JP2011247702A - 車両用操作ペダル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作力を電気的に検出することができる車両用操作ペダル装置を少ない部品点数で簡単且つ安価に構成できるようにする。
【解決手段】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には、反力によるクレビスピン２６の変位を許容するように、そのクレビスピン２６が挿通させられる連結孔３２の近傍に３つの開口３４、３６、３８が設けられ、クレビスピン２６の変位に伴って弾性的に変形させられる板状部４０、４２が起歪部として用いられて、歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂが取り付けられることにより、操作ペダル１６と一体に荷重センサ３０が構成されている。これにより、従来のように起歪体を別個に備えている別体の荷重センサを一体的に組み付ける場合に比較して、装置全体として部品点数が少なくなるとともに構造が簡単になり、安価に構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は車両用操作ペダル装置に係り、特に、操作力を電気的に検出する車両用操作ペダル装置の改良に関するものである。

(a) 車両に固設される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、運転者によって足踏み操作される操作ペダルと、(b) 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少なくとも１箇所の連結部を介して前記操作ペダルに連結され、その操作ペダルの操作力に応じた出力が伝達されるとともに、その出力に相当する反力が作用させられる反力部材と、(c) 前記反力により変形させられる起歪部に配設され、その起歪部と共に変形させられることにより前記操作力を電気的に検出する歪検知素子と、を有する車両用操作ペダル装置、例えばブレーキペダル装置やアクセルペダル装置が知られている。特許文献１に記載の装置はその一例で、連結ピンによる連結部分にセンサ取付孔が設けられ、反力によって変形する円筒形状の起歪体を有する荷重センサがそのセンサ取付孔内に配設されるようになっている。

特開２００８−１２０３４８号公報

しかしながら、上記荷重センサは構成部品が多いとともに構造が複雑で高価であり、結果として車両用操作ペダル装置の製造コストが高くなるという問題があった。

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、操作力を電気的に検出することができる車両用操作ペダル装置を少ない部品点数で簡単且つ安価に構成できるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 車両に固設される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、運転者によって足踏み操作される操作ペダルと、(b) 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少なくとも１箇所の連結部を介して前記操作ペダルに連結され、その操作ペダルの操作力に応じた出力が伝達されるとともに、その出力に相当する反力が作用させられる反力部材と、(c) 前記反力によって変形させられる起歪部に配設され、その起歪部と共に変形させられることにより前記操作力を電気的に検出する歪検知素子と、を有する車両用操作ペダル装置において、(d) 何れかの前記連結部における前記一対の部材の何れか一方には、前記反力によって前記連結ピンが相対的に変位することを許容するようにその連結ピンの近傍に開口が設けられており、その一方の部材のうちその連結ピンの変位に伴って弾性的に変形させられる部分が前記起歪部として用いられることを特徴とする。

第２発明は、第１発明の車両用操作ペダル装置において、前記起歪部は、前記操作ペダルの足踏み操作に伴う前記連結ピンの変位方向の変化に拘らず、その足踏み操作のストロークの全域でその変位方向を挟んで両側に位置する複数箇所に定められていることを特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明の車両用操作ペダル装置において、前記開口には、前記操作ペダルに対して常用域よりも大きな踏力が加えられた場合に、その開口の幅が０となって前記連結ピンのそれ以上の変位を阻止する幅狭部が設けられていることを特徴とする。
上記開口の幅は、反力による連結ピンの変位を許容する方向の開口の幅を意味する。

第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかの車両用操作ペダル装置において、前記歪検知素子に接続されて前記操作力に対応する電気信号を出力する検出回路が設けられた回路ボックスが、前記開口の内部に配設されていることを特徴とする。

第５発明は、第１発明〜第４発明の何れかの車両用操作ペダル装置において、(a) 前記連結部において、前記反力部材に一体的に固設された二股状のクレビスの内側に所定のペダル側部材が挿入された状態で、両者を相対回動可能に連結するクレビスピンがそれ等のクレビスおよびペダル側部材を貫通して配設されており、(b) 前記クレビスピンが前記連結ピンで、前記反力部材および前記ペダル側部材がその連結ピンを介して相対回動可能に連結されている一対の部材で、そのペダル側部材に前記開口および前記起歪部が設けられていることを特徴とする。

第６発明は、第５発明の車両用操作ペダル装置において、前記ペダル側部材は前記操作ペダルであることを特徴とする。

第７発明は、第５発明の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るとともに、連結リンクを介して前記操作ペダルに連結された中間レバーを備えており、(b) 前記ペダル側部材はその中間レバーであることを特徴とする。

第８発明は、第５発明〜第７発明の何れかの車両用操作ペダル装置において、前記クレビスピンは、前記ペダル側部材に直接接触して前記起歪部を変形させることを特徴とする。

このような車両用操作ペダル装置おいては、連結ピンを介して相対回動可能に連結されている一対の部材の何れか一方には、反力による連結ピンの変位を許容するようにその連結ピンの近傍に開口が設けられ、その一方の部材のうち連結ピンの変位に伴って弾性的に変形させられる部分が起歪部として用いられるため、従来のように起歪体を別個に備えている別体の荷重センサを一体的に組み付ける場合に比較して、装置全体として部品点数が少なくなるとともに構造が簡単になり、安価に構成できる。

第２発明では、上記起歪部が、操作ペダルの足踏み操作に伴う連結ピンの変位方向の変化に拘らず、その足踏み操作のストロークの全域でその変位方向を挟んで両側に位置する複数箇所に定められているため、その複数箇所の起歪部に設けられた歪検知素子の歪信号（抵抗値など）は、操作ペダルの足踏み操作に伴って相対的に増減させられ、変位方向の変化に拘らず高い精度で操作力を検出することができる。

第３発明では、常用域よりも大きな踏力が加えられた場合に開口の幅が０となって連結ピンのそれ以上の変位を阻止する幅狭部が設けられているため、常用域での起歪部の変形による操作力の検出を許容しつつ、起歪部の過大な変形が防止されて耐久性が確保される。

第４発明では、歪検知素子に接続されて操作力に対応する電気信号を出力する検出回路が設けられた回路ボックスが開口の内部に配設されているため、操作ペダルの側面等に回路ボックスを取り付ける場合に比較して、操作ペダルの足踏み操作時などに回路ボックスが邪魔になることがなく、従来の車両用操作ペダル装置に対して大きな設計変更を行うことなく適用できる。

第５発明は、反力部材とペダル側部材とを連結する連結部のペダル側部材に前記開口および起歪部が設けられている場合で、反力部材に伝達される出力が操作力として検出されるため、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の操作力を高い精度で検知することができる。また、反力部材に一体的に固設された二股状のクレビスの内側にペダル側部材が挿入された状態で、それ等のクレビスおよびペダル側部材を貫通するようにクレビスピンが配設されて、それ等を相対回動可能に連結しているため、起歪部が設けられるペダル側部材に捩れモーメントが生じることが抑制され、高い精度で操作力を検出できる。

第６発明は、上記ペダル側部材が操作ペダルの場合で、第７発明は中間レバーの場合であり、何れの場合も大きな設計変更を必要とすることなく前記開口や起歪部を設けて簡単に操作力を電気的に検出できるようにすることができる。

第８発明は、クレビスピンがペダル側部材に直接接触して前記起歪部を変形させる場合で、ペダル側部材からクレビスピンの軸方向端部側へ向けて一体的に延設された荷重伝達部材を介してクレビスピンを連結する場合に比較して、ペダル側部材に生じる捩れモーメントが小さくなり、操作力を高い精度で検出できる。

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説明する図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるIB−IB断面の拡大図である。 図１(a) においてペダルサポートおよび反力部材を省略した図である。 起歪部を形成するために操作ペダルに設けられた開口付近を拡大して示す正面図で、(a) は足踏み操作前の初期状態、(b) は足踏み操作時の状態を誇張して示した図である。 図３の歪抵抗素子を含んで形成される検出回路の一例で、(a) は荷重検出用のブリッジ回路、(b) は足踏みストロークを検出するために(a) の回路に追加して設けられるブリッジ回路である。 図１(b) に相当する断面図で、各部の遊び等によって生じるロッドの傾斜を説明する図である。 図１の実施例において、図５のようにロッドが傾斜して斜め方向から操作ペダルに反力が加えられた場合に生じる捩れモーメントＭおよびアーム長Ｌを説明する図である。 操作ペダルの片側に一体的に固設された荷重伝達部材に連結ピンが連結されている場合に、図５のようにロッドが傾斜して斜め方向から反力が加えられることによって生じる捩れモーメントＭおよびアーム長Ｌを説明する図である。 操作ペダルに一体的に固設されたコの字型の荷重伝達部材に連結ピンが連結されている場合に、図５のようにロッドが傾斜して斜め方向から反力が加えられることによって生じる捩れモーメントＭおよびアーム長Ｌを説明する図である。 本発明の別の実施例を示す図で、図３に対応する図である。 本発明の更に別の実施例を示す図で、図３に対応する図である。 図１の実施例でストッパが設けられた場合を示す図で、図２に対応する正面図である。 図１１の実施例のストッパ付近を拡大して示す正面図で、(a) は足踏み操作前の初期状態、(b) は過大に足踏み操作された時の状態を誇張して示した図である。 図９の実施例においてストッパが設けられた場合を説明する図で、図１２に対応する正面図である。 図９の実施例で回路ボックスが開口内に配置された場合を示す図で、図２に対応する正面図である。 図１の実施例において起歪部として機能する板状部の板厚方向における荷重入力位置が異なる３種類の例を示す図である。 図１５の３種類の例の捩れモーメントのアーム長Ｌａ〜Ｌｃを比較して示す図である。 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た場合を説明する図で、図１(a) に対応する正面図である。 図１７においてペダルサポートおよび反力部材を省略した図である。 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た場合の別の例を説明する図で、図１８に対応する正面図である。 図１９の実施例でストッパが設けられた場合を示す図である。 歪抵抗素子が８個設けられた実施例を説明する図で、(a) は図３(a) に対応する正面図、(b) は(a) におけるXXIB−XXIB断面図、(c) は検出回路の一例を示す回路図である。

本発明の車両用操作ペダル装置は、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できる。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、電気的に検出した操作力に応じて電気的にホイールブレーキや車両駆動装置等を制御する電気式（バイワイヤ方式）の操作ペダル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。

一方の部材に開口および起歪部が設けられる連結部は、例えば第６発明や第７発明のように、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、操作ペダルと連結リンクとの連結部分、中間レバーと連結リンクとの連結部分、或いは中間レバーがペダルサポートに回動可能に支持される連結部分などの他の連結部に開口および起歪部を設けることも可能である。第５発明では、ペダル側部材に開口および起歪部が設けられるが、反力部材を含む反力部材側の部材に開口および起歪部を設けることも可能である。

反力によって連結ピンが相対的に変位することを許容するように一方の部材に設けられる開口は、所定形状の貫通穴で、少なくとも連結ピンが変位させられる側に、連結ピンとの間に所定の肉厚を残して設けられる。また、例えば連結ピンの変位方向を挟んでその連結ピンの両側に薄肉の板状部が設けられるように、１または複数の開口が設けられ、その両側の一対の板状部が弾性的に撓み変形させられることにより連結ピンの変位が許容される。この板状部は、連結ピンの変位に伴って湾曲させられ、部分的に圧縮変形および引張変形を伴うため、それ等の圧縮変形および引張変形する部分を起歪部として用いて歪検知素子を取り付ければ良い。板状部の両面を起歪部として用いて歪検知素子を取り付けることもできる。

歪検知素子は、弾性変形させられる起歪部と一体的に変形させられることにより、その変形量（歪）に対応する電気信号を出力するもので、予め定められたマップや演算式に従って操作力に換算することができる。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。単一の歪検知素子で歪を検出して操作力を求めることもできるが、４つの歪検知素子を用いてブリッジ回路を形成することが望ましく、更に８つの歪検知素子を用いて２つのブリッジ回路を組み合わせることも可能である。

第３発明では、常用域よりも大きな踏力が加えられた場合に開口の幅が０となって連結ピンのそれ以上の変位を阻止する幅狭部が設けられているが、他の発明の実施に際しては、このような幅狭部は必ずしも必要ない。また、別体に構成されたストッパ部材を用いて連結ピンの一定量以上の変位を規制したり、連結部における一対の部材の相対回動範囲を規制したり、操作ペダルの踏み込み範囲を規制したりするなど、種々の態様で起歪部の過大な変形を防止することができる。

第４発明では、ブリッジ回路等の検出回路が設けられた回路ボックスが開口の内部に配設されているが、操作ペダルの側面等に固定することも可能である。また、他の発明の実施に際しては回路ボックスは必ずしも必要なく、歪検出素子に接続された配線をワイヤハーネス等によりそのまま制御部等に接続するなど、種々の態様が可能である。

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（車両搭載状態では車両の左側から見た図）、(b) は(a) におけるIB−IB断面の拡大図である。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。なお、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二股状（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。操作ペダル１６はクレビス２４の内側に挿入されており、クレビスピン２６は、その両端部がそれぞれ操作ペダル１６の側方へ突き出しているとともに、クレビス２４を貫通させられ、スナップリング等により抜出し不能とされている。オペレーティングロッド２２は反力部材に相当し、操作ペダル１６の操作力に応じた出力が連結部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。上記クレビスピン２６は連結ピンに相当し、操作ペダル１６は連結部２０の一方の部材でペダル側部材に相当する。

上記操作ペダル１６には、クレビスピン２６から加えられる反力を電気的に検出する荷重センサ３０が一体的に組み込まれている。すなわち、ペダルサポート１２およびオペレーティングロッド２２を省略した図２から明らかなように、クレビスピン２６が挿通させられる連結孔３２の近傍には、３つの開口（貫通穴）３４、３６、３８が設けられることにより、反力によってクレビスピン２６が相対的に運転席側、すなわち図３の(b) に矢印Ａで示す反力方向へ変位することを許容するようになっている。図３は、操作ペダル１６のうち開口３４、３６、３８が設けられた部分を拡大して示す正面図で、(a) は足踏み操作前の初期状態、(b) は足踏み操作時の状態、すなわち反力によって連結孔３２の近傍が反力方向Ａへ弾性的に変形させられた状態である。

上記開口３４は、クレビスピン２６が変位させられる側すなわち反力方向Ａ側に、連結孔３２との間に所定の肉厚を残して上下方向に長い長方形状乃至は長円形状に設けられている一方、開口３６、３８は、連結孔３２の上下すなわち反力方向Ａを挟んで両側に、開口３４との間にそれぞれ薄肉の板状部４０、４２が設けられるように、その開口３４に隣接して連結孔３２の上下に対称的に設けられている。そして、その一対の板状部４０、４２は、反力方向Ａと略直角に交差する方向へ延びるように設けられており、クレビスピン２６から連結孔３２に反力が加えられることにより、図３(b) に示すように弾性的に撓み変形させられる。操作ペダル１６は、このように板状部４０、４２の弾性変形でクレビスピン２６が所定の変位量だけ変位することを許容する金属材料にて構成されている。なお、板状部４０、４２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を誇張して示してある。反力方向Ａは、クレビスピン２６の変位方向に相当する。

前記荷重センサ３０は、上記板状部４０、４２の撓み変形の変形量から反力すなわち操作力を電気的に検出するもので、板状部４０、４２の開口３４側の板面にはそれぞれ歪検知素子として一対ずつの歪抵抗素子４４ａおよび４４ｂ、４６ａおよび４６ｂが取り付けられている。すなわち、板状部４０、４２は、それぞれクレビスピン２６の変位に伴って湾曲させられ、部分的に圧縮変形および引張変形を伴うため、それ等の圧縮変形および引張変形する部分を起歪部として用いて、一対ずつの歪抵抗素子４４ａおよび４４ｂ、４６ａおよび４６ｂを略対称的に設けるのである。反力方向Ａは、操作ペダル１６の足踏み操作に伴う連結部２０の相対回動に伴って変化するが、上記一対ずつの歪抵抗素子４４ａおよび４４ｂ、４６ａおよび４６ｂは、その反力方向Ａの変化に拘らず足踏み操作のストロークの全域でその反力方向Ａを挟んで両側に位置する部分に設けられている。上記歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂ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。また、計４個の歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂは、板状部４０、４２の板面のうち操作ペダル１６の板厚方向（図１(b) の上下方向で、図３の紙面の表裏方向）における中央部分に設けられている。板状部４０、４２の板面には、予めガラスペースト等の絶縁膜が設けられており、その上に歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂが焼成等により一体的に設けられている。

上記４個の歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂは、図４(a) に示すブリッジ回路を形成するように接続され、ワイヤハーネス５８およびコネクタ６０を介して車両の制御回路部に接続される。そして、電源端子４８と５０との間に所定の電圧が印加されることにより、一対の出力端子５２と５４との間から反力に応じた電気信号（荷重検出信号）Ｖ１が出力される。このような電気回路のうち、ブリッジ回路を形成する部分はプリント基板等により構成されて回路ボックス５６内に収納され、例えば操作ペダル１６の側面等に一体的に固設される。また、コネクタ６０は車両の制御回路部等に接続され、出力端子５２と５４との間から出力された荷重検出信号Ｖ１に基づいて、予め定められた演算式やマップ等により反力すなわち操作力が算出される。なお、電源端子４８と５０との間に電圧を印加する電源を回路ボックス５６内に配置することもできる。また、４個の歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂを接続するブリッジ回路を、それ等の歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂが設けられる開口３４の内壁面等に直接形成し、回路ボックス５６を省略することも可能である。逆に、操作力や足踏みストローク等を演算する演算部、増幅器などを、回路ボックス５６内の回路基板上に配置することも可能である。

上記図４(a) の荷重検出回路によれば、操作ペダル１６の足踏み操作に伴うクレビスピン２６の変位方向（反力方向Ａ）の変化に拘らず高い精度で荷重すなわち操作力を検出できる。一方、図４の(b) に示すように、上記歪抵抗素子４４ａおよび４４ｂと一対の固定抵抗器Ｒｃを用いてブリッジ回路を形成した場合には、操作ペダル１６の足踏み操作に伴うクレビスピン２６の変位方向（反力方向Ａ）の変化に伴って電気信号Ｖ２が変化する。したがって、これ等の電気信号Ｖ１およびＶ２の値に基づいて、操作ペダル１６の足踏みストロークを検出することができる。固定抵抗器Ｒｃは、回路ボックス５６内に設けることもできるが、車両の制御回路部に設けることも可能である。

このような車両用操作ペダル装置１０においては、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ている操作ペダル１６には、反力によるクレビスピン２６の変位を許容するようにそのクレビスピン２６の近傍に３つの開口３４、３６、３８が設けられ、操作ペダル１６のうちクレビスピン２６の変位に伴って弾性的に変形させられる板状部４０、４２が起歪部として用いられて、歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂが取り付けられることにより、操作ペダル１６と一体に荷重センサ３０が構成されているため、従来のように起歪体を別個に備えている別体の荷重センサを一体的に組み付ける場合に比較して、装置全体として部品点数が少なくなるとともに構造が簡単になり、安価に構成される。

また、本実施例では、歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂが取り付けられる起歪部が、操作ペダル１６の足踏み操作に伴うクレビスピン２６の変位方向（反力方向Ａ）の変化に拘らず、その足踏み操作のストロークの全域でその変位方向を挟んで両側に位置する部分に定められているため、その両側の起歪部に設けられた歪抵抗素子４４ａおよび４４ｂと４６ａおよび４６ｂの歪は、操作ペダル１６の足踏み操作に伴って相対的に増減させられ、変位方向の変化に拘らず高い精度で操作力を検出することができる。すなわち、クレビスピン２６の変位方向の変化に拘らず略一定の検知性能が得られ、補正処理等を必要とすることなく高い精度で操作力を検出できるのである。

また、本実施例は、反力部材であるオペレーティングロッド２２にクレビスピン２６を介して連結された操作ペダル１６に開口３４、３６、３８が設けられることにより起歪部が形成され、その操作ペダル１６と一体に荷重センサ３０が構成されている場合で、オペレーティングロッド２２に伝達される出力が操作力として検出されるため、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の連結孔３２を挿通させられたクレビスピン２６の両端部がクレビス２４によって保持されているため、操作ペダル１６に捩れモーメントが生じることが抑制され、高い精度で操作力を検出できるとともに、例えば操作ペダル１６がクレビスピン２６の軸方向（図１(b) における上下方向）へ相対変位しても、荷重センサ３０の検出精度が良好に維持され、オペレーティングロッド２２に対しても損失なく操作力が伝達される。

また、本実施例では、操作ペダル１６の連結孔３２の近傍に開口３４、３６、３８が設けられることにより起歪部が形成され、歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂが取り付けられることにより、その操作ペダル１６と一体に荷重センサ３０が構成されているため、大きな設計変更を必要とすることなく荷重センサ３０を組み込むことが可能で、簡単に操作力を電気的に検出できるようにすることができる。

また、本実施例では、クレビスピン２６が操作ペダル１６に直接接触して板状部４０、４２を変形させるようになっているため、例えば図７、図８に示すように操作ペダル１６からクレビスピン２６の軸方向端部側へ向けて一体的に延設された荷重伝達部材６２、６４に連結孔６３、６５が設けられてクレビスピン２６が連結される場合に比較して、操作ペダル１６に生じる捩れモーメントＭが小さくなり、操作力を高い精度で検出できる。すなわち、各部の遊び等によりオペレーティングロッド２２は図５に矢印Ｂで示すように操作ペダル１６に対して相対的に揺動可能で、一点鎖線および破線で示すように操作ペダル１６に対して車両幅方向へ傾斜する可能性があり、図６〜図８は、オペレーティングロッド２２が車両幅方向へ傾斜した場合にそのオペレーティングロッド２２に加えられる操作力Ｆ、その操作力Ｆと反対方向に作用する反力によって生じる捩れモーメントＭ、およびその捩れモーメントＭのアーム長Ｌを示した図である。図６は、クレビスピン２６が操作ペダル１６に直接接触している本実施例の場合で、アーム長Ｌおよび捩れモーメントＭが最も小さい。図７は、荷重伝達部材６２が操作ペダル１６の左側の側面に固設されている場合で、(a) の左傾斜の場合にはアーム長Ｌおよび捩れモーメントＭが最も大きくなる。(b) の右傾斜の場合でも、図６の実施例よりアーム長Ｌおよび捩れモーメントＭが大きくなる。また、図８は、断面コの字形状の荷重伝達部材６４が操作ペダル１６の両方の側面に跨がって固設されている場合で、アーム長Ｌおよび捩れモーメントＭは、図６の実施例よりも大きくなる。そして、このように捩れモーメントＭが大きくなると、板状部４０、４２にも捩れが生じるため、その板状部４０、４２に取り付けられた歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂの変形態様や抵抗値が変化し、荷重センサ３０の検出精度が損なわれる。図７および図８の実施例では、操作ペダル１６には前記連結孔３２の代わりに挿通穴６６、６７が設けられ、クレビスピン２６が遊びを持って挿通させられるようになっている。これ等の図７および図８のように荷重伝達部材６２、６４を介してクレビスピン２６が操作ペダル１６に連結される場合も、請求項１に記載の発明の一実施態様である。なお、図５〜図８の傾斜角度や図６〜図８の連結孔３２、６３、６５の遊びは、それ等を図面上明らかにするために極端に大きくして示したもので、実際には傾斜角度、遊び共にこれ程大きくなく、図７、図８の形態においては、オペレーティングロッド２２の傾斜によってもクレビスピン２６が操作ペダル１６に直接接触することはない。また、操作力Ｆは何れの場合も略同じ大きさである。

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９は、図３に対応する操作ペダル１６の連結孔３２付近の正面図で、(a) は足踏み操作前の初期状態、(b) は足踏み操作時の状態である。この操作ペダル１６には、前方へ突出して設けられた突出部７０に前記連結孔３２が設けられてクレビスピン２６が挿通させられるようになっているとともに、操作ペダル１６の前端縁に沿って上下方向に長い長方形乃至は長円形の単一の開口（貫通穴）７２が突出部７０の上下に亘って対称的に設けられることにより、起歪部として機能する一対の板状部７４、７６が突出部７０を挟んで対称的に操作ペダル１６の前端縁に設けられている。そして、それ等の板状部７４、７６の開口７２側の板面にそれぞれ前記歪抵抗素子４４ａおよび４４ｂ、４６ａおよび４６ｂが取り付けられることにより、操作ペダル１６と一体に前記荷重センサ３０が構成されている。本実施例においても、起歪体を別個に備えている別体の荷重センサを一体的に組み付ける場合に比較して、装置全体として部品点数が少なくなるとともに構造が簡単になって安価に構成されるなど、前記実施例と同様の効果が得られる。

なお、前記実施例においても、前記開口３６、３８よりも車両前側にそれぞれ設けられる一対の板状部（操作ペダル１６の前端縁）も、図３(b) のようにクレビスピン２６の変位に伴って前記板状部４０、４２と同様に撓み変形させられるため、図９の実施例と同様にその板状部を起歪部として用いて歪抵抗素子４４ａおよび４４ｂ、４６ａおよび４６ｂを取り付けるようにしても良い。

図１０は、上記図９の実施例において、歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂの一部を、板状部７４、７６の反対側の板面すなわち操作ペダル１６の前端面に取り付けた場合である。歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂの全部を操作ペダル１６の前端面に取り付けることも可能である。前記図３の実施例においても、同様に板状部４０、４２の反対側すなわち開口３６、３８側の板面に、歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂの全部または一部を取り付けるようにしても良い。

図１１は、図１の実施例において開口３４の後側壁面にストッパ８０を一体に設けた場合で、操作ペダル１６に対して常用域よりも大きな踏力が加えられた場合に、開口３４の前側の壁面に当接させられることにより、クレビスピン２６のそれ以上の変位が阻止され、板状部４０、４２のそれ以上の変形が防止される。図１２は、開口３４付近を拡大して示す正面図で、(a) は足踏み操作前の初期状態、(b) は過大に足踏み操作されてストッパ８０が前側壁面に当接させられた状態である。このように常用域よりも大きな踏力が加えられた場合に、ストッパ８０が開口３４の前側壁面に当接させられ、クレビスピン２６のそれ以上の変位が阻止されると、常用域での板状部４０、４２の変形による操作力の検出を許容しつつ、板状部４０、４２の過大な変形が防止されて耐久性が確保される。ストッパ８０が設けられた部分は、常用域よりも大きな踏力が加えられた場合に開口３４の前後幅を０にしてクレビスピン２６のそれ以上の変位を阻止する幅狭部に相当する。なお、開口３４の前側壁面にストッパ８０を設けて、後側壁面に当接させるようにしても良い。

図１３は、前記図９の実施例において、上記ストッパ８０と同様の機能を有するストッパ８２を開口７２内に一体に設けた場合で、(a) は足踏み操作前の初期状態、(b) は過大に足踏み操作されてストッパ８２が開口７２の前側壁面に当接させられた状態である。このストッパ８２が設けられた部分も幅狭部に相当する。

図１４は、図９の実施例において、反力によるクレビスピン２６の変位を許容するために設けられた開口７２内に、回路ボックス５６をねじ等の固定手段により一体的に固定した場合で、図１の実施例のように回路ボックス５６を操作ペダル１６の側面に固設する場合に比較して、操作ペダル１６をペダルサポート１２に取り付ける際や操作ペダル１６の足踏み操作時などに回路ボックス５６が邪魔になることがなく、従来の車両用操作ペダル装置に対して大きな設計変更を行うことなく適用できる。開口７２は、回路ボックス５６の存在に拘らず、反力によるクレビスピン２６の変位を許容する十分な幅寸法を有して設けられる。

図１５は、図１の実施例において起歪部として機能する板状部４０、４２の板厚方向（図の左右方向）における荷重入力位置、すなわちクレビスピン２６（連結孔３２）の位置が異なる３種類の例を示す図で、(a) は板状部４０、４２の開口３４と反対側の板面と荷重入力位置（クレビスピン２６の後端）とが略一致する場合、(b) は板状部４０、４２の板厚の中心と荷重入力位置（クレビスピン２６の後端）とが略一致する場合、(c) は板状部４０、４２の開口３４側の板面と荷重入力位置（クレビスピン２６の後端）とが略一致する場合である。また、(a) 〜(c) の各々の下の図は操作ペダル１６を車両左側から見た正面図で、上の図は、その正面図におけるXVA −XVA 断面、XVB −XVB 断面、XVC −XVC 断面をクレビス２４と共に示した図である。なお、前記図１の実施例は、(a) のように板状部４０、４２の開口３４と反対側の板面が荷重入力位置（クレビスピン２６の後端）と略一致している場合であるが、(b) 、(c) も本発明の一実施態様である。

そして、上記図１５の(a) 〜(c) に示す３種類について、前記図６(a) のようにオペレーティングロッド２２が傾斜して操作力Ｆが斜め方向に作用する場合に、その操作力Ｆと反対方向に作用する反力によって生じる捩れモーメントＭのアーム長Ｌを検討すると、図１６のようになる。図１６のクレビスピン２６ａ、２６ｂ、２６ｃの位置、およびアーム長Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃは、それぞれ図１５の(a) 、(b) 、(c) に対応し、図１５(a) の場合のアーム長Ｌａが最も小さく、図１５(c) の場合のアーム長Ｌｃが最も長い。また、操作力Ｆは何れも同じで、その反力も同じであるため、結局捩れモーメントＭもアーム長Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃと同じく、図１５(a) の場合が最も小さく、図１５(c) の場合が最も大きい。したがって、図１５(a) の場合に最も優れた検出精度が得られ、図１５(b) 、図５(c) の順で悪くなる。

図１７の車両用操作ペダル装置９０は中間レバー９２を備えており、その中間レバー９２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９２は、前記支持軸１４と平行な支持ピン９４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９６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９４まわりに回動させられる。連結リンク９６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９８、１００を介してそれぞれ操作ペダル１６、中間レバー９２に相対回動可能に連結されている。

また、中間レバー９２の先端部には、連結部１０２を介してオペレーティングロッド２２が連結されている。連結部１０２は、前記連結部２０と同様に構成されており、ペダル側部材である中間レバー９２には、図１８に示すように連結孔３２の他に開口３４、３６、３８が設けられることにより、起歪部として機能する一対の板状部４０、４２が形成され、その板状部４０、４２にそれぞれ歪抵抗素子４４ａおよび４４ｂ、４６ａおよび４６ｂが取り付けられることにより、その中間レバー９２と一体に荷重センサ３０が構成されている。また、この実施例では、中間レバー９２の側面に回路ボックス５６が一体的に固設されている。

このように、本実施例においても、起歪部として機能する一対の板状部４０、４２が中間レバー９２に一体に設けられ、その板状部４０、４２に歪抵抗素子４４ａおよび４４ｂ、４６ａおよび４６ｂが取り付けられることにより、その中間レバー９２と一体に荷重センサ３０が構成されているため、起歪体を別個に備えている別体の荷重センサを中間レバー９２に一体的に組み付ける場合に比較して、装置全体として部品点数が少なくなるとともに構造が簡単になって安価に構成されるなど、前記図１の実施例と同様の作用効果が得られる。

なお、連結リンク９６が連結ピン９８、１００を介して操作ペダル１６、中間レバー９２に相対回動可能に連結される連結部分や、中間レバー９２が支持ピン９４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連結部分に本発明を適用することも可能である。すなわち、操作ペダル１６と連結リンク９６との連結部、連結リンク９６と中間レバー９２との連結部、或いは中間レバー９２とペダルサポート１２との連結部において、それ等の部材の何れか一方に前記連結部２０と同様に開口３４、３６、３８等を設けるなどして起歪部として機能する板状部４０、４２を一体に形成し、その板状部４０、４２に歪抵抗素子４４ａおよび４４ｂ、４６ａおよび４６ｂを取り付けることにより、それ等と一体に荷重センサ３０を構成するのである。

図１９は、中間レバー９２を有する車両用操作ペダル装置の別の例を示す図で、中間レバー９２は、前記図９に示すように前方へ突出して設けられた突出部７０に前記連結孔３２が設けられてクレビスピン２６が挿通させられるようになっているとともに、中間レバー９２の長手方向に沿って長方形乃至は長円形の単一の開口（貫通穴）７２が突出部７０の両側に亘って対称的に設けられることにより、起歪部として機能する一対の板状部７４、７６が突出部７０を挟んで対称的に中間レバー９２の前側の端縁に設けられている。そして、それ等の板状部７４、７６の開口７２側の板面にそれぞれ前記歪抵抗素子４４ａおよび４４ｂ、４６ａおよび４６ｂが取り付けられることにより、中間レバー９２と一体に前記荷重センサ３０が構成されている。本実施例ではまた、前記図１４と同様に、反力によるクレビスピン２６の変位を許容するために設けられた開口７２内に、回路ボックス５６がねじ等の固定手段により一体的に固定されているため、図１７の実施例のように回路ボックス５６を中間レバー９２の側面に固設する場合に比較して、中間レバー９２をペダルサポート１２に取り付ける際や操作ペダル１６の足踏み操作時などに回路ボックス５６が邪魔になることがなく、従来の車両用操作ペダル装置に対して大きな設計変更を行うことなく適用できる。開口７２は、回路ボックス５６の存在に拘らず、反力によるクレビスピン２６の変位を許容する十分な幅寸法を有して設けられる。なお、歪抵抗素子４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂの全部または一部を、板状部７４、７６の反対側の板面すなわち中間レバー９２の前側の端面に取り付けるようにしても良い。

図２０は、上記図１９の実施例において前記図１１と同様に開口７２の後側壁面にストッパ８０を一体に設けた場合で、図１１の実施例と同様に、常用域での板状部７４、７６の変形による操作力の検出を許容しつつ、板状部７４、７６の過大な変形が防止されて耐久性が確保される。

図２１は、図１の実施例において一対の板状部４０、４２にそれぞれ４個ずつの歪抵抗素子４４ａ〜４４ｄ、４６ａ〜４６ｄが設けられた場合で、(a) は図３(a) に対応する正面図、(b) は(a) におけるXXIB−XXIB断面図、(c) は荷重検出信号を取り出すブリッジ回路の回路図である。(b) の断面図から明らかなように、８個の歪抵抗素子４４ａ〜４４ｄ、４６ａ〜４６ｄは板状部４０、４２の板面の車両幅方向の中心線に対して対称的に２列で配設されているため、(c) に示すように２組のブリッジ回路を形成するように接続して、両ブリッジ回路の電気信号Ｖ３およびＶ４を平均化することにより、例えば図６に示すように捩れモーメントＭが生じる場合でも足踏みストロークや操作力を高い精度で検出できる。

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。

１０、９０：車両用操作ペダル装置 １６：操作ペダル（ペダル側部材） ２０、１０２：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） ３０：荷重センサ ３４、３６、３８、７２：開口 ４０、４２、７４、７６：板状部（起歪部） ４４ａ〜４４ｄ、４６ａ〜４６ｄ：歪抵抗素子（歪検知素子） ５６：回路ボックス ８０、８２：ストッパ（幅狭部） ９２：中間レバー ９６：連結リンク Ａ：反力方向（変位方向）

Claims (8)

1. 車両に固設される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、運転者によって足踏み操作される操作ペダルと、
   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少なくとも１箇所の連結部を介して前記操作ペダルに連結され、該操作ペダルの操作力に応じた出力が伝達されるとともに、該出力に相当する反力が作用させられる反力部材と、
   前記反力によって変形させられる起歪部に配設され、該起歪部と共に変形させられることにより前記操作力を電気的に検出する歪検知素子と、
   を有する車両用操作ペダル装置において、
   何れかの前記連結部における前記一対の部材の何れか一方には、前記反力によって前記連結ピンが相対的に変位することを許容するように該連結ピンの近傍に開口が設けられており、該一方の部材のうち該連結ピンの変位に伴って弾性的に変形させられる部分が前記起歪部として用いられる
   ことを特徴とする車両用操作ペダル装置。
2. 前記起歪部は、前記操作ペダルの足踏み操作に伴う前記連結ピンの変位方向の変化に拘らず、該足踏み操作のストロークの全域で該変位方向を挟んで両側に位置する複数箇所に定められている
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用操作ペダル装置。
3. 前記開口には、前記操作ペダルに対して常用域よりも大きな踏力が加えられた場合に、該開口の幅が０となって前記連結ピンのそれ以上の変位を阻止する幅狭部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操作ペダル装置。
4. 前記歪検知素子に接続されて前記操作力に対応する電気信号を出力する検出回路が設けられた回路ボックスが、前記開口の内部に配設されている
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用操作ペダル装置。
5. 前記連結部において、前記反力部材に一体的に固設された二股状のクレビスの内側に所定のペダル側部材が挿入された状態で、両者を相対回動可能に連結するクレビスピンが該クレビスおよび該ペダル側部材を貫通して配設されており、
   前記クレビスピンが前記連結ピンで、前記反力部材および前記ペダル側部材が該連結ピンを介して相対回動可能に連結されている一対の部材で、該ペダル側部材に前記開口および前記起歪部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用操作ペダル装置。
6. 前記ペダル側部材は前記操作ペダルである
   ことを特徴とする請求項５に記載の車両用操作ペダル装置。
7. 前記ペダルサポートに回動可能に配設されるとともに、連結リンクを介して前記操作ペダルに連結された中間レバーを備えており、
   前記ペダル側部材は該中間レバーである
   ことを特徴とする請求項５に記載の車両用操作ペダル装置。
8. 前記クレビスピンは、前記ペダル側部材に直接接触して前記起歪部を変形させる
   ことを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の車両用操作ペダル装置。

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