JP2008232625A - 荷重センサ付き車両用操作ペダル装置、および荷重センサ付き操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環状部材と軸状部材との相対変位に基づいて操作力を電気的に検出する荷重センサが回動連結部に設けられ、連結ピンを介して伝達される操作力を検出できる操作装置において、その荷重センサの検出精度を向上させる。
【解決手段】クレビスピン（連結ピン）２６は逃げ穴７２内を挿通させられ、操作ペダル１６に対して相対変位可能とされているとともに、荷重センサ３０のセンサピン６４とクレビスピン２６との間には回動リンク６８が設けられ、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って操作ペダル１６とオペレーティングロッド２２とがクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動させられても、クレビスピン２６から荷重センサ３０に加えられる反力が常に略一定方向（図１(a) における略左方向）に作用させられるため、荷重センサ３０の検出精度が向上するとともに、検出精度のばらつきが抑制されて高い信頼性が得られるようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は車両用操作ペダル装置等の操作装置に係り、特に、操作力を電気的に検出する荷重センサを備えている荷重センサ付き操作装置の改良に関するものである。

(a) 移動操作される操作部材と、(b) その操作部材の操作力が伝達されるとともに、その操作力に対応する反力が作用させられる反力部材と、(c) 前記操作部材と前記反力部材との間に介在させられ、連結ピンまわりに相対回動可能に一対の部材を連結するとともに、その連結ピンを介して前記操作力を伝達する少なくとも１箇所の回動連結部と、(d) 前記操作力を電気的に検出する荷重センサと、を有する荷重センサ付き操作装置が知られている。特許文献１に記載の車両用ブレーキペダル装置はその一例で、操作ペダルの側部に突設された連結ピンに対して、マスタシリンダから突き出すプッシュロッド（反力部材）を軸方向の相対移動可能に連結し、スプリングの付勢力に抗して連結ピンに対して変位するプッシュロッドの変位量をセンサによって検出するようになっている。
米国特許第５５６３３５５号公報

しかしながら、このような引用文献１に記載の装置では、プッシュロッドに長穴を設けて軸方向の相対移動可能に連結する必要があるため、通常のプッシュロッドをそのまま使用することができない。また、そのプッシュロッドは操作ペダルの踏込み操作に伴って連結ピンに対して相対回動するため、そのプッシュロッドを付勢するスプリングや変位量を検出するセンサも連結ピンに対して回動可能に配設する必要があり、構造が複雑になるとともに、これ等のプッシュロッドやスプリング、センサは操作ペダルの側方に配設されるため、特にブレーキペダル等では安定した作動状態を確保するために強固な構造とする必要があり、全体として装置が大掛かりで高価になる。

これに対し、未だ公知ではないが、図１６に示すように、クレビスピンの連結位置に荷重センサをコンパクトに配設する技術が考えられている。図１６は車両用の常用ブレーキ用の操作ペダル装置２００を示す図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるXVIA−XVIA断面の拡大図であり、車両に一体的に固設されるペダルサポート１２には、略水平な支持軸１４の軸心まわりに回動可能に板状の操作ペダル１６が配設されている。操作ペダル１６は、制動要求に応じて運転者により足踏み操作されるもので、下端部には踏部（パッド）１８が設けられているとともに、中間部分には回動連結部２０を介してブレーキブースタのオペレーティングロッド２２が連結されている。回動連結部２０は、オペレーティングロッド２２の端部にねじ結合等により一体的に固設されたＵ字形状のクレビス２４と、操作ペダル１６に前記支持軸１４と平行に配設されたクレビスピン２６とを備えており、そのクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動可能にオペレーティングロッド２２と操作ペダル１６とを連結している。クレビスピン２６は連結ピンに相当するもので、両端部がそれぞれ操作ペダル１６の側方へ突き出しており、Ｕ字形状のクレビス２４にスナップリングや抜止めピン等により抜出し不能に保持されている。オペレーティングロッド２２には、操作ペダル１６の操作力に応じた出力が回動連結部２０を介して伝達されるとともに、その出力に相当する反力がブレーキブースタによって作用させられる。このオペレーティングロッド２２は反力部材に相当し、電気的にホイールブレーキを制御するバイワイヤ方式の操作ペダル装置の場合には、反力機構等によって所定の反力が作用させられる反力部材がオペレーティングロッド２２の代りに連結される。

上記操作ペダル１６には、クレビスピン２６との連結位置にそのクレビスピン２６よりも大径のセンサ取付穴２０２が設けられており、そのセンサ取付穴２０２とクレビスピン２６との間の環状空間に荷重センサ３０が配設されている。荷重センサ３０は、円筒形状の変形部材３２を備えていて、その変形部材３２の径方向に加えられる荷重を検出するもので、変形部材３２の外周側に配設された環状部材３４と、変形部材３２の内周側に配設された軸状部材３６とを備えている。環状部材３４は本体部材に相当し、上記センサ取付穴２０２に圧入やボルト、或いは板ばね等により一定の姿勢（位相）で一体的に組み付けられるとともに、変形部材３２の軸方向の一端部（図１６(b) における上端部）を溶接等により一体的に保持している。また、軸状部材３６は、変形部材３２の軸方向の他端部（図１６(b) における下端部）を溶接等により一体的に保持しているとともに、軸心部分には挿通孔３８が設けられ、その挿通孔３８内を前記クレビスピン２６が挿通させられるようになっている。クレビスピン２６と挿通孔３８および前記クレビス２４との間は何れも相対回転可能で、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って摩擦が小さい方で相対回転させられるが、摩擦を低減するために必要に応じてベアリングや軸受等を介在させることもできる。

このように環状部材３４および軸状部材３６は、変形部材３２を介して互いに連結されており、外部から径方向すなわち軸心と直角方向に加えられる荷重が略０の時には、各部材３２、３４、３６がクレビスピン２６の軸心と略同心になる状態に保持される。一方、操作ペダル１６の足踏み操作に伴ってオペレーティングロッド２２の反力で環状部材３４と軸状部材３６との間に径方向の荷重が加えられると、変形部材３２がせん断変形させられ、操作ペダル１６側の環状部材３４が軸状部材３６に対して相対的にオペレーティングロッド２２に接近する方向（図１６の左方向）へ変位させられる。環状部材３４と軸状部材３６との間には、両者の径方向の相対変位や変形部材３２のせん断変形を許容するように環状空間が設けられているとともに、変形部材３２は、径方向から荷重を受けることにより弾性変形可能なフェライト系ステンレス鋼等の金属材料にて構成されており、操作ペダル１６の足踏み操作に伴って、その操作力に応じてせん断変形させられる。そして、その変形部材３２のせん断歪を検出するために、変形部材３２の外周面或いは内周面には歪抵抗素子等の歪検知素子が取り付けられ、ワイヤハーネス５６を介して車両の制御回路部に接続されており、その歪検知素子から出力される電気信号に基づいて踏込み操作力を検出することができる。

このような車両用操作ペダル装置２００においては、操作ペダル１６に加えられた操作力をオペレーティングロッド２２に伝達する回動連結部２０において、クレビスピン２６を介してオペレーティングロッド２２に相対回動可能に連結される操作ペダル１６にセンサ取付穴２０２が設けられ、そのセンサ取付穴２０２とクレビスピン２６との間の環状空間に円筒形状の荷重センサ３０が配設されているため、ねじれ等の回転モーメントが抑制されて、操作ペダル装置２００全体を簡単で且つコンパクトに構成できる。また、オペレーティングロッド２２やクレビス２４等の周辺部材は従来のペダル装置と同じものを使用できるため、安価に構成することができる。

しかしながら、このような車両用操作ペダル装置２００においても、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って、その操作ペダル１６が支持軸１４まわりに回動させられると、オペレーティングロッド２２および操作ペダル１６もクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動させられるため、上記変形部材３２に加えられる荷重の作用位置、すなわち変形方向が変化し、それに伴って検出精度が悪化する可能性があった。そのような変形部材３２の変形位置の変化に拘らず、その変形を検出できるように歪検知素子の大きさや配設位置等は設定されるが、変形部材３２の変形位置が連続的に周方向へ移動するため、その変形態様が複雑でばらつきを生じ易く、高い検出精度を確保することが難しい。

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、軸状部材と本体部材（図１６の環状部材３４）とが軸状部材の軸心と直角方向へ相対変位させられることに基づいて操作力を電気的に検出する荷重センサが回動連結部に設けられ、連結ピンを介して伝達される操作力を検出できる操作装置において、その荷重センサの検出精度を向上させることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 車両に固設されるペダルサポートに移動可能に配設され、運転者によって足踏み操作される操作ペダルと、(b) 前記操作ペダルの操作力が伝達されるとともに、その操作力に対応する反力が作用させられる反力部材と、(c) 前記操作ペダルと前記反力部材との間に介在させられ、連結ピンまわりに相対回動可能に一対の部材を連結するとともに、その連結ピンを介して前記操作力を伝達する少なくとも１箇所の回動連結部と、(d) 前記操作力を電気的に検出する荷重センサと、を有する荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、(e) 前記荷重センサは、軸状部材と、その軸状部材の軸心と直角方向の相対変位可能に配設された本体部材と、その軸状部材とその本体部材とに跨がって配設された変形部材と、その変形部材に固定された歪検知素子とを備え、前記反力で軸状部材と本体部材とが軸状部材の軸心と直角方向へ相対変位して変形部材が変形させられることにより、その変形部材の変形を歪検知素子によって検出するもので、(f) その荷重センサは、前記回動連結部において前記連結ピンを介して連結される一対の部材の何れか一方のセンサ配設部材に、前記軸状部材および前記本体部材の何れか一方が固定されるように配設されるとともに、(g) 前記連結ピンは、前記センサ配設部材に対して相対変位可能とされており、(h) 前記荷重センサの前記軸状部材および前記本体部材の他方と前記連結ピンとの間には、その荷重センサに対して一定方向から荷重が作用するように、その連結ピンから加えられる前記操作力または前記反力の向きを機械的に変換する向き変換機構が設けられていることを特徴とする。

第２発明は、第１発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記向き変換機構は、前記連結ピンと平行な支持ピンまわりに回動可能に前記センサ配設部材に配設されるとともに、前記荷重センサの前記軸状部材および前記本体部材の他方、および前記連結ピンがそれぞれ連結され、その連結ピンから加えられる前記操作力または前記反力に基づいて前記支持ピンまわりに回動させられる回動リンクであることを特徴とする。

第３発明は、第１発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記向き変換機構は、(a) 前記センサ配設部材に設けられて前記連結ピンの移動経路を規定する連結ピンガイドと、(b) その連結ピンの移動に連動して前記荷重センサの前記軸状部材および前記本体部材の他方を前記一定方向へ変位させる連動部材と、を有するものであることを特徴とする。

第４発明は、第３発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、(a) 前記連結ピンガイドは、前記連結ピンを前記一定方向へ移動させるように設けられており、(b) 前記連動部材は、前記荷重センサの前記軸状部材および前記本体部材の他方と前記連結ピンとを連結する直動リンクであることを特徴とする。

第５発明は、第３発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、(a) 前記連結ピンガイドは、前記連結ピンを前記一定方向へ移動させるように設けられており、(b) 前記連動部材は、前記連結ピンと一体的に前記一定方向へ移動させられるスライド部材であることを特徴とする。

第６発明は、第３発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記連動部材は、(a) 前記センサ配設部材に設けられた中間ガイドによって前記一定方向へ移動させられる中間スライド部材と、(b) その中間スライド部材と前記連結ピンとを連結する連動リンクとを有することを特徴とする。

第７発明は、第１発明〜第６発明の何れかの荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、(a) 前記センサ配設部材は、前記反力部材に対して前記連結ピンまわりに相対回動可能に連結される板状の部材で、センサ取付穴が貫通して設けられており、(b) 前記荷重センサは、前記センサ取付穴内に前記本体部材が一体的に固定されるとともに、前記軸状部材の軸心上に設けられたセンサピンがそのセンサ取付穴の両側へ突き出すように配設されており、(c) そのセンサピンの両端部と前記連結ピンとの間に前記向き変換機構が設けられていることを特徴とする。

第８発明は、第１発明〜第７発明の何れかの荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、(a) 前記操作ペダルは、前記ペダルサポートに支持軸心まわりに回動可能に配設されており、(b) 前記センサ配設部材はその操作ペダルであることを特徴とする。

第９発明は、第１発明〜第７発明の何れかの荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、(a) 前記ペダルサポートに回動可能に配設され、連結リンクを介して前記操作ペダルに連結されるとともに、前記回動連結部を介して前記反力部材に連結される中間レバーを備えており、(b) 前記センサ配設部材はその中間レバーであることを特徴とする。

第１０発明は、第１発明〜第９発明の何れかの荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記変形部材は円筒形状を成していて、その円筒形状の一端部および他端部がそれぞれ前記本体部材および前記軸状部材に一体的に固定されており、前記反力に基づいてその本体部材とその軸状部材とが相対変位させられることにより、その変形部材に生じるせん断歪が前記歪検知素子によって検出されることを特徴とする。

第１１発明は、第１発明〜第９発明の何れかの荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記変形部材は円筒形状を成しており、前記本体部材はその変形部材の中心線まわりの一部を一体的に保持しているとともに、前記軸状部材はその変形部材の円筒形状の内部を挿通させられており、前記反力に基づいてその本体部材とその軸状部材とが相対変位させられることにより、その変形部材に生じる引張歪が前記歪検知素子によって検出されることを特徴とする。

第１２発明は、(a) 移動操作される操作部材と、(b) その操作部材の操作力が伝達されるとともに、該操作力に対応する反力が作用させられる反力部材と、(c) 前記操作部材と前記反力部材との間に介在させられ、連結ピンまわりに相対回動可能に一対の部材を連結するとともに、該連結ピンを介して前記操作力を伝達する少なくとも１箇所の回動連結部と、(d) 前記操作力を電気的に検出する荷重センサと、を有する荷重センサ付き操作装置において、(e) 前記荷重センサは、軸状部材と、その軸状部材の軸心と直角方向の相対変位可能に配設された本体部材と、その軸状部材とその本体部材とに跨がって配設された変形部材と、その変形部材に固定された歪検知素子とを備え、前記反力で軸状部材と本体部材とが軸状部材の軸心と直角方向へ相対変位して変形部材が変形させられることにより、その変形部材の変形を歪検知素子によって検出するもので、(f) その荷重センサは、前記回動連結部において前記連結ピンを介して連結される一対の部材の何れか一方のセンサ配設部材に、前記軸状部材および前記本体部材の何れか一方が固定されるように配設されるとともに、(g) 前記連結ピンは、前記センサ配設部材に対して相対変位可能とされており、(h) 前記荷重センサの前記軸状部材および前記本体部材の他方と前記連結ピンとの間には、その荷重センサに対して一定方向から荷重が作用するように、その連結ピンから加えられる前記操作力または前記反力の向きを機械的に変換する向き変換機構が設けられていることを特徴とする。

第１発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置においては、本体部材と軸状部材との相対変位に基づいて操作力を電気的に検出する荷重センサが、所定のセンサ配設部材の回動連結部に配設され、その回動連結部の連結ピンを介して伝達される操作力を検出するようになっているため、例えばセンサ配設部材にセンサ取付穴を設けて荷重センサを配設することにより、装置全体を簡単で且つコンパクトに構成できる。また、ロッドやクレビス等の周辺部材は従来のペダル装置と同じものを使用できるため、安価に構成することができる。

一方、第１発明では、上記連結ピンがセンサ配設部材に対して相対変位可能とされているとともに、荷重センサの軸状部材および本体部材の他方とその連結ピンとの間には向き変換機構が設けられ、操作ペダルの踏込み操作に伴ってセンサ配設部材が連結ピンまわりに相対回動させられても、連結ピンから加えられる操作力または反力が荷重センサに対して一定方向から作用させられるようになっているため、変形部材の変形箇所が一定に維持され、操作力の検出精度が向上するとともに、検出精度のばらつきが抑制されて高い信頼性が得られるようになる。

第２発明では、向き変換機構として回動リンクが支持ピンまわりに回動可能に設けられ、荷重センサの軸状部材および本体部材の他方、および連結ピンをそれぞれその回動リンクに連結するだけで良いため、装置が簡単で且つ安価に構成されるとともに、操作ペダルの踏込み操作方向である車両前後方向に対してコンパクトに構成できる。第４発明、第５発明においても、連結ピンを一定方向へ移動させる連結ピンガイドを設けるとともに、その連結ピンと荷重センサの軸状部材および本体部材の他方とを直動リンクで連結するか、連結ピンと一体的に一定方向へ移動するスライド部材を設けるだけで良いため、第２発明と同様に装置が簡単で且つ安価に構成される。

第６発明では、中間ガイドによって一定方向へ移動させられる中間スライド部材が設けられ、その中間スライド部材と連結ピンとを連動リンクによって連結し、その中間スライド部材から直接、或いは上記直動リンクやスライド部材等を介して間接的に、荷重センサの軸状部材および本体部材の他方に荷重が伝達されるようになっているため、連結ピンの連結位置や荷重センサの配設位置などの設定の自由度が高くなる。

第７発明では、反力部材に対して連結ピンまわりに相対回動可能に連結される部材がセンサ配設部材とされて荷重センサが配設されるため、連結ピンから反力部材に伝達される最終的な操作力（出力）が検出され、例えば反力部材を介して機械的に油圧ブレーキ等を作動させる場合のそのブレーキ力等を高い精度で検出できる。また、センサ配設部材に設けられたセンサ取付穴内に本体部材が一体的に固定されるとともに、軸状部材の軸心上に設けられてセンサ取付穴の両側へ突き出すセンサピンの両端部と連結ピンとの間に向き変換機構が設けられているため、装置を簡単で且つコンパクトに構成できるとともに、荷重センサの軸状部材に連結ピンの荷重（反力）が略均等に加えられ、検出精度が一層向上する。

第１２発明の荷重センサ付き操作装置は、車両用操作ペダル装置に限定されるものではなく、車両用以外の操作ペダル装置や手動操作装置など種々の操作装置に適用可能であるが、荷重センサの構成や配設構造、向き変換機構などは第１発明と同じで、実質的に第１発明と同様の作用効果が得られる。第１発明は、この第１２発明の一実施態様と見做すことが可能で、操作ペダルは操作部材に相当する。

本発明は、常用ブレーキ用のブレーキペダル装置に好適に適用されるが、アクセル用やパーキングブレーキ用の操作ペダル装置に適用することも可能で、第１２発明は、車両用以外の操作ペダル装置や手動操作される操作装置など種々の操作装置に適用され得る。反力部材は、例えばブレーキブースタのオペレーティングロッドやブレーキマスタシリンダのプッシュロッドなどで、機械的にホイールブレーキ等を作動させるように構成されるが、荷重センサによって検出した操作力に応じて電気的にホイールブレーキや駆動装置等を制御する電気式（バイワイヤ方式）の操作ブレーキ装置に適用することも可能で、その場合は、ストロークシミュレータや反力機構等を反力部材に連結して所定の反力が加えられるようにすれば良い。

荷重センサが配設される回動連結部は、例えば操作ペダルと反力部材とを連結する連結部分や中間レバーと反力部材とを連結する連結部分が適当であるが、操作ペダルと中間レバーとを連結する連結リンクを有する場合には、その連結リンクと操作ペダルとの連結部分、或いは連結リンクと中間レバーとの連結部分などでも良く、荷重センサの配設部位は適宜定められる。

第１０発明、第１１発明の荷重センサは、円筒形状の変形部材を備えているが、他の発明の実施に際しては変形部材の形状を適宜設定することが可能で、例えば軸状部材と本体部材との相対変位に基づいて変形させられる部分が少なくとも円弧形状とされた長円形状などでも良く、円弧形状の円弧の両端に引張荷重または圧縮荷重が印加されることにより、円弧形状部分が伸び変形或いは撓み変形させられるように配設される。また、軸状部材と本体部材との間の環状空間に対応するドーナツ形状を成し、軸状部材と本体部材との相対変位に基づいて引張変形や圧縮変形、或いは撓み変形させられるような変形部材を用いることもできる。本発明では荷重センサの軸心まわりの一定方向から荷重（操作力または反力）が加えられるため、軸状部材と本体部材との相対変位の方向が一定であり、その相対変位によって変形させられる種々の態様の変形部材を採用できる。

荷重センサは、弾性変形させられる変形部材の歪を歪検知素子により電気的に検出するもので、予め定められたマップや演算式などによりその歪を荷重すなわち操作力に換算すれば良い。歪検知素子としては、薄膜型や厚膜型の半導体歪ゲージ、通常の歪ゲージ等の歪抵抗素子が好適に用いられるが、ピエゾ素子や圧電変換素子等を用いることも可能である。

荷重センサは、例えば板状のセンサ配設部材を貫通して設けられたセンサ取付穴内に本体部材が一体的に固定されるとともに、軸状部材或いは軸状部材の軸心上に設けられたセンサピンがセンサ取付穴の両側へ突き出すように配設され、その軸状部材或いはセンサピンの両端部と連結ピンとの間に向き変換機構が設けられることが望ましいが、荷重センサをセンサ配設部材の一方の側面側に配設したり、軸状部材をセンサ配設部材に固定するとともに本体部材と連結ピンとの間に向き変換機構が設けられるようにしたりするなど、種々の態様が可能である。センサ配設部材が、所定寸法だけ離間して配設されるとともに一体的に連結された互いに平行な一対の板状部材にて構成されている場合には、例えばその一対の板状部材の間に荷重センサを配設し、軸状部材の両端を板状部材（センサ配設部材）に固定するとともに本体部材と連結ピンとの間に向き変換機構が設けられるように構成することもできる。

第２発明の回動リンクは、例えばその中間位置において支持ピンまわりに回動可能にセンサ配設部材に配設され、その支持ピンを挟んで両側に荷重センサの他方の部材や連結ピンが相対回動可能に連結されるように構成されるが、荷重センサの他方の部材を支持ピンと連結ピンとの間に連結したり、連結ピンを荷重センサの他方の部材と支持ピンとの間に連結したりすることも可能である。また、それ等の間隔（レバー比）を適宜設定することより、操作力を倍力或いは減衰して検出することもできる。

第３発明の連結ピンガイドは、例えばセンサ配設部材を貫通するように設けられて連結ピンが挿通させられるとともに、荷重センサの中心線と直交する一定方向に直線的に設けられた長穴にて構成されるが、連結ピンが相対回動可能に連結されるスライド部材を一定方向へ案内するガイドレールやガイドロッドなどでも良い。

第７発明では、軸状部材の軸心上にセンサピンが設けられ、そのセンサピンの両端部がセンサ取付穴から突き出すようになっており、例えばセンサピンが別体に構成されて軸状部材に設けられた挿通孔内を挿通させられるように構成されるが、軸状部材そのものの両端部がセンサピンとして機能してセンサ取付穴から突き出すように構成したり、軸状部材の両端面に円柱形状のピン部を一体に突設したりするなど、種々の態様が可能である。センサピンを軸状部材と別体に構成する場合、軸状部材に対して相対回転可能に配設しても良いが、軸状部材に一体的に固設することも可能である。

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車両の常用ブレーキ用の操作ペダル装置１０を示す図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるIA−IA断面の拡大図である。この車両用操作ペダル装置１０は、前記図１６の操作ペダル装置２００に本発明が適用された場合で、操作ペダル１６に配設された荷重センサ３０とクレビスピン２６との間に向き変換機構６０が設けられている。荷重センサ３０は、クレビスピン２６から踏部１８側へ所定寸法だけずれた位置に設けられたセンサ取付穴２８内に環状部材３４が挿入され、固定ボルト６２により一定の姿勢（位相）で一体的に操作ペダル１６に固定されている。また、軸状部材３６の挿通孔３８にはセンサピン６４が挿通させられているとともに、そのセンサピン６４の両端部はそれぞれ環状部材３４や操作ペダル１６から側方へ突き出しており、その両端部においてそれぞれ上記向き変換機構６０を介してクレビスピン２６に連結されている。センサピン６４は、本実施例では軸状部材３６と別体に構成されて、挿通孔３８内を相対回転可能に挿通させられているが、軸状部材３６と一体に構成することも可能である。なお、前記ワイヤハーネス５６の先端部にはコネクタ５８が設けられ、そのコネクタ５８を介して車両の制御回路部に接続されるようになっている。上記環状部材３４は本体部材に相当する。

向き変換機構６０は、荷重センサ３０の中心線Ｏまわりにおいて一定方向から荷重が作用するように、クレビスピン２６から加えられる反力の向きを機械的に変換するもので、そのクレビスピン２６と平行な支持ピン６６まわりに回動可能に操作ペダル１６に配設された回動リンク６８を備えている。支持ピン６６は、軸受を介して軸心まわりの相対回動可能に操作ペダル１６に配設されており、その両端部は操作ペダル１６の側方へ突き出しているとともに、操作ペダル１６を挟んで対称的に両側に配設された同一形状の一対の回動リンク６８が、その支持ピン６６の両端部にそれぞれ回動可能に配設されている。一対の回動リンク６８は、それぞれその中間位置において支持ピン６６に支持されており、一端部においてクレビスピン２６に相対回動可能に連結されているとともに、他端部において前記センサピン６４に相対回動可能に連結されている。クレビスピン２６の周囲にはブッシュ７０が配設されており、一対の回動リンク６８はそのブッシュ７０に一体的に固定され、そのブッシュ７０を介して互いに連結されている。

上記回動リンク６８とクレビスピン２６との連結位置は、支持ピン６６の軸方向から見た平面視、すなわち図１(a) の状態において、支持ピン６６とクレビスピン２６とを結ぶ線分に対して略直角方向から反力が作用するように、その線分とオペレーティングロッド２２の中心線とが略直角に交わる位置に設定されている。また、クレビスピン２６は、荷重センサ３０の変形部材３２の変形に基づいて操作力を検出するのに必要な回動リンク６８の回動が許容されるように、操作ペダル１６に設けられた逃げ穴７２内をブッシュ７０と共に挿通させられており、ブッシュ７０から外部に突き出す両端部においてクレビス２４に相対回動可能に連結されている。逃げ穴７２は、支持ピン６６を中心とする円弧形状或いは直線状を成しているが、逃げ穴７２の代りに操作ペダル１６の端縁まで達する切欠等を設けることも可能である。

これにより、クレビスピン２６から回動リンク６８を介してセンサピン６４に反力が伝達されるようになり、操作ペダル１６の踏込み操作に伴ってクレビスピン２６の軸心まわりにおいてオペレーティングロッド２２と操作ペダル１６とが相対回動しても、荷重センサ３０の軸状部材３６には常に一定方向、すなわちセンサピン６４の軸方向から見た平面視（図１(a) の状態）において、そのセンサピン６４と支持ピン６６とを結ぶ線分に対して略直角方向から荷重が加えられるようになり、変形部材３２の変形部位が略一定に維持される。

図２の(a) は、上記平面視（図１(a) の状態）においてセンサピン６４と支持ピン６６とを結ぶ線分に対して直角方向における荷重センサ３０の断面図で、図２の(b) は(a) におけるIIＡ−IIＡ断面図である。この図２において、センサピン６４は軸状部材３６および回動リンク６８に対して何れも相対回転可能であり、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って変形部材３２が図３に示すように変形させられることにより、摩擦が小さい方、例えば回動リンク６８側で相対回転させられるが、その回転角度は極僅かである。摩擦を低減するために、必要に応じてベアリングや軸受等を介在させることもできる。図３の(a) 、(b) はそれぞれ図２の(a) 、(b) に対応する図で、図３の(b) は(a) におけるIII Ａ−III Ａ断面図である。

このように環状部材３４および軸状部材３６は、変形部材３２を介して互いに連結されており、外部から径方向すなわち中心線Ｏと直角方向に加えられる荷重が略０の時には、図２に示すように軸状部材３６やセンサピン６４の軸心Ｓが荷重センサ３０の中心線Ｏと略一致する状態に保持され、変形部材３２も全長に亘って中心線Ｏを中心とする円筒形状を維持している。荷重センサ３０の中心線Ｏは、操作ペダル１６に一体的に固定される環状部材３４の中心線である。一方、操作ペダル１６の足踏み操作に伴って、オペレーティングロッド２２の反力が向き変換機構６０を介してセンサピン６４に加えられると、環状部材３４と軸状部材３６との間に径方向、具体的には図２において軸状部材３６が相対的に左方向（図１(a) においても略左方向）へ向かう荷重が作用させられ、それ等の間に配設された変形部材３２が図３に示すようにせん断変形させられる。環状部材３４と軸状部材３６との間には、両者の径方向の相対変位や変形部材３２のせん断変形を許容するように環状空間が設けられているとともに、変形部材３２は、径方向から荷重を受けることにより弾性変形可能なフェライト系ステンレス鋼等の金属材料にて構成されており、操作ペダル１６の足踏み操作に伴って、その操作力に応じてせん断変形させられる。なお、変形部材３２の変形量は極僅かで、操作ペダル１６の足踏みストロークには殆ど影響しないが、図面では理解を容易とするために変形量を拡大して示してある。他の図面も同じである。

上記変形部材３２のせん断歪を検出するために、図４に示すように、変形部材３２の外周面には歪検知素子として４個の歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄが取り付けられている。歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄとしては、例えば薄膜型や厚膜型の半導体歪ゲージ、通常の歪ゲージ等が好適に用いられる。図４の(a) は、図３(a) に対応する図で、変形部材３２がせん断変形させられた状態であり、(b) は(a) の上方から見た平面図、(c) は変形部材３２の外周面の展開図である。４個の歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄは、外部荷重によって変形部材３２がせん断歪を生じる方向において、中心線Ｏ（Ｓ）を挟んで対称的な２箇所に、それぞれそのせん断歪で軸方向において引張変形、圧縮変形させられる部分に１個ずつ離間して設けられている。本実施例では、向き変換機構６０によって荷重センサ３０に作用する荷重の方向が略一定、すなわち図１の(a) における左右方向であって図２、図３、および図４の(a) 、(b) における左右方向とされるため、歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄの大きさはそれ程大きくする必要はないが、変形部材３２の組付作業性等を考慮して、変形部材３２の周方向において例えば９０°程度の角度範囲をカバーする長さ寸法を有している。

そして、それ等の歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄが導電性回路パターン５０（図４(c) 参照）によって接続されることにより図５に示すブリッジ回路が形成され、その導電性回路パターン５０の電源電極４２とＧＮＤ（接地）電極４４との間に電源Ｅが接続されることにより、一対の出力電極４６と４８との間から歪に応じた電気信号が出力されるようになっている。電源電極４２に電源Ｅを接続したり、出力電極４６、４８から出力される電気信号を取り出したりするために、それ等の電極に接続されたワイヤハーネス５６（図１参照）が荷重センサ３０から延び出し、コネクタ５８を介して車両の制御回路部に接続されている。変形部材３２の外周面には、予めガラスペースト等の絶縁膜５２（図４(c) 参照）が設けられており、その上に銀等の導電体によって前記導電性回路パターン５０が形成されているとともに、更にその導電性回路パターン５０に一部が接触するように前記歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄが焼成等により一体的に設けられている。なお、荷重センサ３０の内部に制御回路部を設けることも可能である。また、本実施例ではフルブリッジ回路を用いているが、例えば操作ペダル１６の操作力に基づく荷重を受ける部分のみが円弧形状とされた変形部材を用いる場合等には、ハーフブリッジ回路を用いることもできる。

このような車両用操作ペダル装置１０においては、環状部材３４と軸状部材３６との相対変位に基づいて操作力を電気的に検出する荷重センサ３０が、操作ペダル１６とオペレーティングロッド２２とを相対回動可能に連結する回動連結部２０に配設され、その回動連結部２０のクレビスピン２６を介して伝達される操作力を検出するようになっており、操作ペダル１６に形成されたセンサ取付穴２８内に荷重センサ３０が配設されるため、操作ペダル装置１０全体を簡単で且つコンパクトに構成でき、従来のペダル装置の搭載条件に何等影響を及ぼすことがない。また、オペレーティングロッド２２やクレビス２４、クレビスピン２６等の周辺部材は従来のペダル装置と同じものを使用できるため、安価に構成することができる。

一方、上記クレビスピン２６は逃げ穴７２内を挿通させられ、操作ペダル１６に対して相対変位可能とされているとともに、荷重センサ３０のセンサピン６４とクレビスピン２６との間には向き変換機構６０が設けられ、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って操作ペダル１６とオペレーティングロッド２２とがクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動させられても、クレビスピン２６から荷重センサ３０に加えられる反力が常に略一定方向（図１(a) における略左方向）に作用させられるようになっているため、変形部材３２の変形箇所が一定に維持され、操作力の検出精度が向上するとともに、検出精度のばらつきが抑制されて高い信頼性が得られるようになる。

また、本実施例では、上記向き変換機構６０として回動リンク６８が支持ピン６６の軸心まわりに回動可能に設けられ、荷重センサ３０のセンサピン６４およびクレビスピン２６をそれぞれその回動リンク６８の両端部に相対回動可能に連結するだけで良いため、装置が簡単で且つ安価に構成されるとともに、操作ペダル１６の踏込み操作方向或いはオペレーティングロッド２２の押込み方向である車両前後方向に対してコンパクトに構成できる。この回動リンク６８のレバー比、すなわち支持ピン６６からセンサピン６４までの寸法と、支持ピン６６からクレビスピン２６までの寸法との比を適宜設定することにより、操作力（反力）を倍力或いは減衰して検出することもできる。

また、本実施例ではオペレーティングロッド２２に対してクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動可能に連結される操作ペダル１６がセンサ配設部材とされ、その操作ペダル１６に荷重センサ３０が配設されるため、クレビスピン２６からオペレーティングロッド２２に伝達される最終的な操作力（出力）が荷重センサ３０によって検出され、そのオペレーティングロッド２２の出力に応じて発生させられるブレーキ力を高い精度で検知することができる。

また、操作ペダル１６に設けられたセンサ取付穴２８内に環状部材３４が一体的に固定されるとともに、軸状部材３６の軸心Ｓ上に設けられてセンサ取付穴２８の両側へ突き出すセンサピン６４の両端部と、同じく逃げ穴７２内を挿通させられて操作ペダル１６の両側へ突き出しているクレビスピン２６の両端部との間に、それぞれ回動リンク６８が設けられているため、車両用操作ペダル装置１０を簡単で且つコンパクトに構成できるとともに、荷重センサ３０の軸状部材３６にクレビスピン２６の荷重（反力）が略均等に加えられ、ねじれ等の回転モーメントが抑制されて検出精度が一層向上する。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記実施例と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

図６の車両用操作ペダル装置８０は中間レバー８２を備えており、その中間レバー８２を介して操作ペダル１６からオペレーティングロッド２２に操作力が伝達される場合である。中間レバー８２は、前記支持軸１４と平行な支持ピン８４によって前記ペダルサポート１２に回動可能に配設されているとともに、連結リンク８６を介して操作ペダル１６に連結され、その操作ペダル１６の足踏み操作に連動して機械的に支持ピン８４まわりに回動させられる。連結リンク８６は、その両端部において支持軸１４と平行な一対の連結ピン８８、９０を介してそれぞれ操作ペダル１６、中間レバー８２に相対回動可能に連結されている。

また、中間レバー８２の先端部には、回動連結部９２を介してオペレーティングロッド２２が連結されている。回動連結部９２は、前記回動連結部２０と同様に構成されており、中間レバー８２に設けられたセンサ取付穴内に荷重センサ３０が配設されているとともに、その荷重センサ３０のセンサピン６４は向き変換機構６０を介してクレビスピン２６に連結されている。したがって、本実施例でも前記実施例と同様の作用効果が得られる。なお、図６のVI−VI断面は、図１の(b) において、操作ペダル１６を中間レバー８２に置き換えた場合と同じであり、中間レバー８２はセンサ配設部材に相当する。

図７の車両用操作ペダル装置１００は、前記図１の車両用操作ペダル装置１０に比較して向き変換機構１０２が相違している。図７の(a) 、(b) は前記図１の(a) 、(b) に対応する図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるVIIA−VIIA断面の拡大図である。向き変換機構１０２は、操作ペダル１６に設けられてクレビスピン２６の移動経路を規定する連結ピンガイド１０４と、そのクレビスピン２６と荷重センサ３０のセンサピン６４とを連結する直動リンク１０６とを備えており、クレビスピン２６の移動に連動してセンサピン６４を一定方向へ変位させるものである。すなわち、連結ピンガイド１０４は、荷重センサ３０の中心線Ｏに対して直交する方向（一定方向）に一直線に設けられた長穴で、クレビスピン２６はこの長穴内を挿通させられ、長穴に案内されつつ一定方向へ移動させられるようになっているのである。直動リンク１０６は連動部材に相当するもので、操作ペダル１６を挟んで対称的に両側に一対配設されており、一端部においてクレビスピン２６に相対回動可能に連結されているとともに、他端部においてセンサピン６４に相対回動可能に連結されている。

このような車両用操作ペダル装置１００においては、クレビスピン２６が連結ピンガイド１０４に案内されて荷重センサ３０の中心線Ｏに対して直交する一定方向へ直線移動させられるようになっており、直動リンク１０６を介してそのクレビスピン２６に連結されたセンサピン６４も、その一定方向へ直線移動させられるため、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って操作ペダル１６とオペレーティングロッド２２とがクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動させられても、クレビスピン２６から直動リンク１０６を介して荷重センサ３０に加えられる反力が常に一定方向に作用させられるようになり、変形部材３２の変形箇所が一定に維持されて操作力の検出精度が向上するとともに、検出精度のばらつきが抑制されて高い信頼性が得られるようになる。

また、クレビスピン２６を一定方向へ移動させる連結ピンガイド１０４を設けるとともに、そのクレビスピン２６とセンサピン６４とを直動リンク１０６によって連結するだけで良いため、装置が簡単且つ安価でコンパクトに構成される。

この他、荷重センサ３０が操作ペダル１６のセンサ取付穴２８内に配設されることにより、車両用操作ペダル装置１００をコンパクトに構成できるなど、前記車両用操作ペダル装置１０と同様の作用効果が得られる。

図８の車両用操作ペダル装置１１０は、前記図６の車両用操作ペダル装置８０と同様に中間レバー８２を備えているもので、その中間レバー８２とオペレーティングロッド２２との連結部である回動連結部９２に荷重センサ３０を配設する場合であり、中間レバー８２に設けられたセンサ取付穴内に荷重センサ３０が配設されているとともに、その荷重センサ３０のセンサピン６４は、図７の向き変換機構１０２を介してクレビスピン２６に連結されている。したがって、本実施例においても、図７の車両用操作ペダル装置１００と同様の作用効果が得られる。なお、図８のVIII−VIII断面は、図７の(b) において、操作ペダル１６を中間レバー８２に置き換えた場合と同じである。

図９の車両用操作ペダル装置１２０は、前記図７の車両用操作ペダル装置１００に比較して荷重センサ１２１の構成や配設形態、および向き変換機構１２２が相違している。図９の(a) 、(b) は図７の(a) 、(b) に対応する図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるIXA −IXA 断面の拡大図である。この荷重センサ１２１は、段付き円柱形状の本体部材１３４がケース１２４に一体的に固定され、軸状部材１３６が円筒形状の変形部材１３８を介して本体部材１３４と同心上に設けられているもので、ケース１２４を介して固定ボルト１２６により操作ペダル１６に一体的に固定されているとともに、軸状部材１３６は、操作ペダル１６に設けられた収容穴１２８内に突き出しており、且つ、変形部材１３８のせん断変形により本体部材１３４に対して軸心と直角方向へ相対変位することが許容されている。変形部材１３８は前記変形部材３２と同様に構成されており、その外周面には歪検知素子として前記歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄが取り付けられている。

また、向き変換機構１２２は、操作ペダル１６に設けられてクレビスピン２６の移動経路を規定する連結ピンガイド１３０と、そのクレビスピン２６と軸状部材１３６との間に介在させられたスライド部材１３２とを備えており、クレビスピン２６の移動に連動して軸状部材１３６を一定方向へ変位させるものである。すなわち、連結ピンガイド１３０は、荷重センサ１２１の中心線Ｏに対して直交する方向（一定方向）に一直線に設けられた長穴で、クレビスピン２６はこの長穴内を挿通させられ、長穴に案内されつつ一定方向へ移動させられるようになっている。連結ピンガイド１３０と前記収容穴１２８との間には、それ等を接続するとともに、スライド部材１３２を同じく一定方向へ案内する直線状のガイド溝が設けられており、スライド部材１３２はクレビスピン２６と軸状部材１３６との間に挟まれた状態でそのガイド溝に配設されている。

このような車両用操作ペダル装置１２０においても、クレビスピン２６が連結ピンガイド１３０に案内されて荷重センサ１２１の中心線Ｏに対して直交する一定方向へ直線移動させられるようになっており、スライド部材１３２を介して軸状部材１３６もその一定方向へ変位させられるため、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って操作ペダル１６とオペレーティングロッド２２とがクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動させられても、クレビスピン２６からスライド部材１３２を介して荷重センサ１２１に加えられる反力が常に一定方向に作用させられるようになり、変形部材１３８の変形箇所が一定に維持されて操作力の検出精度が向上するとともに、検出精度のばらつきが抑制されて高い信頼性が得られるようになる。

また、クレビスピン２６を一定方向へ移動させる連結ピンガイド１３０を設けるとともに、そのクレビスピン２６と軸状部材１３６との間にスライド部材１３２を配設するだけで良いため、装置が簡単且つ安価でコンパクトに構成されるなど、前記図７の車両用操作ペダル装置１００と同様の作用効果が得られる。

図１０の車両用操作ペダル装置１４０は、前記図６の車両用操作ペダル装置８０と同様に中間レバー８２を備えているもので、その中間レバー８２とオペレーティングロッド２２との連結部である回動連結部９２に荷重センサ１２１を配設する場合であり、中間レバー８２の一方の側面にケース１２４を介して荷重センサ１２１が配設されているとともに、その荷重センサ１２１の軸状部材１３６には、図９の向き変換機構１２２を介してクレビスピン２６の反力が作用させられるようになっている。したがって、本実施例においても、図９の車両用操作ペダル装置１２０と同様の作用効果が得られる。なお、図１０のＸ−Ｘ断面は、図９の(b) において、操作ペダル１６を中間レバー８２に置き換えた場合と同じである。

図１１の車両用操作ペダル装置１５０は、前記図１の車両用操作ペダル装置１０に比較して向き変換機構１５２が相違している。図１１の(a) 、(b) は図１の(a) 、(b) に対応する図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるXIA −XIA 断面の拡大図である。センサ配設部材である操作ペダル１６には、センサ取付穴２８に連続して長穴状のガイド穴１５４が設けられ、向き変換機構１５２を構成している第１ガイド部材１５６、第２ガイド部材１５８が配設されているとともに、クレビスピン２６、中間ピン１６０が挿通させられている。第１ガイド部材１５６は、クレビスピン２６の移動経路を規定する連結ピンガイドとして機能するもので、クレビスピン２６の両側に一対配設されており、クレビスピン２６に回転可能に配設されたプーリ１６２と係合させられることにより、そのクレビスピン２６を図１１(a) において略左右方向となる一直線方向へ案内する。第２ガイド部材１５８は、中間スライド部材としての中間ピン１６０を荷重センサ３０の中心線Ｏに対して直交する方向（一定方向）に一直線に移動させる中間ガイドとして機能するもので、中間ピン１６０に回転可能に配設されたプーリ１６４と係合させられることにより、その中間ピン１６０を図１１(a) において略左右方向となる一直線方向へ案内する。

上記クレビスピン２６および中間ピン１６０は、操作ペダル１６を挟んで対称的に両側に配設された一対の連動リンク１６６にそれぞれ相対回動可能に連結されており、これにより、クレビスピン２６の移動に連動して中間ピン１６０が一定方向へ変位させられる。また、中間ピン１６０およびセンサピン６４は、操作ペダル１６を挟んで対称的に両側に配設された一対の直動リンク１６８に連結されており、これにより、クレビスピン２６の移動に連動して中間ピン１６０、更にはセンサピン６４が一定方向へ変位させられる。この実施例では、これ等の中間ピン１６０、連動リンク１６６、および直動リンク１６８を含んで連動部材が構成されている。なお、直動リンク１６８は、中間ピン１６０に一体的に固定されている一方、センサピン６４には相対回動可能に連結されている。

このような車両用操作ペダル装置１５０においても、クレビスピン２６が第１ガイド部材１５６に案内されて一直線方向へ移動させられることにより、連動リンク１６６、中間ピン１６０、および直動リンク１６８を介してセンサピン６４が荷重センサ３０の中心線Ｏに対して直交する一定方向へ変位させられるようになっているため、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って操作ペダル１６とオペレーティングロッド２２とがクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動させられても、クレビスピン２６から荷重センサ３０に加えられる反力が常に一定方向に作用させられるようになり、変形部材３２の変形箇所が一定に維持されて操作力の検出精度が向上するとともに、検出精度のばらつきが抑制されて高い信頼性が得られるようになる。

また、第１ガイド部材１５６によってクレビスピン２６の移動経路を規定するとともに、第２ガイド部材１５８によって一定方向へ移動させられる中間ピン１６０とそのクレビスピン２６とを連動リンク１６６によって連結し、その中間ピン１６０から更に直動リンク１６８を介して荷重センサ３０のセンサピン６４に反力が伝達されるようになっているため、クレビスピン２６の連結位置や荷重センサ３０の配設位置などの設定の自由度が高くなる。

この他、荷重センサ３０が操作ペダル１６のセンサ取付穴２８内に配設されることにより、車両用操作ペダル装置１５０をコンパクトに構成できるなど、前記車両用操作ペダル装置１０と同様の作用効果が得られる。

図１２の車両用操作ペダル装置１７０は、前記図６の車両用操作ペダル装置８０と同様に中間レバー８２を備えているもので、その中間レバー８２とオペレーティングロッド２２との連結部である回動連結部９２に荷重センサ３０を配設する場合であり、中間レバー８２にガイド穴１５４や第１ガイド部材１５６、第２ガイド部材１５８等が設けられて図１１の向き変換機構１５２が配設され、クレビスピン２６から荷重センサ３０に加えられる反力が常に一定方向に作用させられるようになっている。したがって、本実施例においても、図１１の車両用操作ペダル装置１５０と同様の作用効果が得られる。なお、図１２のXII −XII 断面は、図１１の(b) において、操作ペダル１６を中間レバー８２に置き換えた場合と同じである。

図１３の車両用操作ペダル装置１８０は、前記図６の車両用操作ペダル装置８０に比較して荷重センサ３０の配設位置が相違するもので、連結リンク８６が連結ピン９０を介して中間レバー８２に連結される回動連結部１８２において、その連結ピン９０から中間レバー８２に伝達される操作力を検出するように、その中間レバー８２に荷重センサ３０および前記向き変換機構６０が配設されている。すなわち、中間レバー８２に設けられたセンサ取付穴１８４内に荷重センサ３０が配設されているとともに、その荷重センサ３０のセンサピン６４は向き変換機構６０を介して連結ピン９０に連結されている一方、中間レバー８２にはその連結ピン９０が支持ピン６６の軸心まわりに回動することを許容する逃げ穴１８６が設けられており、連結ピン９０から荷重センサ３０に加えられる操作力が常に一定方向に作用させられるようになっている。したがって、本実施例においても前記図１や図６の実施例と同様の作用効果が得られる。図１３の(a) 、(b) は図１の(a) 、(b) に対応する図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるXIIIA −XIIIA 断面の拡大図である。

なお、連結リンク８６が連結ピン８８を介して操作ペダル１６に相対回動可能に連結される回動連結部や、中間レバー８２が支持ピン８４を介してペダルサポート１２に回動可能に取り付けられる回動連結部に本発明を適用し、それ等の連結ピン８８や支持ピン８４に作用させられる荷重を操作力として検出するように構成することも可能である。

図１４および図１５は、前記図１の実施例において、荷重センサ３０の代りに用いられる荷重センサ１９０を示す図で、前記図２および図３に対応する断面図で、各図の(a) は中心線Ｏと平行な縦断面図、(b) は(a) におけるXIVA−XIVA断面図、XVA −XVA 断面図である。この荷重センサ１９０は、円筒形状の変形部材１９２を備えていて、その変形部材１９２の径方向に加えられる荷重を検出するもので、変形部材１９２の外周側には環状部材１９４が配設されている。環状部材１９４は、前記センサ取付穴２８に圧入やボルト、或いは板ばね等により一定の姿勢（位相）で一体的に組み付けられるとともに、変形部材１９２の中心線まわりの一部（図１４、図１５における右側の側壁部分）を溶接等により一体的に保持している。そして、その変形部材１９２の円筒形状の内部を軸状部材１９６が挿通させられ、前記向き変換機構６０の回動リンク６８が連結される。この軸状部材１９６として前記センサピン６４を用いることも可能である。

このような荷重センサ１９０は、外部荷重が略０の時には、図１４に示すように環状部材１９４が軸状部材１９６の軸心Ｓと略同心になる状態に保持されるとともに、変形部材１９２は、環状部材１９４に固設された側と反対側、すなわち図１４における左側の側壁部分の内周面が軸状部材１９６に略接するように、軸心Ｓに対して偏心した状態に保持される。これは、図示しないリターンスプリング等の作用でオペレーティングロッド２２が図１(a) の右方向へ押圧されるとともに、操作ペダル１６が図示しないストッパに当接して初期位置に位置決めされることによって規定され、この状態で変形部材１９２は略真円の円筒形状である。一方、操作ペダル１６の足踏み操作に伴ってオペレーティングロッド２２の反力で環状部材１９４と軸状部材１９６との間に径方向の荷重が加えられると、軸状部材１９６が環状部材１９４に対して相対的に図１４、図１５の左方向へ変位させられ、変形部材１９２が図１５に示すように楕円形に引張変形させられる。環状部材１９４は、軸状部材１９６との相対変位や変形部材１９２の引張変形を許容するように、その環状の内部空間の大きさが定められているとともに、変形部材１９２は、径方向から荷重を受けることにより弾性変形可能なフェライト系ステンレス鋼等の金属材料にて構成されており、操作ペダル１６の足踏み操作に伴って、その操作力に応じて引張変形させられる。

上記変形部材１９２の引張歪を検出するために、その変形部材１９２の外周面であって、図１５(b) において上下に位置する側壁部分、すなわち引張歪を生じる部分には、歪検知素子して歪抵抗素子が固定されている。変形部材１９２の外周面には、前記実施例と同様に予めガラスペースト等の絶縁膜が設けられ、その上に銀等の導電体によって導電性回路パターンが形成されるとともに、更にその導電性回路パターンに一部が接触するように歪抵抗素子が焼成等により一体的に設けられている。

上記歪抵抗素子の大きさや配設位置は、組付作業性等を考慮して適宜設定されるが、本発明では操作ペダル１６の踏込み操作量に拘らず常に一定方向から荷重が作用させられ、変形部材１９２の一定部位が変形させられるため、比較的小さなものでも高い検出精度が安定して得られる。

なお、上記荷重センサ１９０は、図６以降の他の実施例においても、同様に前記荷重センサ３０の代りに用いることができる。

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、これ等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。

本発明が適用された常用ブレーキ用の車両用操作ペダル装置の一例を示す図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるIA−IA断面の拡大図である。 図１の実施例の荷重センサを示す図で、(a) は中心線Ｏと平行な縦断面図、(b) は(a) におけるIIA −IIA 断面図である。 図２の状態から操作ペダルが足踏み操作され、オペレーティングロッドの反力で変形部材がせん断変形させられた状態を示す図で、(a) は中心線Ｏと平行な縦断面図、(b) は(a) におけるIIIA−IIIA断面図である。 (a) は図３(a) における変形部材を拡大して示す断面図で、(b) は(a) の上方から見た平面図、(c) は変形部材の展開図で、外周面に設けられた歪抵抗素子を説明する図である。 図４(c) に示されている歪抵抗素子が導電性回路パターンで接続されることによって形成されたブリッジ回路を示す回路図である。 本発明が中間レバーを有する車両用操作ペダル装置に適用され、図１の荷重センサおよび向き変換機構が中間レバーとオペレーティングロッドとの回動連結部に配設された場合で、図１の(a) に対応する正面図である。 本発明の更に別の実施例を説明する図で、(a) は図１の(a) に対応する正面図、(b) は(a) におけるVIIA−VIIA断面の拡大図である。 本発明が中間レバーを有する車両用操作ペダル装置に適用され、図７の荷重センサおよび向き変換機構が中間レバーとオペレーティングロッドとの回動連結部に配設された場合で、図７の(a) に対応する正面図である。 本発明の更に別の実施例を説明する図で、(a) は図１の(a) に対応する正面図、(b) は(a) におけるIXA −IXA 断面の拡大図である。 本発明が中間レバーを有する車両用操作ペダル装置に適用され、図９の荷重センサおよび向き変換機構が中間レバーとオペレーティングロッドとの回動連結部に配設された場合で、図９の(a) に対応する正面図である。 本発明の更に別の実施例を説明する図で、(a) は図１の(a) に対応する正面図、(b) は(a) におけるXIA −XIA 断面の拡大図である。 本発明が中間レバーを有する車両用操作ペダル装置に適用され、図１１の荷重センサおよび向き変換機構が中間レバーとオペレーティングロッドとの回動連結部に配設された場合で、図１１の(a) に対応する正面図である。 本発明が中間レバーを有する車両用操作ペダル装置に適用され、図１の荷重センサおよび向き変換機構が中間レバーと連結リンクとの回動連結部に配設された場合で、(a) は図１の(a) に対応する正面図、(b) は(a) におけるXIIIA −XIIIA 断面の拡大図である。 荷重センサの別の例を説明する図で、図２に対応する図であり、(a) は中心線Ｏと平行な縦断面図、(b) は(a) におけるXIVA−XIVA断面図である。 図１４の状態から操作ペダルが足踏み操作され、オペレーティングロッドの反力で変形部材が楕円形に引張変形させられた状態を示す図で、(a) は中心線Ｏと平行な縦断面図、(b) は(a) におけるXVA −XVA 断面図である。 本発明の背景技術を説明する図で、(a) は図１と同じ構成の荷重センサを備えている車両用操作ペダル装置の正面図、(b) は(a) におけるXVIA−XVIA断面の拡大図である。

符号の説明

１０、８０、１００、１１０、１２０、１４０、１５０、１７０、１８０：車両用操作ペダル装置 １６：操作ペダル（センサ配設部材） ２０、９２、１８２：回動連結部 ２２：オペレーティングロッド（反力部材） ２６：クレビスピン（連結ピン） ２８、１８４：センサ取付穴 ３０、１２１、１９０：荷重センサ ３２、１３８、１９２：変形部材 ３４、１９４：環状部材（本体部材） ３６、１３６、１９６：軸状部材 ４０ａ〜４０ｄ：歪抵抗素子（歪検知素子） ６０、１０２、１２２、１５２：向き変換機構 ６４：センサピン ６６：支持ピン ６８：回動リンク ８２：中間レバー（センサ配設部材） ８６：連結リンク ９０：連結ピン １０４、１３０：連結ピンガイド １０６：直動リンク（連動部材） １３２：スライド部材 １３４：本体部材 １５６：第１ガイド部材（連結ピンガイド） １５８：第２ガイド部材（中間ガイド） １６０：中間ピン（中間スライド部材、連動部材） １６６：連動リンク（連動部材） Ｏ：荷重センサの中心線 Ｓ：センサピン（軸状部材）の軸心

Claims (12)

1. 車両に固設されるペダルサポートに移動可能に配設され、運転者によって足踏み操作される操作ペダルと、
   前記操作ペダルの操作力が伝達されるとともに、該操作力に対応する反力が作用させられる反力部材と、
   前記操作ペダルと前記反力部材との間に介在させられ、連結ピンまわりに相対回動可能に一対の部材を連結するとともに、該連結ピンを介して前記操作力を伝達する少なくとも１箇所の回動連結部と、
   前記操作力を電気的に検出する荷重センサと、
   を有する荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、
   前記荷重センサは、軸状部材と、該軸状部材の軸心と直角方向の相対変位可能に配設された本体部材と、該軸状部材と該本体部材とに跨がって配設された変形部材と、該変形部材に固定された歪検知素子とを備え、前記反力で該軸状部材と該本体部材とが該軸状部材の軸心と直角方向へ相対変位して該変形部材が変形させられることにより、該変形部材の変形を該歪検知素子によって検出するもので、
   該荷重センサは、前記回動連結部において前記連結ピンを介して連結される一対の部材の何れか一方のセンサ配設部材に、前記軸状部材および前記本体部材の何れか一方が固定されるように配設されるとともに、
   前記連結ピンは、前記センサ配設部材に対して相対変位可能とされており、
   前記荷重センサの前記軸状部材および前記本体部材の他方と前記連結ピンとの間には、該荷重センサに対して一定方向から荷重が作用するように、該連結ピンから加えられる前記操作力または前記反力の向きを機械的に変換する向き変換機構が設けられている
   ことを特徴とする荷重センサ付き車両用操作ペダル装置
2. 前記向き変換機構は、前記連結ピンと平行な支持ピンまわりに回動可能に前記センサ配設部材に配設されるとともに、前記荷重センサの前記軸状部材および前記本体部材の他方、および前記連結ピンがそれぞれ連結され、該連結ピンから加えられる前記操作力または前記反力に基づいて前記支持ピンまわりに回動させられる回動リンクである
   ことを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
3. 前記向き変換機構は、前記センサ配設部材に設けられて前記連結ピンの移動経路を規定する連結ピンガイドと、該連結ピンの移動に連動して前記荷重センサの前記軸状部材および前記本体部材の他方を前記一定方向へ変位させる連動部材と、を有するものである
   ことを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
4. 前記連結ピンガイドは、前記連結ピンを前記一定方向へ移動させるように設けられており、
   前記連動部材は、前記荷重センサの前記軸状部材および前記本体部材の他方と前記連結ピンとを連結する直動リンクである
   ことを特徴とする請求項３に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
5. 前記連結ピンガイドは、前記連結ピンを前記一定方向へ移動させるように設けられており、
   前記連動部材は、前記連結ピンと一体的に前記一定方向へ移動させられるスライド部材である
   ことを特徴とする請求項３に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
6. 前記連動部材は、前記センサ配設部材に設けられた中間ガイドによって前記一定方向へ移動させられる中間スライド部材と、該中間スライド部材と前記連結ピンとを連結する連動リンクとを有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
7. 前記センサ配設部材は、前記反力部材に対して前記連結ピンまわりに相対回動可能に連結される板状の部材で、センサ取付穴が貫通して設けられており、
   前記荷重センサは、前記センサ取付穴内に前記本体部材が一体的に固定されるとともに、前記軸状部材の軸心上に設けられたセンサピンが該センサ取付穴の両側へ突き出すように配設されており、
   該センサピンの両端部と前記連結ピンとの間に前記向き変換機構が設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
8. 前記操作ペダルは、前記ペダルサポートに支持軸心まわりに回動可能に配設されており、
   前記センサ配設部材は該操作ペダルである
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
9. 前記ペダルサポートに回動可能に配設され、連結リンクを介して前記操作ペダルに連結されるとともに、前記回動連結部を介して前記反力部材に連結される中間レバーを備えており、
   前記センサ配設部材は該中間レバーである
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
10. 前記変形部材は円筒形状を成していて、該円筒形状の一端部および他端部がそれぞれ前記本体部材および前記軸状部材に一体的に固定されており、前記反力に基づいて該本体部材と該軸状部材とが相対変位させられることにより、該変形部材に生じるせん断歪が前記歪検知素子によって検出される
    ことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
11. 前記変形部材は円筒形状を成しており、前記本体部材は該変形部材の中心線まわりの一部を一体的に保持しているとともに、前記軸状部材は該変形部材の円筒形状の内部を挿通させられており、前記反力に基づいて該本体部材と該軸状部材とが相対変位させられることにより、該変形部材に生じる引張歪が前記歪検知素子によって検出される
    ことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
12. 移動操作される操作部材と、
    該操作部材の操作力が伝達されるとともに、該操作力に対応する反力が作用させられる反力部材と、
    前記操作部材と前記反力部材との間に介在させられ、連結ピンまわりに相対回動可能に一対の部材を連結するとともに、該連結ピンを介して前記操作力を伝達する少なくとも１箇所の回動連結部と、
    前記操作力を電気的に検出する荷重センサと、
    を有する荷重センサ付き操作装置において、
    前記荷重センサは、軸状部材と、該軸状部材の軸心と直角方向の相対変位可能に配設された本体部材と、該軸状部材と該本体部材とに跨がって配設された変形部材と、該変形部材に固定された歪検知素子とを備え、前記反力で該軸状部材と該本体部材とが該軸状部材の軸心と直角方向へ相対変位して該変形部材が変形させられることにより、該変形部材の変形を該歪検知素子によって検出するもので、
    該荷重センサは、前記回動連結部において前記連結ピンを介して連結される一対の部材の何れか一方のセンサ配設部材に、前記軸状部材および前記本体部材の何れか一方が固定されるように配設されるとともに、
    前記連結ピンは、前記センサ配設部材に対して相対変位可能とされており、
    前記荷重センサの前記軸状部材および前記本体部材の他方と前記連結ピンとの間には、該荷重センサに対して一定方向から荷重が作用するように、該連結ピンから加えられる前記操作力または前記反力の向きを機械的に変換する向き変換機構が設けられている
    ことを特徴とする荷重センサ付き操作装置。

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