JP5180885B2 - ペダル装置 - Google Patents

Description

本発明は、車体に上端を枢支されたペダルアームと、前記ペダルアームの下端に設けられて運転者の足裏で操作されるペダルパッドと、前記ペダルアームを運転者側に付勢してペダル反力を発生させるペダル反力付与手段とを備えるペダル装置に関する。

アクセルペダルの支軸にモータを接続し、車速が大きい場合、ハンドルの操作角が大きい場合、路面の下り勾配が大きい場合、路面の凹凸が大きい場合等に、モータのトルクでペダル反力を増加させてアクセルペダルを踏み込み難い状態にし、車速が上限値を超えないように抑制するものが、下記特許文献１により公知である。

特開２００３−２６０９５１号公報

しかしながら、上記従来のものは、アクセルペダルのペダル反力を増加させるべく、アクセルペダルの枢支軸にモータ等の反力増強手段を追加するものであり、運転者の踏込み力が入力される部分（反力が作用する部分）に対してモータ等の距離が遠くなることから、運転者に充分に体感させる反力を得るために大きな力が必要になるため、モータ等を大型で高出力なものにする必要があるといった問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ペダル反力付与手段の負荷を増加させることなくペダル装置に所望のペダル反力を発生させることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車体に上端を枢支されたペダルアームと、前記ペダルアームの下端に設けられて運転者の足裏で操作されるペダルパッドと、前記ペダルアームを運転者側に付勢してペダル反力を発生させるペダル反力付与手段とを備えるペダル装置において、前記ペダルアームに対する前記ペダルパッドの取付角を変更する取付角変更手段を備え、前記取付角変更手段は、運転者に前記ペダルパッドを戻すように促すときは該ペダルパッドの上部が運転者側に近づくように前記取付角を変更し、運転者に前記ペダルパッドを踏み込むように促すときは該ペダルパッドの下部が運転者側に近づくように前記取付角を変更することを特徴とするペダル装置が提案される。

尚、実施の形態のブラケット１２は本発明の車体に対応し、実施の形態のペダル反力付与スプリング１６は本発明のペダル反力付与手段に対応し、実施の形態のアクチュエータ１９は本発明の取付角変更手段に対応する。

請求項１の構成によれば、車体に上端を枢支したペダルアームの下端に設けたペダルパッドの取付角を変更する取付角変更手段が、運転者にペダルパッドを戻すように促すときはペダルパッドの上部を運転者側に近づけ、運転者にペダルパッドを踏み込むように促すときはペダルパッドの下部を運転者側に近づけるので、運転者の足裏がペダルパッドに接触する点から運転者の足の踵がフロアパネルに接触する点までの距離と、運転者の足裏がペダルパッドに接触する点からペダルアームの支軸までの距離とが互いに変化するため、ペダル反力付与手段によりペダルアームに加わる反力が同じでも、運転者が体感する反力を変化させることができる（つまりペダルを踏み込むために必要な力を変化させることができる）。このとき、アクチュエータはペダルパッドを揺動させるものであるため、運転者の足裏とペダルパッドとの接触点に近い位置に力を加えることができ、ペダルアームの支軸等に力を加える場合に比べて小型のアクチュエータを使用することができる。

アクセルペダルの側面図（第１の実施の形態）。 図１の要部拡大断面図（第１の実施の形態）。 前記図２に対応する作用説明図（第１の実施の形態）。 前記図２に対応する図（第２の実施の形態）。 前記図３に対応する図（第２の実施の形態）。

以下、図１〜図３に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１に示すように、自動車のアクセルペダル１１は、車体に設けたブラケット１２に車幅方向に延びる支軸１３を介して上端を枢支されたペダルアーム１４と、ペダルアーム１４の下端に設けられたペダルパッド１５と、支軸１３に接続されてペダルアーム１４を乗員側に付勢するペダル反力付与スプリング１６とを備える。運転者の足で踏まれるペダルパッド１５の踏面１５ａは、運転者側に向かって凸に湾曲している。

図２から明らかなように、ペダルパッド１５の下面中央部に、車幅方向に延びるピン１７と、ピン１７を中心とする半割状のウオームホイール１８とが一体に形成されており、ピン１７はペダルアーム１４の下部上面に形成した開口１４ａに臨むように架設される。ペダルアーム１４の内部に電動モータよりなるアクチュエータ１９が収納されており、その回転軸１９ａの先端がニードルベアリング２０でペダルアーム１４の下端に回転自在に支持される。そしてアクチュエータ１９の回転軸１９ａに形成したウオーム２１が前記ウオームホイール１８に噛合しており、アクチュエータ１９を駆動するとウオーム２１およびウオームホイール１８を介してピン１７まわりにペダルパッド１５が揺動し、ペダルアーム１４に対するペダルパッド１５の踏面１５ａの角度が変化する。

図２に示すように、アクチュエータ１９を一方向に駆動するとペダルパッド１５はピン１７を中心にして図中反時計方向に、つまりペダルパッド１５の下部が運転者側に近づくように揺動し、運転者の足裏はペダルパッド１５の踏面１５ａの下方側のＰＬ点に当接する。

図３に示すように、アクチュエータ１９を他方向に駆動するとペダルパッド１５はピン１７を中心にして図中時計方向に、つまりペダルパッド１５の上部が運転者側に近づくように揺動し、運転者の足裏はペダルパッド１５の踏面１５ａの上方側のＰＵ点に当接する。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図１に示すように、ペダルパッド１５の揺動角が中間位置にあり、運転者の足裏がペダルパッド１５の踏面１５ａの下方側のＰＬ点および上方側のＰＵ点の中間のＰ０点に当接している場合を考える。

このとき、アクセルペダル１１の支軸１３とＰ０点との距離をＬｐとし、フロアパネル２２に接触する運転者の足の踵とＰ０点との距離をＬｆとし、ペダル反力付与スプリング１６が発生する反力モーメントをＭｐとし、運転者の足がアクセルペダル１１に加える踏力モーメントをＭｆとし、Ｐ０点において運転者の足裏とペダルパッド１５との間に作用するペダル反力をＦとすると、
Ｆ＝Ｍｆ／Ｌｆ≒Ｍｐ／Ｌｐ …（１）
の関係が成立する。

（１）式を踏力モーメントＭｆについて解くと、
Ｍｆ＝Ｍｐ（Ｌｆ／Ｌｐ） …（２）
が得られる。ペダル反力付与スプリング１６が発生する反力モーメントＭｐは一定であるため、距離Ｌｐ，Ｌｆの増減に応じてペダル反力Ｆおよび踏力モーメントＭｆが増減する。

即ち、図２に示すように、ペダルパッド１５の下部が運転者側に近づくように揺動し、運転者の足裏がペダルパッド１５の踏面１５ａの下方側のＰＬ点に当接すると、距離Ｌｐが増加して距離Ｌｆが減少するため、（１）式においてペダル反力Ｆが減少し、また（２）式において踏力モーメントＭｆが減少することで、運転者が感じるアクセルペダル１１のペダルフィーリングが軽くなる。

逆に、図３に示すように、ペダルパッド１５の上部が運転者側に近づくように揺動し、運転者の足裏がペダルパッド１５の踏面１５ａの上方側のＰＵ点に当接すると、距離Ｌｐが減少して距離Ｌｆが増加するため、（１）式においてペダル反力Ｆが増加し、また（２）式において踏力モーメントＭｆが増加することで、運転者が感じるアクセルペダル１１のペダルフィーリングが重くなる。

従って、車速が大きい場合、ハンドルの操作角が大きい場合、路面の下り勾配が大きい場合、路面の凹凸が大きい場合に等に、図３に示すように、ペダルパッド１５の上部を運転者側に近づくように揺動させてアクセルペダル１１のペダルフィーリングを重くすることで、車速の上昇を抑制することができる。このように、ペダル反力付与スプリング１６にモータ等による反力増強手段を追加することなくアクセルペダル１１のペダル反力を増加させることができる。

また路面の上り勾配が大きい場合等に、図２に示すように、ペダルパッド１５の下部を運転者側に近づくように揺動させてアクセルペダル１１のペダルフィーリングを軽くすることで、アクセルペダル１１を踏み込み易くして車速の低下を抑制することができる。

ペダルパッド１５を揺動自在に支持するピン１７の位置はＰ０点、ＰＵ点、ＰＬ点に近いため、ペダルパッド１５を揺動させるのに必要なアクチュエータ１９の駆動力は小さくて済み、小型で小出力のアクチュエータ１９を採用することができる。仮に、アクセルペダル１１の支軸１３にモータを接続してペダル反力の制御を行おうとすると、前記支軸１３からペダルパッド１５までの距離が大きいため、大型で大出力のモータが必要になってしまう。

次に、図４および図５に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態はペダルパッド１５の揺動角を変更する構造において第１の実施の形態と異なっており、その他の構造は第１の実施の形態と同じである。

即ち、アクチュエータ１９は減速機付きモータで構成されており、その出力軸１９ｂに一端を固定した第１リンク２３の他端がピン２４を介して第２リンク２５の一端に連結され、ペダルアーム１４の開口１４ｂを通過した第２リンク２５の他端がピン２６を介してペダルパッド１５の上部裏面に連結される。従って、アクチュエータ１９を一方向に駆動すると、図４に示すようにペダルパッド１５の下部が運転者側に近づくように揺動し、運転者の足裏はペダルパッド１５の踏面１５ａの下方側のＰＬ点に当接し、アクチュエータ１９を他方向に駆動すると、図５に示すようにペダルパッド１５の上部が運転者側に近づくように揺動し、運転者の足裏はペダルパッド１５の踏面１５ａの上方側のＰＵ点に当接する。

この第２の実施の形態によっても、上述した第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態ではペダル装置としてアクセルペダル１１を例示したが、本発明はブレーキペダルに対しても適用することができる。

また実施の形態ではペダル反力付与手段としてペダル反力付与スプリング１６を例示したが、スプリングに代えてモータを使用しても良い。この場合、小型軽量で消費電力の小さいモータを使用することができる。

１２ ブラケット（車体）
１４ ペダルアーム
１５ ペダルパッド
１６ ペダル反力付与スプリング（ペダル反力付与手段）
１９ アクチュエータ（取付角変更手段）

Claims (1)

1. 車体（１２）に上端を枢支されたペダルアーム（１４）と、前記ペダルアーム（１４）の下端に設けられて運転者の足裏で操作されるペダルパッド（１５）と、前記ペダルアーム（１４）を運転者側に付勢してペダル反力を発生させるペダル反力付与手段（１６）とを備えるペダル装置において、
   前記ペダルアーム（１４）に対する前記ペダルパッド（１５）の取付角を変更する取付角変更手段（１９）を備え、前記取付角変更手段（１９）は、運転者に前記ペダルパッド（１５）を戻すように促すときは該ペダルパッド（１５）の上部が運転者側に近づくように前記取付角を変更し、運転者に前記ペダルパッド（１５）を踏み込むように促すときは該ペダルパッド（１５）の下部が運転者側に近づくように前記取付角を変更することを特徴とするペダル装置。

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