JP7067644B1 - 車両自動運転装置のペダルアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】ペダル１１の踏込に伴って上方に変位するペダル面１１ａに追従してペダルアクチュエータ１が所定の角度範囲内で揺動するようにし、ラック軸２先端をペダル１１に固定するクランプ等を不要とする。【解決手段】アクチュエータハウジング３を支持するスライドブラケット７の軸受部２１に揺動ピン２２が揺動可能に嵌合する。軸受部２１側の第１係合部と揺動ピン２２側の第２係合部とが相補の凹凸形状をなし、互いに噛み合っている。第１係合部と第２係合部との噛み合い面に、所定の角度だけ相対回転可能なように隙間が設けられている。これにより、ペダル１１の変位に伴ってペダルアクチュエータ１が揺動し、ラック軸２先端がペダル１１に追従する。【選択図】図８

Description

この発明は、例えばシャシダイナモメータ上で車両の走行試験を行う際に運転者に代わって運転操作を行う車両自動運転装置に関し、特に、クラッチペダル等のペダルを操作するペダルアクチュエータに関する。

例えばシャシダイナモメータ上で車両の走行試験を行う際に、車両に搭載してシフトレバー操作やペダル操作を行う車両自動運転装置が知られている。運転に必要なペダル操作を行うために、車両自動運転装置は、一般に、車両の運転席上に搭載される車両自動運転装置の本体部分からペダルへ向かって長く延びた複数のペダルアクチュエータを備えている。

ペダルアクチュエータは、ピニオン・ラック機構等により直線的に進退するアクチュエータロッドによってペダルを押圧する構成となっているが、クラッチペダルに代表されるペダル踏込に伴ってペダル面が比較的大きく上下に変位するペダルの場合には、単純に直線運動するアクチュエータでは円滑な操作が困難である。

そのため、特許文献１，２に開示されているように、例えばクラッチペダル用アクチュエータは、アクチュエータの基端を支点として上下揺動可能に支持するとともに、アクチュエータロッドの先端に揺動可能に連結プレートないしクランプを取り付け、この連結プレートないしクランプをペダルと重ねて締結した構成となっている。

特開平８－１５９９２６号公報 特開２０２０－１５９７５７号公報

しかしながら、このように連結プレートないしクランプによってアクチュエータロッド先端をペダルに連結する従来の構成では、車室内でペダルに対応してペダルアクチュエータを設置する作業の作業性が悪く、試験車両の入れ替えに時間を要する。特に、アクチュエータ全体が基端の支点を中心として自由に動くとともにアクチュエータロッド先端の連結プレートやクランプもアクチュエータロッド先端で自由に揺動してしまうので、車両のペダル付近の狭い作業空間内でペダルに連結プレート等を取り付けることは、比較的困難であり、作業性が悪い。

従って、この発明は、アクチュエータロッド先端をペダルにクランプ等で連結・固定することなくペダル面の上下変位を許容しつつペダルの確実な押圧操作が可能なペダルアクチュエータを提供することを目的としている。

この発明に係る車両自動運転装置のペダルアクチュエータは、
車両の運転席に配置されるフレームの前端部に支持されたブラケットと、
一端が車両幅方向に沿った第１の回転中心軸線を有するように上記ブラケットに揺動可能に連結され、かつネジ部材の締付により揺動角度が固定されるリンクアームと、
このリンクアームの他端に上記第１の回転中心軸線と平行な第２の回転中心軸線を有するように揺動可能に支持され、かつ車両前方へ延びたアクチュエータハウジングと、
上記リンクアームに対する上記アクチュエータハウジングの揺動を、操作対象となるペダルの姿勢変化に対応した所定の角度範囲に規制するストッパ機構と、
上記アクチュエータハウジングの先端部から突出し、該アクチュエータハウジングの長手方向に沿って進退するとともに、先端が上記ペダルに当接するアクチュエータロッドと、
を備えている。

このようなペダルアクチュエータにあっては、アクチュエータロッド先端が単にペダルに当接した形で使用され、クランプ等で連結・固定する必要はない。ペダル操作に伴ってペダル面が上下に変位したときに、アクチュエータロッドはアクチュエータハウジングとともにストッパ機構で規制された所定の角度範囲内で揺動し、ペダル面の上下変位に追従する。

本発明の具体的な一つの態様では、上記第２の回転中心軸線に沿った軸部材が上記リンクアームの上記他端に位置し、この軸部材が上記アクチュエータハウジングに回転可能に支持されているとともに、両者の相対回転を所定の角度範囲に規制するように上記ストッパ機構が設けられている。

また本発明の具体的な一つの態様では、
上記リンクアームは、各端部にそれぞれ略Ｃ字形の円筒状をなす第１，第２軸連結部を有するとともに両軸連結部の間のロッド部が二つ割り状に形成されていて、上記ロッド部に設けた上記ネジ部材を締め付けると両軸連結部の径が縮小するように構成されており、
上記第１軸連結部に嵌合する第１の軸部材が上記ブラケットに固定的に設けられており、
上記第２軸連結部に嵌合する第２の軸部材が上記アクチュエータハウジングに回転可能に支持されており、
上記第２の軸部材と上記アクチュエータハウジングとの間に、両者の相対回転を所定の角度範囲に規制するように上記ストッパ機構が設けられている。

このようにアクチュエータハウジングに回転可能に支持される軸部材とアクチュエータハウジングとの間にストッパ機構を構成することで、その構成が簡単なものとなる。

さらに好ましい一つの態様では、
上記第２の軸部材が上記アクチュエータハウジングの軸受部に嵌合しており、
上記軸受部の開口縁とこれに対向する上記第２の軸部材のフランジ部とに、互いに噛み合う相補の凹凸形状をなす第１，第２係合部がそれぞれ形成されており、
この第１，第２係合部の噛み合い面に、上記ストッパ機構として所定の角度範囲に対応した隙間が設けられている。

この構成では、互いに噛み合う第１，第２係合部の噛み合い面に隙間を設けるだけであるので、ストッパ機構が小型かつ簡単な構成となる。

また本発明の好ましい一つの態様では、上記ストッパ機構は、上記ペダルが非踏込位置にあるときに、上記アクチュエータロッドおよび上記アクチュエータハウジングを最下降位置で保持する。クラッチペダルのようにペダルの揺動中心がペダル面の上方にある場合は、踏込操作に伴ってペダル面が上方に変位する。ストッパ機構がアクチュエータハウジングを最下降位置で保持することで、車室内でのペダルアクチュエータの設置および位置調整が簡単となる。

この発明によれば、アクチュエータロッドの先端をクランプ等でもってペダルに固定する作業が不要となり、試験車両へのペダルアクチュエータの設置や試験車両の入れ替えの際の作業性が向上する。

一実施例のペダルアクチュエータをペダルとともに示した左側面図。 同じく右側面図。 同じく下面図。 要部を拡大して示した斜視図。 スライドブラケットを揺動ピンと組み合わせた状態で示した斜視図。 スライドブラケットと揺動ピンとの分解斜視図。 同じく分解状態のスライドブラケットと揺動ピンを正面から見た正面図。 ペダル操作に伴うペダルアクチュエータの揺動を示した説明図。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１～図４は、シャシダイナモメータ上で車両の走行試験を行う際に車両の運転席に搭載されて運転操作を行う車両自動運転装置のペダルアクチュエータ１を、操作対象となるペダル１１とともに示している。例えば手動変速機を備えた車両に対応した車両自動運転装置にあっては、アクセルペダル用ペダルアクチュエータと、ブレーキペダル用アクチュエータと、クラッチペダル用アクチュエータと、を備えている。図示例のペダルアクチュエータ１は、踏込操作に伴うペダルの揺動変化が比較的大きなクラッチペダル用アクチュエータやブレーキペダル用アクチュエータとして好適なものである。勿論、アクセルペダル用ペダルアクチュエータとして用いてもよい。

なお、この実施例のペダルアクチュエータ１は、例えば国際公開第２０２０／１９６２６４号明細書に開示されている車両自動運転装置に組み合わされて用いられるものであり、車両自動運転装置自体の図示ならびに説明は省略する。勿論、ペダルアクチュエータ以外の車両自動運転装置の構成は本発明の要部ではないので、本発明のペダルアクチュエータはどのような構成の車両自動運転装置であっても組み合わせて用いることができる。

ペダルアクチュエータ１は、ピニオン・ラック形式の直線運動型アクチュエータであり、アクチュエータロッドとなるラック軸２と、このラック軸２をスライド可能に支持しかつ収容した細長いアクチュエータハウジング３と、このアクチュエータハウジング３の先端部側面に取り付けられたモータハウジング４と、を備え、モータハウジング４内に減速機および電動モータが収容されている。アクチュエータハウジング３は、断面矩形の細長い箱状をなしており、その先端部から断面円形の棒状をなすラック軸２が突出している。ラック軸２は、アクチュエータハウジング３の長手方向に沿って進退し、先端に取り付けられた円柱状のゴム製押圧部材８がペダル１１に当接する。

アクチュエータハウジング３は、後述するようにリンクアーム６とスライドブラケット７とを介してペダルアクチュエータ支持ブラケット５に支持されている。そして、このペダルアクチュエータ支持ブラケット５が図外の車両自動運転装置のフレームの前端部に支持されており、これによってペダルアクチュエータ１全体が上記のフレームに支持されている。なお、ペダルアクチュエータ支持ブラケット５が接続されるフレーム側の構成は、国際公開第２０２０／１９６２６４号明細書に開示されている。

車両自動運転装置のフレームは車両の運転席に搭載され、ペダル１１よりも相対的に高い位置にペダルアクチュエータ支持ブラケット５が位置するので、車載状態では、ペダルアクチュエータ１は、図１のようにラック軸２先端が斜め下方へ向かうように傾斜した形となる。

スライドブラケット７は、アクチュエータハウジング３を該アクチュエータハウジング３の下面側において前後にスライド可能に支持するものである。スライドブラケット７は、スライドさせて位置調整したアクチュエータハウジング３をスライドブラケット７に対して固定するための固定ネジ１３を備えている。すなわち、アクチュエータハウジング３下面にペダルアクチュエータ１の軸方向（前後方向）に沿ったガイドスリット１４が開口形成されており、固定ネジ１３の軸部が該ガイドスリット１４を貫通しているとともに、アクチュエータハウジング３内側に位置するパッド（図示せず）に螺合している。従って、固定ネジ１３を緩めた状態では、パッドが緩み、スライドブラケット７とアクチュエータハウジング３とが相対的にスライド可能となる。そして、固定ネジ１３を締め付けると内側のパッドと外側のスライドブラケット７とがアクチュエータハウジング３のガイドスリット１４側縁を挟圧し、これによりアクチュエータハウジング３がスライドブラケット７に固定される。固定ネジ１３は、頭部にＬ字形のレバー部分を備えており、手指にて締付操作が可能である。従って、車両におけるペダル１１の位置に応じてアクチュエータハウジング３の前後位置を簡単に調整することができる。

図５～図７に示すように、スライドブラケット７は、固定ネジ１３が貫通する貫通孔１５を有するとともに、上記ガイドスリット１４に摺動可能に係合するガイド突起１６を上面に備えている。

スライドブラケット７の後端部には、円筒状の軸受部２１が形成されており、該軸受部２１に揺動ピン２２が挿入されている。すなわち、揺動ピン２２は、図６、図７に示すように、軸受部２１内周に回転可能に嵌合する第１軸部２３と、スライドブラケット７から側方へ突出した形となる第２軸部２４と、第１軸部２３と第２軸部２４との間に位置する相対的に大径なフランジ部２５と、を備え、これらが同心状に構成されている。

上記軸受部２１の開口縁には、上記フランジ部２５と実質的に等しい外径を有する環状壁２６が形成されており、この環状壁２６と上記フランジ部２５とが軸方向に互いに対向しているとともに、互いに噛み合う相補の凹凸形状をなす第１係合部２７および第２係合部２８がそれぞれ設けられている。すなわち、環状壁２６における第１係合部２７は、軸方向に突出した一対の凸部２７ａと相対的に後退した一対の凹部２７ｂとを備え、これらと相補な関係となるように、フランジ部２５における第２係合部２８は、軸方向に突出した一対の凸部２８ａと相対的に後退した一対の凹部２８ｂとを備えている。

従って、図５に示すように第１係合部２７と第２係合部２８とが互いに噛み合うことでトルク伝達が可能な一種のカップリングが構成されることとなる。そして、互いに噛み合うこととなる凸部２７ａ，２８ａと凹部２７ｂ，２８ｂとの噛み合い面に、揺動を許容する所定の角度範囲に対応した僅かな隙間２９（図５参照）が設けられている。一実施例では、カップリングとなる第１係合部２７と第２係合部２８とが４°だけ相対回転可能なように隙間２９が設けられている。すなわち、揺動ピン２２とスライドブラケット７とは基本的には揺動可能に連結されているが、噛み合い面に隙間２９を有する第１，第２係合部２７，２８の噛み合いによってストッパ機構が構成され、スライドブラケット７の揺動が所定の角度範囲に規制される。なお、上記の４°は一例であり、本発明がこれに限定されるものではない。但し、通常は、１０°以下の比較的小さな角度である。この角度は、後述するように操作対象となるペダル１１の姿勢変化に対応して適宜に設定されている。

図１～図４に示すように、スライドブラケット７とペダルアクチュエータ支持ブラケット５とは、リンクアーム６を介して三者が互いに揺動可能（角度調整可能）となるように連結されている。

リンクアーム６は、各端部にそれぞれ略Ｃ字形の円筒状をなす第１，第２軸連結部３１，３２を有するとともに、両者間のロッド部３３が２つ割り状（半割状）に形成されてなる連結部材である。それぞれ円筒形をなす一対の軸連結部３１，３２は、半径線に沿って厳密には略Ｃ字状となるように切り離されており、２つ割りとなったロッド部３３の上下の各片に連続している。ロッド部３３の中央には、このように略Ｃ字状となる各端部を直径方向に締め付けるように固定ネジ３４が設けられている。固定ネジ３４は、スライドブラケット７の固定ネジ１３と同様に、手指にて締付操作するためのＬ字形のレバー部分を備えている。

リンクアーム６の第１軸連結部３１は、ペダルアクチュエータ支持ブラケット５に固定的に設けられた支持ピン３６に嵌合している。固定ネジ３４による締め付けを行っていない状態では、第１軸連結部３１と支持ピン３６とは回転可能な関係にある。リンクアーム６の第２軸連結部３２は、上述した揺動ピン２２の第２軸部２４に嵌合している。固定ネジ３４による締め付けを行っていない状態では、第２軸連結部３２と揺動ピン２２とは回転可能な関係にある。なお、支持ピン３６による前者の回転中心軸線（第１の回転中心軸線）は、車両幅方向に沿ったものとなる。揺動ピン２２による後者の回転中心軸線（第２の回転中心軸線）も車両幅方向に沿ったものとなり、２つの回転中心軸線は互いに平行である。

従って、固定ネジ３４による締め付けを行っていない状態では、スライドブラケット７とリンクアーム６とペダルアクチュエータ支持ブラケット５との三者が互いに揺動可能に連結されており、ペダルアクチュエータ１（アクチュエータハウジング３）の傾斜姿勢や動作中の揺動支点となる揺動ピン２２の位置を適切にかつ容易に調整することができる。そして、固定ネジ３４を締め付けることで、第１，第２軸連結部３１，３２の双方の径が縮小し、ペダルアクチュエータ支持ブラケット５の支持ピン３６に対してリンクアーム６が固定されるとともに、このリンクアーム６に対して揺動ピン２２が固定される。

このように揺動ピン２２がリンクアーム６ひいてはペダルアクチュエータ支持ブラケット５に対して固定された状態においては、アクチュエータハウジング３は、スライドブラケット７の軸受部２１に嵌合した揺動ピン２２の第１軸部２３を中心として揺動可能であり、かつその揺動範囲は、ストッパ機構（隙間２９）により定まる比較的小さな所定角度範囲に規制される。

図８は、ペダル操作に伴うペダルアクチュエータ１の揺動を示した説明図である。この図の例では、ペダル１１はアーム４１上端の支点４２を中心として車両前方へ揺動するので、ラック軸２の先端が当接するペダル１１の面１１ａはペダル１１の踏込に伴って上方へ変位する。ペダルアクチュエータ１は、車両に設置される際に、上述のストッパ機構により規制される最も下降した状態でもってペダル１１に対して位置調整される。その後、試験中にペダルアクチュエータ１のラック軸２が前進してペダル１１を踏み込んでいくと、ペダル１１の面１１ａが上方へ変位し、これに伴ってアクチュエータハウジング３が上方へ揺動する。アクチュエータハウジング３およびラック軸２が揺動可能な角度は前述したようにストッパ機構（隙間２９）によって定まり、例えば４°である。

このようにアクチュエータハウジング３およびラック軸２が所定の角度範囲内で揺動可能であることにより、ペダル１１の上下変位を吸収しつつラック軸２がペダル１１を押していくことができる。従って、ラック軸２の先端をクランプ等でペダル１１に固定する必要がなくなり、車両内でのペダルアクチュエータ１の設置ならびに試験車両の入れ替え等が容易となる。

なお、ストッパ機構として揺動可能な角度範囲を規定するスライドブラケット７もしくは揺動ピン２２を、隙間２９が異なる大きさとなるように予め複数種類用意しておき、車種に応じて適宜に交換して用いるようにしてもよい。

以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施例ではリンクアーム６の単一の固定ネジ１３によって２つの軸部材（支持ピン３６および揺動ピン２２）が同時にリンクアーム６に対し固定されるようになっているが、個々にネジ部材を設けた構成であってもよい。さらには、揺動ピン２２に相当する軸部材がリンクアーム６に予め固定された構成であってもよい。

１…ペダルアクチュエータ
２…ラック軸
３…アクチュエータハウジング
５…ペダルアクチュエータ支持ブラケット
６…リンクアーム
７…スライドブラケット
１１…ペダル
２２…揺動ピン
２５…フランジ部
２７…第１係合部
２８…第２係合部
２９…隙間
３４…固定ネジ
３６…支持ピン

Claims (5)

1. 車両の運転席に配置されるフレームの前端部に支持されたブラケットと、
   一端が車両幅方向に沿った第１の回転中心軸線を有するように上記ブラケットに揺動可能に連結され、かつネジ部材の締付により揺動角度が固定されるリンクアームと、
   このリンクアームの他端に上記第１の回転中心軸線と平行な第２の回転中心軸線を有するように揺動可能に支持され、かつ車両前方へ延びたアクチュエータハウジングと、
   上記リンクアームに対する上記アクチュエータハウジングの揺動を、操作対象となるペダルの姿勢変化に対応した所定の角度範囲に規制するストッパ機構と、
   上記アクチュエータハウジングの先端部から突出し、該アクチュエータハウジングの長手方向に沿って進退するとともに、先端が上記ペダルに当接するアクチュエータロッドと、
   を備えてなる車両自動運転装置のペダルアクチュエータ。
2. 上記第２の回転中心軸線に沿った軸部材が上記リンクアームの上記他端に位置し、この軸部材が上記アクチュエータハウジングに回転可能に支持されているとともに、両者の相対回転を所定の角度範囲に規制するように上記ストッパ機構が設けられている、請求項１に記載の車両自動運転装置のペダルアクチュエータ。
3. 上記リンクアームは、各端部にそれぞれ略Ｃ字形の円筒状をなす第１，第２軸連結部を有するとともに両軸連結部の間のロッド部が二つ割り状に形成されていて、上記ロッド部に設けた上記ネジ部材を締め付けると両軸連結部の径が縮小するように構成されており、
   上記第１軸連結部に嵌合する第１の軸部材が上記ブラケットに固定的に設けられており、
   上記第２軸連結部に嵌合する第２の軸部材が上記アクチュエータハウジングに回転可能に支持されており、
   上記第２の軸部材と上記アクチュエータハウジングとの間に、両者の相対回転を所定の角度範囲に規制するように上記ストッパ機構が設けられている、
   請求項１に記載の車両自動運転装置のペダルアクチュエータ。
4. 上記第２の軸部材が上記アクチュエータハウジングの軸受部に嵌合しており、
   上記軸受部の開口縁とこれに対向する上記第２の軸部材のフランジ部とに、互いに噛み合う相補の凹凸形状をなす第１，第２係合部がそれぞれ形成されており、
   この第１，第２係合部の噛み合い面に、上記ストッパ機構として所定の角度範囲に対応した隙間が設けられている、
   請求項３に記載の車両自動運転装置のペダルアクチュエータ。
5. 上記ストッパ機構は、上記ペダルが非踏込位置にあるときに、上記アクチュエータロッドおよび上記アクチュエータハウジングを最下降位置で保持する、請求項１～４のいずれかに記載の車両自動運転装置のペダルアクチュエータ。

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