JP4486605B2 - レバー比切替型ブレーキペダル装置 - Google Patents

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Description

本発明はブレーキペダル装置に係り、特に、踏力に応じてレバー比特性が切り替えられるレバー比切替型ブレーキペダル装置の改良に関するものである。
(a) 第1軸心まわりに回動可能に支持部材に配設されて運転者により踏込み操作される操作ペダルと、(b) 前記第1軸心と平行な第2軸心まわりに回動可能に前記支持部材に配設されるとともに、前記操作ペダルに機械的に連結されて、その操作ペダルの踏込み操作に連動して回動させられる回動部材と、(c) その回動部材の回動に伴って機械的に押圧または引張させられる出力部材と、を有するブレーキ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、操作ペダルと回動部材とがカムを介して連結されており、そのカムによりレバー比特性の設定に際して高い自由度が得られる。レバー比特性は、モーメント長さの比(レバー比)が操作ペダルのペダルストローク(踏込み操作量)に応じて変化する変化特性で、言い換えれば操作ペダルの踏込み力(踏力)に対する出力の増幅率(レバー比に相当)のペダルストロークに対する変化特性である。
また、(a) 運転者によって踏込み操作される操作ペダルと、(b) 第1軸心まわりに回動可能に支持部材に配設されるとともに、前記操作ペダルをその第1軸心と平行な第2軸心まわりに相対回動可能に支持している切替レバーと、(c) その切替レバーを前記第1軸心まわりにおける一定の基準位置に機械的に位置決めするとともに、前記操作ペダルの踏込み操作時に前記第2軸心に作用する反力が所定の切替荷重を超えると、その切替レバーが前記基準位置からその第1軸心まわりに回動することを許容する位置決め装置と、(d) 前記切替レバーの回動に伴って前記第2軸心まわりに相対回動させられる前記操作ペダルを所定の相対位置でその切替レバーと係合させ、その操作ペダルを切替レバーと一体的に前記第1軸心まわりに回動させる係合部材と、を有するブレーキペダル装置が提案されている。特許文献2に記載の装置はその一例で、このようなブレーキペダル装置によれば、ブレーキブースター等の倍力装置の故障などで操作ペダルが強く踏込み操作された場合に、操作ペダルの回動中心が第2軸心から第1軸心へ変化するため、これによりレバー比特性が切り替えられ、レバー比が大きくなるように上記第1軸心および第2軸心の位置関係等を設定することにより、踏力に対する出力の比率が大きくされて一層大きなブレーキ力を発生させることができる。この場合は、レバー比特性そのものが切り替えられるため、前記特許文献1に比較してレバー比を大きく変化させることができる。
特開平5−185912号公報 特開2002−347590号公報
しかしながら、このような従来のレバー比切替型ブレーキペダル装置においては、運転者によって踏込み操作される操作ペダルの回動中心を変化させる構造であるため、部品の寸法誤差や組付誤差等により操作ペダルの原位置(非操作時の初期位置)のばらつきが大きくなったり、操作ペダルががたついたりし易くなり、高い寸法精度や組付精度が要求されるという問題があった。また、単に操作ペダルの回動中心を変化させるだけであるため、レバー比特性の設定の自由度が低かった。
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、踏力に応じてレバー比特性が切り替えられるブレーキペダル装置において、その操作ペダルの原位置が部品の寸法誤差や組付誤差によりばらついたり、操作ペダルがたついたりすることを抑制するとともに、切替前後のレバー比特性の設定の自由度を高くして踏力に応じて一層適切なレバー比が得られ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) 第1軸心まわりに回動可能に支持部材に配設されて運転者により踏込み操作される操作ペダルと、(b) 前記第1軸心と平行な第2軸心まわりに回動可能に前記支持部材に配設されるとともに、前記操作ペダルに機械的に連結されて、その操作ペダルの踏込み操作に連動して回動させられる回動部材と、(c) その回動部材の回動に伴って機械的に押圧または引張させられる出力部材と、を有するブレーキペダル装置において、(d) それぞれ前記第2軸心まわりに回動可能で且つ前記回動部材に対して相対回動可能に配設された第1連動レバーおよび第2連動レバーと、(e) それ等の第1連動レバーおよび第2連動レバーをそれぞれ前記操作ペダルに機械的に連結し、その操作ペダルの踏込み操作に伴って互いに異なるレバー比特性で前記第2軸心まわりに回動させる第1連結装置および第2連結装置と、(f) 前記回動部材に移動可能に配設され、第1連結位置に位置決めされることにより前記第1連動レバーと回動部材とを一体的に連結するとともに前記第2連動レバーと回動部材との連結を遮断する一方、第2連結位置に位置決めされることにより第2連動レバーと回動部材とを一体的に連結するとともに前記第1連動レバーと回動部材との連結を遮断し、それ等の中間位置では第1連動レバーおよび第2連動レバーの双方と回動部材とを一体的に連結するクラッチ部材と、(g) 前記第2軸心と平行な第3軸心まわりに回動可能に前記回動部材に配設されるとともに前記出力部材に連結され、且つ、第1付勢手段の付勢力に従って基準位置に保持されてその回動部材と一体的に回動させられることにより、その出力部材を機械的に押圧または引張する一方、その出力部材の反力が所定の切替荷重を超えると、その第1付勢手段の付勢力に抗してその第3軸心まわりの切替位置まで回動部材に対して相対回動させられ、その状態で回動部材と一体的に回動させられて出力部材を機械的に押圧または引張する荷重反応レバーと、(h) その荷重反応レバーが前記基準位置に保持されている間は、前記クラッチ部材を前記第1連結位置に位置決めし、荷重反応レバーが前記切替位置へ相対回動させられると、荷重反応レバーと協働してクラッチ部材を機械的に前記第2連結位置へ移動させて位置決めするクラッチ切替機構と、を有することを特徴とする。
第2発明は、第1発明のレバー比切替型ブレーキペダル装置において、(a) 前記第1連動レバーおよび前記第2連動レバーは、前記第2軸心の軸心方向において前記回動部材の両側に配設されているとともに、それぞれその第2軸心を中心とする円弧に沿って多数の第1噛合い歯および第2噛合い歯が設けられている一方、(b) 前記クラッチ部材は、前記第1噛合い歯および前記第2噛合い歯とそれぞれ噛み合う第1係合歯および第2係合歯を備えているとともに、前記回動部材に回動可能に配設されており、(c) 前記クラッチ切替機構は、前記クラッチ部材と前記荷重反応レバーまたは前記回動部材とに跨がって配設された第2付勢手段を有し、その荷重反応レバーが前記基準位置に保持されている間は、その第2付勢手段の付勢力に従ってクラッチ部材を前記第1連結位置に位置決めして前記第1噛合い歯と前記第1係合歯とを噛み合わせる一方、荷重反応レバーが前記切替位置へ相対回動させられると、その荷重反応レバーとクラッチ部材との係合により前記第2付勢手段の付勢力に抗してクラッチ部材を前記第2連結位置へ回動させ、前記第2噛合い歯と前記第2係合歯とを噛み合わせるものであることを特徴とする。
第3発明は、第1発明または第2発明のレバー比切替型ブレーキペダル装置において、(a) 前記第1連結装置は、前記第1連動レバーおよび前記操作ペダルの双方にそれぞれ相対回動可能に連結された第1連結リンクで、(b) 前記第2連結装置は、前記第2連動レバーおよび前記操作ペダルの双方にそれぞれ相対回動可能に連結された第2連結リンクであることを特徴とする。
第4発明は、第1発明〜第3発明の何れかのレバー比切替型ブレーキペダル装置において、前記第1付勢手段は、前記回動部材と前記荷重反応レバーとに跨がって配設され、前記第3軸心まわりにおいてその荷重反応レバーが回動部材に対して前記基準位置側へ相対回動するように直接付勢するばね部材であることを特徴とする。
なお、上記「基準位置側へ相対回動するように直接付勢する」とは、荷重反応レバーを基準位置側へ相対回動させる際に、ばね部材の荷重反応レバー側の係止部位に作用する付勢力が、その係止部位の移動方向と同じ方向の成分を有し、その付勢力で基準位置側へ相対回動させられるようになっていることを意味する。係止部位の移動方向と付勢力の方向は、必ずしも正確に一致している必要はないが、略同じ方向であることが望ましい。
このようなレバー比切替型ブレーキペダル装置においては、操作ペダルの踏込み操作に伴って互いに異なるレバー比特性で第2軸心まわりに回動させられる第1連動レバーおよび第2連動レバーが、クラッチ部材を介して回動部材に一体的に連結されるようになっており、第1連動レバーが回動部材に連結されるか第2連動レバーが回動部材に連結されるかによってレバー比特性が切り替えられる。一方、出力部材の反力が切替荷重以下の低踏力時には、荷重反応レバーが第1付勢手段の付勢力に従って基準位置に保持されており、クラッチ切替機構を介してクラッチ部材が第1連結位置に位置決めされることにより、第1連動レバーが回動部材に連結され、出力部材の反力が切替荷重を超える高踏力時には、荷重反応レバーが第1付勢手段の付勢力に抗して切替位置へ回動させられることにより、クラッチ部材が第2連結位置へ移動させられ、第2連動レバーが回動部材に連結される。すなわち、反力が切替荷重を超える高踏力時と切替荷重以下の低踏力時とで、クラッチ切替機構により踏力の伝達経路が切り替えられてレバー比特性が変更されるのであり、例えば第2連動レバーが回動部材に連結された時のレバー比を第1連動レバーが連結された時のレバー比よりも高くすれば、高踏力時に踏力に対する出力の比率が大きくなって大きなブレーキ力を発生させることができる。
ここで、本発明では操作ペダルが予め定められた一定の第1軸心まわりに回動可能に支持部材によって支持されているため、前記特許文献2のように操作ペダルの回動中心を変化させる場合に比較して、部品の寸法誤差や組付誤差等に起因する操作ペダルの原位置のばらつきや、操作ペダルのがたつきが抑制される。これにより、寸法誤差や組付誤差に対する要求精度が緩和され、所定のペダル品質を有するブレーキペダル装置を簡単且つ安価に製造できるようになる。
また、第1連動レバーおよび第2連動レバーは、それぞれ第1連結装置、第2連結装置を介して操作ペダルに連結されているため、それ等のレバー比特性の設定の自由度が高くなり、単に操作ペダルの回動中心を変化させるだけの場合に比較して、踏力に応じて一層適切なレバー比を設定できるようになる。また、第1連動レバーおよび第2連動レバーは、共通の第2軸心まわりに回動可能に配設されるため、装置をコンパクトに構成することが可能で車両への搭載性に優れる利点がある。
第2発明では、第1連動レバーおよび第2連動レバーにそれぞれ第2軸心を中心とする円弧に沿って多数の第1噛合い歯および第2噛合い歯が設けられている一方、回動部材に回動可能に配設されたクラッチ部材が第2付勢手段の付勢力に従って第1連結位置に位置決めされることにより、そのクラッチ部材の第1係合歯が上記第1噛合い歯と噛み合わされ、荷重反応レバーが切替位置へ回動させられると、その荷重反応レバーとクラッチ部材との係合により第2付勢手段の付勢力に抗してクラッチ部材が第2連結位置へ回動させられ、そのクラッチ部材の第2係合歯が上記第2噛合い歯と噛み合わされるようになって、レバー比特性が切り替えられる。
このように、クラッチ部材が回動部材に回動可能に配設され、第2付勢手段の付勢力に従って第1連結位置に位置決めされるとともに、荷重反応レバーが切替位置へ回動させられると、第2付勢手段の付勢力に抗して第2連結位置へ回動させられ、これによりレバー比特性が切り替えられるため、例えばクラッチ部材を第2軸心と平行な一直線方向へ直線移動可能に配設して第1連結位置、第2連結位置へ移動させる場合に比較して、装置を簡単に構成できるとともに動作が安定し、所定の踏力でレバー比特性が安定して切り替えられるようになる。
第3発明では、第1連動レバーおよび操作ペダルの双方にそれぞれ相対回動可能に連結された第1連結リンクによって第1連結装置が構成され、第2連動レバーおよび操作ペダルの双方にそれぞれ相対回動可能に連結された第2連結リンクによって第2連結装置が構成されているため、これ等の連結リンクの連結位置をそれぞれ適当に定めることにより、第1連動レバーおよび第2連動レバーのレバー比特性、すなわち低踏力側および高踏力側のレバー比特性をそれぞれ広い範囲で自由に設定することができる。
第4発明では、荷重反応レバーを基準位置に位置決めするとともに、反力が所定の切替荷重を超えると、その荷重反応レバーが切替位置まで相対回動することを許容する第1付勢手段として、第3軸心まわりにおいて荷重反応レバーが回動部材に対して基準位置側へ相対回動するように直接付勢するばね部材が用いられているため、そのばね部材の付勢力に応じて一義的に定まる切替荷重に基づいて荷重反応レバーが適切に切替位置へ移動させられるようになり、レバー比特性の切替が高い精度で安定して行われるようになる。すなわち、前記特許文献2では、前記切替レバーを基準位置に位置決めする位置決め装置が、ボールをV字溝に係合させることにより、そのボールとV字溝の溝壁との摩擦力に基づいて位置決めするため、ボールがV字溝から抜け出して切替レバーが回動することを許容する切替荷重が溝壁の摩耗などで変化し易いなど、切替荷重を高い精度で安定して設定することが難しい。
ここで、第1連動レバーが回動部材に連結される低踏力側のレバー比特性1と、第2連動レバーが回動部材に連結される高踏力側のレバー比特性2とでは、例えばレバー比特性2の方がレバー比が大きくなるように、第1連結装置、第2連結装置等が構成されるが、過大入力による損傷等を防止するためにレバー比特性2の方がレバー比が小さくなるように構成することも可能である。
荷重反応レバーが基準位置から切替位置へ回動させられる切替荷重は、例えば通常のブレーキ時の踏込み操作でも、その操作途中で荷重反応レバーが切替位置へ回動してレバー比特性1からレバー比特性2に切り替わるように設定される。また、通常のブレーキ時の踏込み操作では、荷重反応レバーが基準位置に保持されて第1連動レバーが回動部材に連結される低踏力側のレバー比特性1に維持され、緊急ブレーキ(パニックブレーキ)時やブレーキブースタが故障して倍力作用が得られなくなった場合などに、運転者が通常時より大きな踏力で操作ペダルを踏込み操作した場合に、荷重反応レバーが切替位置へ回動させられてレバー比特性2に切り替えられるように、比較的大きな切替荷重に設定することもできる。
第1連結装置、第2連結装置としては、例えば第3発明のように第1連結リンク、第2連結リンクが好適に用いられるが、前記特許文献1に記載のようなカム機構を採用することもできる。また、第1連動レバー、第2連動レバーと操作ペダルとの間に機械的に連結された複数のレバーや連結リンク等を設けることもできるし、第1連動レバー、第2連動レバーと操作ペダルとを、直接相対回動可能に連結する連結ピンおよび長孔等を設けるだけでも良いなど、種々の態様が可能である。
荷重反応レバーを基準位置に保持する第1付勢手段としては、第4発明のように、回動部材と荷重反応レバーとに直接係止されるばね部材、例えば引張コイルスプリングや圧縮コイルスプリング、捩りコイルスプリングなどが好適に用いられるが、他の発明の実施に際しては、エアスプリングやゴム等の弾性体を用いることもできるし、前記特許文献2に記載のように付勢手段によって付勢される係合部材(ボール等)を溝に係合させて位置決めするものでも良いなど、種々の態様が可能である。なお、踏込み操作の解除に伴って操作ペダルや出力部材がリターンスプリング等により原位置(初期位置)まで戻される際に、荷重反応レバーも上記第1付勢手段の付勢力で自動的に基準位置まで戻されるように構成することが望ましい。電動モータなどで基準位置まで戻す戻し装置を別途設けることも可能である。
クラッチ部材は、例えば第2発明のように回動部材に回動可能に配設され、第2付勢手段の付勢力に従って第1連結位置に位置決めされるとともに、荷重反応レバーが切替位置へ回動させられると、第2付勢手段の付勢力に抗して第2連結位置へ回動させられるように構成されるが、他の発明の実施に際しては、例えば内周面に多数の係合歯が設けられた円筒状或いは部分円筒状等のクラッチ部材、或いは軸方向の両端面に第2軸心を中心とする円弧状に係合歯が設けられたクラッチ部材を、第2軸心と平行な一直線方向へ直線移動可能に配設し、リンク機構やカム機構、楔機構等のクラッチ切替機構により、荷重反応レバーの回動に伴って第1連結位置、第2連結位置へ直線移動させるように構成することもできる。
第2発明の第1噛合い歯および第2噛合い歯は、第2軸心まわりの全周に設けることもできるが、クラッチ部材との連結が可能であることを条件として、第2軸心まわりの一部に設けるだけでも良い。第2発明では第1噛合い歯および第2噛合い歯がそれぞれ第2軸心まわりに多数、すなわち放射状或いは円筒状に設けられるが、円筒状或いは部分円筒状のクラッチ部材を直線移動可能に配設した場合には、それ等の第1噛合い歯、第2噛合い歯はそれぞれ1個であっても良い。
第2発明のクラッチ部材は、例えばT字形状を成し、その縦棒部分において回動可能に回動部材に配設されるとともに、横棒部分の両側の先端に設けられた第1係合歯および第2係合歯が第1噛合い歯、第2噛合い歯と噛み合わされるように構成される。また、第2発明の第2付勢手段としては、例えば引張コイルスプリングや圧縮コイルスプリング、捩りコイルスプリングなどのばね部材が好適に用いられ、クラッチ部材と荷重反応レバーとに跨がって設けても良いし、クラッチ部材と回動部材とに跨がって設けても良い。
出力部材は、例えば操作ペダルの踏込み操作に伴って押圧されるブレーキブースタのオペレーティングロッドなどであるが、踏込み操作に伴って引っ張られるブレーキケーブルなどでも良い。出力部材に加えられる荷重や出力部材の変位を電気的に検出してブレーキ力を制御する電動式ブレーキ装置にも本発明は適用され得る。
本発明のブレーキペダル装置は、常用ブレーキ装置に好適に適用されるが、パーキングブレーキ装置に適用することもできる。
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常用ブレーキ用のレバー比切替型ブレーキペダル装置10(以下、単にブレーキペダル装置10という)を説明する図で、左方向から見た側面図である。このブレーキペダル装置10は、エンジンルームと車室とを区切っているダッシュパネル12に一体的に配設されるようになっており、ダッシュパネル12を挟んでブレーキブースター14とペダルブラケット16とが一体的に固定されている。ペダルブラケット16は、車体に一体的に固定される支持部材に相当し、そのペダルブラケット16には、略水平で車両の幅方向に設けられた第1軸20の軸心O1 (図2、図3参照)まわりに回動可能にペダルアーム26が配設されているとともに、その第1軸20と平行な第2軸22の軸心O2 (図2、図3参照)まわりに回動可能に回動部材28が配設されている。ペダルアーム26の下端部にはペダルパッド34が設けられ、運転者によって車両の前方、すなわち図1における左方向へ踏込み操作されるようになっている。なお、上記第1軸20、第2軸22そのものが、それ等の軸心O1 、O2 まわりに回動可能であることは必ずしも必要でなく、ペダルブラケット16に一体的に固設されても良い。
図2は、ペダルアーム26の上端部や回動部材28を、図1の手前側の斜め右方向の上方から見た斜視図で、図3は逆に図2の紙面の裏側の右方向から見た斜視図である。これ等の斜視図から明らかなように、上記第2軸22には、それぞれ第2軸22の軸心O2 まわりに回動可能で且つ回動部材28に対して相対回動可能に、一対の第1連動レバー30、第2連動レバー32が配設されている。これ等の第1連動レバー30、第2連動レバー32は、第2軸心O2 の軸心方向において、回動部材28の両側に配設されている。一方、前記ペダルアーム26はスリーブ36を介して第1軸20に対して回動可能に配設されているとともに、スリーブ36にはサブアーム38が一体的に固設され、ペダルアーム26と一体的に第1軸心O1 まわりに回動させられるようになっている。本実施例では、ペダルアーム26を主体としてスリーブ36およびサブアーム38を含んで操作ペダルが構成されている。
そして、上記サブアーム38と前記第1連動レバー30とに跨がって第1連結リンク40が、それ等の双方に対してそれぞれ第1軸心O1 、第2軸心O2 と平行な軸心まわりに相対回動可能に連結されており、ペダルアーム26の踏込み操作に連動して第1連動レバー30を機械的に所定のレバー比特性で第2軸心O2 まわりに回動させる。図10のレバー比特性1は、前記回動部材28が第1連動レバー30と一体的に回動させられて、前記ブレーキブースター14のオペレーティングロッド18を押圧する場合のもので、サブアーム38および第1連動レバー30の突出方向や長さ、第1連結リンク40の連結位置等により、図10の(a) 〜(d) に示すように適宜定められる。第1連結リンク40は第1連結装置に相当し、本実施例では第1連動レバー30およびサブアーム38の両側に一対設けられている。
また、前記ペダルアーム26と前記第2連動レバー32とに跨がって第2連結リンク42が、それ等の双方に対してそれぞれ第1軸心O1 、第2軸心O2 と平行な軸心まわりに相対回動可能に連結されており、ペダルアーム26の踏込み操作に連動して第2連動レバー32を機械的に所定のレバー比特性で第2軸心O2 まわりに回動させる。図10のレバー比特性2は、回動部材28が第2連動レバー32と一体的に回動させられて、前記ブレーキブースター14のオペレーティングロッド18を押圧する場合のもので、第2連動レバー32の突出方向や長さ、第2連結リンク42の連結位置等により、図10の(a) 〜(d) に示すように適宜定められ、前記レバー比特性1とは相違するように設定されている。第2連結リンク42は第2連結装置に相当し、本実施例では第2連動レバー32およびペダルアーム26の両側に一対設けられている。
なお、図10の(a) 〜(d) に示すレバー比特性1、レバー比特性2は、ペダルアーム26の踏込み力(踏力)に対する出力の比率(レバー比に相当)が、ペダルストローク(踏込み操作量)に応じて変化する変化特性を示したもので、あくまでも例示であり、必ずしも図1〜図3に示すブレーキペダル装置10に対応するものではない。
前記第1連動レバー30および第2連動レバー32の相対向する側の側面、すなわち回動部材28側に位置する内側の側面には、それぞれ第2軸心O2 を中心とする円弧に沿って多数の第1噛合い歯44および第2噛合い歯46が放射状に設けられており、回動部材28に配設されたクラッチ部材48を介してその回動部材28に一体的に連結されるようになっている。第1連動レバー30および第2連動レバー32は、レバー比特性の相違により、ペダルアーム26の踏込み操作に伴って図4の(a) 、(b) に示すように互いに相対回動させられるが、その相対回動に拘らずペダルアーム26のペダルストロークの全域でクラッチ部材48を介して回動部材28に連結可能なように、第1噛合い歯44、第2噛合い歯46は第2軸心O2 まわりの略同じ位置に所定の角度範囲に亘って扇形状に設けられている。図5および図6は、上記図4の(a) および(b) の要部、すなわちペダルアーム26の上端部やサブアーム38、第1連動レバー30、第2連動レバー32、回動部材28等を拡大するとともに、第2連動レバー32の一部を切り欠いて示した図で、本実施例では第1連動レバー30、第2連動レバー32が略同じ方向へ延び出すように略並列に配設されている。
図7は、上記クラッチ部材48、第1噛合い歯44、第2噛合い歯46等を示す平面図で、クラッチ部材48は略T字形状を成しており、その縦棒部分において支持ピン50まわりの回動可能に回動部材28に配設されているとともに、横棒部分の両側の先端には第1係合歯52および第2係合歯54が設けられている。支持ピン50は、その軸心が前記第2軸22の軸心O2 に対して略直交する姿勢で設けられている一方、クラッチ部材48は、その支持ピン50の軸心に対して直角な平面において略T字形状を成す姿勢で配設されている。そして、このクラッチ部材48は、クラッチ切替機構56により図7における実線および図8に示す第1連結位置と、図7における二点鎖線および図9に示す第2連結位置とへ機械的に回動させられるようになっており、第1連結位置に位置決めされると、第1係合歯52が第1噛合い歯44と噛み合わされるとともに、第2係合歯54と第2噛合い歯46との噛合いが解除され、第1連動レバー30と回動部材28とを一体的に連結して、それ等を第2軸心O2 まわりに一体的に回動させる。この状態では、前記レバー比特性1でレバー比が変化させられる。また、クラッチ切替機構56により第2連結位置へ回動させられて位置決めされると、第2係合歯54が第2噛合い歯46と噛み合わされるとともに、第1係合歯52と第1噛合い歯44との噛合いが解除され、第2連動レバー32と回動部材28とを一体的に連結して、それ等を第2軸心O2 まわりに一体的に回動させる。この状態では、前記レバー比特性2でレバー比が変化させられる。
一方、上記第1連結位置と第2連結位置との間の中間位置では、第1係合歯52および第2係合歯54が何れも第1噛合い歯44および第2噛合い歯46と噛み合う両噛合い状態となり、回動部材28は常に第1連動レバー30、第2連動レバー32の少なくとも一方に連結され、クラッチ部材48の回動過渡時すなわちレバー比特性の切替時にも、ペダルアーム26の踏力が回動部材28に継続して伝達されるようになっている。前記図10に示すペダルストロークstx、st1、st2は、クラッチ部材48が第1連結位置から第2連結位置へ回動させられて、レバー比特性1からレバー比特性2へ切り替えられるペダルストロークである。
上記クラッチ切替機構56は、回動部材28に配設された荷重反応レバー60とクラッチ部材48とに跨がって張設された引張コイルスプリング64を主体として構成されている。荷重反応レバー60は、図3に明らかに示されているように、前記第2軸22の軸心O2 と平行な第3軸66の軸心(第3軸心)まわりに回動可能に回動部材28に配設されるとともに、その第3軸66の近傍において、第3軸66と平行な連結ピン(クレビスピン)68の軸心まわりに相対回動可能に前記ブレーキブースター14のオペレーティングロッド18が連結される。第3軸66は、荷重反応レバー60および回動部材28の何れか一方に一体的に固定されても良いが、双方に対して相対回動可能な状態で両者を連結するものでも良い。
一方、図2から明らかなように、荷重反応レバー60には略直角に折り曲げられたばね受け部70が設けられ、回動部材28に一体的に固設されたばね受け部72との間に荷重調整ばね74が配設されている。この荷重調整ばね74は、第1付勢手段に相当するばね部材で、本実施例では圧縮コイルスプリングが用いられているとともに、付勢力の方向が第3軸66を中心とする円弧の接線と略平行な方向となるように、その接線と略平行となる姿勢で配設されており、荷重反応レバー60は、回動部材28に対して図1において第3軸66の左まわりに相対回動するように付勢されている。また、前記連結ピン68は、回動部材28に設けられた長穴76内を貫通させられており、その長穴76と連結ピン68との係合により、第3軸66まわりにおける回動部材28と荷重反応レバー60との相対回動範囲が規定される。長穴76は、第3軸66の軸心を中心とする周方向に長く設けられている。
したがって、荷重反応レバー60は、荷重調整ばね74の付勢力に従って図4の(a) および図5に示すように、第3軸66の軸心まわりにおいて左まわり方向の回動端である基準位置に保持される。この時、前記クラッチ部材48は、図7の実線および図8に示すように、前記引張コイルスプリング64の付勢力に従って前記第1連結位置に保持され、第1連動レバー30と回動部材28とを一体的に連結する。クラッチ部材48には、T字形状の縦軸部分の端部に係合部78が設けられており、その係合部78に引張コイルスプリング64が係止されて支持ピン50の右まわりに回動する方向に付勢されるとともに、荷重反応レバー60に設けられた位置決め突起80に係合部78が当接する一定の姿勢に位置決めされ、これにより第1係合歯52と第1噛合い歯44との噛合い状態が維持される。上記引張コイルスプリング64はばね部材で、第2付勢手段に相当する。
そして、このように荷重反応レバー60が基準位置に保持され、且つクラッチ部材48が第1連結位置に位置決めされた状態で、ペダルアーム26が踏込み操作されると、サブアーム38から第1連結リンク40を介して第1連動レバー30へ伝達された踏力は、上記第1噛合い歯44および第1係合歯52を介して回動部材28に伝達され、更に荷重反応レバー60を介してブレーキブースター14のオペレーティングロッド18に伝達される。この状態では、前記レバー比特性1でレバー比が変化させられる。これにより、オペレーティングロッド18は図1の左方向へ機械的に押圧され、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。ブレーキブースター14は倍力装置として機能するもので、例えば負圧等によって助勢することにより、小さな踏力で大きなブレーキ力を発生させることができる。オペレーティングロッド18は、ブレーキブースター14から突き出すように付勢されており、ペダルアーム26の踏込み操作が解除されると、その付勢力によって荷重反応レバー60および回動部材28は一体的に第2軸22の右まわりに戻り回動させられるとともに、ペダルアーム26は第1軸20の左まわりに戻り回動させられて図1に示す原位置に保持される。オペレーティングロッド18は出力部材に相当する。
しかし、ペダルアーム26の踏力が増大し、オペレーティングロッド18から連結ピン68に作用する反力が所定の切替荷重を超えると、その荷重により荷重反応レバー60は荷重調整ばね74の付勢力に抗して、図5において回動部材28に対して第3軸66の右まわりに相対回動させられる。すなわち、ペダルストロークの増加に伴って回動部材28は第2軸22の軸心O2 の左まわりに回動させられるものの、荷重反応レバー60の上端部、すなわちオペレーティングロッド18との連結部である連結ピン68は、オペレーティングロッド18の反力で長穴76内を相対移動させられ、図4の(b) および図6に示すように連結ピン68が長穴76の反対側の端部に当接する切替位置まで荷重反応レバー60が回動部材28に対して相対回動させられるのである。そして、このように荷重反応レバー60が切替位置まで回動部材28に対して相対回動させられると、荷重反応レバー60は再び回動部材28と一体的に第2軸22の軸心O2 まわりに回動させられるようになる。荷重反応レバー60が切替位置へ相対回動させられる切替荷重は、荷重調整ばね74の予荷重(初期弾性変形量)によって一義的に定められ、例えば前記ばね受け部70或いは72に設けられる図示しないばね受け部材をねじ等により進退させて荷重調整ばね74を伸縮させることによって調整できる。
一方、このように荷重反応レバー60が切替位置まで回動部材28に対して相対回動させられると、前記クラッチ部材48は、図7の二点鎖線および図9に示すように、その荷重反応レバー60の位置決め突起80と係合部78との係合により前記引張コイルスプリング64の付勢力に抗して支持ピン50の左まわりに回動させられ、前記第2連結位置に保持される。この第2連結位置では、クラッチ部材48は荷重反応レバー60の切替位置に応じて定まる一定の姿勢に位置決めされ、第2係合歯54と第2噛合い歯46との噛合い状態が維持されて、第2連動レバー32と回動部材28とが一体的に連結される。したがって、この状態でペダルアーム26が更に踏込み操作されると、第2連結リンク42を介して第2連動レバー32へ伝達された踏力は、第2噛合い歯46および第2係合歯54を介して回動部材28に伝達され、荷重反応レバー60に設けられた連結ピン68を介してオペレーティングロッド18に伝達される。この状態では、前記レバー比特性2でレバー比が変化させられることになる。
なお、ペダルアーム26の踏力が低下すると、荷重反応レバー60は荷重調整ばね74の付勢力に従って基準位置へ戻り回動させられるとともに、クラッチ部材48は、その荷重反応レバー60の戻り回動および引張コイルスプリング64の付勢力に従って第1連結位置へ戻り回動させられる。また、踏力が完全に解除されると、オペレーティングロッド18の付勢力に従って荷重反応レバー60および回動部材28は一体的に第2軸22の右まわりに戻り回動させられるとともに、ペダルアーム26は第1軸20の左まわりに戻り回動させられて図1に示す原位置に保持される。
このように、オペレーティングロッド18の反力(踏力に対応)が切替荷重を超え、荷重反応レバー60が基準位置から切替位置へ相対回動させられると、クラッチ切替機構56により踏力の伝達経路が第1連動レバー30から第2連動レバー32に切り替えられ、レバー比特性1からレバー比特性2へレバー比の変化特性が切り替えられる。前記図10の(a) 〜(d) においてレバー比特性1からレバー比特性2に切り替わるペダルストロークstx、st1、st2は、荷重反応レバー60が切替位置へ変位させられる切替荷重に応じて定まる。言い換えれば、所定のペダルストロークstx、st1、st2でレバー比特性が切り替わるように、切替荷重すなわち荷重調整ばね74の予荷重を設定すれば良いのである。図10の(a) 、(b) 、(c) は、何れも通常のブレーキ操作時にペダルストロークがstxを超えるとレバー比特性1からレバー比特性2へ切り替えられる場合で、(a) および(b) では、ペダルストロークがstxを超える高荷重側、すなわち高踏力側でレバー比が小さくなる。これにより、踏力に対するブレーキ力の増幅率が低下し、ブレーキ力の変化が小さくなって微妙なブレーキ力操作が容易になる。また、図10の(c) は、ペダルストロークがstxを超える高荷重側、すなわち高踏力側でレバー比が大きくなり、踏力に対するブレーキ力の増幅率が増加するため、大きなブレーキ力を容易に発生させることができる。
一方、図10の(d) は、通常のブレーキ操作では殆ど使用されない高荷重(高踏力)でレバー比特性1からレバー比特性2へ切り替えられる場合で、例えば急ブレーキや下り坂などでペダルアーム26が大きく(強く)踏み込まれ、ペダルストロークst2に達した時に反力が前記切替荷重に達してレバー比特性2に切り替わり、レバー比が大きくされてブレーキ力が一層増大させられる。また、ペダルストロークst1は、ブレーキブースター14の故障で踏込み当初から大きな踏力が必要な場合に、反力が前記切替荷重に達してレバー比特性2に切り替わるペダルストロークで、レバー比が大きいレバー比特性2に切り替えられることにより、増幅率が増大させられて大きなブレーキ力が容易に得られるようになる。なお、図10の(c) においても、ブレーキブースター14の故障などで踏込み当初から大きな踏力が必要な場合には、前記ペダルストロークstxよりも早い段階でレバー比特性2に切り替えられ、増幅率が増大させられて大きなブレーキ力が発生させられるようになる。
このように、本実施例のブレーキペダル装置10は、ペダルアーム26の踏込み操作に伴って互いに異なるレバー比特性で第2軸22の軸心O2 まわりに回動させられる第1連動レバー30および第2連動レバー32が、クラッチ部材48を介して回動部材28に一体的に連結されるようになっており、第1連動レバー30が回動部材28に連結されるか第2連動レバー32が回動部材28に連結されるかによってレバー比特性1とレバー比特性2とが切り替えられる。一方、オペレーティングロッド18の反力が切替荷重以下の低踏力時には、荷重反応レバー60が荷重調整ばね74の付勢力に従って基準位置に保持され(図5参照)、且つクラッチ切替機構56を介してクラッチ部材48が第1連結位置に位置決めされることにより(図8参照)、第1連動レバー30が回動部材28に連結され、オペレーティングロッド18の反力が切替荷重を超える高踏力時には、荷重反応レバー60が荷重調整ばね74の付勢力に抗して切替位置へ回動させられるとともに(図6参照)、クラッチ部材48が第2連結位置へ移動させられ(図9参照)、第2連動レバー32が回動部材28に連結される。すなわち、反力が切替荷重を超える高踏力時と切替荷重以下の低踏力時とで、クラッチ切替機構56により踏力の伝達経路が切り替えられてレバー比特性が変更されるのであり、例えば図10の(c) 、(d) のように高踏力側のレバー比特性2のレバー比を低踏力側のレバー比特性1よりも高く設定すれば、高踏力時に踏力に対するブレーキ力の増幅率が大きくなり、大きなブレーキ力を容易に発生させることができる。また、図10の(a) 、(b) のように、高踏力側のレバー比特性2のレバー比を低踏力側のレバー比特性1よりも低く設定すれば、高踏力時に踏力に対するブレーキ力の増幅率が低下し、ブレーキ力の変化が小さくなって微妙なブレーキ力操作が容易になる。
ここで、本実施例では、操作ペダルとして機能するペダルアーム26が予め定められた一定の第1軸20の軸心O1 まわりに回動可能にペダルブラケット16によって支持されているため、前記特許文献2のように操作ペダルの回動中心を変化させる場合に比較して、部品の寸法誤差や組付誤差等に起因するペダルアーム26の原位置のばらつきや、ペダルアーム26のがたつきが抑制される。これにより、寸法誤差や組付誤差に対する要求精度が緩和され、所定のペダル品質を有するブレーキペダル装置10を簡単且つ安価に製造できるようになる。
また、第1連動レバー30および第2連動レバー32は、それぞれ第1連結リンク40、第2連結リンク42を介してサブアーム38、ペダルアーム26に連結されているため、それ等のレバー比特性の設定の自由度が高く、単に操作ペダルの回動中心を変化させるだけの場合に比較して、踏力に応じて一層適切なレバー比を設定できるようになる。すなわち、第1連動レバー30、第2連動レバー32、サブアーム38の突き出し方向や長さ、第1連結リンク40、第2連結リンク42の両端の連結位置などをそれぞれ適当に定めることにより、第1連動レバー30および第2連動レバー32のレバー比特性、更には低踏力側のレバー比特性1および高踏力側のレバー比特性2をそれぞれ広い範囲で自由に設定することができるのである。
また、上記第1連動レバー30および第2連動レバー32は、共通の第2軸22の軸心O2 まわりに回動可能に配設されているため、ブレーキペダル装置10がコンパクトに構成され、車両への搭載性に優れる利点がある。特に、本実施例では、第1連動レバー30および第2連動レバー32が略同じ方向へ延び出すように略並列に配設されているため、それ等の基端部に第1噛合い歯44、第2噛合い歯46を設ければ良く、第1連動レバー30、第2連動レバー32についてもコンパクトに構成できる。
また、第1連動レバー30および第2連動レバー32にそれぞれ第2軸22の軸心O2 を中心とする円弧に沿って多数の第1噛合い歯44および第2噛合い歯46が設けられ、回動部材28に回動可能に配設されたクラッチ部材48が引張コイルスプリング64の付勢力に従って第1連結位置に位置決めされることにより、第1係合歯52が第1噛合い歯44と噛み合わされて第1連動レバー30と回動部材28とが一体的に連結される一方、荷重反応レバー60が切替位置へ回動させられると、その荷重反応レバー60とクラッチ部材48との係合により引張コイルスプリング64の付勢力に抗してクラッチ部材48が第2連結位置へ回動させられ、第2係合歯54が上記第2噛合い歯46と噛み合わされて第2連動レバー32と回動部材28とが一体的に連結され、これによりレバー比特性1とレバー比特性2とが切り替えられる。したがって、例えばクラッチ部材48を第2軸心O2 と平行な一直線方向へ直線移動可能に配設し、第1連結位置、第2連結位置へ直線移動させてレバー比特性を切り替える場合に比較して、装置を簡単に構成できるとともに動作が安定し、所定の踏力でレバー比特性が安定して切り替えられるようになる。
また、荷重反応レバー60を基準位置に位置決めするとともに、反力が所定の切替荷重を超えると、その荷重反応レバー60が切替位置まで相対回動することを許容する第1付勢手段として、第3軸66の軸心まわりにおいて荷重反応レバー60が回動部材28に対して基準位置側へ相対回動するように直接付勢する荷重調整ばね74が用いられているため、その荷重調整ばね74の付勢力に応じて一義的に定まる切替荷重に基づいて荷重反応レバー60が適切に切替位置へ移動させられるようになり、レバー比特性1からレバー比特性2への切替が高い精度で安定して行われるようになる。すなわち、前記特許文献2では、切替レバーを基準位置に位置決めする位置決め装置が、ボールをV字溝に係合させることにより、そのボールとV字溝の溝壁との摩擦力に基づいて位置決めするため、ボールがV字溝から抜け出して切替レバーが回動することを許容する切替荷重が溝壁の摩耗などで変化し易いなど、切替荷重を高い精度で安定して設定することが難しい。これに対し、本実施例では、荷重調整ばね74が第3軸66を中心とする円弧の接線と略平行となる姿勢で、回動部材28と荷重反応レバー60とに直接係止され、その付勢力が荷重反応レバー60を基準位置へ向かって回動させる方向に直接作用するため、荷重反応レバー60が基準位置から切替位置へ移動する切替荷重を荷重調整ばね74の予荷重によって高い精度で設定することができるのである。
なお、上記実施例では、ペダルアーム26の踏込み操作に伴って第1連動レバー30、第2連動レバー32はそれぞれ第1連結リンク40、第2連結リンク42を介して下方へ引っ張られ、第2軸22の軸心O2 の左まわりに回動させられるようになっていたが、第1連動レバー30、第2連動レバー32を押圧して回動させるように構成することもできる。例えば、図11のブレーキペダル装置90は、第2連動レバー32と第2連結リンク42との連結形態は前記ブレーキペダル装置10と同じであるが、第1連動レバー92は前記第1連動レバー30よりも前向きに設けられ、サブアーム38の下方位置で第1連結リンク40によりそのサブアーム38に連結されており、ペダルアーム26の踏込み操作に伴って第1連結リンク40を介して下方へ押圧されることにより、第2軸22の軸心O2 の左まわりに回動させられるように構成されている。なお、クラッチ部材48の第1係合歯52と噛み合わされる第1噛合い歯44は、前記第1連動レバー30と同じ位置(図11における第2軸22の左上〜上方部分)に設けられる。
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。
本発明の一実施例であるレバー比切替型ブレーキペダル装置を示す側面図である。 図1のレバー比切替型ブレーキペダル装置の要部を、図1の手前側の斜め右方向上から見た斜視図である。 図1のレバー比切替型ブレーキペダル装置の要部を、図1の紙面の裏側の斜め右方向上から見た斜視図である。 図1のレバー比切替型ブレーキペダル装置の操作ペダルが踏込み操作された状態を示す図で、(a) はレバー比特性が切り替えられる前の状態、(b) はレバー比特性が切り替えられた後の状態である。 図4の(a) の要部を拡大するとともに一部を切り欠いて示す図である。 図4の(b) の要部を拡大するとともに一部を切り欠いて示す図である。 図1のレバー比切替型ブレーキペダル装置のクラッチ部材およびクラッチ切替機構付近を示す平面図で、実線はクラッチ部材が第1連結位置に保持された状態、二点鎖線はクラッチ部材が第2連結位置に保持された状態である。 図7に実線で示されているようにクラッチ部材が第1連結位置に保持されている状態を示す平面図である。 図7に二点鎖線で示されているようにクラッチ部材が第2連結位置に保持されている状態を示す平面図である。 本発明のレバー比切替型ブレーキペダル装置によって得られるレバー比特性の幾つかの態様を説明する図である。 本発明の他の実施例を説明する側面図である。
符号の説明
10、90:レバー比切替型ブレーキペダル装置 16:ペダルブラケット(支持部材) 18:オペレーティングロッド(出力部材) 20:第1軸 22:第2軸 26:ペダルアーム(操作ペダル) 28:回動部材 30、92:第1連動レバー 32:第2連動レバー 38:サブアーム(操作ペダル) 40:第1連結リンク(第1連結装置) 42:第2連結リンク(第2連結装置) 44:第1噛合い歯 46:第2噛合い歯 48:クラッチ部材 52:第1係合歯 54:第2係合歯 56:クラッチ切替機構 60:荷重反応レバー 64:引張コイルスプリング(第2付勢手段) 66:第3軸(第3軸心) 74:荷重調整ばね(ばね部材、第1付勢手段) O1 :第1軸心 O2 :第2軸心

Claims (4)

  1. 第1軸心まわりに回動可能に支持部材に配設されて運転者により踏込み操作される操作ペダルと、
    前記第1軸心と平行な第2軸心まわりに回動可能に前記支持部材に配設されるとともに、前記操作ペダルに機械的に連結されて、該操作ペダルの踏込み操作に連動して回動させられる回動部材と、
    該回動部材の回動に伴って機械的に押圧または引張させられる出力部材と、
    を有するブレーキペダル装置において、
    それぞれ前記第2軸心まわりに回動可能で且つ前記回動部材に対して相対回動可能に配設された第1連動レバーおよび第2連動レバーと、
    該第1連動レバーおよび該第2連動レバーをそれぞれ前記操作ペダルに機械的に連結し、該操作ペダルの踏込み操作に伴って互いに異なるレバー比特性で前記第2軸心まわりに回動させる第1連結装置および第2連結装置と、
    前記回動部材に移動可能に配設され、第1連結位置に位置決めされることにより前記第1連動レバーと該回動部材とを一体的に連結するとともに前記第2連動レバーと該回動部材との連結を遮断する一方、第2連結位置に位置決めされることにより該第2連動レバーと該回動部材とを一体的に連結するとともに前記第1連動レバーと該回動部材との連結を遮断し、それ等の中間位置では該第1連動レバーおよび該第2連動レバーの双方と該回動部材とを一体的に連結するクラッチ部材と、
    前記第2軸心と平行な第3軸心まわりに回動可能に前記回動部材に配設されるとともに前記出力部材に連結され、且つ、第1付勢手段の付勢力に従って基準位置に保持されて該回動部材と一体的に回動させられることにより、該出力部材を機械的に押圧または引張する一方、該出力部材の反力が所定の切替荷重を超えると、該第1付勢手段の付勢力に抗して該第3軸心まわりの切替位置まで該回動部材に対して相対回動させられ、その状態で該回動部材と一体的に回動させられて該出力部材を機械的に押圧または引張する荷重反応レバーと、
    該荷重反応レバーが前記基準位置に保持されている間は、前記クラッチ部材を前記第1連結位置に位置決めし、該荷重反応レバーが前記切替位置へ相対回動させられると、該荷重反応レバーと協働して該クラッチ部材を機械的に前記第2連結位置へ移動させて位置決めするクラッチ切替機構と、
    を有することを特徴とするレバー比切替型ブレーキペダル装置。
  2. 前記第1連動レバーおよび前記第2連動レバーは、前記第2軸心の軸心方向において前記回動部材の両側に配設されているとともに、それぞれ該第2軸心を中心とする円弧に沿って多数の第1噛合い歯および第2噛合い歯が設けられている一方、
    前記クラッチ部材は、前記第1噛合い歯および前記第2噛合い歯とそれぞれ噛み合う第1係合歯および第2係合歯を備えているとともに、前記回動部材に回動可能に配設されており、
    前記クラッチ切替機構は、前記クラッチ部材と前記荷重反応レバーまたは前記回動部材とに跨がって配設された第2付勢手段を有し、該荷重反応レバーが前記基準位置に保持されている間は、該第2付勢手段の付勢力に従って該クラッチ部材を前記第1連結位置に位置決めして前記第1噛合い歯と前記第1係合歯とを噛み合わせる一方、該荷重反応レバーが前記切替位置へ相対回動させられると、該荷重反応レバーと該クラッチ部材との係合により前記第2付勢手段の付勢力に抗して該クラッチ部材を前記第2連結位置へ回動させ、前記第2噛合い歯と前記第2係合歯とを噛み合わせるものである
    ことを特徴とする請求項1に記載のレバー比切替型ブレーキペダル装置。
  3. 前記第1連結装置は、前記第1連動レバーおよび前記操作ペダルの双方にそれぞれ相対回動可能に連結された第1連結リンクで、前記第2連結装置は、前記第2連動レバーおよび前記操作ペダルの双方にそれぞれ相対回動可能に連結された第2連結リンクである
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のレバー比切替型ブレーキペダル装置。
  4. 前記第1付勢手段は、前記回動部材と前記荷重反応レバーとに跨がって配設され、前記第3軸心まわりにおいて該荷重反応レバーが該回動部材に対して前記基準位置側へ相対回動するように直接付勢するばね部材である
    ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のレバー比切替型ブレーキペダル装置。
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