JP4696216B2 - ペダル装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の前方衝突時、ペダルを支持している支持シャフトがペダルブラケットから抜け出る機能をもつ車両のペダル装置に関する。

自動車（車両）の多くは、運転者の踏込みでブレーキやアクセルなどの操作が行えるよう、ダッシュパネルの下側に吊下げ式のペダル装置が組付けられている。ペダル装置の多くは、ダッシュパネルに固定されたペダルブラケットに、ペダルアームと一体な支持シャフトを回動自在に支持して、支持シャフトからペダルアームを吊り下げることが行われている。

吊下げ式のペダル装置には、前方衝突時における安全性の確保のため、車両前方から所定値以上の衝撃荷重が加わる車両の前方衝突時、ダッシュパネルからペダルアームを脱落させるようにしたものがある。これには、例えば特許文献１に開示されているようにペダルブラケットを、ダッシュパネルに固定される固定ブラケットと、同固定ブラケットに着脱可能に組付く分離ブラケットとから構成して、分離ブラケットに支持シャフトを支持させる構造を用いて、車両の前方衝突時、ダッシュパネルが車両後方へ変位すると、ダッシュパネルの固定ブラケットから分離ブラケットが分離して、ペダルを脱落させるものがある。

近時では、ペダルブラケットに取付く機器やペダル装置の周囲に配置される機器を避けるために、ペダル装置には、前方衝突時、ダッシュパネルに固定されたペダルブラケットから支持シャフトの片側の端部を脱落させて、ペダルアームを脱落させることも行われている。
ところで、ペダル装置では、ペダルの振れを検知するペダルストロークセンサを用いて、ペダルストロークセンサで検知した検知信号から、電気的に機器を制御することが進んでいる。例えば電気自動車やハイブリッド車においては、油圧ブレーキ機器を操作するブレーキペダルの振れを検知するペダルストロークを用いて、検知されるペダル振れ角で回生ブレーキ制御機器を制御して油圧ブレーキ機器と両立させることが行われる。

多くのペダルストロークセンサは、特許文献２に示されるようにペダルの近くに、ペダルの回動中心に、ペダルストロークセンサの回動中心が合致するように取付け、同ペダルストロークセンサの入力部をペダルに係合させて、ペダルの振れをペダルストロークセンサに伝えることが行われている。しかし、ペダル装置が組み付く運転者の足元前方のダッシュボードには多くの機器が点在するために、ペダル直近にはペダルストロークセンサが取付けられないことがある。

このような場合、その要求を満たすために、ペダルストロークセンサを、ペダルから離れたブラケット部分に設置して、離れているペダルとペダルストローク間を伝達機構で接続し、ペダルの振れを当該伝達機構を通じて、離れた位置にあるペダルストロークセンサに伝えることとなる。

特開２００１−２１９８２８号公報 特開平３−６７３１５号公報

上記支持シャフトの片側の端部を脱落させる構造のペダル装置でも、種々の制約から上記のようにペダルストロークセンサをペダルから離れた地点に取り付けることが余儀なくされることがある。この場合も同じく伝達機構を用いて、ペダルの振れをペダルストロークセンサに伝えることになる。
ところで、引用文献１のようなダッシュパネルからブラケットを脱落させる構造の場合だと、伝達機構は、脱落するブラケットに有るペダルストロークセンサとペダルとの間をつなぐので、伝達機構自身はペダルの脱落には影響を与えない。ところが、上記のような支持シャフトの片側の端部を脱落させるペダル装置の場合、伝達機構は、ダッシュパネルに固定されるペダルブラケット側のペダルストロークセンサと、ペダルブラケットから離れるペダルとの間をつなぐことが余儀なくされるので、ペダルの脱落動作に影響を与えてしまう。すなわち、伝達機構の各部は、当初定められた方向しか変位しない構造となっている。つまり、伝達機構は、ペダルの振れを伝えることはできても、ペダル支持シャフトがペダルブラケットから脱落するときのペダルブラケットとペダルの相対変化に対しては追従できる能力を持ち合わせていないので、支持シャフトがペダルブラケットから脱落しようとする動きを阻害してしまう。このため、支持シャフトの端部をペダルブラケットから脱落させるペダル装置では、ペダルから離れた地点にペダルストロークセンサが配置されると、ペダル脱落機能が確保できなくなるおそれがある。

そこで、本発明の目的は、支持シャフトの片側の端部をペダルブラケットから脱落させる機能を、ペダルから離れた地点にペダルストロークセンサが配置された構造でも十分に発揮し得る車両のペダル装置を提供する。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、ダッシュパネルの車室内側のパネル面に設けられたペダルブラケットの一対の縦壁部間で支持された支持シャフトにより吊り下がるペダルと、前方衝突時に一対の縦壁部の一方の縦壁部から支持シャフトの一方の端部を脱落させるシャフト離脱手段とを有し、ペダルブラケットのペダルから離れた地点にペダルの振れを検知するペダルストロークセンサを設け、ペダルストロークセンサとペダルとの間を伝達機構で接続し、さらに伝達機構に、前方衝突時に支持シャフトの片側の端部が縦壁部から脱落するときの挙動を許す許容手段を設ける。さらにシャフト離脱手段は、前方衝突時、ペダルブラケットの他方の縦壁部における車両後方の変位を規制して、ペダルアームの車両後方への変位を規制するペダル後退抑制構造を有し、他方の縦壁部と一方の縦壁部間の相対位置変化で生ずる横壁部の変形により、一方の縦壁部を他方の縦壁部から離れる方向に変位させて、当該一方の縦壁部から前記支持シャフトの一方の端部が抜け出るように構成し、伝達機構は、支持シャフトの外周面から突き出るように設けた出力アームと、ペダルストロークセンサの入力部に設けた入力アームと、出力アームと入力アーム間を接続したリンク杆とを有したリンク機構で構成し、許容手段は、リンク機構の各アームとリンク間をボールジョイントによって変位可能に接続して構成することとした。

同構成により、離れたペダルストロークセンサとペダルとの間を伝達機構でつなげるペダル装置でも、許容手段がもたらす許容機能により、支持シャフトの片側の端部が脱落するときの挙動が阻害されないようにした。
さらに簡単な構造で、支持シャフトの端部が円滑に脱落するうえ、ペダルの車両後方への変位を抑えるペダル後退抑制構造にも対処しながら、その効果が十分に発揮し得るようにした。

請求項２に記載の発明は、さらに制約の多い電気自動車やハイブリッド車のブレーキ用のペダル装置で最も効果が発揮されるよう、ペダルは油圧ブレーキ機器を操作するブレーキペダルとし、ペダルストロークセンサは回生ブレーキ制御機器へ制御信号を入力するセンサであるものとした。

請求項１の発明によれば、伝達機構では許容できない、支持シャフトの端部がペダルブラケットの縦壁部から脱落するときの動作は、許容手段で許容（吸収）されるから、その動作は阻害されずにすむ。これにより、車両の前方衝突時には、支持シャフトの片側の端部を円滑にペダルブラケットの縦壁部から脱落させることができる。
それ故、ペダルから離れた地点にペダルストロークセンサが配置された構造でも、ペダルをペダルブラケットから脱落させる機能を十分に発揮させることができ、安全性の向上が図れる。

さらにボールジョイントが付いたリンク機構を用いるといった簡単な構造で、支持シャフトの端部を円滑に脱落させることができる。特にボールジョイントはどのような方向の変位にも対応するので、どのような支持シャフトの挙動にも追従できる利点がある。
しかも、ペダル後退抑制構造の制約やペダルストロークセンサの取付位置の制約を対処しながら、その効果を十分に発揮させることができる。

請求項２の発明によれば、特に制約の多い電気自動車やハイブリッド車で用いられる油圧ブレーキ用のブレーキペダル、回生ブレーキ制御用のペダルストロークセンサがペダルブラケットに組み付くブレーキ用のペダル装置には有効である。

本発明の一実施形態に係るペダル装置の斜視図。 同ペダル装置の平面図。 車両の前方衝突時、ペダルが脱落したときを説明するペダル装置の平面図。

以下、本発明を図１ないし図３に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は車両、例えば電気自動車における運転席の下側部分に設けられたブレーキ用のペダル装置１（本願のペダル装置に相当）の斜視図を示し、図２は同ペダル装置１の平面図を示している。
すなわち、図１および図２に示されるように電気自動車の車室最前部に有るダッシュパネル２（車室内・外を仕切るもの）の車室外に臨むパネル面の下部には、各車輪に制動力を付与する油圧ブレーキ機器であるところの倍力装置３（一部だけ図示）が据付けられている。この倍力装置３は、例えばダッシュパネル２に配置される各種機器を避けるため、運転席側から、若干、助手席寄りにオフセットした地点に配置してある。この倍力装置３のオペレーティングロッド３ａがダッシュパネル２を貫通して車室内へ突き出ている。ペダル装置１は、このオペレーティングロッド３ａが突き出たダッシュパネル２の車室内のパネル面に設けてある。

同ペダル装置１を説明すると、１１はペダルブラケット、１５はブレーキペダル（本願のペダルに相当）、２５はペダルストロークセンサである。
このうちペダルブラケット１１は、例えばダッシュパネル２のパネル面に沿って配置された板金製の横壁部１２と、同横壁部１２の車幅方向両端部から車室内へ突き出る板金製の一対の縦壁部１３と、横壁部１２および縦壁部１３の上段の内面に渡り設けた補強部材１４とを有して構成される。そして、横壁部１２の壁面や縦壁部１３の端部がダッシュパネル２にねじ止めなどで固定してある。

ブレーキペダル１５は、例えばパイプ部材で構成された支持シャフト１６と、同支持シャフト１６の片側に取着して吊り下げたペダルアーム１７と、同ペダルアーム１７の下端部に設けた踏み部１７ａと、ペダルアーム１７とは反対側のシャフト端部分に取着した倍力装置連結用のレバー部１８（ブラケット）とから構成される。支持シャフト１６は一対の縦壁部１３に挿通され、同縦壁部１３間に回動自在に支持される。このうち支持シャフト１６の片側の端部、ここでは左側の端部は、左側の縦壁部１３から抜き出し可能に支持してある。ここで、ペダルアーム１７は、運転席に着座する運転手の脚位置にならい、右側の縦壁部１３寄りの地点、例えば同縦壁部１３と隣合う位置に配置され、レバー部１８は、倍力装置３の位置に合わせて、左側の縦壁部１３寄りの地点、例えば同縦壁部１３と隣合う位置（助手席側にオフセットした位置）に配置されていて、ペダルアーム１７だけを運転手の脚近くに配置させている。助手席側にオフセットしたレバー部１８は、ピン部材１８ａを介して、車室内に突き出ているオペレーティングロッド３ａの先端部に回動自在に連結されている。これで、ブレーキペダル１５の踏み部１７ａを踏み込むと、そのペダルアーム１７の振れが支持シャフト１６、レバー部１８を通じて、倍力装置３へ伝わり、制動に求められる油圧が発生するようにしてある。

また図１に示されるように右側の縦壁部１３には、車両の前方衝突時におけるブレーキペダル１５の後退変位を抑制するペダル後退抑制構造１９が設けられている。このペダル後退抑制構造１９には、例えば右側の縦壁部１３の上部に設けた板金製の突当て部材２０と、ペダル装置１の上方後側に配置されている車体部材、例えばダッシュクロスメンバ（図示しない）に設けた板金製の誘導部材２１とを組み合わせた構造が用いられる。具体的には突当て部材２０は、上部に誘導部材２１の下部に向かって突き出る突起部２２を有し、下部にペダルアーム１７と当接可能なペダル押え部２３を有している。誘導部材２１は、下部に突起部２２の先端位置から次第に下る円弧形の誘導面２４を有している。これにより、車両前方から所定値以上の衝撃荷重が加わりダッシュパネル２が車両後方に変位し、突当て部材２０が車両後方に変位すると、突当て部材２０の突起部２２が誘導面２４と突き当たり、突起部２２に下向きの外力が加わる。これで、突起部２２が、右側の縦壁部１３の上部を下方へ変形させながら下側へ変位し、下側に向かうペダル押え部２０ｂでペダルアーム１７を車両後方から押え付け、ブレーキペダル１５が車両後方へ変位するのを抑えるようにしてある。

このペダル後退抑制構造１９は、そのまま車両の前方衝突時、左側の縦壁部１３（本願の一方の縦壁部に相当）から支持シャフト１６の左側の端部（一方の端部）を抜け出させるシャフト離脱構造３０（本願のシャフト離脱手段に相当）を兼ねている。すなわち、左側の縦壁部１３は、右側の縦壁部１３のように誘導部材２１によって車両後方の変位が規制されないから、これら左・右側の縦壁部１３間の横壁部１２は、両縦壁部１３間における相対位置の変化を受けて中間から段違い状に変形する。それに伴い左側の縦壁部１３が右側の縦壁部１３から離れる方向（拡がる方向）に変位する。この挙動から、支持シャフト１６の左側の端部が左側の縦壁部１３のシャフト挿入孔１３ａから抜け出るようにしている。ペダルブラケット１１の各部やペダル後退抑制構造１９の各部は、こうした支持シャフト１６の抜け出しが行えるようにしてあることはいうまでもない。

ペダルストロークセンサ２５は、ブレーキペダル１５のペダル振れ角を検知するセンサである。同センサ２５は、ロータリ式のセンサ本体２６をもち、センサ本体２６の一端部にペダル振れを入力する入力軸部２７をもつ。この回動可能な入力軸部２７にはセンサアーム２８（本願の入力アームに相当）が取付けられていて、同センサアーム２８が振れると、同振れが入力軸部２７から入力され、センサ本体２６でペダル振れ角が検知される構造となっている。

このペダルストロークセンサ２５は、ペダル装置１の周辺に配設してある各種機器（図示しない）と干渉しないよう、ブレーキペダル１５ではなく、ブレーキペダル１５から離れた地点、ここでは例えばブレーキペダル１５とレバー部１８間の中間に配置され、例えば補強部材１４に固定されたセンサ固定ブラケット２９を用いて、ペダルブラケット１１に支持させてある。なお、ペダルストロークセンサ２５は、ブレーキペダル１５の振れが受け入れやすいよう、回動中心が支持シャフト１６の回動中心とほぼ並行となるように配置してある。このペダルストロークセンサ２５は、電気自動車に搭載されている回生ブレーキ制御機器（図示しない）に接続され、検知したペダル振れ角信号が当該回生ブレーキ制御機器へ出力できるようにしている。

この離れたペダルストロークセンサ２５とブレーキペダル１５との間が伝達機構、例えばリンク機構３３で連結されている。リンク機構３３は、例えば図１および図２に示されるように支持シャフト１６の外周面の入力軸部２７と近い地点に突設したアーム３４（本願の出力アームに相当）と、入力軸部２７から半径方向に突き出ているセンサアーム２８との間を直線状のリンク杆３５（本願のリンク部材に相当）で回動自在に連結して構成される。詳しくは、アーム３４は、ブレーキペダル１５の初期状態のとき、ペダルアーム１７の長さ方向に沿う車両前方斜めの向きに配置され、センサアーム２２は同アーム３２の向きとは反対の車両後方斜めの向きに配置される。センサアーム２２とアーム３４間に配置されるリンク杆３５は、両端部にそれぞれボールジョイント３６が設けられている。ここでは、ボールジョイント３６の本体部となる球状部３８がリンク杆３５の各端部の側面に回動自在に埋め込まれ、球状部３８から延びる連結用のねじ軸部３８ａ（相手部材と接続する接続部分）がリンク杆３５の各側面から互い違いに突き出ている。これら各ねじ軸部３８ａが、センサアーム２２の先端部、アーム３４の先端部に、それぞれ弾性変形可能なカラー３９ａやナット３９（固定部品）を用いて固定され、ブレーキペダル１５のペダル振れを、同ペダル１５から離れた地点のペダルストロークセンサ２５へ伝えるリンク機構３３を構成している。と共に各ボールジョイント３６の自由自在な方向に変位する機能から、支持シャフト端が縦壁部１３から抜け出る挙動に追従して、リンク杆３５が車両前後方向や上下方向など各方向に自在に振れる構造にしている。つまり、リンク杆３５と各アーム２８,３４間の各ボールジョイント３６は、ペダルの振れを伝えるだけのリンク機構３３に、支持シャフト端が左側の縦壁部１３から抜け出る挙動を許す機能を与えている（本願の許容手段に相当）。

このように構成されたペダル装置１は、踏み部１７aを踏み込むブレーキ操作を行うと、ペダルアーム１７が支持シャフト１６を支点に回動変位し、レバー部１８を回動変位させる。これにより、倍力装置３は作動し、制動に必要な油圧を発生させ、制動力を与える。と共に同ペダルアーム１７の振れは、支持シャフト１６のアーム３４から、リンク杆３５を経てセンサアーム２８に伝わる。この振れからペダルストロークセンサ２５は、ブレーキペダル１５のペダル振れ角を検知し、同検知信号にしたがい回生ブレーキ制御機器（図示しない）が制御され、電気自動車に回生ブレーキを付与する。

また車両の前方衝突に伴い、図１や図３中の矢印Ｆに示されるよう車両前方から所定値以上の衝撃荷重が加わり、ダッシュパネル２が、ダッシュパネル２の前方に有るエンジン（図示しない）や倍力装置３に押されて、車両後方へ変形したとする。
すると、ペダルブラケット１１は、ダッシュパネル２の変形にしたがい、車両後方へ変位する。

ここで、突起部２２の後方直近には、ダッシュクロスメンバ（図示しない）に固定された誘導部材２１が有るから、ペダルブラケット１１の車両後方の変位に伴い、突起部２２は、誘導部材２１の円弧形の誘導面２４と突き当たる。すると、突起部２２には下向きの外力が加わる。このとき右側の縦壁部１３の上部部分の剛性は、ダッシュクロスメンバに取着されている誘導部材２１より小さいから、突起部２２は、右側の縦壁部１３を変形させつつ、円弧形の誘導面２４と摺接しながら下方へ変位していく。この突起部２２の変位にしたがいペダル押え部２３は、ペダルアーム１７を車両後方から車両前方側へ押え付ける。これにより、ブレーキペダル１５は、車両前方に向かい回動変位し、同ペダル１５の車両後退方向の変位が抑えられる。図１中の二点鎖線はペダルアーム１７の車両後退方向の移動が抑えられた状態を示している。

このとき、ペダルブラケット１１の左側（助手席側）は、右側のような車両後方の規制はないので、右側より車両後方へ変位する。これにより、図３に示されるように横壁部１２は、ペダルブラケット１１の左・右両側での相対位置変化により、中間から車両前後方向に段違い状に屈曲する変形が生ずる。αはその変形した部分を示す。すると、左側の縦壁部１３は、同横壁部１２の変形を受けて、図１中の二点鎖線および図３に示されるように同縦壁部１３と横壁部１２がなす角部を支点に外側へ変位する。つまり、左側の縦壁部１３は右側の縦壁部１３から離れる方向へ変位する。すると、図１中の二点鎖線および図３に示されるように支持シャフト１６の左側の端部は、縦壁部１３のシャフト挿通孔１３ａから抜け出て、ブレーキペダル１５を脱落させる。

ここで、ペダルストロークセンサ２５は、ダッシュパネル２に固定されたペダルブラケット１１に設置され、アーム３４はペダルブラケット１１から離れるブレーキペダル１５に設置されているため、単にペダルストロークセンサ２５とブレーキペダル１５とをつなぐだけの伝達機構であると、伝達機構の各部が当初定められた動作方向しか変位しないために、支持シャフト１６が縦壁部１３から抜け出るときの部材間の相対変化に追従できない。このため、支持シャフト１６が脱落させる挙動が阻害されるが、ここでは支持シャフト１６が抜け出る方向（脱落方向）の挙動を許す許容構造が付いた伝達機構、具体的には接続部間にボールジョイント３６を配置したリンク機構３３が用いてあるから、図３に示されるようにリンク機構３３のリンク杆３５は、ボールジョイント３６の球状部３６ａを支点に変位して、支持シャフト１６の動き、すなわち縦壁部１３から離れながら横壁部１２から離れる支持シャフト１６の挙動に追従して各種の方向に振れる。つまり、ペダルブラケット１１とブレーキペダル１５の相対変化はボールジョイント３６で吸収される。これにより、支持シャフト１６が左側の縦壁部１３から抜け出る挙動、すなわち支持シャフト１６が脱落するときの動きは阻害されない。それ故、ブレーキペダル１５の支持シャフト１６を円滑にペダルブラケット１１の縦壁部１３から脱落させることができる。

したがって、ブレーキペダル１５から離れた地点にペダルストロークセンサ２５が配置されたペダル装置１でも、ブレーキペダル１５をペダルブラケット１１から脱落させる機能を十分に発揮させることができ、安全性を確保することができる。特にペダル後退抑制構造１９を用いて、支持シャフト１６を縦壁部１３から抜け出させると、ペダル後退抑制構造１９の各部の制約やペダルストロークセンサ２５の取付位置の制約をクリアしながら、その効果を十分に発揮させることができる。

またボールジョイント３６を接続部に用いたリンク機構３３で、ペダルブラケット１１とブレーキペダル１５との間の相対変化を吸収する構造は、簡単な構造すむだけでなく、どのような支持シャフト１６の挙動にも追従できる。
特に電気自動車やハイブリッド車で用いられ、多くの制約が課せられる、油圧ブレーキ用のブレーキペダル１５、回生ブレーキ制御用のペダルストロークセンサ２５がペダルブラケット１１に組み付く構造のブレーキ用のペダル装置１には有効である。

なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。上述した一実施形態では、ブレーキ用のペダル装置に本発明を適用したが、これに限らず、アクセル用など、他のペダル装置に本発明を適用しても構わない。

２ ダッシュパネル
１１ ペダルブラケット
１２ 横壁部
１３ 縦壁部
１５ ブレーキペダル（ペダル）
１６ 支持シャフト
１７ ペダルアーム
１９ ペダル後退抑制構造
２５ ペダルストロークセンサ
２８ センサアーム（入力アーム）
３０ シャフト離脱構造（シャフト離脱手段）
３３ リンク機構
３４ アーム（出力アーム）
３５ リンク杆（リンク部材）
３６ ボールジョイント（許容手段）

Claims (2)

1. 車室内外を区画するとともに、車両前方から所定値以上の衝撃荷重が加わる前方衝突時に車両後方側へ変形するダッシュパネルと、
   前記ダッシュパネルの車室内側のパネル面に設けられ、同パネル面に沿って配置される横壁部と同横壁部の両側から車室内へ突き出る一対の縦壁部とを有して構成されるペダルブラケットと、
   前記一対の縦壁部間に回動自在に挿通された支持シャフトと同支持シャフトから吊り下がるペダルアームとを有して構成されるペダルと、
   前記前方衝突時に前記ペダルブラケットの一方の縦壁部から前記支持シャフトの一方の端部を脱落させるシャフト離脱手段とを有し、
   前記ペダルブラケットの前記ペダルから離れた地点には、前記ペダルの振れを検知するペダルストロークセンサが設けられ、
   前記ペダルストロークセンサと前記ペダルとの間は、前記ペダルの振れを前記ペダルストロークセンサに伝える伝達機構で接続され、
   前記伝達機構には、前記前方衝突時の前記支持シャフトの端部が前記縦壁部から脱落する挙動を許す許容手段が設けられ、
   前記シャフト離脱手段は、前記前方衝突時、前記ペダルブラケットの他方の縦壁部における車両後方の変位を規制して、前記ペダルアームの車両後方への変位を規制するペダル後退抑制構造を有し、前記他方の縦壁部と一方の縦壁部間の相対位置変化で生ずる横壁部の変形により、一方の縦壁部を他方の縦壁部から離れる方向に変位させて、当該一方の縦壁部から前記支持シャフトの一方の端部が抜け出るように構成され、
   前記伝達機構は、前記支持シャフトの外周面から突き出るように設けた出力アームと、前記ペダルストロークセンサの入力部に設けた入力アームと、前記出力アームと前記入力アーム間を接続したリンク杆とを有したリンク機構で構成され、
   前記許容手段は、前記リンク機構の前記各アームと前記リンク間をボールジョイントによって変位可能に接続して構成される
   ことを特徴とする車両のペダル装置。
2. 前記ペダルは、油圧ブレーキ機器を操作するブレーキペダルであり、
   前記ペダルストロークセンサは、回生ブレーキ制御機器へ制御信号を入力するセンサである
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両のペダル装置。

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