検出子３２が検出した圧縮荷重ｆ₁₂とペダル作動角センサ３３が検出した回動角度θＬ₁に基づいて、下記数式によりペダル踏力Ｆを算出する。ここで、Ｌ₂は、支持軸１３の中心から連結軸１８の中心までの距離、Ｌ₃は、操作ロッド１５の先端から連結軸１８の中心までの距離、Ｌ_hは、操作ロッド１５の中心線から支持軸１３の中心までの高さ、θＬ₂₀は、操作ロッド１５の中心線からブレーキペダル１１の初期位置までの角度、θＬ₂₃は、操作ロッド１５からの反力荷重伝達方向に沿った軸線からブレーキペダル１１の初期位置までの角度、θＬ₃₀は、操作ロッド１５の中心線に対する操作ロッド１５からの反力荷重伝達方向の相違角度、θＬ_0Sは、操作における検出可能方向の操作ロッド１５のずれ角度、また、Ａは、変換係数である。

θＬ₂₃＝θＬ₂₀＋θＬ₁＋sin^-1（Ｌ_h−sin（θＬ₂₀＋θＬ₁）／Ｌ₃）
θＬ_0S＝θＬ₂₃−θＬ₂₀−θＬ₃₀
Ｆ＝Ａ（ｆ₁₁−ｆ₁₂）／cosθＬ_0S
この場合、図７に示すように、ペダル踏力Ｆが増加すると、検出子３１が検出した引張荷重ｆ₁₁の出力電圧Ｅ₁が増加する一方、検出子３２が検出した圧縮荷重ｆ₁₂の出力電圧Ｅ₂が減少する。

従って、図５及び図６に示すように、乗員がブレーキペダル１１を踏み込むと、その踏力によりこのブレーキペダル１１が支持軸１３を中心として回動すると、その踏力がブレーキペダル１１から連結軸１８を介してクレビス１６に入力され、更に、このクレビス１６から操作ロッド１５に伝達され、この操作ロッド１５が前進する。

このとき、ブッシュ２２は、ブッシュ本体２２ａがブレーキペダル１１から入力される踏力により変位することで、検出子３１が引張荷重を検出する一方、検出子３２が圧縮荷重を検出し、ペダル作動角センサ３３が回動角度θＬ₁を検出し、ＥＣＵ２６は、各検出子３１，３２が検出した荷重とペダル作動角センサ３３が検出した回動角度に基づいてブレーキペダル１１のペダル踏力を算出する。

このように実施例２のペダル操作力検出装置にあっては、ブレーキペダル１１と操作ロッド１５の端部に固定されたクレビス１６とを連結軸１８により回動自在に連結し、ブレーキペダル１１と連結軸１８との間にブッシュ２２を介装し、このブッシュ２２における弾性変形可能なブッシュ本体２２ａの外周面に検出子３１，３２を装着し、ＥＣＵ２６が、各検出子３１，３２が検出した荷重とペダル作動角センサ３３が検出した回動角度とに基づいてペダル踏力を算出するようにしている。

従って、ブレーキペダル１１が踏み込まれると、各検出子３１，３２がブレーキペダル１１と連結軸１８との間に作用する荷重を検出し、ペダル作動角センサ３３が回動角度を検出し、ＥＣＵ２６は、この各検出子３１，３２が検出した引張荷重及び圧縮荷重及びペダル作動角センサ３３が検出した回動角度に基づいてペダル踏力を算出することとなり、ブレーキペダル１１の踏力を各検出子３１，３２に伝達するための別部材を不要とし、構成の簡素化を可能として搭載性を向上することができると共に、踏力の検出を高精度に行うことができる。

また、２つの検出子３１，３２を連結軸１８の周方向に１８０度間隔で複数配置し、連結軸１８の周方向における異なる複数の位置での荷重を検出することで、ブレーキペダル１１の回動角度に拘らずペダル踏力を高精度に検出することができる。この場合、検出子３１，３２を２つとして、検出した荷重をペダル作動角センサ３３が検出した回動角度に応じて補正することで、ペダル踏力を高精度に検出することができる。

図８は、本発明の実施例３に係るペダル操作量検出装置におけるブレーキペダルと操作ロッドとの連結部の断面図、図９−１は、一乗平均平方根によりペダル踏力を算出する平均化出力係数を表すグラフである。図９−２は、八乗平均平方根によりペダル踏力を算出する平均化出力係数を表すグラフである。なお、本実施例のペダル操作量検出装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１及び図３を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例３のペダル操作量検出装置において、図１及び図３、図８に示すように、ブレーキペダル１１は、上端部が車体側に回動自在に吊り下げ支持されている。操作ロッド１５は、ねじ部１５ａがクレビス１６に螺合し、ロックナット１７により固定されている。このクレビス１６は、二股部１６ａ，１６ｂが所定間隔をもって位置し、連結軸１８がブレーキペダル１１及び二股部１６ａ，１６ｂを貫通することで、互いに回動自在に連結されている。

そして、本実施例のペダル操作量検出装置は、ブレーキペダル１１の回動動作を操作ロッド１５の直線動作に変換して伝達されるペダル操作量を検出するものであって、ブレーキペダル１１と連結軸１８との間に介装されて両者間に作用する荷重を検出する荷重検出部と、この荷重検出部におけるブレーキペダル１１の回動方向の位相を取得する位相取得部と、荷重検出部が検出した荷重と位相取得部が取得した位相に基づいてペダル操作量（ペダル踏力）を算出するペダル操作量算出手段が設けられている。この場合、荷重検出部は、ブレーキペダル１１と連結軸１８との接触部分に作用する荷重を検出する。

即ち、ブレーキペダル１１の中間部には連結孔２１が形成され、連結孔２１には、一端側に小径部２１ａが形成され、他端側に大径部２１ｂが形成されている。ブッシュ２２は、ブッシュ本体２２ａに対してフランジ部２２ｂが形成されている。このブッシュ２２は、ブレーキペダル１１の連結孔２１に配置され、ブッシュ本体２２ａが連結孔２１及び小径部２１ａに対して所定隙間をもって遊嵌する一方、フランジ部２２ｂが大径部２１ｂに嵌合することで、ブッシュ２２はブレーキペダル１１に一体に固定されることとなる。また、連結軸１８は、クレビス１６の二股部１６ａ，１６ｂを貫通すると共に、ブレーキペダル１１に固定されたブッシュ２２内を貫通しており、ブッシュ２２の内周面にカラー２３が固定され、このカラー２３の内周面と連結軸１８の外周面とが互いに摺接可能となっている。

そして、ブッシュ２２におけるブッシュ本体２２ａの外周面であって、軸方向他端側にあるフランジ部２２ｂに接触するように、上述した荷重検出部としての、４つの検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが装着されている。本実施例では、ブッシュ本体２２ａの外周面にて、操作ロッド１５が連結される側に２つの検出子２４ａ，２４ｂが装着され、反対側に２つの検出子２５ａ，２５ｂが装着されている。２つの検出子２４ａ，２４ｂは、操作ロッド１５からの荷重入力位置を挟んで連結軸１８における周方向の両側であって、ブレーキペダル１１の最大回動動作角度α以上の配置角度βをもって配置されている。また、２つの検出子２５ａ，２５ｂは、検出子２４ａ，２４ｂに対して連結軸１８の中心と対称位置に配置されており、ブレーキペダル１１の最大回動動作角度α以上の配置角度βをもって配置されている。本実施例では、ブレーキペダル１１の最大回動動作角度αは、約３０度であり、検出子２５ａ，２５ｂ及び検出子２４ａ，２４ｂの配置角度βは、４５度となっており、連結軸１８の周方向における異なる位置の荷重を検出することができる。

つまり、ブレーキペダル１１が踏み込まれると、ブッシュ２２のフランジ部２２ｂに作用する荷重に対して、操作ロッド１５からクレビス１６、連結軸１８、カラー２３を介してブッシュ２２のブッシュ本体２２ａに対して反力荷重が作用するため、このブッシュ本体２２ａが変形する。このとき、検出子２４ａ，２４ｂは、引張荷重を検出する一方、検出子２５ａ，２５ｂは圧縮荷重を検出する。

ＥＣＵ２６は、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが検出した荷重に対して、この荷重を検出した各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの各位置の位相差を考慮した上で、ブレーキペダル１１の操作量、つまり、ペダル踏力を算出する。

即ち、ブレーキペダル１１が踏み込まれたとき、ブッシュ２２は、フランジ部２２ｂを基点としてブッシュ本体２２ａが変形するため、検出子２４ａ，２４ｂは、引張荷重ｆ_1a，ｆ_1bを検出し、検出子２５ａ，２５ｂは圧縮荷重ｆ_2a，ｆ_2bを検出する。ＥＣＵ２６は、検出子２４ａ，２４ｂが検出した引張荷重ｆ_1a，ｆ_1bと検出子２５ａ，２５ｂが検出した圧縮荷重ｆ_2a，ｆ_2bに基づいて、下記数式によりペダル踏力Ｆを算出する。ここで、Ａは、変換係数である。

また、本実施例にて、ＥＣＵ２６は、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが検出した４つの位置での荷重と、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの位相差に基づいて、変換係数Ａが最小となる複数乗平均平方根、ここでは、八乗平均平方根によりペダル踏力Ｆを算出する。

Ｆａ＝ｆ_2a−ｆ_1a
Ｆｂ＝ｆ_2b−ｆ_1b
Ｆ＝Ａ（Ｆａ⁸＋Ｆｂ⁸）^1/8

この場合、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが検出した４つの位置での荷重とその位相差に基づいて、一乗平均平方根によりペダル踏力Ｆを算出する場合、図９−１に示すように、平均化出力係数（変換係数）Ａは、ブレーキペダル１１の作動角に応じて１．７から１．８５の間で大きくばらついてしまう。一方、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが検出した４つの位置での荷重とその位相差に基づいて、八乗平均平方根によりペダル踏力Ｆを算出する場合、図９−２に示すように、平均化出力係数（変換係数）Ａは、ブレーキペダル１１の作動角に応じて１．００７５から１．０１１の間で収束する。

従って、図１及び図２、図８に示すように、乗員がブレーキペダル１１を踏み込むと、その踏力によりこのブレーキペダル１１が支持軸１３を中心として回動する。すると、その踏力がブレーキペダル１１から連結軸１８を介してクレビス１６に入力され、操作ロッド１５に伝達されて前進する。このとき、ブッシュ２２は、ブッシュ本体２２ａがブレーキペダル１１から入力される踏力により変位することで、検出子２４ａ，２４ｂが引張荷重を検出する一方、検出子２５ａ，２５ｂが圧縮荷重を検出し、ＥＣＵ２６は、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが検出した荷重に基づき、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの位相差を考慮した上でブレーキペダル１１のペダル踏力を算出する。

このように実施例３のペダル操作力検出装置にあっては、ブレーキペダル１１と操作ロッド１５の端部に固定されたクレビス１６を連結軸１８により回動自在に連結し、ブレーキペダル１１と連結軸１８との間にブッシュ２２を介装し、このブッシュ２２の外周面に、２つの検出子２４ａ，２４ｂを、操作ロッド１５からの荷重入力位置を挟んで連結軸１８における周方向の両側に、ブレーキペダル１１の最大回動動作角度α以上の配置角度βをもって配置し、ＥＣＵ２６が、各検出子２４ａ，２４ｂが検出した荷重とその位相差に基づいてペダル踏力を算出している。

従って、ブレーキペダル１１が踏み込まれると、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂがブレーキペダル１１と連結軸１８との間に作用する荷重を検出し、ＥＣＵ２６は、この各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが検出した引張荷重及び圧縮荷重に基づいてペダル踏力を算出することとなり、ブレーキペダル１１の踏力を各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂに伝達するための別部材を不要とし、構成の簡素化を可能として搭載性を向上することができると共に、踏力の検出を高精度に行うことができる。

また、実施例３のペダル操作力検出装置では、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが検出した４つの位置での荷重と、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの位相差に基づいて、変換係数Ａが最小となる八乗平均平方根によりペダル踏力Ｆを算出している。従って、ブレーキペダルの作動角、つまり、各検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの位相差に基づいたばらつきを低減することで、ペダル踏力を更に高精度に検出することができる。

なお、上述した各実施例では、ブレーキペダル１１と連結軸１８との間にブッシュ２２を介装し、このブッシュ２２に検出子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，３１，３２を設けたが、連結軸１８と操作ロッド１５との間、例えば、クレビス１６と連結軸１８との間やクレビス１６と操作ロッド１５との間に設けてもよい。

以上のように、本発明に係るペダル操作量検出装置は、操作ペダルと連結部材の間または連結部材と操作ロッドの間に両者間に作用する荷重を検出する荷重検出部を設け、この荷重検出部が検出した荷重に基づいてペダル操作量を算出することで、構成を簡素化して搭載性を向上すると共に高精度な操作量の検出を可能とするものであり、いずれのペダル操作量検出装置にも有用である。

本発明の実施例１に係るペダル操作量検出装置を表す水平断面概略構成図（図３のＩ−Ｉ断面図）である。 実施例１のペダル操作量検出装置における検出子の配置構成を表す図１のII−II断面図である。 実施例１のペダル操作量検出装置の正面図である。 実施例１のペダル操作量検出装置における荷重検出器の出力電圧を表すグラフである。 本発明の実施例２に係るペダル操作量検出装置を表す水平断面概略構成図である。 実施例２のペダル操作量検出装置における検出子の配置構成を表す図５のVI−VI断面図である。 実施例２のペダル操作量検出装置における荷重検出器の出力電圧を表すグラフである。 本発明の実施例３に係るペダル操作量検出装置におけるブレーキペダルと操作ロッドとの連結部の断面図である。 一乗平均平方根によりペダル踏力を算出する平均化出力係数を表すグラフである。 八乗平均平方根によりペダル踏力を算出する平均化出力係数を表すグラフである。

符号の説明

１１ ブレーキペダル（操作ペダル）
１５ 操作ロッド
１６ クレビス
１８ 連結軸（連結部材）
２１ 連結孔
２２ ブッシュ
２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，３１，３２ 検出子（荷重検出部）
２６ 電子制御ユニット、ＥＣＵ（操作量算出手段）
３３ ペダル作動角センサ（回動角度検出手段）

Claims (8)

1. 操作ペダルの回動動作を操作ロッドの直線動作に変換して操作対象手段に伝達されるペダル操作量を検出するペダル操作量検出装置において、前記操作ペダルと前記操作ロッドを連結する連結部材と、前記操作ペダルと前記連結部材の間または前記連結部材と前記操作ロッドの間に介装されて両者間に作用する荷重を検出する荷重検出部と、該荷重検出部における前記操作ペダルの回動方向の位相を取得する位相取得部と、前記荷重検出部が検出した荷重と前記位相取得部が取得した位相に基づいてペダル操作量を算出するペダル操作量算出手段とを具えたことを特徴とするペダル操作量検出装置。
2. 請求項１に記載のペダル操作量検出装置において、前記荷重検出部は、前記操作ペダルと前記連結部材との接触部分または前記連結部材と前記操作ロッドとの接触部分に作用する荷重を検出することを特徴とするペダル操作量検出装置。
3. 請求項１または２に記載のペダル操作量検出装置において、前記連結部材は、前記操作ペダルと前記操作ロッドの端部に固定されるクレビスを連結する連結軸であり、前記荷重検出部は、該連結軸の周方向における異なる複数の位置での荷重を検出し、前記位相取得部は、荷重を検出する異なる複数の位置での位相差を取得し、前記ペダル操作量算出手段は、複数の位置での荷重とその位相差に基づいてペダル操作量を算出することを特徴とするペダル操作量検出装置。
4. 請求項３に記載のペダル操作量検出装置において、前記荷重検出部は、該連結軸の周方向に９０度間隔で複数配置されることを特徴とするペダル操作量検出装置。
5. 請求項１に記載のペダル操作量検出装置において、前記位相取得部は、前記操作ペダルの変位量を検出するペダル変位量検出手段により構成され、前記ペダル操作量算出手段は、前記荷重検出部が検出した荷重と前記ペダル変位量検出手段が検出したペダル変位量に基づいてペダル操作量を算出することを特徴とするペダル操作量検出装置。
6. 請求項５に記載のペダル操作量検出装置において、前記連結部材は、前記操作ペダルと前記操作ロッドの端部に固定されるクレビスを連結する連結軸であり、前記荷重検出部は、該連結軸の周方向に１８０度間隔で複数配置されることを特徴とするペダル操作量検出装置。
7. 請求項３に記載のペダル操作量検出装置において、前記荷重検出部は、前記操作ロッドからの荷重入力位置を挟んで前記連結軸の周方向の両側に、前記操作ペダルの最大回動動作角度以上の配置角度をもって少なくとも２個配置されることを特徴とするペダル操作量検出装置。
8. 請求項７に記載のペダル操作量検出装置において、前記荷重検出部は、前記連結軸の周方向に４５度以下の配置角度をもって２個配置され、前記ペダル操作量算出手段は、前記荷重検出部が検出した複数の位置での荷重と前記位相取得部が取得した位相差に基づいて八乗平均平方根によりペダル操作量を算出することを特徴とするペダル操作量検出装置。

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