JP3942990B2

JP3942990B2 - 可動ペダル装置

Info

Publication number: JP3942990B2
Application number: JP2002246783A
Authority: JP
Inventors: 尊志林原
Original assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Current assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: US7069810B2; US20040040404A1; JP2004086567A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はブレーキペダルやアクセルペダル等のペダル装置に係り、特に、踏部の位置を調整できる可動ペダル装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
(a) 支持軸まわりに回動可能にブラケットに配設される回動部材と、(b) その回動部材に対して相対移動可能に設けられるとともに複数の相対位置で位置決めされ、下端に設けられた踏部が踏込み操作されることによりその回動部材と一体的に前記支持軸まわりに回動させられるペダル部材と、を有する操作ペダルを備えている可動ペダル装置が提案されている。例えば特開平２−３９２１６号公報に記載の装置はその一例で、踏部を車両の前後方向へ移動させることができる前後調節可能な車両用ペダル装置であり、前後調節に伴って踏部から支持軸までのレバー長さが変化し、回動部材に係止されたリターンスプリング（捩りコイルスプリング４）によって付与される踏込み反力が変化するが、その前後調節に伴って回動させられる調整レバーに係止された調整スプリングが伸縮させられてばね荷重が変化させられることにより、上記踏込み反力の変化を抑制するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の可動ペダル装置においては、リターンスプリングとは別に調整スプリングや調整レバーを設ける必要があるため、部品点数が多くなるとともに構造が複雑になり、重量が増加するとともに製造コストが高くなる。また、調整レバーを回動させて調整スプリングを伸縮させるため、その調整レバーを回動させつつペダル部材を移動させるために大きな電動モータなどが必要で、この点でも重量や製造コストが増加する。
【０００４】
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、回動部材に対してペダル部材を相対移動させることができる可動ペダル装置において、ペダル部材の移動に伴う踏込み反力の変化を抑制する機構を簡単な構造で軽量且つ安価に構成することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 支持軸まわりに回動可能にブラケットに配設される回動部材と、(b) その回動部材に対して相対移動可能に設けられるとともに複数の相対位置で位置決めされ、下端に設けられた踏部が踏込み操作されることによりその回動部材と一体的に前記支持軸まわりに回動させられるペダル部材と、を有する操作ペダルを備えている可動ペダル装置において、(c) 前記ブラケットと前記ペダル部材とに跨がって配設され、前記操作ペダルを原位置へ戻し回動するとともに所定の踏込み反力を発生させるリターンスプリングを有し、且つ、(d) 前記ブラケットおよび前記ペダル部材に対する前記リターンスプリングの連結点は、そのペダル部材と前記回動部材との相対移動に伴って前記踏込み反力が変化することを抑制するように、前記踏部から前記支持軸までのレバー長さが大きくなるように前記ペダル部材が前記回動部材に対して相対移動させられた場合に、前記リターンスプリングによって前記操作ペダルに加えられる戻しモーメントの垂直腕長さをその相対移動に伴って大きくするように定められていることを特徴とする。
なお、踏部から支持軸までのレバー長さは、踏部に対する踏込み方向に対して垂直な方向における支持軸までの長さ寸法である。
また、リターンスプリングによって操作ペダルに加えられる戻しモーメントの垂直腕長さは、リターンスプリングによって操作ペダルに加えられるばね荷重の付勢方向に対して垂直な方向における支持軸までの長さ寸法である。
【０００６】
第２発明は、第１発明の可動ペダル装置において、前記リターンスプリングの前記ペダル部材側の連結点が、そのペダル部材の前後動と共に車両の前後方向に移動させられることにより、そのリターンスプリングの戻しモーメントの垂直腕長さを変化させることを特徴とする。
【０００７】
第３発明は、第１発明または第２発明の可動ペダル装置において、(a) 前記ペダル部材および前記回動部材が予め定められた移動経路に従って相対移動するように案内するガイド装置と、(b) 前記ペダル部材と前記回動部材とに跨がって配設され、前記ガイド装置の案内に従ってその回動部材とそのペダル部材とを相対移動させるとともに所定の相対位置で位置決めする調節装置と、を有することを特徴とする。
【０００８】
第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかの可動ペダル装置において、(a) 前記可動ペダル装置は車両用で、(b) 前記支持軸は車両の幅方向と略平行に配設され、(c) 前記ペダル部材は、車両の前後方向と略平行で且つ略垂直なスライド平面内において前記回動部材に対して相対移動可能に配設され、その相対移動に伴って前記踏部が車両の前後方向へ移動させられることを特徴とする。
【０００９】
第５発明は、第４発明の可動ペダル装置において、前記ブラケットおよび前記ペダル部材に対する前記リターンスプリングの連結点は、そのペダル部材が前記回動部材に対して相対移動させられることにより、前記踏部が車両の後方側へ移動させられて前記支持軸までのレバー長さが大きくなるのに伴って、前記戻しモーメントの垂直腕長さを大きくするように定められていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
このような可動ペダル装置においては、ブラケットとペダル部材とに跨がってリターンスプリングが配設されているとともに、そのリターンスプリングの連結点は、ペダル部材と回動部材との相対移動に伴って踏込み反力が変化することを抑制するように、その相対移動に伴ってレバー長さが大きくなる場合には戻しモーメントの垂直腕長さもその相対移動に伴って大きくなるように、定められるため、ペダル部材の相対移動に伴う踏込み反力の変化が抑制されて操作フィーリングが向上する。
【００１１】
ここで、本発明では、ブラケットとペダル部材とに跨がってリターンスプリングを配設するとともに、その連結点を所定位置に設定するだけで良いため、構造が簡単で軽量且つ安価に構成される。しかも、戻しモーメントの垂直腕長さが、踏込み反力の変化を抑制するように変化させられるため、その分だけリターンスプリングのばね荷重の変化を抑制でき、ばね荷重の変化に起因するペダル部材の移動抵抗の増加が軽減されて、ペダル部材を相対移動させるための構成を軽量且つ安価に構成できるとともに、リターンスプリングを比較的低荷重の領域で使用できるため、各部の摩耗などが抑制されて耐久性が向上するとともに要求強度が軽減される。
【００１２】
第３発明は、ガイド装置の案内に従って回動部材とペダル部材とを相対移動させるとともに所定の相対位置で位置決めする調節装置を備えている場合で、上記のようにペダル部材の移動抵抗の増加が軽減されることから、調整装置を軽量且つ安価に構成できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、ブレーキペダルやアクセルペダル、クラッチペダル、パーキングブレーキペダルなど、車両用の可動ペダル装置に好適に適用され、例えば操作ペダルの踏込み操作によって押圧されるブレーキブースタのロッドや踏込み操作により引っ張られるアクセラレータケーブル、パーキングブレーキケーブルなどの動力伝達部材を介して、踏込み操作力や操作量を機械的に出力するように構成されるが、それ等の踏込み操作力や操作量をセンサにより電気的に検出して出力する場合であっても良い。
【００１４】
ブラケットとペダル部材とに跨がって配設されるリターンスプリングは、引張コイルスプリングが好適に用いられるが、圧縮コイルスプリングや捩りコイルスプリングを用いることも可能で、一対の連結点間の距離を増加または減少させるように付勢する種々のスプリングを採用できる。リターンスプリングは、ブラケットおよびペダル部材に必ずしも直接係止される必要はない。
【００１５】
リターンスプリングの連結点は、戻しモーメントの垂直腕長さの変化により踏込み反力の変化が抑制されるように設定されれば良いが、リターンスプリングのスプリング長さの変化（ばね荷重の変化）と合わせて、ペダル部材の相対移動に拘らず踏込み反力が略一定に維持されるようにすることが望ましい。
【００１６】
ペダル部材と回動部材との相対移動に伴ってレバー長さが大きくなる場合、すなわち踏込み反力が減少する場合には、戻しモーメントの垂直腕長さが大きくなるようにして踏込み反力を大きくするが、ペダル部材と回動部材との相対移動に伴って操作ペダルの全体の重心位置が変化して踏込み反力が変化する場合には、レバー長さおよび重心位置の変化を共に考慮して、戻しモーメントの垂直腕長さを変化させるように連結点を設定しても良い。
【００１７】
第３発明のガイド装置としては、例えば互いに係合させられるガイドおよびガイド駒が用いられ、ガイドとしては例えば直線状や曲線状の長穴、ガイドレール、ガイドロッドなどが用いられるが、平行リンクを用いてペダル部材を平行移動させるなど種々のガイド装置を採用できる。調節装置は、電動モータによって回転駆動される送りねじおよびナットが好適に用いられるが、ラックおよびピニオンやチェーンなど種々の態様が可能である。また、ペダル部材の位置を連続的に変更して任意の位置で位置決めできることが望ましいが、予め定められた複数の位置で位置決めするだけでも良い。他の発明の実施に際しては、例えば手作業でペダル部材を移動させるとともに、複数の相対位置でボルトおよびナットなどの固定手段により一体的に固定するなど、種々の態様が可能である。
【００１８】
第４発明および第５発明は、前後調節可能な車両用の可動ペダル装置に関するものであるが、他の発明の実施に際しては、踏部を上下方向へ移動させたり踏部の姿勢（向き）を変化させたり、或いは車両用以外の可動ペダル装置に適用したりするなど、種々の態様が可能である。
【００１９】
【実施例】
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、本発明が前後調節可能な車両用の可動ペダル装置としてのブレーキペダル装置１０に適用された場合の一例を示す一部を切り欠いた正面図で、車両に配設された状態を示す図であり、図の左側が車両の前方で右側が車両の後方すなわち運転席側である。かかるブレーキペダル装置１０は、車体（ダッシュパネルなど）１２に固設されたブラケット１４に配設されており、操作ペダル１６の下端に設けられたペダルパッド等の踏部１８が図１に示す原位置から踏込み操作されると、ブラケット１４に設けられた支持軸２０の右まわりに回動させられ、クレビス２２を介して連結されたブレーキブースタ２４のロッド２５を押圧することにより、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ようになっている。本実施例ではブレーキブースタ２４のロッド２５が動力伝達部材に相当する。また、支持軸２０は、その軸心が略水平で車両の幅方向と略平行になる姿勢でブラケット１４に取り付けられている。
【００２０】
操作ペダル１６は上下に２分割されており、支持軸２０まわりに回動可能に配設された上方側の回動部材２６と、踏部１８が一体的に設けられた下方側のペダル部材２８とを備えており、回動部材２６にロッド２５が連結されているとともに、通常は一体的に支持軸２０まわりに回動させられるようになっている。ブラケット１４とペダル部材２８との間には、引張コイルスプリングから成るリターンスプリング３０が張設されており、そのリターンスプリング３０により操作ペダル１６には支持軸２０の左まわりに回動する戻しモーメントが付与され、図１に示す原位置まで戻り回動させられるとともに所定の踏込み反力が発生し、その踏込み反力に抗して踏部１８が踏込み操作されることにより、支持軸２０の右まわりに回動させられてロッド２５を押圧する。操作ペダル１６の原位置は、例えばブラケット１４に配設された図示しないストッパにより規定されるが、ロッド２５のブレーキブースタからの突出寸法によって規定されるようになっていても良い。
【００２１】
回動部材２６およびペダル部材２８は略平板形状を成しており、支持軸２０の軸心に対して略垂直な平面内、すなわち車両の前後方向と略平行で且つ略垂直なスライド平面（図１の紙面と平行な平面）内において、相対移動可能とされており、回動部材２６に対してペダル部材２８を相対移動させることにより、踏部１８の位置を車両の前後方向へ移動させることができるようになっている。図１の実線は前側移動端の位置で、一点鎖線は後側移動端の位置であり、その両移動端の間の任意の位置に調節できる。
【００２２】
図２に示すように、回動部材２６には直線ガイドとして一対の一直線の長穴３２、３４が設けられている一方、ペダル部材２８には、それ等の長穴３２、３４に係合させられて直線移動させられる一対のガイド駒３６、３８が設けられており、ガイド駒３６、３８がそれぞれ長穴３２、３４に案内されて直線移動させられることにより、ペダル部材２８が回動部材２６に対して所定の移動経路に従って相対移動させられ、踏部１８が車両の前後方向へ移動させられる。ガイド駒３６、３８は、何れも長穴３２、３４の溝幅と略同じ幅寸法を有する四角形状を成しており、長穴３２、３４により一定の姿勢に位置決めされて長穴３２、３４の長手方向へ直線移動させられるとともに、前記スライド平面に対して垂直な取付ピン４０、４２の軸心まわりに回動可能にペダル部材２８に取り付けられている。長穴３２、３４およびガイド駒３６、３８はガイド装置に相当する。
【００２３】
上記取付ピン４０、４２には、ガイド駒３６、３８を挟んでペダル部材２８と反対側に連結プレート４４が一体的に固設されており、その連結プレート４４と回動部材２６とに跨がって調節装置４６が配設されている。調節装置４６は、回動部材２６に配設された電動モータ４８により軸心まわりに回転駆動される送りねじ５０と、連結プレート４４に配設されて送りねじ５０に螺合されたナット部材５２とを備えており、電動モータ４８は運転者のスイッチ操作に従って正逆両方向へ回転駆動されるようになっている。電動モータ４８およびナット部材５２は、何れもスライド平面（図２の紙面と平行な平面）に垂直な軸まわりに回動可能に配設されており、電動モータ４８の回転でナット部材５２が送りねじ５０の軸方向へ移動させられることにより、ガイド駒３６、３８がそれぞれ長穴３２、３４内を直線移動させられ、ペダル部材２８が連結プレート４４と共に回動部材２６に対して相対移動させられるとともに、電動モータ４８の回転停止により任意の相対位置で停止して位置決めされる。
【００２４】
ここで、上記調節装置４６によってペダル部材２８が移動させられると、踏部１８から支持軸２０までのレバー長さＬが変化するとともに、操作ペダル１６の重心位置も変化するため、リターンスプリング３０によって付与される踏込み反力Ｆが変化する可能性があるが、本実施例では、その踏込み反力Ｆの変化を抑制するようにリターンスプリング３０の両端の連結点、すなわち係止部５４、５６の位置が定められている。図１に実線で示す前側移動端における踏込み反力Ｆ１、レバー長さＬ１、重心位置までの距離Ｓ１、操作ペダル１６の荷重Ｇ、リターンスプリング３０によって操作ペダル１６に付与される戻しモーメントの垂直腕長さＲ１、原位置におけるばね荷重ｆ₁は、次式(1) に示す関係を有し、踏込み反力Ｆ１は次式(2) で表される一方、図１に一点鎖線で示す後側移動端における踏込み反力Ｆ２、レバー長さＬ２、重心位置までの距離Ｓ２、操作ペダル１６の荷重Ｇ、リターンスプリング３０によって操作ペダル１６に付与される戻しモーメントの垂直腕長さＲ２、原位置におけるばね荷重ｆ₂は、次式(3) に示す関係を有し、踏込み反力Ｆ２は次式(4) で表され、Ｓ１≒Ｓ２、Ｌ１＜Ｌ２であることから、ｆ₁×Ｒ１よりもｆ₂×Ｒ２が大きくなるようにすれば、踏込み反力Ｆ１、Ｆ２の相違を小さくすることができる。なお、ｆ₁×Ｒ１、ｆ₂×Ｒ２はリターンスプリング３０による戻しモーメントで、ばね荷重ｆ₁、ｆ₂は、スプリング長さＸ１、Ｘ２およびばね定数ｋをパラメータとして求めることができる。
Ｆ１×Ｌ１＝Ｇ×Ｓ１−ｆ₁×Ｒ１・・・(1)
Ｆ１＝（Ｇ×Ｓ１−ｆ₁×Ｒ１）／Ｌ１・・・(2)
Ｆ２×Ｌ２＝Ｇ×Ｓ２−ｆ₂×Ｒ２・・・(3)
Ｆ２＝（Ｇ×Ｓ２−ｆ₂×Ｒ２）／Ｌ２・・・(4)
【００２５】
したがって、ｆ₁＜ｆ₂或いはＲ１＜Ｒ２とすれば良いが、本実施例ではＲ１＜Ｒ２になるように係止部５４、５６の位置が定められており、これによりばね荷重ｆ₂をそれ程大きくすることなく、踏込み反力Ｆ２をＦ１と略一致させることができる。図３は、本実施例における踏込み反力Ｆ１、Ｆ２の特性を示す図で、ペダルストロークの全域に亘って踏込み反力Ｆ１≒Ｆ２であり、常用域では殆ど差がない。また、図４は、リターンスプリング３０の使用領域を示す図で、後側移動端での使用領域Ｘ_Rは前側移動端での使用領域Ｘ_Fよりも僅かに高荷重側で、スプリング長さの変形量が多少大きくなるが、前記垂直腕長さＲ１＝Ｒ２でばね荷重ｆが大きくなるようにして踏込み反力Ｆ２≒Ｆ１とする場合の使用領域Ｘ_R ^*に比較すると、低荷重でスプリング長さの変形量も小さい。
【００２６】
このように本実施例のブレーキペダル装置１０は、ブラケット１４とペダル部材２８とに跨がってリターンスプリング３０が配設されているとともに、そのリターンスプリング３０の係止部５４、５６による係止位置は、ペダル部材２８が前側移動端から後側移動端へ向かって移動させられてレバー長さＬが大きくなるのに伴って、戻しモーメントの垂直腕長さＲが大きくなり、前後調節に拘らず踏込み反力Ｆが略一定に維持されるように設定されているため、踏込み反力Ｆの変化に起因する違和感が防止されて操作フィーリングが向上する。
【００２７】
その場合に、本実施例ではブラケット１４とペダル部材２８とに跨がってリターンスプリング３０を配設するとともに、連結点である係止部５４、５６を所定位置に設定するだけで良いため、構造が簡単で軽量且つ安価に構成される。しかも、戻しモーメントの垂直腕長さＲが、踏込み反力Ｆの変化を抑制するように変化させられるため、その分だけリターンスプリング３０のばね荷重ｆの変化を抑制でき、ばね荷重ｆの変化に起因するペダル部材２８の移動抵抗の増加が軽減されて、ペダル部材２８を移動させるための調節装置４６が軽量且つ安価に構成される。また、垂直腕長さＲ１＝Ｒ２の場合の使用領域Ｘ_R ^*に比較して、低荷重の使用領域Ｘ_R、Ｘ_Fでリターンスプリング３０が作動させられるため、係止部５４、５６等の各部の摩耗などが抑制されて耐久性が向上するとともに要求強度が軽減される。
【００２８】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が車両用ブレーキペダル装置に適用された場合の一実施例を説明する一部を切り欠いた正面図である。
【図２】図１のブレーキペダル装置において、ペダル部材を回動部材に対して相対移動させる部分の構造を示す断面図である。
【図３】図１のブレーキペダル装置において、ペダル部材が前側移動端および後側移動端に保持された場合の踏込み反力の特性を示す図である。
【図４】図１のブレーキペダル装置において、リターンスプリングの使用領域を説明する図である。
【符号の説明】
１０：ブレーキペダル装置（可動ペダル装置）１４：ブラケット１６：操作ペダル１８：踏部２０：支持軸２６：回動部材２８：ペダル部材３０：リターンスプリング３２、３４：長穴（ガイド装置）３６、３８：ガイド駒（ガイド装置）４６：調節装置５４、５６：係止部（連結点）

Claims

支持軸まわりに回動可能にブラケットに配設される回動部材と、
該回動部材に対して相対移動可能に設けられるとともに複数の相対位置で位置決めされ、下端に設けられた踏部が踏込み操作されることにより該回動部材と一体的に前記支持軸まわりに回動させられるペダル部材と、
を有する操作ペダルを備えている可動ペダル装置において、
前記ブラケットと前記ペダル部材とに跨がって配設され、前記操作ペダルを原位置へ戻し回動するとともに所定の踏込み反力を発生させるリターンスプリングを有し、且つ、
前記ブラケットおよび前記ペダル部材に対する前記リターンスプリングの連結点は、該ペダル部材と前記回動部材との相対移動に伴って前記踏込み反力が変化することを抑制するように、前記踏部から前記支持軸までのレバー長さが大きくなるように前記ペダル部材が前記回動部材に対して相対移動させられた場合に、前記リターンスプリングによって前記操作ペダルに加えられる戻しモーメントの垂直腕長さを該相対移動に伴って大きくするように定められている
ことを特徴とする可動ペダル装置。
前記リターンスプリングの前記ペダル部材側の連結点が、該ペダル部材の前後動と共に車両の前後方向に移動させられることにより、該リターンスプリングの戻しモーメントの垂直腕長さを変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の可動ペダル装置。
前記ペダル部材および前記回動部材が予め定められた移動経路に従って相対移動するように案内するガイド装置と、
前記ペダル部材と前記回動部材とに跨がって配設され、前記ガイド装置の案内に従って該回動部材と該ペダル部材とを相対移動させるとともに所定の相対位置で位置決めする調節装置と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の可動ペダル装置。
前記可動ペダル装置は車両用で、
前記支持軸は車両の幅方向と略平行に配設され、
前記ペダル部材は、車両の前後方向と略平行で且つ略垂直なスライド平面内において前記回動部材に対して相対移動可能に配設され、該相対移動に伴って前記踏部が車両の前後方向へ移動させられる
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の可動ペダル装置。
前記ブラケットおよび前記ペダル部材に対する前記リターンスプリングの連結点は、該ペダル部材が前記回動部材に対して相対移動させられることにより、前記踏部が車両の後方側へ移動させられて前記支持軸までのレバー長さが大きくなるのに伴って、前記戻しモーメントの垂直腕長さを大きくするように定められている
ことを特徴とする請求項４に記載の可動ペダル装置。