JP3942990B2 - 可動ペダル装置 - Google Patents

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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】
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XR は前側移動端での使用領域XF 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XR * 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XR * に比較して、低荷重の使用領域XR 、XF 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 (5)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
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