WO2013132682A1 - ペダル操作量検出装置 - Google Patents

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WO2013132682A1
WO2013132682A1 PCT/JP2012/073526 JP2012073526W WO2013132682A1 WO 2013132682 A1 WO2013132682 A1 WO 2013132682A1 JP 2012073526 W JP2012073526 W JP 2012073526W WO 2013132682 A1 WO2013132682 A1 WO 2013132682A1
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WO
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pedal
sensor member
reaction force
support
detection device
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Application number
PCT/JP2012/073526
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English (en)
French (fr)
Inventor
藤原　昇
博文 大塚
Original Assignee
豊田鉄工株式会社
ミネベア株式会社
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Publication date
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Priority to EP12870815.3A priority patent/EP2824535B1/en
Priority to CN201280071220.2A priority patent/CN104160352B/zh
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/30—Controlling members actuated by foot
    • G05G1/44—Controlling members actuated by foot pivoting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T7/00—Brake-action initiating means
    • B60T7/02—Brake-action initiating means for personal initiation
    • B60T7/04—Brake-action initiating means for personal initiation foot actuated
    • B60T7/042—Brake-action initiating means for personal initiation foot actuated by electrical means, e.g. using travel or force sensors
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/30—Controlling members actuated by foot
    • G05G1/38—Controlling members actuated by foot comprising means to continuously detect pedal position
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/20—Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20528—Foot operated

Definitions

  • the present invention relates to a pedal operation amount detection device, and more particularly to a pedal operation amount detection device capable of obtaining high detection accuracy.
  • a transmission member including a pedal arm of an operation pedal that is disposed so as to be rotatable about a support shaft and that is depressed, and a transmission force is transmitted from the transmission member and a reaction force corresponding to the depression operation force is generated.
  • An operation pedal device having an output member to be added has a sensor member disposed in a load transmission path of the transmission member and deformed by the stepping operation force and the reaction force, and the deformation of the sensor member is electrically
  • a pedal operation amount detection device for detecting a brake pedal for a service brake of a vehicle, a brake pedal for a parking brake, an accelerator pedal, a clutch pedal, or the like has been proposed. .
  • such a conventional pedal operation amount detection device is adapted to electrically detect bending deformation of the longitudinal sensor member, and increases the deformation amount of the sensor member without changing the size of the sensor member. If the detection accuracy is improved, the fracture limit of the sensor member is reduced.For example, if the rigidity of the sensor member is increased to improve the fracture limit, the detection accuracy is lowered and the detection accuracy of the sensor member is reduced. There was a problem that the improvement and the improvement of the fracture limit are contradictory.
  • the present invention has been made against the background described above, and its object is to provide a pedal that electrically detects deformation of a sensor member disposed in a load transmission path between a pedal arm and an output member.
  • An object of the present invention is to increase the detection accuracy by increasing the amount of deformation of the sensor member while making the operation amount detection device compact without impairing the rigidity (destructive limit).
  • the first invention provides a transmission member including a pedal arm of an operation pedal which is disposed so as to be rotatable around a support shaft and is operated, and a stepping operation force is transmitted from the transmission member. And an output member to which a reaction force corresponding to the stepping operation force is applied, and a sensor disposed in a load transmission path of the transmission member and deformed by the stepping operation force and the reaction force
  • the pedal operation amount detection device that includes a member and electrically detects deformation of the sensor member, (a) the sensor member is a longitudinal member that can be elastically deformed by torsion around a torsion center line S in the longitudinal direction.
  • the operation input unit is disposed at a position offset from the transmission member in a direction parallel to the support axis, and (b) the operation input unit to which the stepping operation force is applied to the sensor member. And any one of the reaction force acting portions to which the reaction force is applied to the sensor member is determined at a position separated from the torsion center line S in a direction parallel to the support axis, and (c) The operation input section and the reaction force acting section are defined at positions shifted from each other in a direction parallel to the support axis.
  • a second aspect of the invention is the pedal operation amount detection device according to the first aspect of the invention, wherein (a) the sensor member is a pair of rod-like torsional deforming portions that are symmetrically parallel to the torsion center line S across the torsion center line S. And both ends and the center in the longitudinal direction of the torsional deformed portion are connected to each other via three connecting portions, and (b) is viewed from the axial direction of the supporting shaft center. The stepping operation force is transmitted to any one of a pair of end connecting portions and the remaining central connecting portions of the three connecting portions, The reaction force is transmitted to the motor.
  • a third aspect of the present invention is the pedal operation amount detection device according to the first or second aspect of the present invention.
  • the transmission member is a plate-shaped member having a flat portion perpendicular to the support axis, and the support shaft
  • the sensor member While the sensor member is arranged in parallel with the side surface of the flat portion of the transmission member,
  • the sensor member is integrally provided at an intermediate portion in the longitudinal direction of the sensor member so as to protrude in a direction perpendicular to the torsional center line S and parallel to the support axis, and provided on the transmission member.
  • a cylindrical member inserted with play in the through-hole, and (d) a cylindrical pin fixed concentrically and integrally on the inner side of the portion where the cylindrical member protrudes from the sensor member.
  • the sensor member is integrally provided so as to protrude toward the sensor member in parallel with the cylindrical member, and is inserted into a pair of support holes provided at both ends in the longitudinal direction of the sensor member so as to be relatively rotatable.
  • a pair of support pins that support the member, and (f) any one of a contact portion between the pair of support pins and the support hole and a contact portion between the bush and the connecting pin is the operation input unit. And the other functions as the reaction force acting portion.
  • the clevis pin is inserted into the bush so as to be relatively rotatable so that the clevis pin penetrates the clevis, the transmission member, and the sensor member and protrudes to both sides as the connecting pin, and
  • the reaction force is applied from the clevis pin through the cylindrical member, and the stepping operation force is applied from the transmission member through the pair of support pins.
  • the fifth invention is the pedal operation amount detection device according to the third or fourth invention, wherein (a) the transmission member is the pedal arm, and (b) the sensor member is connected to the pair of support pins from the pedal arm. The stepping operation force is applied through the connecting pin, and the reaction force is applied from the connecting pin through the cylindrical member.
  • a sixth aspect of the present invention is the pedal operation amount detection device according to any one of the first to fourth aspects of the invention, wherein (a) is disposed so as to be rotatable around an axis parallel to the support axis, and a connecting link is provided. And (b) the transmission member is the intermediate lever.
  • a longitudinal sensor member that can be torsionally elastically deformed around the torsion center line S is disposed at a position that is offset from the transmission member in a direction parallel to the support axis. Since either one of the input portion and the reaction force acting portion is set at a position separated from the torsional center line S in a direction parallel to the support axis, the sensor member is bent and deformed (bend deformation) during pedal operation. It is torsionally deformed around the torsion center line S.
  • the detection device can be configured compactly while ensuring the required strength of the sensor member easily.
  • the sensor member is disposed on the side surface of the transmission member (pedal arm, intermediate lever, etc.), for example, as in Patent Document 1, it is connected in series between the operation pedal and the output member (operating rod).
  • the size of the operation pedal device in the front-rear direction is maintained at the same level as the conventional one, and the configuration can be made compact.
  • both ends of the sensor member in the longitudinal direction are supported by a pair of support pins provided integrally with the transmission member, the posture of the sensor member is stabilized and detection accuracy is improved.
  • a cylindrical member is integrally provided in the middle portion of the sensor member, and is inserted into a through hole provided in the transmission member, and a connecting pin is provided inside the bush fixed in the cylindrical member. Since it is inserted, it is possible to apply the stepping operation force or reaction force by supporting both ends of the connecting pin, the posture of the connecting pin is stabilized, contributing to the improvement of detection accuracy and, for example, excessive stepping When an operating force is applied, the cylindrical member is brought into contact with the through hole, whereby excessive deformation and damage of the sensor member can be prevented.
  • the sensor member is disposed at the connecting portion between the output member and the transmission member, and the pedal operation amount transmitted to the output member is detected.
  • the brake force and the like when operating the can be detected with high accuracy.
  • the clevis pin as a connecting pin penetrates the clevis, the transmission member, and the sensor member.
  • the clevis pin is supported so that both ends of the clevis pin are supported by the clevis so as to protrude to both sides, and the clevis pin has a stable posture and detection accuracy is improved.
  • the fifth invention is the case where the transmission member is a pedal arm, and the sixth invention is the case of an intermediate lever.
  • the sensor member is arranged on the side surface without requiring a large design change. By doing so, it is possible to easily detect the pedal operation amount (stepping operation force and stepping stroke) electrically.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a cross-sectional portion taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 4A and 4B are diagrams for explaining another embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a front view seen from the axial direction of the support axis O, and FIG. It is a figure explaining an example at the time of this invention being applied to the operation pedal apparatus for vehicles which has an intermediate lever, and is a right view equivalent to FIG. It is sectional drawing explaining the other aspect suitably used as a bush of each Example.
  • the pedal operation amount detection device of the present invention is preferably applied to a brake pedal device for a service brake, but can also be applied to other vehicle operation pedal devices such as an accelerator, a clutch, and a parking brake. It is also possible to apply to operation pedal devices other than those for vehicles.
  • the pedal operation amount detection device electrically detects the deformation of the sensor member, and the deformation of the sensor member corresponds to the stepping operation force, but generally the stepping stroke of the operation pedal also changes according to the stepping operation force.
  • the pedal operation amount is configured to detect a stepping operation force and / or a stepping stroke.
  • the stepping operation force is not limited to the input to the pedal, but may be the output to the output member. These stepping operation force and stepping stroke can be obtained from a map, an arithmetic expression, or the like determined using the deformation amount of the sensor member, that is, an electric signal as a parameter.
  • a strain gauge or the like is provided at the deformed portion of the sensor member.
  • Various deformation detection means can be employed such that (rotation) may be detected by a displacement sensor, a rotation sensor, or the like.
  • the output member is configured to mechanically actuate a wheel brake or the like by an operating rod of a brake booster or a push rod of a brake master cylinder, for example, but electrically according to the pedal operation amount detected electrically. It can also be applied to an electric (by-wire) operating pedal device that controls wheel brakes, vehicle drive devices, etc. In such a case, a stroke simulator, reaction force mechanism, etc. are connected to the output member to provide a predetermined reaction force. Should be added.
  • Either one of the operation input part and the reaction force acting part is determined at a position separated from the torsion center line S in a direction parallel to the support axis, but this is perpendicular to the direction parallel to the support axis.
  • the stepping operation force and reaction force to be applied act on a position deviated from the torsion center line S, and a moment is generated so that the sensor member is twisted around the torsion center line S.
  • it is determined at a position that is orthogonal to the torsion center line S and separated in a direction parallel to the support axis, but at least a position that is separated from the torsion center line S in a direction parallel to the support axis. good.
  • the sensor member is twisted about the torsional center line S while being bent in the axial direction, not simply torsional deformation.
  • Both the stepping operation force and reaction force are applied in a direction perpendicular to the direction parallel to the support axis, but since the directions are opposite, both the operation input unit and reaction force acting unit are twisted centerline. Even if the sensor member is set at a position separated from S by the same dimension in the direction parallel to the support axis, the sensor member can be twisted around its torsional center line S. The portions are determined at positions shifted from each other in a direction parallel to the support axis.
  • an 8-shaped sensor member is used.
  • a simple linear round bar or square bar or even if it is curved or bent in an arc shape.
  • Various modes such as good are possible.
  • the shape of figure 8 is suitable, for example, a shape with square corners ("day" shape), but it does not need to be perfectly right-angled, and may be provided with an arcuate round shape or a chamfered slope. You may do it.
  • the sensor member is arranged in parallel to the side surface of the flat portion of the transmission member.
  • the sensor member may be arranged on the front end edge of the pedal arm or the intermediate lever.
  • the cylindrical member is configured separately from the sensor member and is integrally fixed by press-fitting, welding, or the like.
  • the cylindrical member may be integrated with the sensor member if possible.
  • the support pin is also configured separately from the transmission member and is integrally joined by welding or the like as necessary.
  • the support pin may be configured integrally with the transmission member if possible.
  • the stepping operation force or reaction force can be used efficiently.
  • the sensor member is rotated around the torsion center line S, and the sensor member is torsionally deformed around the torsion center line S. It may be rotated around the torsion center line S over the entire stepping stroke, but when it is rotated only in the pedal normal range and an excessive stepping operation force or reaction force is applied, the transmission member It is also possible to prevent the sensor member from being twisted further by being brought into contact with the through hole. Accordingly, the pedal operation amount within the pedal normal range can be appropriately detected, and excessive deformation and damage of the sensor member when an excessive stepping operation force is applied are appropriately prevented.
  • the torsional deformation may be hindered. Therefore, the sensor member is separated from the transmission member by a predetermined dimension except for both ends supported by the support pins. It is desirable to arrange on the side surface of the transmission member. You may interpose a washer etc. with small friction between both ends supported by a support pin between a transmission member.
  • the clevis is integrally fixed to the output member and is connected to the cylindrical member of the sensor member via the clevis pin so as to be relatively rotatable.
  • the intermediate lever is attached to the operation pedal via the connection link.
  • the sensor member is arranged on the portion where the connecting link of the operation pedal is connected or the portion where the connecting link of the intermediate lever is connected.
  • the location of the sensor member may be appropriately determined such that the connecting link may be connected to the cylindrical member so as to be relatively rotatable.
  • the present invention also includes, for example, a transmission member including a pedal arm of an operation pedal that is disposed so as to be rotatable about a support axis and is operated, and a stepping operation force is transmitted from the transmission member and the stepping operation is performed.
  • a transmission member including a pedal arm of an operation pedal that is disposed so as to be rotatable about a support axis and is operated, and a stepping operation force is transmitted from the transmission member and the stepping operation is performed.
  • An operation pedal device having an output member to which a reaction force corresponding to a force is applied, and having a sensor member disposed in a load transmission path of the transmission member and deformed by the stepping operation force and the reaction force,
  • the pedal operation amount detection device that electrically detects deformation of the sensor member,
  • the sensor member is a longitudinal member that can be torsionally elastically deformed around a torsion center line S in the longitudinal direction, and the support shaft and Both ends in the longitudinal direction are supported by a pair of support pins provided integrally with the transmission member in parallel, so that the transmission member is turned off in a direction parallel to the support axis.
  • a mounting hole is provided in the middle portion in the longitudinal direction of the sensor member in parallel with the support pin, and one end portion extends from the sensor member to the support axis.
  • a cylindrical member protruding in a direction parallel to the cylindrical member is integrally fixed, and
  • a bush is integrally fixed concentrically inside a portion where the cylindrical member protrudes from the sensor member.
  • a connecting pin is inserted through the inside of the support portion.
  • the other functions as a reaction force application unit to which the reaction force is applied, and the operation input unit and the reaction force operation unit are displaced from each other in a direction parallel to the support axis. It is characterized by being Configured.
  • FIGS. 1 to 4 are diagrams for explaining a vehicle operation pedal device 8 for a service brake provided with a pedal operation amount detection device 10 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a left side view as seen from the left side
  • FIG. 2 is a right side view with a part omitted
  • FIG. 3 is an enlarged view of a section taken along line III-III in FIG. 2
  • FIG. 4 is a sectional view taken along arrow IV-IV in FIG. It is a figure explaining the deformation
  • an operation pedal 16 is disposed on a pedal support 12 that is integrally fixed to a vehicle so as to be rotatable around an axis (support axis) O of a substantially horizontal support shaft 14.
  • the operation pedal 16 is operated by a driver in response to a braking request, and includes a flat longitudinal plate-like pedal arm 18 perpendicular to the support axis O.
  • a step part (pad) 20 is provided at the lower end of the pedal arm 18, and an operating rod 22 of a brake booster is provided at an intermediate part (a part above the center of the upper and lower sides) via the pedal operation amount detection device 10. It is connected.
  • the operation pedal 16 corresponds to an input member to which a stepping operation force F is applied, and the operating rod 22 receives the stepping operation force F from the operation pedal 16 via the pedal operation amount detection device 10 and also performs the stepping operation.
  • the reaction force R corresponding to the force F corresponds to the output member applied from the brake booster.
  • a reaction force member to which a predetermined reaction force is applied by a reaction force mechanism or the like is connected instead of the operating rod 22.
  • a bifurcated (U-shaped) clevis 24 is integrally fixed to the end of the operating rod 22 by screw connection or the like, and a circular clevis pin 26 having a circular cross section parallel to the support shaft 14 is provided.
  • the pedal operation amount detection device 10 includes a substantially straight square bar-shaped sensor member 30 having a square cross section, and the sensor member 30 is a flat plate-like pedal perpendicular to the support axis O.
  • the arm 18 is disposed in parallel to a position offset in a direction parallel to the support axis O, and is disposed on the pedal arm 18 via a pair of support pins 32 and 34 at both ends in the longitudinal direction.
  • the support pins 32 and 34 are press-fitted and fixed in pin holes 40 and 42 provided in the pedal arm 18 so as to protrude vertically toward the sensor member 30, that is, in parallel with the support axis O, respectively. Alternatively, it is integrally fixed by welding or the like, and is inserted into the support holes 36 and 38 provided in the sensor member 30 so as to be rotatable relative to each other, and the tip portion is crimped so that it cannot be pulled out. Yes.
  • the sensor member 30 can be torsionally elastically deformed about a torsion center line S substantially coincident with the longitudinal axis, and in this embodiment, the torsion center line S intersects the support axis O at a substantially right angle. It is arranged.
  • the pedal arm 18 corresponds to a transmission member, and the whole is a flat portion perpendicular to the support axis O.
  • a collar mounting hole 44 is provided at the center of the sensor member 30 in the longitudinal direction, that is, at an intermediate position between the pair of support pins 32 and 34 so as to protrude toward the pedal arm 18 in parallel with the support pins 32 and 34.
  • the cylindrical collar 46 is integrally fixed by press-fitting or welding so as to protrude in a direction perpendicular to the torsion center line S and parallel to the support axis O.
  • the pedal arm 18 is provided with a through hole 48 parallel to the support axis O, and the collar 46 is inserted through the through hole 48 with a predetermined play.
  • a bush 50 is concentrically and integrally formed by press-fitting or the like on the inner peripheral surface of the collar 46 and the tip portion protruding from the sensor member 30, in this embodiment, the portion located in the middle of the pedal arm 18 in the plate thickness direction.
  • the clevis pin 26 is inserted so as to be relatively rotatable in a state of sliding contact with the inner peripheral surface of the bush 50.
  • the pedal arm 18 and the sensor member 30 are inserted inside the bifurcated clevis 24, and both ends of the clevis pin 26 protruding through both sides through the collar 46 are supported by the clevis 24 and cannot be pulled out by a snap ring or the like.
  • the collar 46 corresponds to a cylindrical member
  • the clevis pin 26 corresponds to a connecting pin.
  • the sensor member 30 is disposed vertically along the pedal arm 18 in the upper half of the pedal arm 18, is disposed substantially horizontally toward the front of the vehicle, and is pressed forward by the pedal arm 18. It is connected via a clevis pin 26 in a posture substantially perpendicular to the operating rod 22. Accordingly, when the operation pedal 16 is stepped on with the stepping operation force F, the stepping operation force F is applied to the sensor member 30 from the pedal arm 18 through the pair of support pins 32 and 34, and the collar 46 extends from the bush 50. The reaction force R is applied to the collar 46 from the clevis pin 26 via the bush 50 while being transmitted to the operating rod 22 via the clevis pin 26.
  • a stepping operation force F in the direction from the back side to the front side of the paper surface is applied from the pair of support pins 32 and 34 to the upper and lower ends in the longitudinal direction of the sensor member 30, while the front side of the paper surface.
  • a reaction force R in the direction from the back side to the back side is applied from the bush 50 to the tip portion of the collar 46.
  • the sensor member 30 is bent and deformed so that the central portion in the longitudinal direction is relatively curved toward the back side of the sheet of FIG. 3 according to the stepping operation force F and the reaction force R.
  • a predetermined play is provided between the support pins 32 and 34 and the support holes 36 and 38 so as to allow the sensor member 30 to bend and deform.
  • the collar 46 is inclined (rotated) in the direction in which the reaction force R acts as shown in FIG.
  • the sensor member 30 is torsionally deformed counterclockwise about the torsion center line S.
  • the play between the collar 46 and the through hole 48 is determined so as to allow such displacement and inclination of the collar 46, and when the stepping operation force F exceeds a predetermined pedal normal range, the collar 46 is inserted into the through hole. It is set to a size that abuts against 48 and prevents further displacement of the collar 46, that is, deformation of the sensor member 30.
  • the thickness of the bush 50 is also determined so as to allow the collar 46 to be inclined by a predetermined angle. As a result, it is possible to appropriately detect the stepping operation force F within the pedal normal range, and it is possible to appropriately prevent excessive deformation and damage of the sensor member 30 when an excessive stepping operation force F is applied.
  • a predetermined play is provided between the bush 50 and the clevis pin 26 so as to allow the bush 50 to be inclined with respect to the clevis pin 26 integrally with the collar 46.
  • the deformation of the sensor member 30 due to the bending deformation (bending deformation) and the torsional deformation is electrically detected by a deformation detecting means 52 (see FIG. 2) such as a strain gauge provided on the side surface of the sensor member 30, for example.
  • a deformation detecting means 52 such as a strain gauge provided on the side surface of the sensor member 30, for example.
  • the stepping operation force F is obtained as a pedal operation amount from a predetermined map or arithmetic expression.
  • the deformation detection means 52 is provided at a plurality of locations so as to form a bridge circuit, for example.
  • the sensor member 30 and the operating rod 22 are rotated relative to each other around the axis of the clevis pin 26, but with respect to the input direction of the reaction force R over the entire depression stroke.
  • the mounting posture of the sensor member 30 with respect to the pedal arm 18 is set so that the sensor member 30 is held in an intersecting posture. Further, when the sensor member 30 is in contact with the pedal arm 18, the deformation becomes unstable due to sliding resistance, so that the sensor member 30 is lifted from the pedal arm 18 except for both ends supported by the support pins 32 and 34.
  • the pedal arm 18 is arranged in parallel with the side surface of the pedal arm 18 so as to be deformed in a substantially constant deformation mode with respect to the stepping operation force F and the reaction force R.
  • the stepping stroke of the operation pedal 16 can be obtained from a map or the like.
  • the stepping operation force F may be not only an input to the operation pedal 16 but also an output to the operating rod 22.
  • the support pins 32, 34 are integrally fixed to the pedal arm 18, and the contact portion between the support pins 32, 34 and the support holes 36, 38, that is, the sensor member 30 is the support pin 32,
  • the supported portion supported by 34 is an operation input portion in which the stepping operation force F acts on the sensor member 30.
  • a contact portion between the clevis pin 26 and the bush 50 is a reaction force acting portion where a reaction force R acts on the sensor member 30.
  • the long sensor member 30 that can be torsionally elastically deformed around the torsion center line S is offset from the pedal arm 18 in a direction parallel to the support axis O. Since the reaction force acting portion on which the reaction force R acts is set at a position away from the torsional center line S in a direction parallel to the support axis O, the sensor member 30 is at the time of pedal operation. While being bent and deformed, it is torsionally deformed around the torsion center line S.
  • the amount of deformation of the sensor member 30 (relative displacement stroke of the operation input portion and the reaction force acting portion) can be increased in a small space without impairing rigidity compared to bending deformation alone, and the pedal operation amount detection device The detection accuracy can be improved while the 10 is made compact.
  • the sensor member 30 is disposed on the side surface of the pedal arm 18, for example, as compared with the case where the detection device is provided in series between the operation pedal 16 and the operating rod 22 as in Patent Document 1, for example, The longitudinal dimension of the operation pedal device 8 for the vehicle is maintained at the same level as the conventional one, and it can be configured compactly, so that the mounting property to the vehicle is improved.
  • the sensor member 30 is disposed on the side surface of the pedal arm 18, no major design change is required, and the stepping operation force F can be easily detected electrically.
  • both ends in the longitudinal direction of the sensor member 30 are supported by a pair of support pins 32 and 34 that are integrally fixed to the pedal arm 18, the posture of the sensor member 30 is stabilized and the detection accuracy is improved. To do.
  • a collar 46 is integrally fixed to an intermediate portion (the center in the embodiment) in the longitudinal direction of the sensor member 30 and is inserted into a through hole 48 provided in the pedal arm 18.
  • the clevis pin 26 is penetrated so as to be relatively rotatable through a bush 50 fixed to the clevis pin. Both ends of the clevis pin 26 are supported by the clevis 24 and a reaction force R is applied, so that the posture of the clevis pin 26 is stabilized and detected. Contributes to improved accuracy.
  • the bush 50 is integrally fixed to the inner peripheral surface of the collar 46 by press-fitting or the like, the mounting position of the bush 50 can be easily changed, and the reaction force that is a contact portion with the clevis pin 26 is achieved.
  • the position of the action part can be easily adjusted. That is, since the length of the moment arm of the reaction force R changes depending on the mounting position of the bush 50, the change characteristic of the torsional deformation amount of the sensor member 30 with respect to the stepping operation force F can be set appropriately. Regardless of the rigidity, the detection accuracy in the pedal regular use range can be appropriately increased.
  • a sensor member 30 is disposed at a connecting portion between the operating rod 22 as an output member and the pedal arm 18, and a stepping operation force F transmitted to the operating rod 22 is detected.
  • the braking force of the hydraulic brake that is activated automatically can be detected with high accuracy.
  • the clevis pin 26 serves as a connecting pin for the clevis 24 and the pedal arm 18.
  • the clevis pin 26 is inserted into the bush 50 so as to be relatively rotatable so as to protrude to both sides through the sensor member 30, and both ends of the clevis pin 26 are supported by the clevis 24. Detection accuracy is improved.
  • the play between the through hole 48 and the collar 46 is such that when the stepping operation force F exceeds a predetermined pedal normal range, the collar 46 abuts on the through hole 48 and the collar 46 is displaced further, that is, the sensor member. 30 is set to a dimension that prevents deformation of the pedal 30, so that it is possible to appropriately detect the stepping operation force F within the normal pedal operation range, and excessive deformation of the sensor member 30 when the excessive stepping operation force F is applied. Damage is properly prevented.
  • 5 is different from the above-described embodiment in the configuration (shape) of the sensor member 62.
  • 5 (a) is a front view seen from the axial direction of the support axis O, that is, (b) is a view seen from the right side of FIG. 5, and (b) is a cross-sectional view taken along the line VB-VB in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 3.
  • the sensor member 62 has a pair of square torsional torsional deformation portions 64 and 66 having a quadrangular cross section that is symmetrically parallel to the torsional centerline S across the torsional centerline S, and the longitudinal directions of the torsional deformation portions 64 and 66.
  • the both ends and the center of the direction are each formed into a square eight shape (“day” shape) connected to each other via three rectangular connecting sections 68, 70, 72 having a quadrangular cross section, It is disposed on the side surface of the pedal arm 18 in a posture that forms an 8-shape when viewed from the axial direction of the support shaft O.
  • the support hole 36 is formed at the center of the pair of end connecting portions 68, 72 that connect both ends of the torsion deforming portions 64, 66, that is, the portion through which the torsion center line S passes. , 38 are provided and supported by the support pins 32, 34.
  • the collar mounting hole 44 is provided in the center of the central connecting portion 70 that connects the centers of the torsional deformable portions 64 and 66, that is, the portion through which the torsion center line S passes, and the collar 46 is integrally fixed. ing.
  • the two deformations on both sides of each of the pair of torsional deformable portions 64 and 66, ie, the upper and lower portions sandwiching the central connecting portion 70, that is, the portions that are torsionally deformed according to the pedal operating force F, are respectively deformed.
  • a detecting means 52 is attached and its deformation is detected electrically.
  • the sensor member 62 is torsionally deformed around the torsional center line S while being bent and deformed when the pedal is operated. Therefore, the deformation amount of the sensor member 62 can be reduced in a small space without sacrificing rigidity compared to bending deformation alone ( It is possible to increase the relative displacement stroke of the operation input unit and the reaction force application unit, and it is possible to improve the detection accuracy while configuring the pedal operation amount detection device 60 in a compact manner. Is obtained.
  • the device 60 can be configured compactly.
  • the vehicle operating pedal device 90 of FIG. 6 is provided with an intermediate lever 92, and the operating force is transmitted from the operating pedal 16 to the operating rod 22 via the intermediate lever 92.
  • FIG. 6 corresponds to FIG. FIG.
  • the intermediate lever 92 is rotatably disposed on the pedal support 12 by a support pin 94 parallel to the support shaft 14, and is connected to the operation pedal 16 via a connection link 96.
  • the support pin 94 is mechanically rotated around the stepping operation.
  • the connection link 96 is connected to the operation pedal 16 and the intermediate lever 92 through a pair of connection pins 98 and 100 parallel to the support shaft 14 at both ends thereof, respectively, so as to be relatively rotatable.
  • the pedal operation amount detection device 10 is disposed on the intermediate lever 92 via a pair of support pins 32 and 34, and is inserted into the bush 50 fixed to the collar 46 so as to be relatively rotatable. It is connected to the operating rod 22 through 26. Also in this embodiment, substantially the same function and effect as the embodiment of FIG. 1 can be obtained.
  • the intermediate lever 92 corresponds to a transmission member and has a flat plate shape perpendicular to the support axis O.
  • the pedal operation amount detection device 60 shown in FIG. 5 can be used instead of the pedal operation amount detection device 10. It is also possible to provide the pedal operation amount detecting device of the present invention at a connecting portion where the connecting link 96 is connected to the pedal arm 18 and the intermediate lever 92 via the connecting pins 98 and 100 so as to be relatively rotatable. That is, the pedal operation amount detection device 10 or 60 is disposed at a portion where the connection link 96 of the pedal arm 18 is connected, and the connection pin 98 is inserted into the bush 50 in the collar 46 so as to be relatively rotatable.
  • the pedal operation amount detection device 10 or 60 is disposed at a portion where the connection link 96 of the intermediate lever 92 is connected, and the connection pin 100 is inserted into the bush 50 in the collar 46 so as to be relatively rotatable. You may do it.
  • FIGS. 7A to 7E are views showing another embodiment of the bush integrally fixed to a predetermined position on the inner peripheral surface of the collar 46 by press-fitting or the like.
  • the inner circumferential surface is curved in an arc shape in the axial direction so as to bulge inward.
  • a ridge is a case where a pair of bushes 112 having the same shape are arranged slightly apart in the axial direction.
  • the bush 112 has an inner peripheral surface that swells inward as in (a). It is curved to come out.
  • the bush 114 has a trapezoidal cross section, and (d) the bush 116 has a triangular cross section.
  • ridge is a case where a pair of bushes 116 of (d) ridge is provided slightly apart in the axial direction.
  • the collar 46 can smoothly move around the torsional center line S even if play with the clevis pin 26 is small. It can be rotated.

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Abstract

　荷重伝達経路に配設されたセンサ部材の変形を電気的に検出するペダル操作量検出装置を、剛性を損なうことなくコンパクトに構成しつつセンサ部材の変形量を大きくして検出精度を高める。　長手方向の捩り中心線Ｓまわりに捩り弾性変形可能な長手形状のセンサ部材３０が、ペダルアーム１８から支持軸心Ｏと平行な方向へオフセットした位置に配設され、反力Ｒが作用する反力作用部がその捩り中心線Ｓから支持軸心Ｏと平行な方向へ離間した位置に定められているため、ペダル操作時にはセンサ部材３０が撓み変形されつつ捩り中心線Ｓまわりに捩り変形させられる。このため、曲げ変形のみに比べて剛性を損なうことなく小さなスペースでセンサ部材３０の変形量（操作入力部および反力作用部の相対変位ストローク）を大きくすることが可能で、ペダル操作量検出装置１０をコンパクトに構成しつつ検出精度を向上させることができる。

Description

ペダル操作量検出装置
　本発明はペダル操作量検出装置に係り、特に、高い検出精度が得られるペダル操作量検出装置に関するものである。
　支持軸心まわりに回動可能に配設されて踏込み操作される操作ペダルのペダルアームを含む伝達部材と、その伝達部材から踏込み操作力が伝達されるとともにその踏込み操作力に対応する反力が加えられる出力部材とを有する操作ペダル装置に関して、前記伝達部材の荷重伝達経路に配設されて前記踏込み操作力および前記反力によって変形させられるセンサ部材を有し、そのセンサ部材の変形を電気的に検出するペダル操作量検出装置が、例えば車両の常用ブレーキ用のブレーキペダル、パーキングブレーキ用のブレーキペダル、アクセルペダル、クラッチペダル等の踏込み操作力、或いは踏込みストロークを検出する装置として提案されている。
特開２０００－１０３３２５号公報
　しかしながら、このような従来のペダル操作量検出装置は、長手形状のセンサ部材の曲げ変形を電気的に検出するようになっており、センサ部材のサイズを変えずにセンサ部材の変形量を大きくして検出精度を向上させようとすると、センサ部材の破壊限界が低下する一方、例えばセンサ部材の剛性を高めて破壊限界を向上させようとすると、検出精度の低下を招き、センサ部材の検出精度の向上と破壊限界の向上とが二律背反するという問題があった。
　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、ペダルアームと出力部材との間の荷重伝達経路に配設されたセンサ部材の変形を電気的に検出するペダル操作量検出装置を、剛性（破壊限界）を損なうことなくコンパクトに構成しつつセンサ部材の変形量を大きくして検出精度を高めることにある。
　かかる目的を達成するために、第１発明は、支持軸心まわりに回動可能に配設されて踏込み操作される操作ペダルのペダルアームを含む伝達部材と、その伝達部材から踏込み操作力が伝達されるとともにその踏込み操作力に対応する反力が加えられる出力部材とを有する操作ペダル装置に関して、前記伝達部材の荷重伝達経路に配設されて前記踏込み操作力および前記反力によって変形させられるセンサ部材を有し、そのセンサ部材の変形を電気的に検出するペダル操作量検出装置において、(a) 前記センサ部材は、長手方向の捩り中心線Ｓまわりに捩り弾性変形可能な長手形状の部材で、前記伝達部材から前記支持軸心と平行な方向へオフセットした位置に配設されており、(b) そのセンサ部材に前記踏込み操作力が加えられる操作入力部、およびそのセンサ部材に前記反力が加えられる反力作用部の何れか一方は、前記捩り中心線Ｓから前記支持軸心と平行な方向へ離間した位置に定められているとともに、(c) それ等の操作入力部および反力作用部は前記支持軸心と平行な方向において互いにずれた位置に定められていることを特徴とする。
　第２発明は、第１発明のペダル操作量検出装置において、(a) 前記センサ部材は、前記捩り中心線Ｓを挟んで対称的にその捩り中心線Ｓと平行な一対の棒状の捩り変形部を有するとともに、その捩り変形部の長手方向の両端および中央が３本の連結部を介して互いに連結された８の字形状を成しており、(b) 前記支持軸心の軸方向から見て８の字形状を成す姿勢で配設されるとともに、前記３本の連結部のうちの一対の端部連結部および残りの中央連結部の何れか一方に前記踏込み操作力が伝達され、他方に前記反力が伝達されることを特徴とする。
　第３発明は、第１発明または第２発明のペダル操作量検出装置において、(a) 前記伝達部材は、前記支持軸心に対して垂直な平坦部を有する板形状の部材で、その支持軸心または支持軸心と平行な軸心まわりに回動可能に配設されているとともに、(b) 前記センサ部材は、前記伝達部材の前記平坦部の側面と平行に配設されている一方、(c) そのセンサ部材の長手方向の中間部分に、前記捩り中心線Ｓに対して直交し且つ前記支持軸心と平行な方向へ突き出すように一体的に設けられ、前記伝達部材に設けられた貫通穴内に遊びを有して挿入されている円筒状部材と、(d) その円筒状部材が前記センサ部材から突き出す部分の内側に同心に一体的に固設されるとともに、内部を連結ピンが挿通させられるブッシュと、(e) 前記伝達部材にそれぞれ前記円筒状部材と平行に前記センサ部材に向かって突き出すように一体的に設けられ、そのセンサ部材の長手方向の両端部に設けられた一対の支持穴内に相対回転可能に挿入されてそのセンサ部材を支持している一対の支持ピンと、を有し、(f) 前記一対の支持ピンと前記支持穴との接触部分、および前記ブッシュと前記連結ピンとの接触部分の何れか一方が前記操作入力部として機能し、他方が前記反力作用部として機能することを特徴とする。
　第４発明は、第３発明のペダル操作量検出装置において、(a) 前記出力部材に一体的に固設された二股状のクレビスの内側に前記伝達部材および前記センサ部材が挿入された状態で、前記連結ピンとしてクレビスピンがそれ等のクレビス、伝達部材、およびセンサ部材を貫通して両側に突き出すように前記ブッシュ内を相対回転可能に挿通させられており、(b) 前記センサ部材には、前記クレビスピンから前記円筒状部材を介して前記反力が加えられるとともに、前記伝達部材から前記一対の支持ピンを介して前記踏込み操作力が加えられることを特徴とする。
　第５発明は、第３発明または第４発明のペダル操作量検出装置において、(a) 前記伝達部材は前記ペダルアームで、(b) 前記センサ部材には、そのペダルアームから前記一対の支持ピンを介して前記踏込み操作力が加えられ、前記連結ピンから前記円筒状部材を介して前記反力が加えられることを特徴とする。
　第６発明は、第１発明～第４発明の何れかのペダル操作量検出装置において、(a) 前記支持軸心と平行な軸心まわりに回動可能に配設されるとともに、連結リンクを介して前記ペダルアームに連結された中間レバーを備えており、(b) 前記伝達部材はその中間レバーであることを特徴とする。
　このようなペダル操作量検出装置においては、捩り中心線Ｓまわりに捩り弾性変形可能な長手形状のセンサ部材が、伝達部材から支持軸心と平行な方向へオフセットした位置に配設されて、操作入力部および反力作用部の何れか一方がその捩り中心線Ｓから支持軸心と平行な方向へ離間した位置に定められているため、ペダル操作時にはセンサ部材が撓み変形（曲げ変形）されつつ捩り中心線Ｓまわりに捩り変形させられる。このため、曲げ変形のみに比べて剛性を損なうことなく小さなスペースでセンサ部材の変形量（操作入力部および反力作用部の相対変位ストローク）を大きくすることが可能で、検出装置をコンパクトに構成しつつ検出精度を向上させることができる。
　第２発明では、一対の棒状の捩り変形部を有する８の字形状のセンサ部材が用いられるため、センサ部材の必要強度を容易に確保しつつ検出装置をコンパクトに構成できる。
　第３発明では、センサ部材が伝達部材（ペダルアームや中間レバーなど）の側面に配設されるため、例えば前記特許文献１のように操作ペダルと出力部材（オペレーティングロッド）との間に直列に検出装置を設ける場合に比較して、操作ペダル装置の前後方向の寸法が従来と同程度に維持され、コンパクトに構成できる。また、伝達部材に一体的に設けられた一対の支持ピンによってセンサ部材の長手方向の両端部が支持されているため、センサ部材の姿勢が安定し、検出精度が向上する。更に、センサ部材の中間部分に円筒状部材が一体的に設けられ、伝達部材に設けられた貫通穴内に挿入されているとともに、その円筒状部材内に固設されたブッシュの内部を連結ピンが挿通させられているため、その連結ピンの両端を支持して踏込み操作力または反力を加えることが可能で、連結ピンの姿勢が安定し、検出精度の向上に寄与するとともに、例えば過大な踏込み操作力が加えられた際に、円筒状部材が貫通穴に当接させられることにより、センサ部材の過度の変形や損傷が防止されるようにすることができる。
　また、円筒状部材に対するブッシュの取付位置を容易に変更することが可能で、連結ピンとの接触部分である操作入力部または反力作用部の位置を容易に調整できる。すなわち、ブッシュの取付位置によって操作入力部または反力作用部のモーメントアーム長さが変化するため、踏込み操作力に対するセンサ部材の捩り変形量の変化特性を適当に設定することが可能で、センサ部材の剛性に拘らずペダル常用域での検出精度を適切に高めることができる。
　第４発明では、出力部材と伝達部材との連結部分にセンサ部材が配設され、その出力部材に伝達されるペダル操作量が検出されるため、例えば出力部材を介して機械的に油圧ブレーキ等を作動させる場合のそのブレーキ力等を高い精度で検知できる。また、出力部材に一体的に固設された二股状のクレビスの内側に伝達部材およびセンサ部材が挿入された状態で、連結ピンとしてクレビスピンがそれ等のクレビス、伝達部材、およびセンサ部材を貫通して両側に突き出すように前記ブッシュ内を相対回転可能に挿通させられており、そのクレビスピンの両端がクレビスによって支持されるため、クレビスピンの姿勢が安定し、検出精度が向上する。
　第５発明は、上記伝達部材がペダルアームの場合で、第６発明は中間レバーの場合であり、何れの場合も大きな設計変更を必要とすることなくそれ等の側面に前記センサ部材を配設することにより、簡単にペダル操作量（踏込み操作力や踏込みストローク）を電気的に検出できるようにすることができる。
本発明が適用された常用ブレーキ用の車両用操作ペダル装置の一例を示す概略図で、車両の左側から見た左側面図である。 図１の車両用操作ペダル装置の一部を省略した右側面図である。 図２における III－III 矢視断面部分の拡大図である。 図３におけるIV－IV矢視断面図で、反力Ｒによる変形形態を説明する図である。 本発明の他の実施例を説明する図で、(a) は支持軸心Ｏの軸方向から見た正面図、(b) は(a) におけるVB－VB矢視断面図である。 本発明が中間レバーを有する車両用操作ペダル装置に適用された場合の一例を説明する図で、図２に相当する右側面図である。 各実施例のブッシュとして好適に用いられる他の態様を説明する断面図である。
　本発明のペダル操作量検出装置は、常用ブレーキ用のブレーキペダル装置に好適に適用されるが、アクセル用やクラッチ用、パーキングブレーキ用などの他の車両用操作ペダル装置に適用することもできる。車両用以外の操作ペダル装置に適用することも可能である。ペダル操作量検出装置は、センサ部材の変形を電気的に検出するもので、センサ部材の変形は踏込み操作力に対応するが、一般に踏込み操作力に応じて操作ペダルの踏込みストロークも変化するため、ペダル操作量として踏込み操作力または踏込みストローク、或いはその両方を検出するように構成される。踏込み操作力は、ペダルに対する入力に限らず、出力部材に対する出力などでも良い。これ等の踏込み操作力や踏込みストロークは、センサ部材の変形量すなわち電気信号をパラメータとして定められたマップや演算式等から求めることができる。
　センサ部材の変形を検出するために、そのセンサ部材の変形部分に歪ゲージ等が設けられるが、センサ部材の所定部分の変位例えばセンサ部材に一体的に固設される円筒状部材の先端の変位（回転）を変位センサや回転センサ等によって検出するようにしても良いなど、種々の変形検出手段を採用できる。
　出力部材は、例えばブレーキブースタのオペレーティングロッドやブレーキマスタシリンダのプッシュロッドなどで、機械的にホイールブレーキ等を作動させるように構成されるが、電気的に検出したペダル操作量に応じて電気的にホイールブレーキや車両駆動装置等を制御する電気式（バイワイヤ方式）の操作ペダル装置に適用することも可能で、その場合は、ストロークシミュレータや反力機構等を出力部材に連結して所定の反力が加えられるようにすれば良い。
　操作入力部および反力作用部の何れか一方は、捩り中心線Ｓから支持軸心と平行な方向へ離間した位置に定められるが、これは支持軸心と平行な方向に対して直角方向に加えられる踏込み操作力や反力が捩り中心線Ｓからずれた位置に作用し、モーメントが生じてセンサ部材がその捩り中心線Ｓまわりに捩られるようにすることを意図したもので、例えば第３発明のように捩り中心線Ｓに対して直交し且つ支持軸心と平行な方向へ離間した位置に定められるが、少なくとも捩り中心線Ｓから支持軸心と平行な方向へ離間した位置であれば良い。センサ部材は、単純な捩り変形ではなく、軸方向の曲げを伴いながら捩り中心線Ｓまわりに捩じられる。
　踏込み操作力および反力は、何れも支持軸心と平行な方向に対して直角方向に加えられるが、その方向は逆向きであるため、操作入力部および反力作用部の両方が捩り中心線Ｓから支持軸心と平行な方向へ同じ寸法だけ離間した位置に定められても、センサ部材はその捩り中心線Ｓまわりに捩られるようになるが、本発明では、操作入力部および反力作用部が支持軸心と平行な方向において互いにずれた位置に定められる。
　第２発明では、８の字形状のセンサ部材が用いられるが、他の発明の実施に際しては単純な直線状の丸棒や角棒、或いは円弧状に湾曲していたり折れ曲がっていたりしていても良いなど種々の態様が可能である。８の字形状は、例えば四隅が角張った形状（「日」の字形状）が適当であるが、完全な直角である必要はなく、円弧形状の丸みを設けたり面取り状の傾斜部を設けたりしても良い。
　第３発明では、センサ部材が伝達部材の平坦部の側面に平行に配設されているが、第１発明の実施に際しては、ペダルアームや中間レバーの前端縁にセンサ部材を配設することもできるなど種々の態様が可能である。円筒状部材はセンサ部材と別体に構成され、圧入や溶接等により一体的に固設されるが、可能であればその円筒状部材をセンサ部材と一体に構成しても良い。支持ピンについても、伝達部材と別体に構成され、必要に応じて溶接等により一体的に接合されるが、可能であればその支持ピンを伝達部材と一体に構成しても良い。
　センサ部材に一体的に設けられる円筒状部材は、踏込み操作力或いは反力の入力方向に対して略直角に交差する姿勢で配設されるため、それ等の踏込み操作力或いは反力によって効率良く捩り中心線Ｓまわりに回動させられ、センサ部材をその捩り中心線Ｓまわりに捩り変形させる。踏込みストロークの全域に亘って捩り中心線Ｓまわりに回動させられても良いが、ペダル常用域のみで回動させられ、過大な踏込み操作力或いは反力が加えられた場合には、伝達部材の貫通穴に当接させられてそれ以上のセンサ部材の捩り変形を防止することもできる。これにより、ペダル常用域内のペダル操作量を適切に検出できるとともに、過大な踏込み操作力が加えられた際のセンサ部材の過度の変形や損傷が適切に防止される。
　また、センサ部材が伝達部材に接触していると捩り変形が阻害される可能性があるため、支持ピンによって支持される両端部を除いて、伝達部材から浮き上がるように所定寸法だけ離間した状態で、その伝達部材の側面に配設することが望ましい。支持ピンによって支持される両端部には、伝達部材との間に摩擦が小さいワッシャ等を介在させても良い。
　第４発明では、出力部材に一体的にクレビスが固設され、クレビスピンを介してセンサ部材の円筒状部材に相対回転可能に連結されているが、例えば連結リンクを介して操作ペダルに中間レバーが連結され、その中間レバーに出力部材がクレビス等により相対回転可能に連結されている場合、操作ペダルの連結リンクが連結された部分や、中間レバーの連結リンクが連結された部分にセンサ部材を配設し、連結リンクを円筒状部材に相対回転可能に連結するようにしても良いなど、センサ部材の配設箇所は適宜定められる。
　本発明はまた、例えば、支持軸心まわりに回動可能に配設されて踏込み操作される操作ペダルのペダルアームを含む伝達部材と、該伝達部材から踏込み操作力が伝達されるとともに該踏込み操作力に対応する反力が加えられる出力部材とを有する操作ペダル装置に関して、前記伝達部材の荷重伝達経路に配設されて前記踏込み操作力および前記反力によって変形させられるセンサ部材を有し、該センサ部材の変形を電気的に検出するペダル操作量検出装置において、(a) 前記センサ部材は、長手方向の捩り中心線Ｓまわりに捩り弾性変形可能な長手形状の部材で、前記支持軸心と平行に前記伝達部材に一体的に設けられた一対の支持ピンによって該長手方向の両端部が支持されることにより、該伝達部材から該支持軸心と平行な方向へオフセットした位置に配設されているとともに、(b) 該センサ部材の長手方向の中間部分には、前記支持ピンと平行に取付穴が設けられて、一端部が該センサ部材から前記支持軸心と平行な方向へ突き出す円筒状部材が一体的に固設されており、(c) 該円筒状部材が前記センサ部材から突き出す部分の内側に同心にブッシュが一体的に固設されて、該ブッシュの内部を連結ピンが挿通させられており、(d) 前記一対の支持ピンによって支持されている被支持部、および前記ブッシュと前記連結ピンとの接触部分の何れか一方が、前記踏込み操作力が加えられる操作入力部として機能し、他方が前記反力が加えられる反力作用部として機能し、それ等の操作入力部と反力作用部とが前記支持軸心と平行な方向に互いにずれていることを特徴とする、ように構成される。
　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～図４は、本発明の一実施例であるペダル操作量検出装置１０が設けられた常用ブレーキ用の車両用操作ペダル装置８を説明する図で、図１は車両搭載状態において車両の左側から見た左側面図、図２は一部を省略した右側面図、図３は図２における III－III 矢視断面部分の拡大図、図４は図３におけるIV－IV矢視断面図で、反力Ｒによる変形形態を説明する図である。図１において、車両に一体的に固設されるペダルサポート１２には、略水平な支持軸１４の軸心（支持軸心）Ｏまわりに回動可能に操作ペダル１６が配設されている。操作ペダル１６は、制動要求に応じて運転者により踏込み操作されるもので、支持軸心Ｏに対して垂直な平坦な長手板状のペダルアーム１８を備えている。このペダルアーム１８の下端部には踏部（パッド）２０が設けられているとともに、中間部分（上下の中央より上方部分）にはペダル操作量検出装置１０を介してブレーキブースタのオペレーティングロッド２２が連結されている。操作ペダル１６は、踏込み操作力Ｆが加えられる入力部材に相当し、オペレーティングロッド２２は、その操作ペダル１６からペダル操作量検出装置１０を介して踏込み操作力Ｆが伝達されるとともに、その踏込み操作力Ｆに対応する反力Ｒがブレーキブースタから加えられる出力部材に相当する。なお、電気的にホイールブレーキを制御するバイワイヤ方式の操作ペダル装置の場合には、反力機構等によって所定の反力が作用させられる反力部材がオペレーティングロッド２２の代りに連結される。
　オペレーティングロッド２２の端部には、ねじ結合等により二股状（Ｕ字形状）のクレビス２４が一体的に固設されているとともに、前記支持軸１４と平行な断面円形の円柱形状のクレビスピン２６を介してペダル操作量検出装置１０に連結されている。ペダル操作量検出装置１０は、断面四角形の略直線の角棒状のセンサ部材３０を有して構成されており、そのセンサ部材３０は、支持軸心Ｏに対して垂直な平坦な板状のペダルアーム１８の側面、すなわち支持軸心Ｏと平行な方向へオフセットした位置に平行に配置され、長手方向の両端部において一対の支持ピン３２、３４を介してペダルアーム１８に配設されている。支持ピン３２、３４は、それぞれセンサ部材３０に向かって垂直に突き出すように、すなわち支持軸心Ｏと平行に突き出すように、ペダルアーム１８に設けられたピン穴４０、４２内に圧入固定され、或いは溶接等によって一体的に固設されているとともに、センサ部材３０に設けられた支持穴３６、３８内を相対回転可能に挿通させられ、先端部がカシメ加工されることによって抜け出し不能とされている。センサ部材３０は、長手方向の軸心と略一致する捩り中心線Ｓまわりに捩り弾性変形可能なもので、本実施例ではその捩り中心線Ｓが支持軸心Ｏと略直角に交差する姿勢で配設されている。ペダルアーム１８は伝達部材に相当し、全体が支持軸心Ｏに対して垂直な平坦部である。
　センサ部材３０の長手方向の中央、すなわち上記一対の支持ピン３２と３４との間の中間位置にはカラー取付穴４４が設けられ、支持ピン３２、３４と平行にペダルアーム１８に向かって突き出すように、言い換えれば捩り中心線Ｓに対して直交し且つ支持軸心Ｏと平行な方向へ突き出すように、円筒形状のカラー４６が圧入固定或いは溶接等により一体的に固設されている。ペダルアーム１８には支持軸心Ｏと平行に貫通穴４８が設けられており、カラー４６は、所定の遊びを持ってその貫通穴４８内を挿通させられている。また、カラー４６の内周面であってセンサ部材３０から突き出す先端部分、本実施例ではペダルアーム１８の板厚方向の中間に位置する部分には、ブッシュ５０が圧入等により同心に一体的に固設されており、前記クレビスピン２６は、このブッシュ５０の内周面に摺接する状態で相対回転可能に挿通させられている。ペダルアーム１８およびセンサ部材３０は、二股状のクレビス２４の内側に挿入されており、カラー４６を貫通して両側に突き出すクレビスピン２６の両端部がクレビス２４によって支持され、スナップリング等により抜け出し不能とされている。カラー４６は円筒状部材に相当し、クレビスピン２６は連結ピンに相当する。
　上記センサ部材３０は、ペダルアーム１８の上半分にペダルアーム１８に沿って上下方向に配設されており、車両の前方へ向かって略水平に配設されるとともにペダルアーム１８により前方へ押圧されるオペレーティングロッド２２に対して略直角となる姿勢で、クレビスピン２６を介して連結されている。したがって、操作ペダル１６が踏込み操作力Ｆで踏込み操作されると、センサ部材３０には、ペダルアーム１８から一対の支持ピン３２、３４を介して踏込み操作力Ｆが加えられ、カラー４６からブッシュ５０、クレビスピン２６を介してオペレーティングロッド２２に伝達される一方、反力Ｒがクレビスピン２６からブッシュ５０を介してカラー４６に加えられる。
　すなわち、図３に示すように、紙面の裏側から表側へ向かう方向の踏込み操作力Ｆが一対の支持ピン３２、３４からセンサ部材３０の長手方向の上下の両端部に加えられる一方、紙面の表側から裏側へ向かう方向の反力Ｒがブッシュ５０からカラー４６の先端部分に加えられる。このため、それ等の踏込み操作力Ｆおよび反力Ｒに応じてセンサ部材３０は、長手方向の中央部分が相対的に図３の紙面の裏側へ湾曲するように撓み変形させられる。前記支持ピン３２、３４と支持穴３６、３８との間には、上記センサ部材３０の撓み変形を許容するように所定の遊びが設けられている。
　また、反力Ｒが捩り中心線Ｓから離間したカラー４６の先端部分に加えられることから、図４の(b) に示すようにカラー４６が反力Ｒの作用方向へ傾斜（回転）させられ、センサ部材３０が捩り中心線Ｓの左まわりに捩り変形させられる。カラー４６と貫通穴４８との間の遊びは、このようなカラー４６の変位や傾斜を許容するように定められ、踏込み操作力Ｆが予め定められたペダル常用域を超えるとカラー４６が貫通穴４８に当接し、それ以上のカラー４６の変位すなわちセンサ部材３０の変形が阻止される寸法に設定されている。ブッシュ５０の肉厚等も、カラー４６が所定角度だけ傾斜することを許容するように定められる。これにより、ペダル常用域内の踏込み操作力Ｆを適切に検出できるとともに、過大な踏込み操作力Ｆが加えられた際のセンサ部材３０の過度の変形や損傷が適切に防止される。ブッシュ５０とクレビスピン２６との間には、カラー４６と一体的にブッシュ５０がクレビスピン２６に対して傾斜することを許容するように、必要に応じて所定の遊びが設けられる。
　そして、上記撓み変形（曲げ変形）および捩り変形によるセンサ部材３０の変形を、例えばセンサ部材３０の側面に設けられた歪ゲージ等の変形検出手段５２（図２参照）により電気的に検出することにより、予め定められたマップや演算式などからペダル操作量として踏込み操作力Ｆが求められる。変形検出手段５２は例えばブリッジ回路を形成するように複数箇所に設けられる。
　ここで、操作ペダル１６の踏込み操作に伴ってセンサ部材３０およびオペレーティングロッド２２はクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動させられるが、踏込みストロークの全域に亘って反力Ｒの入力方向に対してセンサ部材３０が交差する姿勢に保持されるように、そのセンサ部材３０のペダルアーム１８に対する取付姿勢が設定される。また、センサ部材３０がペダルアーム１８に接触していると摺動抵抗によって変形が不安定になるため、支持ピン３２、３４によって支持される両端部を除いてペダルアーム１８から浮き上がるように所定寸法だけ離間した状態で、そのペダルアーム１８の側面に平行に配設されており、踏込み操作力Ｆおよび反力Ｒに対して常に略一定の変形態様で変形させられるようになっている。踏込み操作力Ｆの代わりに、或いは踏込み操作力Ｆに加えて、操作ペダル１６の踏込みストロークをマップなどから求めることもできる。踏込み操作力Ｆは、操作ペダル１６に対する入力だけでなく、オペレーティングロッド２２に対する出力であっても良い。
　本実施例では、支持ピン３２、３４がペダルアーム１８に一体的に固設されており、その支持ピン３２、３４と支持穴３６、３８との接触部分、すなわちセンサ部材３０が支持ピン３２、３４によって支持される被支持部が、センサ部材３０に対して踏込み操作力Ｆが作用する操作入力部である。また、クレビスピン２６とブッシュ５０との接触部分が、センサ部材３０に対して反力Ｒが作用する反力作用部である。
　このように、本実施例のペダル操作量検出装置１０においては、捩り中心線Ｓまわりに捩り弾性変形可能な長手形状のセンサ部材３０が、ペダルアーム１８から支持軸心Ｏと平行な方向へオフセットした位置に配設され、反力Ｒが作用する反力作用部がその捩り中心線Ｓから支持軸心Ｏと平行な方向へ離間した位置に定められているため、ペダル操作時にはセンサ部材３０が撓み変形させられるとともに捩り中心線Ｓまわりに捩り変形させられる。このため、曲げ変形のみに比べて剛性を損なうことなく小さなスペースでセンサ部材３０の変形量（操作入力部および反力作用部の相対変位ストローク）を大きくすることが可能で、ペダル操作量検出装置１０をコンパクトに構成しつつ検出精度を向上させることができる。
　また、センサ部材３０がペダルアーム１８の側面に配設されているため、例えば前記特許文献１のように操作ペダル１６とオペレーティングロッド２２との間に直列に検出装置を設ける場合に比較して、車両用操作ペダル装置８の前後方向の寸法が従来と同程度に維持され、コンパクトに構成できて車両への搭載性が向上する。特に、センサ部材３０がペダルアーム１８の側面に配設されるため、大きな設計変更が不要で、簡単に踏込み操作力Ｆを電気的に検出できるようにすることができる。
　また、ペダルアーム１８に一体的に固設された一対の支持ピン３２、３４によってセンサ部材３０の長手方向の両端部が支持されているため、センサ部材３０の姿勢が安定し、検出精度が向上する。
　また、センサ部材３０の長手方向の中間部分（実施例では中央）にカラー４６が一体的に固設され、ペダルアーム１８に設けられた貫通穴４８内に挿入されているとともに、そのカラー４６内に固設されたブッシュ５０を介してクレビスピン２６が相対回転可能に貫通させられ、そのクレビスピン２６の両端がクレビス２４により支持されて反力Ｒが加えられるため、クレビスピン２６の姿勢が安定し、検出精度の向上に寄与する。
　また、カラー４６の内周面に圧入等によってブッシュ５０が一体的に固設されるため、そのブッシュ５０の取付位置を容易に変更することが可能で、クレビスピン２６との接触部分である反力作用部の位置を容易に調整できる。すなわち、ブッシュ５０の取付位置によって反力Ｒのモーメントアーム長さが変化するため、踏込み操作力Ｆに対するセンサ部材３０の捩り変形量の変化特性を適当に設定することが可能で、センサ部材３０の剛性に拘らずペダル常用域での検出精度を適切に高めることができる。
　また、出力部材であるオペレーティングロッド２２とペダルアーム１８との連結部分にセンサ部材３０が配設され、オペレーティングロッド２２に伝達される踏込み操作力Ｆが検出されるため、オペレーティングロッド２２を介して機械的に作動させられる油圧ブレーキのブレーキ力を高い精度で検知できる。
　また、オペレーティングロッド２２に一体的に固設された二股状のクレビス２４の内側にペダルアーム１８およびセンサ部材３０が挿入された状態で、連結ピンとしてクレビスピン２６がそれ等のクレビス２４、ペダルアーム１８、およびセンサ部材３０を貫通して両側に突き出すようにブッシュ５０内を相対回転可能に挿通させられており、そのクレビスピン２６の両端がクレビス２４によって支持されるため、クレビスピン２６の姿勢が安定し、検出精度が向上する。
　また、貫通穴４８とカラー４６との間の遊びは、踏込み操作力Ｆが予め定められたペダル常用域を超えるとカラー４６が貫通穴４８に当接し、それ以上のカラー４６の変位すなわちセンサ部材３０の変形が阻止される寸法に設定されているため、ペダル常用域内の踏込み操作力Ｆを適切に検出できるとともに、過大な踏込み操作力Ｆが加えられた際のセンサ部材３０の過度の変形や損傷が適切に防止される。
　次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記実施例と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
　図５のペダル操作量検出装置６０は、前記実施例に比較してセンサ部材６２の構成（形状）が相違する。図５の(a) は支持軸心Ｏの軸方向から見た正面図、すなわち(b) の右側から見た図で、(b) は(a) におけるVB－VB矢視断面図、すなわち前記図３に相当する断面図である。このセンサ部材６２は、捩り中心線Ｓを挟んで対称的に捩り中心線Ｓと平行な一対の断面四角形の角棒状の捩り変形部６４、６６を有するとともに、その捩り変形部６４、６６の長手方向の両端および中央がそれぞれ３本の断面四角形の角棒状の連結部６８、７０、７２を介して互いに連結された角張った８の字形状（「日」の字形状）を成しており、支持軸心Ｏの軸方向から見て８の字形状を成す姿勢でペダルアーム１８の側面に配置されている。３本の連結部６８、７０、７２のうち捩り変形部６４、６６の両端を連結する一対の端部連結部６８、７２の中央、すなわち捩り中心線Ｓが通る部分には、前記支持穴３６、３８が設けられ、前記支持ピン３２、３４によって支持されるようになっている。また、捩り変形部６４、６６の中央を連結する中央連結部７０の中央、すなわち捩り中心線Ｓが通る部分には、前記カラー取付穴４４が設けられて前記カラー４６が一体的に固設されている。そして、一対の捩り変形部６４、６６の各々の両側面であって、中央連結部７０を挟んだ上下の２箇所、すなわちペダル操作力Ｆに応じて捩り変形させられる部分には、それぞれ前記変形検出手段５２が取り付けられ、その変形が電気的に検出されるようになっている。
　本実施例においても、ペダル操作時にはセンサ部材６２が撓み変形されつつ捩り中心線Ｓまわりに捩り変形させられるため、曲げ変形のみに比べて剛性を損なうことなく小さなスペースでセンサ部材６２の変形量（操作入力部および反力作用部の相対変位ストローク）を大きくすることが可能で、ペダル操作量検出装置６０をコンパクトに構成しつつ検出精度を向上させることができるなど、前記実施例と同様の効果が得られる。
　また、本実施例では、一対の棒状の捩り変形部６４、６６を有する８の字形状のセンサ部材６２が用いられているため、センサ部材６２の必要強度を容易に確保しつつペダル操作量検出装置６０をコンパクトに構成できる。
　図６の車両用操作ペダル装置９０は中間レバー９２を備えており、その中間レバー９２を介して操作ペダル１６からオペレーティングロッド２２に操作力が伝達される場合で、図６は前記図２に相当する右側面図である。中間レバー９２は、前記支持軸１４と平行な支持ピン９４によって前記ペダルサポート１２に回動可能に配設されているとともに、連結リンク９６を介して操作ペダル１６に連結され、その操作ペダル１６の踏込み操作に連動して機械的に支持ピン９４まわりに回動させられる。連結リンク９６は、その両端部において支持軸１４と平行な一対の連結ピン９８、１００を介してそれぞれ操作ペダル１６、中間レバー９２に相対回動可能に連結されている。
　そして、上記中間レバー９２に前記ペダル操作量検出装置１０が一対の支持ピン３２、３４を介して配設されており、カラー４６に固設されたブッシュ５０内を相対回転可能に挿通させられるクレビスピン２６を介してオペレーティングロッド２２に連結されている。本実施例においても、実質的に前記図１の実施例と同様の作用効果が得られる。この実施例では、中間レバー９２が伝達部材に相当し、支持軸心Ｏに対して垂直な平坦な板状を成している。
　なお、上記図６の実施例においても、ペダル操作量検出装置１０の代わりに図５のペダル操作量検出装置６０を採用することができる。また、連結リンク９６が連結ピン９８、１００を介してペダルアーム１８、中間レバー９２に相対回動可能に連結される連結部分に本発明のペダル操作量検出装置を設けることも可能である。すなわち、ペダルアーム１８の連結リンク９６が連結される部分に前記ペダル操作量検出装置１０または６０を配設し、カラー４６内のブッシュ５０に相対回転可能に連結ピン９８を挿通させて連結しても良いし、中間レバー９２の連結リンク９６が連結される部分に前記ペダル操作量検出装置１０または６０を配設し、カラー４６内のブッシュ５０に相対回転可能に連結ピン１００を挿通させて連結しても良い。
　図７の(a) ～(e) は、カラー４６の内周面の所定位置に圧入等により一体的に固設されるブッシュの別の態様を示す図で、(a) のブッシュ１１０は、内周面が内側へ膨出するように軸方向において円弧状に湾曲させられている。(b) は、軸方向に僅かに離間して同一形状の一対ののブッシュ１１２が配設されている場合で、それ等のブッシュ１１２は、(a) と同様に内周面が内側へ膨出するように湾曲させられている。(c) のブッシュ１１４は断面が台形の場合で、(d) のブッシュ１１６は断面が三角形の場合である。また、(e) は、(d) のブッシュ１１６を、軸方向に僅かに離間して一対設けた場合である。この中(a) および(d) のブッシュ１１０、１１６によれば、クレビスピン２６との接触長さが短いため、クレビスピン２６との間の遊びが小さくてもカラー４６が捩り中心線Ｓまわりに円滑に回動させられるようになる。
　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、これ等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。
　８、９０：車両用操作ペダル装置　　１０、６０：ペダル操作量検出装置
１６：操作ペダル　　１８：ペダルアーム（伝達部材）　　２２：オペレーティングロッド（出力部材）　　２６：クレビスピン（連結ピン）　　３０、６２：センサ部材　　３２、３４：支持ピン　　３６、３８：支持穴　　４６：カラー（円筒状部材）　　４８：貫通穴　　５０、１１０、１１２、１１４、１１６：ブッシュ　　６４、６６：捩り変形部　　６８、７２：端部連結部　　７０：中央連結部　　９２：中間レバー（伝達部材）　　９６：連結リンク　　Ｏ：支持軸心　　Ｆ：踏込み操作力　　Ｒ：反力　　Ｓ：捩り中心線

Claims (6)

  1. 　支持軸心まわりに回動可能に配設されて踏込み操作される操作ペダルのペダルアームを含む伝達部材と、該伝達部材から踏込み操作力が伝達されるとともに該踏込み操作力に対応する反力が加えられる出力部材とを有する操作ペダル装置に関して、前記伝達部材の荷重伝達経路に配設されて前記踏込み操作力および前記反力によって変形させられるセンサ部材を有し、該センサ部材の変形を電気的に検出するペダル操作量検出装置において、
    　前記センサ部材は、長手方向の捩り中心線Ｓまわりに捩り弾性変形可能な長手形状の部材で、前記伝達部材から前記支持軸心と平行な方向へオフセットした位置に配設されており、
    　該センサ部材に前記踏込み操作力が加えられる操作入力部、および該センサ部材に前記反力が加えられる反力作用部の何れか一方は、前記捩り中心線Ｓから前記支持軸心と平行な方向へ離間した位置に定められているとともに、
    　該操作入力部および該反力作用部は前記支持軸心と平行な方向において互いにずれた位置に定められている
    　ことを特徴とするペダル操作量検出装置。
  2. 　前記センサ部材は、前記捩り中心線Ｓを挟んで対称的に該捩り中心線Ｓと平行な一対の棒状の捩り変形部を有するとともに、該捩り変形部の長手方向の両端および中央が３本の連結部を介して互いに連結された８の字形状を成しており、
    　前記支持軸心の軸方向から見て８の字形状を成す姿勢で配設されるとともに、前記３本の連結部のうちの一対の端部連結部および残りの中央連結部の何れか一方に前記踏込み操作力が伝達され、他方に前記反力が伝達される
    　ことを特徴とする請求項１に記載のペダル操作量検出装置。
  3. 　前記伝達部材は、前記支持軸心に対して垂直な平坦部を有する板形状の部材で、該支持軸心または該支持軸心と平行な軸心まわりに回動可能に配設されているとともに、
    　前記センサ部材は、前記伝達部材の前記平坦部の側面と平行に配設されている一方、
    　該センサ部材の長手方向の中間部分に、前記捩り中心線Ｓに対して直交し且つ前記支持軸心と平行な方向へ突き出すように一体的に設けられ、前記伝達部材に設けられた貫通穴内に遊びを有して挿入されている円筒状部材と、
    　該円筒状部材が前記センサ部材から突き出す部分の内側に同心に一体的に固設されるとともに、内部を連結ピンが挿通させられるブッシュと、
    　前記伝達部材にそれぞれ前記円筒状部材と平行に前記センサ部材に向かって突き出すように一体的に設けられ、該センサ部材の長手方向の両端部に設けられた一対の支持穴内に相対回転可能に挿入されて該センサ部材を支持している一対の支持ピンと、
    　を有し、前記一対の支持ピンと前記支持穴との接触部分、および前記ブッシュと前記連結ピンとの接触部分の何れか一方が前記操作入力部として機能し、他方が前記反力作用部として機能する
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載のペダル操作量検出装置。
  4. 　前記出力部材に一体的に固設された二股状のクレビスの内側に前記伝達部材および前記センサ部材が挿入された状態で、前記連結ピンとしてクレビスピンが該クレビス、該伝達部材、および該センサ部材を貫通して両側に突き出すように前記ブッシュ内を相対回転可能に挿通させられており、
    　前記センサ部材には、前記クレビスピンから前記円筒状部材を介して前記反力が加えられるとともに、前記伝達部材から前記一対の支持ピンを介して前記踏込み操作力が加えられる
    　ことを特徴とする請求項３に記載のペダル操作量検出装置。
  5. 　前記伝達部材は前記ペダルアームで、
    　前記センサ部材には、該ペダルアームから前記一対の支持ピンを介して前記踏込み操作力が加えられ、前記連結ピンから前記円筒状部材を介して前記反力が加えられる
    　ことを特徴とする請求項３または４に記載のペダル操作量検出装置。
  6. 　前記支持軸心と平行な軸心まわりに回動可能に配設されるとともに、連結リンクを介して前記ペダルアームに連結された中間レバーを備えており、
    　前記伝達部材は該中間レバーである
    　ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のペダル操作量検出装置。
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