(57)【要約】【課題】この発明は、コスト低減可能で小型化を図ることができるブレーキペダル機構を提供するものである。【解決手段】減速制動を行う際に踏み込み量を伝えるブレーキペダルパッドと、車両横方向に平行な軸を回転軸として回転可能なように配設されるとともに、アーム根元部に入力軸が接続されアーム先端部に前記ブレーキペダルパッドが設置される入力アームと、前記入力アームと同一の回転軸にて回転可能なように配設されるとともに、アーム先端部にマスターシリンダーへの出力軸が接続される出力アームと、前記入力アームの前記入力軸と前記出力アームの前記出力軸の間に角度差を発生させる差動機構を備え、前記差動機構により前記入力アームの前記入力軸と前記出力アームの前記出力軸の間の角度差を変化させるようにしたものである。【選択図】図２
2011225012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運転席足下において車体に固定されるブラケットと、減速制動を行う際に踏み込み量を伝えるブレーキペダルパッドと、車両横方向に平行な軸を回転軸として回転可能なように配設されるとともに、アーム根元部に入力軸が接続されアーム先端部に前記ブレーキペダルパッドが設置される入力アームと、前記入力アームと同一の回転軸にて回転可能なように配設されるとともに、アーム根元部に出力軸が接続されアーム先端部にブレーキ負圧ブースターの入力ロッドが接続される出力アームと、前記入力アームの前記入力軸と前記出力アームの前記出力軸の間に角度差を発生させる差動機構を備え、前記差動機構により前記入力アームの前記入力軸と前記出力アームの前記出力軸の間の角度差を変化させるようにしたことを特徴とするブレーキペダル機構。
【請求項２】
前記差動機構は、円筒部材の片側に少なくとも１つ以上の回転方向にねじれた突起を有するスライド部材と、前記スライド部材に対する回転方向のすべりが規制され前記スライド部材と一体となり回転する入力軸と、前記スライド部材に接合面が嵌合するよう円筒部材の片側に少なくとも１つ以上の回転軸方向にねじれた切れ込みを有するとともに前記スライド部材に嵌合させるよう設置した出力軸と、前記スライド部材を円筒垂直方向にスライドさせるアクチュエータを有し、前記スライド部材を円筒垂直方向にスライドするよう前記アクチュエータを動作させることにより前記入力軸と前記出力軸との間に角度差を発生させることを特徴とする前記請求項１記載のブレーキペダル機構。
【請求項３】
前記差動機構は、円柱状のスライド部材と、前記スライド部材に円筒の内側が接するとともに前記スライド部材が円筒の回転軸となり回転するよう設置した入力軸と、前記スライド部材に円筒の内側が接するとともに前記スライド部材が円筒の回転軸となり前記入力軸と同一の回転軸で回転するよう設置した出力軸と、前記スライド部材を円柱垂直方向にスライドさせるアクチュエータを有し、前記スライド部材と前記入力軸との間及び前記スライド部材と前記出力軸との間の双方において、いずれか一方の部材に少なくとも１つ以上のガイド溝を刻み、もう一方の部材から連結ピンを挿入しガイド溝に接続することで前記スライド部材のスライド位置に対する前記入力軸と前記出力軸の回転角位置をそれぞれ決定し、前記スライド部材を前記アクチュエータにより円柱垂直方向にスライドさせることにより前記入力軸と前記出力軸の双方にガイド溝に連動した回転角位置を再現させ、前記入力軸と前記出力軸との間に角度差を発生させることを特徴とする前記請求項１記載のブレーキペダル機構。
【請求項４】
前記ブレーキペダル機構は、さらに反力用バネを有し、前記反力用バネの片側を前記差動機構の入力軸に、もう一方の片側を前記ブラケットに固定することを特徴とする請求項２〜３記載のブレーキペダル機構。
【請求項５】
前記ブレーキペダル機構は、さらに反力用バネと反力用差動機構を有し、前記反力用バネの片側を前記差動機構の入力軸に、もう一方の片側を前記反力用差動機構の反力用出力軸へ接続し、前記反力用差動機構の反力用入力軸を前記ブラケットへ固定することを特徴とする請求項２〜３記載のブレーキペダル機構。
【請求項６】
前記反力用差動機構は、円筒部材の片側に少なくとも１つ以上の回転方向にねじれた突起を有する反力用スライド部材と、前記反力用スライド部材に対する回転方向のすべりが規制され前記反力用スライド部材と一体となり回転する反力用入力軸と、前記反力用スライド部材に接合面が嵌合するよう円筒部材の片側に少なくとも１つ以上の回転軸方向にねじれた切れ込みを有するとともに前記反力用スライド部材に嵌合させるよう設置した反力用出力軸を有し、前記反力用スライド部材を前記差動機構に有する前記アクチュエータにより円筒垂直方向にスライドさせることにより前記反力用入力軸と前記反力用出力軸との
間に角度差を発生させることを特徴とする前記請求項５記載のブレーキペダル機構。
【請求項７】
前記反力用差動機構は、円柱状の反力用スライド部材と、前記反力用スライド部材に円筒の内側が接するとともに前記反力用スライド部材が円筒の回転軸となり回転するよう設置した反力用入力軸と、前記反力用スライド部材に円筒の内側が接するとともに前記反力用スライド部材が円筒の回転軸となり前記反力用入力軸と同一の回転軸で回転するよう設置した反力用出力軸を有し、前記反力用スライド部材と前記反力用入力軸との間及び前記反力用スライド部材と前記反力用出力軸との間の双方において、いずれか一方の部材に少なくとも１つ以上のガイド溝を刻み、もう一方の部材から連結ピンを挿入しガイド溝に接続することで前記反力用スライド部材のスライド位置に対する前記反力用入力軸と前記反力用出力軸の回転角位置をそれぞれ決定し、前記反力用スライド部材を前記差動機構に有する前記アクチュエータにより円柱垂直方向にスライドさせることにより前記反力用入力軸と前記反力用出力軸の双方にガイド溝に連動した回転角位置を再現させ、前記反力用入力軸と前記反力用出力軸との間に角度差を発生させることを特徴とする前記請求項５記載のブレーキペダル機構。
【請求項８】
前記差動機構は、サンギアとプラネタリキャリアとリングギアと少なくとも１つ以上のプラネタリギアにより構成される遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構のリングギアを兼ねる入力軸と前記遊星歯車機構のプラネタリキャリアを兼ねる出力軸と、前記遊星歯車機構のサンギアに連結し一体となって回転する差動軸と、前記差動軸に接続し回転角を入力するアクチュエータと、前記入力軸と前記作動軸の間を接続する反力バネを有し、前記アクチュエータを動作させることにより前記入力軸と前記出力軸との間に角度差を発生させることを特徴とする前記請求項１記載のブレーキペダル機構。
【請求項９】
前記差動機構は、前記入力軸と前記出力軸の間に発生する差動角を制限する差動角制限機構を有することを特徴とする請求項２〜８記載のブレーキペダル機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば差動機構を有するブレーキペダル機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に自動車に使用される油圧ブレーキ装置は、ブレーキペダルに接続されたマスターシリンダーと車両の各車輪に接続されるディスクブレーキとが油圧配管により接続され、ドライバーがブレーキペダルを踏み込むことでマスターシリンダー内のピストンにより配管内の油圧を加圧し、ディスクブレーキにおいて車輪に接続したディスクローターをブレーキディスクパッドが油圧により挟み込むことで、車両に制動をかかる仕組みとなっている。
【０００３】
またブレーキペダルとマスターシリンダー間にブレーキ負圧ブースターを設置しドライバーのブレーキ踏力のアシストを行ったり、マスターシリンダーと各ディスクブレーキ間にＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）やＥＳＣ（横滑り防止装置）といった装置を設置し、滑りやすい路面での直進制動距離短縮を行ったり同じく滑りやすい路面での旋回挙動安定を行ったりもしている。
【０００４】
一方、近年普及してきているＨＥＶ （ハイブリット車両）・ＥＶ （電気自動車）といった回生可能な動力源を持つ車両では、減速時のエネルギーを回収するため前述の油圧ブレーキとは別に回生ブレーキ装置を有している。
【０００５】
回生ブレーキ装置は、これらの車両において走行のために使用するモーターを用いて発電し、減速時のエネルギーを回生するとともに、モーターに接続した車輪を介し車両に制動力を伝え、車両を減速する仕組みとなっている。
【０００６】
しかし、回生ブレーキ装置を備えるＨＥＶ・ＥＶ車両では、ドライバーのブレーキペダルの踏み込みにより前述の油圧ブレーキ装置と回生ブレーキ装置の両方において車両の減速を行うため、回生ブレーキ装置を備えない車両に比べ、車両に大きな制動力が働くことになりドライバーに違和感を与えてしまう恐れがある。
【０００７】
また、回生ブレーキ装置によるエネルギー回収を効率よく行うためには、一時的に油圧ブレーキ装置の無効化を行い回生ブレーキ装置のみにより制動を行うことが必要である。さらに、回生ブレーキ装置は、減速時に得たエネルギーを電気的なエネルギーをＨＥＶ・ＥＶ車両に設置されたバッテリーに充電することでエネルギーの回収を行うが、バッテリーの充電量が満充電である場合それ以上エネルギーの回収を行うことができず、結果的に油圧ブレーキ装置のみで制動力を発生しなくてはならない場合もある。
【０００８】
このようなことを鑑みて特許文献１では、油圧ブレーキ装置の油圧配管を通常動作時は切り離しておき、コンピューター制御可能な独立した油圧源により各輪のディスクブレーキを動作させる仕組みを別途構成することで、ドライバーのペダル踏み込みに応じて自動的に油圧ブレーキ装置と回生ブレーキ装置の作動割合を変更するシステムを構築している。
【０００９】
また、特許文献２では、ブレーキペダルとブレーキ負圧ブースターの間にストローク量を変更する機構を挿入し、ブレーキペダルの踏み込みに対するマスターシリンダー内のピストンストロークを調整することで油圧ブレーキ装置の作動割合を変更し、回生ブレーキ装置との協調動作を行う仕組みとなっている。
【００１０】
またさらに、特許文献３では、それまでのブレーキ負圧ブースターを廃し、電動モーターによりアシストを行いさらに遊星歯車を用いることでストローク量を変更する仕組みとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３３２１９５１号公報
【特許文献２】特開２００７−２２１０５号公報
【特許文献３】特開２００７−１６０９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上述した従来の特許文献1に記載されたシステムでは、油圧ブレーキ装置の油
圧配管を一時的に切り離すブレーキバイワイヤーの構成を用いているため、これまでの車両に装備された油圧ブレーキ装置とは、ブレーキ装置の構成や油圧配管の経路が異なり複雑かつエンジンルーム側に多くの機材が必要となるといった問題点があった。そのため、通常の油圧ブレーキ装置との共通化が難しく、通常の油圧ブレーキ装置に比べコストがかかる問題点もあった。
【００１３】
一方、上述した従来の特許文献２に記載されたシステムでは、ブレーキ負圧ブースター以降においてこれまで通りの油圧ブレーキ装置を用いているため、ブレーキ負圧ブースター以降の油圧配管経路で専用の設計を必要とせず共通化が可能となっている。しかし、ブレーキペダルとブレーキ負圧ブースターの間のストローク量を変更する箇所において、直線運動のままストローク量を変更する機構を採用しているため、機構自体が大きくならざるを得なく、車室内の運転席足下が窮屈になってしまい、本装置を搭載する車両では運転席足下の空間再設計が必要になるという問題点があった。
【００１４】
また、上述した従来の特許文献３に記載されたシステムにおいては、装置自体にそれまでブレーキ負圧ブースターが行っていたブレーキ力のアシスト機能が内包された構成となっている。そのため、本装置では装置自体の出力に車両を安全に停止するのに必要なブレーキ力のアシストが必要となっており、ブレーキアシストに必要な出力及び熱容量を確保した電動モーターが必要となり、エンジンルーム側に通常のブレーキ負圧ブースター以上の設置空間が必要であるという問題点があった。またそれ以外にも前述の特許文献１同様に、通常の油圧ブレーキ装置との共通化が難しく、通常の油圧ブレーキ装置に比べコストがかかる問題点も併せ持っていた。
【００１５】
この発明はかかる問題点の解決を目的としてなされたものであり、ブレーキペダル機構をドライバーのブレーキペダルパッド踏み込み量が入力される入力アームと、ブレーキ負圧ブースターへストローク量が出力される出力アームに分離し、それら入出力アームの回転軸間に回転角を可変にする差動機構を設けることで、エンジンルーム内においては油圧配管等の経路変更を必要とせず従来の油圧ブレーキ装置と共通化が可能でコスト低減可能な、また車室内においては従来よりも小型で運転席足下の空間設計変更の必要がないブレーキペダル機構を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明に係るブレーキペダル機構は、車両の運転席足下において車体に固定されるブラケットと、減速制動を行う際に踏み込み量を伝えるブレーキペダルパッドと、車両横方向に平行な軸を回転軸として回転可能なように配設されるとともに、アーム根元部に入力軸が接続されアーム先端部に前記ブレーキペダルパッドが設置される入力アームと、前記
入力アームと同一の回転軸にて回転可能なように配設されるとともに、アーム根元部に出力軸が接続されアーム先端部にブレーキ負圧ブースターの入力ロッドが接続される出力アームと、前記入力アームの前記入力軸と前記出力アームの前記出力軸の間に角度差を発生させる差動機構を備え、前記差動機構により前記入力アームの前記入力軸と前記出力アームの前記出力軸の間の角度差を変化させるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、車両の運転席足下において車体に固定されるブラケットと、減速制動を行う際に踏み込み量を伝えるブレーキペダルパッドと、車両横方向に平行な軸を回転軸として回転可能なように配設されるとともに、アーム根元部に入力軸が接続されアーム先端部にブレーキペダルパッドが設置される入力アームと、入力アームと同一の回転軸にて回転可能なように配設されるとともに、アーム根元部に出力軸が接続されアーム先端部にブレーキ負圧ブースターの入力ロッドが接続される出力アームと、入力アームの入力軸と出力アームの出力軸の間に角度差を発生させる差動機構を備え、差動機構により入力アームの入力軸と出力アームの出力軸の間の角度差を変化させるようにしたことで、通常のブレーキペダル機構の設置空間を大きく損ねることなく従来の油圧ブレーキ装置と部品を共通化し、かつ減速制動を行う際のブレーキペダルパッドへの踏み込み量とブレーキ負圧ブースターへの出力であるストローク量を可変にする機能を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るブレーキペダル機構を含めた車両全体におけるブレーキ装置の概略図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るブレーキペダル機構の構成を示した図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るブレーキペダル機構に用いる差動機構の構成概念を示した図である。
【００１９】
【図４】この発明の実施の形態２に係るブレーキペダル機構の構成を示した図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るブレーキペダル機構に用いる差動機構の構成概念を示した図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るブレーキペダル機構の構成を示した図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係るブレーキペダル機構の構成を示した図である。
【図８】この発明の実施の形態７に係るブレーキペダル機構の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１〜図３に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係るブレーキペダル機構を含めた車両全体におけるブレーキ装置の概略図である。図２はこの発明の実施の形態１に係るブレーキペダル機構の構成を示した図である。図３はこの発明の実施の形態１に係るブレーキペダル機構に用いる差動機構の構成概念を示した図である。
【００２１】
図１に示すように、この発明の実施の形態１におけるブレーキペダル機構１０１は車室内Ａの運転席足下に設置され、ドライバーが減速制動を行う際のブレーキペダルパッドの踏み込み量を入力する。入力されたブレーキペダルパッドの踏み込み量はブレーキペダル機構１０１の差動機構を介して可変に調整され、ブレーキ負圧ブースター１０２の入力ロ
ッドにストローク量として出力される。
【００２２】
ブレーキ負圧ブースター１０２はエンジンルーム内Ｂに設置され、入力ロッドが前記ブレーキペダル機構１０１に接続できるよう一部車室内Ａに挿入されている。ブレーキ負圧ブースター１０２は、入力されたストローク量に基づきアシスト力を決定し、マスターシリンダー１０４に出力する。
【００２３】
マスターシリンダー１０４は、ブレーキ負圧ブースター１０２から伝達された力により、内部ピストンでブレーキフルードリザーバータンク１０３内のブレーキフルードを加圧し、車両の各車輪軸に装備されたディスクブレーキ装置１０６に油圧を伝達する。
【００２４】
車両の各車輪軸に装備されたディスクブレーキ装置１０６は、入力される油圧を基に装置内のブレーキディスクをブレーキディスクパッドで挟み込み、摩擦摺動により各車輪に減速トルクを与え車両を減速する。
【００２５】
なお、マスターシリンダー１０４とディスクブレーキ装置１０６の油圧配管上には近年ＡＢＳ装置若しくはＥＳＣ装置１０５が挿入され、滑りやすい路面での直進制動距離短縮を行ったり同じく滑りやすい路面での旋回挙動安定を行ったりする場合がある。
【００２６】
また、図１及びこの実施の形態１では車両の各車輪に具備するブレーキ装置としてディスクブレーキ装置１０６にて説明を行っているが、適用する車両によっては一部若しくはすべてにおいてドラムブレーキを用いる場合もある。
【００２７】
しかし、これらブレーキ負圧ブースター１０２からディスクブレーキ装置１０６の構成及び動作は、従来の油圧ブレーキ装置と同一であり本発明の効果には影響しないため、エンジンルーム内Ｂの構成変更を伴わない点がこの発明の特徴とするところである。
【００２８】
次に、この発明の実施の形態１におけるブレーキペダル機構１０１の詳細について図２に基づいて説明する。図２は、この実施の形態１のブレーキペダル機構１０１の構成を示した図である。
【００２９】
図２において、２０１は車両の運転席足下において車体に固定されるブラケット、２０２はドライバーが減速制動を行う際に踏み込み量を伝えるブレーキペダルパッド、２０３は車両横方向に平行な軸を回転軸として回転可能なようブラケット２０１につり下げられ、アーム根元で入力軸２０４に接続しアーム先端にブレーキペダルパッド２０２を有する入力アーム、２０４は入力アーム２０３の回転軸に接続される入力軸、２０５は円筒部材の片側に回転方向にねじれた突起を有するスライド部材、２０６は入力軸２０４とスライド部材２０５の軸回転方向のすべりを規制するスライドキー、２０７はスライド部材２０５に嵌合するようにねじれた切れ込みを有する出力軸である。
【００３０】
２０８は入力アーム２０３と同じく車両横方向に平行な軸を回転軸として回転可能なようブラケット２０１につり下げられ、アーム根元で出力軸２０７に接続しアーム先端にてブレーキ負圧ブースター１０２の入力ロッドに接続されストローク量を伝える出力アーム、２０９は回転に応じてスライド部材２０５を円筒垂直方向にスライドさせるスライドネジである。２１０はブラケット２０１に固定されスライドネジ２０９を回転させるモーターである。なお、モーター２１０とスライドネジ２０９にてアクチュエータが構成されている。また、入力軸２０４、スライド部材２０５、出力軸２０７、アクチュエータにより差動機構が構成されている。
【００３１】
２１１は入力軸２０４の回転角を検出する入力軸回転角センサー、２１２は出力軸２０
７の回転角を検出する出力軸回転角センサー、２１３は入力軸回転角センサー２１１及び出力軸回転角センサー２１２の取得値に基づきモーター２１０に回転指令を与える制御装置、２１４は入力軸２０４とブラケット２０１を接続しブレーキペダルパッド２０２の踏み込み量に対するブレーキ反力を再現する反力用バネである。
【００３２】
図３を用いて、入力軸２０４と出力軸２０７により構成されるこの実施の形態１のブレーキペダル機構１０１における差動機構について説明する。図３の１段目は、スライド部材２０５と出力軸２０７の嵌合前の状態を示しており、右側奥のスライド部材２０５には円筒部材の片側にねじれた突起を、左側手前の出力軸２０７にはスライド部材２０５に嵌合する切れ込みを有している。これらをねじりながら嵌合させることで、差動前の初期状態となる２段目の状態にすることができる。
【００３３】
なお、図３ではスライド部材２０５に４つのねじれた突起を有しているが、１つ以上の突起を有しそれぞれの突起の回転方向の傾きをそろえれば、突起の数は限定されるものではない。
【００３４】
また、スライド部材２０５のそれぞれの突起の大きさ及び位置についても、出力軸２０７とねじりながら嵌合できるのであれば同じく限定されない。スライド部材２０５のこれら突起の本数及び傾き、大きさ等は、嵌合面にかかる力と使用する部材の強度等を考慮した上で選定すべきものである。
【００３５】
この実施の形態１では、スライド部材２０５に対し、モーター２１０とスライドネジ２０９にて構成するアクチュエータにより回転軸垂直方向にスライド動作を行う。（モーター２１０及びスライドネジ２０９については図３には図示せず図２に記載)
【００３６】
このとき、実際にはスライド部材２０５は入力軸２０４に連動して回転可能であるが、本説明では単純化のため入力軸２０４に対する角度入力がなく、スライド部材２０５が回転しないものとして説明する。
【００３７】
この状況で前述のアクチュエータでスライド部材２０５を奥に引っ張ると、互いのねじれた嵌合面の摺動により図３の３段目及び４段目に描いているように、手前の出力軸２０７が嵌合面裏側から見て反時計回りに回転する。この仕組みによりこの実施の形態１記載のブレーキペダル機構１０１における差動機構は、スライド部材２０５と出力軸２０７の間において可変の差動角を作り出すことか可能となっている。
【００３８】
なお、このときのスライド部材２０５片側に有する突起の回転角ねじり方向についてはどちらの回転方向にねじってあってもかまわない。例えば、図３では、スライド部材２０５を右に出力軸２０７を左に配置し、スライド部材２０５の突起は嵌合面から見て反時計回りにねじっている。
【００３９】
この場合、スライド部材２０５の回転を規制しながら出力軸２０７から離れるようスライドさせることで、出力軸２０７は嵌合面裏側から見て反時計回りに回転する。その結果、入力アーム２０３に対し出力アーム２０８がドライバーに対し手前側に戻され、ブレーキ踏み込み量に対しストローク量を減少させることが可能となる。
【００４０】
一方、スライド部材２０５の突起を嵌合面から見て時計回りにねじった場合、スライド部材２０５の回転を規制しながら出力軸２０７から離れるようスライドさせると、出力軸２０７は先ほどとは逆に嵌合面裏側から見て時計回りに回転する。
【００４１】
しかし、スライド部材２０５と出力軸２０７を離した状態を差動機構の初期状態とし、
スライド部材２０５の回転を規制しながら出力軸２０７に押し込むようスライドさせると、出力軸２０７は嵌合面裏側から見て反時計回りに回転する。
【００４２】
これにより先ほどと同様、入力アーム２０３に対し出力アーム２０８がドライバーに対し手前側に戻され、ブレーキ踏み込み量に対しストローク量を減少させることが可能となる。つまり突起の回転角ねじり方向が異なった場合でも、スライド部材２０５のスライド方向を変えることで同様の効果を得ることが可能である。
【００４３】
次に、図２を用いて、この実施の形態１における差動機構により差動を行わない場合の動作、つまりブレーキ踏み込み量とストローク量を変更しない場合の動作について説明する。ドライバーが車両を減速若しくは停止させようとする場合、自身の足によりブレーキペダルパッド２０２を踏み込む動作を行う。
【００４４】
このときの踏み込み量は入力アーム２０３に伝わり、入力アーム２０３のブラケット２０１に対する固定点を回転軸とし、回転運動として接続する入力軸２０４に伝達される。入力軸２０４とスライド部材２０５はスライドキー２０６により回転軸方向のすべりが規制されているため、一体となり回転運動が伝達される。
【００４５】
このとき、モーター２１０は通電されておらず、スライドネジ２０９は固定される。よって、スライド部材２０５と出力軸２０７は常に一定のかみ合わせ距離を保ったまま嵌合されるため、スライド部材２０５の回転運動は双方の部材の接合面を介してそのまま出力軸２０７に伝達される。出力軸２０７はさらに接続する出力アーム２０８をブラケット２０１に対する固定点を回転軸として回転する。
【００４６】
出力アーム２０８のアーム先端にはブレーキ負圧ブースター１０２の入力ロッドが接続されており、アーム先端の円弧状の回転運動はストローク量としてブレーキ負圧ブースター１０２に出力される。本機構にて差動機構により差動を行わない場合はこのように動作する。
【００４７】
次に、この実施の形態１において、差動機構により差動を行う場合の動作、つまりブレーキ踏み込み量とストローク量を変更する場合の動作について説明する。ドライバーが車両を減速若しくは停止させようと自身の足でブレーキペダルパッド２０２を踏み込む動作から入力軸２０４の回転運動に変化するまでは前述の差動を行わない場合の動作と同一である。
【００４８】
差動機構により差動を行う場合、制御装置２１３によりモーター２１０に通電し、スライドネジ２０９を回転させる。スライドネジ２０９は回転に伴いスライド部材２０５を回転軸垂直方向にスライドさせる。入力軸２０４とスライド部材２０５はスライドキー２０６により回転軸方向のすべりは規制されているが、回転軸垂直方向のスライドについては可能となっている。
【００４９】
スライド部材２０５を回転軸垂直方向にスライドさせることにより、スライド部材２０５と出力軸２０７の嵌合面が変化し、スライド部材２０５と出力軸２０７の間に角度差が発生する。この入力軸２０４の回転運動に差動機構の角度差を含んだ出力軸２０７の回転運動は、出力アーム２０８に伝えられる。これにより、最終的にブレーキペダルパッド２０２の踏み込み量とブレーキ負圧ブースター１０２への出力であるストローク量を変更することができる。
【００５０】
なお、この実施の形態１のブレーキペダル機構に用いる差動機構では、スライド部材２０５のスライド可能な範囲が、入力軸２０４及びブラケット２０２、出力軸２０７の配置
によりあらかじめ限定される。そのためスライド部材２０５と出力軸２０７の間に発生可能な差動角も、一定の範囲に限定されている。
【００５１】
例えば、この実施の形態１のブレーキペダル機構の目的を、回生ブレーキ装置動作時における油圧ブレーキ装置の制動力低減に限定する場合、差動角の範囲を差動角０度から差動角１０度程度に限定することが望ましい。差動角０度というのは差動機構により差動が行われず、この実施の形態１のブレーキペダル機構１０１が差動角の発生しない通常のブレーキペダルとして動作することを意味している。
【００５２】
また、差動角１０度というのは、入力アーム２０３に対し出力アーム２０８が運転席手前方向に１０度引き戻される状態を意味している。このように差動の範囲を機構的に限定することにより、アクチュエータの誤作動により差動角がマイナス方向に減り続けた場合でも、差動角０度以下になることはなく、出力アーム２０８が入力アーム２０３以上ブレーキ負圧ブースター１０２側に押し込まれ、ドライバーの意思に反して制動がかかるといった心配がなくなる。
【００５３】
また、同様に、アクチュエータの誤動作により差動角がプラス方向に増え続けた場合でも、あらかじめ最大の差動角を機構的に制限しておくことで、それ以上入力アーム２０３と出力アーム２０８の角度が広がることを防ぎ、差動機構が最大差動角から動かなくなった場合でも、ドライバーがさらにブレーキペダルパッド２０２を踏み込むことで、以降は差動角の発生しない通常のブレーキペダルとして動作することが可能となる。
【００５４】
なお、本実施の形態１のブレーキペダル機構の目的を、回生ブレーキ装置動作時における油圧ブレーキ装置の制動力低減に限定する場合、差動角の範囲を差動角０度から差動角１０度程度に限定することが望ましいとしたが、これは一般的な乗用車に使用するブレーキペダルでの一例であり、必ずしもこの値に限定される物ではなく、使用する車両の油圧ブレーキ装置の特性およびブレーキペダル動作範囲に応じて決定すべきである。
【００５５】
また、本実施の形態１では本発明の使用目的を前記回生ブレーキ装置動作時における油圧ブレーキ装置の制動力低減としているが、これら以外の目的に使用する場合は前記差動角の範囲に限定する必要はない。例えば本発明と車両前方の車間距離を把握するカメラおよびミリ波レーザー等と組み合わせ、車間距離に応じて自動的に車両を減速する自動ブレーキとして使用する場合、差動角の範囲は負の方向へ限定するべきである。また、前記車間距離に応じた自動ブレーキと回生ブレーキ時の油圧ブレーキ装置の制動力低減の両方の機能を併せ持つ場合は、それら両方の作動範囲を互いに満たすように設定すべきである。
【００５６】
次に、反力用バネ２１４について説明する。差動機構や反力用バネを有さない通常のブレーキペダルにおいて、ブレーキの踏み込み量とドライバーに伝わるブレーキ反力は式１のように示される。
【００５７】
【数１】
2011225012.tif 000003
【００５８】
ここで、Ｔp はブレーキペダルパッド２０２からドライバーへ伝わる反力トルク、Ｋmcはブレーキ負圧ブースター１０２及びマスターシリンダー１０４の内部に有するバネのバネ定数、θp は入力軸の回転角を示している。ドライバーに伝わる反力トルクＴp は、単純にドライバーのブレーキペダルパッド２０２の踏み込み量である入力軸２０４の回転角θp にのみ比例する特性を持っている。
【００５９】
なお、本来ブレーキ負圧ブースター１０２及びマスターシリンダー１０４に用いるバネは、コイルバネを垂直方向に伸縮させ反発力を得ている。そのため用いられるバネ定数も伸縮距離に対する反発力を示す係数となっている。
【００６０】
一方、この実施の形態１に用いられる反力用バネ２１４はコイルバネを角度方向に伸縮させ反発力を得ている。そのため用いられるバネ定数は伸縮角度に対する反発力を示す係数となる。この実施の形態１では、計算を行いやすくするため、式１に用いているバネ係数Ｋmcは、本来伸縮距離に対する反発力の係数であるものを、角度方向への伸縮に対するバネ係数に変換して計算に用いている。このバネ係数の変換は、出力アーム２０８の腕の長さを用いて変換することができる。
【００６１】
また、同様に、ブレーキペダルパッド２０２からドライバーの足へ伝わる反力は本来ブレーキペダルパッド２０２から足へ伝達される力で表されるが、ここでは座標系を一致させるため入力アーム２０３を含めた回転軸を中心とした回転力を示す反力トルクＴp で扱っている。この反力トルクの変換は、入力アーム２０３の腕の長さを用いて変換することができる。
【００６２】
一方、この実施の形態１において、反力用バネ２１４を設置しない場合、式２のように示される。
【００６３】
【数２】
2011225012.tif 000004
【００６４】
ここで、θsub は差動機構による差動角を示している。差動角θsub は大きくなるほど、出力アーム２０８をドライバー手前方向に戻すとともに、ブレーキ負圧ブースター２０２への出力であるストローク量を減少させ、さらにブレーキ負圧ブースター１０２及びマスターシリンダー１０４に用いるバネの反力を低下させることで、最終的に反力トルクＴp が小さくなることがわかる。この反力トルクＴp はドライバーに対するブレーキフィーリングを確保するだけでなく、ブレーキペダルパッド２０２を初期位置まで戻すために必要なトルクでもある。そのため最悪の場合、ペダルの踏み込み角度θp と差動角θsub が等しくなるよう差動機構を動作させると、ドライバーがブレーキペダルパッド２０２を離してもブレーキペダルパッド２０２が初期位置に戻らない事態となる。
【００６５】
そこで、この実施の形態１では、入力軸２０４とブラケット２０１の間に反力用バネ２１４を有している。入力軸２０４とブラケット２０１の間に反力用バネ２１４を設置した場合の反力トルクの式を式３に示す。
【００６６】
【数３】
2011225012.tif 000005
【００６７】
ここで、Ｋadd は反力用バネ２１４のバネ定数を示している。これによりペダルの踏み込み角度θp と差動角θsub が等しくなるよう差動機構を動作させた場合においても、反力用バネ２１４によりブレーキ負圧ブースター１０２及びマスターシリンダー１０４とは独立した反力トルクＴp が確保され、ブレーキペダルパッド２０２を初期位置に戻すことが可能となっている。
【００６８】
このように、この実施の形態１において、車両の運転席足下のブレーキペダル機構をドライバーのブレーキペダルパッド２０２の踏み込み量が入力される入力アーム２０３と、ブレーキ負圧ブースター１０２へストローク量が出力される出力アーム２０８に分離し、それら入出力アームの回転軸間に回転角を可変にする差動機構を設けることで、エンジンルーム内Ｂおいては油圧配管等の経路変更を必要とせず従来の油圧ブレーキ装置と共通化が可能でコスト低減可能となるとともに、また、車室内Ａにおいては従来よりも小型で運転席足下の空間設計変更の必要がない、ドライバーが減速制動を行う際の前記ブレーキペダルパッド２０２への踏み込み量と前記ブレーキ負圧ブースター１０２への出力であるストローク量を可変にできるブレーキペダル機構を提供することができる。
【００６９】
実施の形態２．
この実施の形態２は上述した実施の形態１におけるブレーキペダル機構１０１の差動機構について、図４に示すように構成することにより、上述した実施の形態１と同様の効果を得るものである。
【００７０】
図４は、この実施の形態２のブレーキペダル機構１０１の構成を示した図である。図４において、４０１は車両の運転席足下において車体に固定されるブラケット、４０２はドライバーが減速制動を行う際に踏み込み量を伝えるブレーキペダルパッド、４０３は車両横方向に平行な軸を回転軸として回転可能なようブラケット４０１につり下げられ、アーム根元で入力軸４０４に接続しアーム先端にブレーキペダルパッド４０２を有する入力アーム、４０４は入力アーム４０３の回転軸に接続される入力軸、４０８は入力アーム４０３と同じく車両横方向に平行な軸を回転軸として回転可能なようブラケット４０１につり下げられ、アーム根元で出力軸４０７に接続しアーム先端にてブレーキ負圧ブースター１０２の入力ロッドに接続されストローク量を伝える出力アーム、４０７は、出力アーム４０８の回転軸に接続される出力軸である。
【００７１】
４０５は、部材の円柱表面にガイド溝を有し、入力軸４０４と出力軸４０７の筒内において回転軸垂直方向にスライドするスライド部材、４０６ａ及び４０６ｂは、入力軸４０４とスライド部材４０５のガイド溝及び出力軸４０７とスライド部材４０５のガイド溝のそれぞれを接続する連結ピンＡ及び連結ピンＢ、４０９は回転に応じてスライド部材４０５を円筒垂直方向にスライドさせるスライドネジである。４１０はブラケット４０１に固定されスライドネジ４０９を回転させるモーターである。なお、モーター４１０とスライドネジ４０９にてアクチュエータが構成されている。また、入力軸４０４、スライド部材４０５、出力軸４０７、アクチュエータにより差動機構が構成されている。
【００７２】
４１１は入力軸４０４の回転角を検出する入力軸回転角センサー、４１２は出力軸４０７の回転角を検出する出力軸回転角センサー、４１３は入力軸回転角センサー４１１及び出力軸回転角センサー４１２の取得値に基づきモーター４１０に回転指令を与える制御装置、４１４は入力軸４０４とブラケット４０１を接続しブレーキペダルパッド４０２の踏み込み量に対するブレーキ反力を再現する反力用バネである。
【００７３】
図５を用いて、入力軸４０４と出力軸４０７、スライド部材４０５、連結ピンＡ４０６ａと連結ピンＢ４０６ｂにより構成されるこの実施の形態２のブレーキペダル機構における差動機構について説明する。入力軸４０４及び出力軸４０７は円筒状のスライド部材４０５にかぶさる形で配置され、スライド部材４０５を軸に回転することが可能となっている。スライド部材４０５の表面には、円筒軸方向平行なガイド溝を1本、さらに先ほどの
平行なガイド溝に対し入力軸４０４側では距離が広く出力軸４０７側では距離が狭くなるよう斜めのガイド溝をもう1本刻んでいる。
【００７４】
そして、連結ピンＡ４０６ａを入力軸４０４側からスライド部材４０５の平行なガイド溝に対して垂直に、連結ピンＢ４０６ｂを出力軸４０７側からスライド部材４０５の斜めの溝に対して垂直に、それぞれ接続する。それにより、入力軸４０４に入力される回転運動は、連結ピンＡ４０６ａを介し一度スライド部材４０５に伝えられ、さらにスライド部材４０５から連結ピンＢ４０６ｂを経由する形で出力軸４０７に出力される。
【００７５】
図５では入力軸４０４を右側奥に出力軸４０７を左側手前に配置し、スライド部材４０５の表面の斜めのガイド溝は手前側から奥に進むにつれ平行なガイド溝に対する間隔が広がるように刻まれている。図５の１段目のように、スライド部材４０５が手前方向に引き出されている状態を差動機構の初期状態とすると、初期状態では連結ピンＢ４０６ｂの地点における平行なガイド溝と斜めのガイド溝の間隔が広く設定されており、連結ピンＡ４０６ａの垂直軸と連結ピンＢ４０６ｂの垂直軸の成す角度が最大の角度を持って設置されることになる。
【００７６】
スライド部材４０５は図２に記載するモーター４１０とスライドネジ４０９により円柱軸垂直方向にスライド可能であり、図５の２段目及び３段目に示すように、スライド部材４０５を奥へ押し出すと、連結ピンＢ４０６ｂの地点における平行なガイド溝と斜めのガイド溝の間隔が狭くなってくる。
【００７７】
そのため、連結ピンＡ４０６ａの垂直軸と連結ピンＢ４０６ｂの垂直軸の成す角度が小さくなり、最終的には入力軸４０４に対し出力軸４０７が部材左側から見て反時計回りに回転する。この仕組みにより、この実施の形態２のブレーキペダル機構１０１における差動機構は、入力軸４０４と出力軸４０７の間において可変の差動角を作り出すことが可能となっている。
【００７８】
なお、このときのスライド部材４０５の表面に有する斜めのガイド溝の傾きは平行なガイド溝に対し入力軸４０４側では距離が広く、出力軸４０７側では距離が狭くなるように刻まれているが、この傾きは反対であってもかまわない。その場合、前述の実施の形態１のブレーキペダル機構における差動機構のように、スライド部材４０５のスライド方向を逆にすることで同様の結果を得られるからである。
【００７９】
また、前述の斜めのガイド溝は直線である必要もなく、一部に曲線を用いてもかまわない。またさらに平行なガイド溝においても必ずしも平行である必要はなく、最終的にスライド部材４０５のスライドによりもう一方のガイド溝との間に距離が変化するような刻み方であれば、この実施の形態２のブレーキペダル機構における差動機構において差動角を発生させることが可能となる。
【００８０】
図４を用いてこの実施の形態２における差動機構により差動を行わない場合の動作、つまりブレーキ踏み込み量とストローク量を変更しない場合の動作について説明する。ドライバーが車両を減速若しくは停止させようとする場合、自身の足によりブレーキペダルパッド４０２を踏み込む動作を行う。このときの踏み込み量は入力アーム４０３に伝わり、入力アーム４０３のブラケット４０１に対する固定点を回転軸とし、回転運動として接続する入力軸４０４に伝達される。
【００８１】
このとき、モーター４１０は通電されておらずスライドネジ４０９は固定されるため、スライド部材４０５の回転軸垂直方向の位置も固定される。スライド部材４０５には前述の通り部材表面に平行のガイド溝と斜めのガイド溝が刻まれている。スライド部材４０５の回転軸垂直方向の位置が変わらないため、連結ピンＡ４０６ａと連結ピンＢ４０６ｂのそれぞれがガイド溝に接する部分も変わらず、連結ピンＡ４０６ａの垂直軸と連結ピンＢ４０６ｂの垂直軸の成す角度が変わらない。
【００８２】
よって、入力軸４０４と出力軸４０７の回転角度差が発生せず、入力軸４０４に入力された回転運動はそのまま出力軸４０７に伝達される。出力軸４０７はさらに接続する出力アーム４０８をブラケット４０１に対する固定点を回転軸として回転する。出力アーム４０８のアーム先端にはブレーキ負圧ブースター１０２の入力ロッドが接続されており、アーム先端の円弧状の回転運動はストローク量としてブレーキ負圧ブースター１０２に出力される。本機構にて差動機構により差動を行わない場合はこのように動作する。
【００８３】
次に、この実施の形態２において差動機構により差動を行う場合、つまりブレーキの踏み込み量とストローク量を変更する場合について説明する。ドライバーが車両を減速若しくは停止させようと自身の足でブレーキペダルパッド４０２を踏み込む動作から入力軸４０４の回転運動に変化するまでは前述の差動を行わない場合の動作と同一である。差動機構により差動を行う場合、制御装置４１３によりモーター４１０に通電し、スライドネジ４０９を回転させる。スライドネジ４０９は回転に伴いスライド部材４０５を回転軸垂直方向にスライドさせる。
【００８４】
スライド部材４０５には前述の通り部材表面に平行のガイド溝と斜めのガイド溝が刻まれている。アクチュエータによりスライド部材４０５の回転軸垂直方向の位置が変えられるため、連結ピンＡ４０６ａと連結ピンＢ４０６ｂのそれぞれがガイド溝に接する位置が変化し、連結ピンＡ４０６ａの垂直軸と連結ピンＢ４０６ｂの垂直軸の成す角度が変わる。
【００８５】
よって、入力軸４０４と出力軸４０７の回転角度差が発生する。この入力軸４０４の回転運動に差動機構の角度差を含んだ出力軸４０７の回転運動は、出力アーム４０８に伝えられる。これにより、最終的にブレーキペダルパッド４０２のブレーキ踏み込み量とブレーキ負圧ブースター１０２への出力であるストローク量を変更することができる。
【００８６】
なお、この実施の形態２のブレーキペダル機構に用いる差動機構では、上述した実施の形態１と同様に差動機構の差動角の範囲があらかじめ限定される。これはスライド部材４０５のスライド可能な範囲が、入力軸４０４及び出力軸４０７、ブラケット４０１の配置によりあらかじめ限定されるからである。このことによる効果は上述した実施の形態１と同様で、差動の範囲を限定することでアクチュエータの誤作動が起きた場合においても、可能な限り通常のブレーキペダルとして動作することができる。
【００８７】
また、この実施の形態２においても、上述した実施の形態１と同様に反力用バネ４１４を有する。反力用バネ４１４の効果については上述した実施の形態１と同様であるため省略する。
【００８８】
このように、実施の形態２のブレーキペダルにおいて、上述した実施の形態１と同様の効果がある差動機構を入力アーム４０３と出力アーム４０８の間に有することで、上述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００８９】
なお、本実施の形態２の差動機構においては、スライド部材４０５に２本のガイド溝を刻み、入力軸４０４及び出力軸４０７から連結ピンＡ４０６ａ及び連結ピンＢ４０６ｂを接続する構成としたが、これらの関係はそれぞれ逆の場合であっても問題なく、例えば、入力軸４０４と出力軸４０７の内側にガイド溝を有するようにし、スライド部材４０５側から連結ピンＡ４０６ａ及び連結ピンＢ４０６ｂを接続させても同様の効果を得ることができる。
【００９０】
さらに、前述の２本のガイド及び２本の連結ピンは効果を実現するために最低限必要な
本数であり、これら連結ピンとガイド溝の本数は、入力軸４０４とスライド部材４０５の間及び出力軸４０７とスライド部材４０５の間にかかる力(せん断力)と連結ピンＡ４０６ａ及び連結ピンＢ４０６ｂの強度等を考慮した上で選定すべきものである。
【００９１】
実施の形態３．
この実施の形態３は、上述した実施の形態１におけるブレーキペダル機構１０１において、反力用バネ２１４とブラケット２０１間に、さらに、上述した実施の形態１で使用した差動機構を反力用差動機構として有することを特徴としている。
【００９２】
図６は、この実施の形態３のブレーキペダル機構１０１の構成を示した図である。図６において、６０１は車両の運転席足下において車体に固定されるブラケット、６０２はドライバーが減速制動を行う際に踏み込み量を伝えるブレーキペダルパッド、６０３は車両横方向に平行な軸を回転軸として回転可能なようブラケット６０１につり下げられ、アーム先端にブレーキペダルパッド６０２を有する入力アーム、６０４は入力アーム６０３の回転軸に接続される入力軸、６０５は円筒部材の片側に回転方向にねじれた突起を有するスライド部材、６０６は入力軸６０４とスライド部材６０５の軸回転方向のすべりを規制するスライドキー、６０７はスライド部材６０５に嵌合するようにねじれた切れ込みを有する出力軸である。
【００９３】
６０８は入力アーム６０３と同じく車両横方向に平行な軸を回転軸として回転可能なようブラケット６０１につり下げられ、アーム根元で出力軸６０７に接続しアーム先端にてブレーキ負圧ブースター１０２の入力ロッドに接続されストローク量を伝える出力アーム、６０９は回転に応じてスライド部材６０５を円筒垂直方向にスライドさせるスライドネジである。６１０はブラケット６０１に固定されスライドネジ６０９を回転させるモーターである。なお、モーター６１０とスライドネジ６０９にてアクチュエータが構成されている。また、入力軸６０４、スライド部材６０５、出力軸６０７、アクチュエータにより差動機構が構成されている。
【００９４】
６１１は入力軸６０４の回転角を検出する入力軸回転角センサー、６１２は出力軸６０７の回転角を検出する出力軸回転角センサー、６１３は入力軸回転角センサー６１１及び出力軸回転角センサー６１２の取得値に基づきモーター６１０に回転指令を与える制御装置である。
【００９５】
ここまでの構成については上述した実施の形態１のブレーキペダル機構の差動機構と同一である。この実施の形態３では、さらに、反力用差動機構の構成として、以下の部材を有する。６１５はブラケット６０１に接続される反力用入力軸、６１６は円筒部材の片側にスライド部材６０５と同一形状のねじれた突起を有する反力用スライド部材、６１７は反力用入力軸６１５と反力用スライド部材６１６の軸回転方向のすべりを規制する反力用スライドキー、６１８は反力用スライド部材６１６に嵌合するようねじれた切れ込みを有する反力用出力軸、６１４は入力軸６０４と反力用出力軸６１８を接続しブレーキペダルパッド６０２の踏み込み量に対するブレーキ反力を再現する反力用バネである。
【００９６】
この実施の形態３では、ブレーキペダル機構１０１に有する差動機構及び反力用差動機構ともに、上述した実施の形態１において使用した差動機構を用いている。よって、この実施の形態３の差動機構及び反力用差動機構の仕組みについての説明は省略する。なお、この実施の形態３の差動機構及び反力用差動機構は同一のアクチュエータにより動作する。そのため、差動機構のスライド部材６０５と反力用差動機構のスライド部材６１６のスライド距離は同じ距離となり、この実施の形態３の差動機構に発生する差動角と反力用差動機構に発生する反力用差動角は同一の値となる。
【００９７】
この実施の形態３の効果について説明する。上述した実施の形態１及び実施の形態２では、反力用バネ６１４を入力軸６０４とブラケット６０１間に接続し、差動機構により差動角を発生した場合においても、反力用バネ６１４により反力トルクを発生させブレーキペダルパッド６０２を初期位置まで復帰させることができるようにしていた。
しかし、反力用バネ６１４による反力トルクはブレーキペダルパッド６０２を踏み込むだけで発生し、差動機構を用いない場合にはさらに反力トルクが強まる懸念があった。そこで、この実施の形態３では、新たに反力用差動機構を追加し反力用差動機構の反力用出力軸６１８と入力軸６０４を反力用バネ６１４で接続し、差動機構の差動角により反力トルクが変化しないようにしている。
【００９８】
この実施の形態３における反力トルクの式を、式４に示す。
【００９９】
【数４】
2011225012.tif 000006
【０１００】
ここで、θsub1は差動機構による差動角、θsub2は反力用差動機構による差動角を示している。一見、差動角が差動機構による差動角θsub1と反力用差動機構による差動角θsub2の２つに増え、式が複雑になっている。しかし、前述の通り差動機構と反力用差動機構は同一の構成を用いており、差動機構による差動角θsub1と反力用差動機構による差動角θsub2は等しく、差動機構による差動角θsub1と反力用差動機構による差動角θsub2を同じθsub で表すことができる。置き換えた結果を式５に示す。
【０１０１】
【数５】
2011225012.tif 000007
【０１０２】
さらに、反力用バネ６１４に、ブレーキ負圧ブースター１０２及びマスターシリンダー１０４の内部に有するバネのバネ定数Ｋmcと等しいバネを使用すると、式５は式６のように置き換えることができる。
【０１０３】
【数６】
2011225012.tif 000008
【０１０４】
これら式５を整理すると最終的に式７とすることができる。
【０１０５】
【数７】
2011225012.tif 000009
【０１０６】
つまり最終的には、上述した実施の形態１をこの実施の形態３のようにすることで、差動角θsub関する項がなくなり、ドライバーへの反力トルクＴp は差動角θsub の影響を
受けないようになる。
【０１０７】
よって、この実施の形態３では、ドライバーに伝わる反力トルクが差動角に影響されることがなく、上述した実施の形態１と同様にドライバーが減速制動を行う際の前記ブレーキペダルパッド６０２への踏み込み量と前記ブレーキ負圧ブースター１０２への出力であるストローク量を可変にできるブレーキペダル機構を実現することができる。
【０１０８】
なお、現状では、ブレーキ負圧ブースター１０２及びマスターシリンダー１０４の内部に有するバネのバネ定数Ｋmcは変更せず、反力用バネ６１４に同じバネ係数を持ったバネを使用するようにしており、最終的に通常のブレーキペダル機構に比べ２倍の傾きを持って反力トルクが再現される。
【０１０９】
しかし、ブレーキ負圧ブースター１０２及びマスターシリンダー１０４の内部に有するバネと反力用バネ６１４のバネ係数を、従来の半分のバネ係数を持つバネへ変更することで、最終的に従来ブレーキペダル機構と同じ傾きを持った反力トルクを再現することができる。
【０１１０】
実施の形態４．
この実施の形態４は、上述した実施の形態２におけるブレーキペダル機構１０１において、反力用バネ４１４とブラケット４０１の間に、さらに、上述した実施の形態２で使用した差動機構を反力用差動機構として有することを特徴としている。
【０１１１】
図７は、この実施の形態４のブレーキペダル機構の構成を示した図である。図７において、７０１は車両の運転席足下において車体に固定されるブラケット、７０２はドライバーが減速制動を行う際に踏み込み量を伝えるブレーキペダルパッド、７０３は車両横方向に平行な軸を回転軸として回転可能なようブラケット７０１につり下げられ、アーム先端にブレーキペダルパッド７０２を有する入力アーム、７０４は入力アーム７０３の回転軸に接続される入力軸、７０８は入力アーム７０３と同じく車両横方向に平行な軸を回転軸として回転可能なようブラケット７０１につり下げられ、アーム先端にてブレーキ負圧ブースター１０２の入力ロッドに接続されストローク量を伝える出力アーム、７０７は、出力アーム７０８の回転軸に接続される出力軸である。
【０１１２】
７０５は、部材の円柱表面にガイド溝を有し、入力軸７０４と出力軸７０７の筒内において回転軸垂直方向にスライドするスライド部材、７０６ａ及び７０６ｂは、入力軸７０４とスライド部材７０５のガイド溝及び出力軸７０７とスライド部材７０５のガイド溝のそれぞれを接続する連結ピンＡ及び連結ピンＢ、７０９は回転に応じてスライド部材７０５を円筒垂直方向にスライドさせるスライドネジである。７１０はブラケット７０１に固定されスライドネジ７０９を回転させるモーターである。なお、モーター７１０とスライドネジ７０９にてアクチュエータが構成されている。また、入力軸７０４、スライド部材７０５、出力軸７０７、アクチュエータにより差動機構が構成されている。
【０１１３】
７１１は入力軸７０４の回転角を検出する入力軸回転角センサー、７１２は出力軸７０７の回転角を検出する出力軸回転角センサー、７１３は入力軸回転角センサー７１１及び出力軸回転角センサー７１２の取得値に基づきモーター７１０に回転指令を与える制御装置である。
【０１１４】
ここまでの構成については上述した実施の形態２のブレーキペダル機構の差動機構と同一である。この実施の形態４では、さらに、反力用差動機構の構成として、以下の部材を有する。７１５はブラケット７０１に接続される反力用入力軸、７１８は反力用出力軸、７１６は、部材の円柱表面にスライド部材７０５と同一のガイド溝を有し、反力用入力軸
７１５と反力用出力軸７１８の筒内において回転軸垂直方向にスライドする反力用スライド部材、７１７ａ及び７１７ｂは、反力用入力軸７１５と反力用スライド部材７１６のガイド溝及び反力用出力軸７１８と反力用スライド部材７１６のガイド溝のそれぞれを接続する連結ピンＡ及び連結ピンＢ、７１４は入力軸７０４と反力用出力軸７１８を接続しブレーキペダルパッド７０２の踏み込み量に対するブレーキ反力を再現する反力用バネである。
【０１１５】
この実施の形態４では、ブレーキペダル機構１０１に有する差動機構及び反力用差動機構ともに、上述した実施の形態２において使用した差動機構を用いている。よって、この実施の形態４の差動機構及び反力用差動機構の仕組みについての説明は省略する。
【０１１６】
なお、この実施の形態４の差動機構及び反力用差動機構は同一のアクチュエータにより動作する。そのため差動機構のスライド部材７０５と反力用差動機構のスライド部材７１８のスライド距離は同じ距離となり、この実施の形態４の差動機構に発生する差動角と反力用差動機構に発生する反力用差動角は同一の値となる。
【０１１７】
このような構成を用いることで、この実施の形態４は、上述した実施の形態３と同様の効果を有するブレーキペダル機構を実現することができる。
【０１１８】
実施の形態５．
この実施の形態５は、上述した実施の形態１におけるブレーキペダル機構１０１において、反力バネ２１４とブラケット２０１の間に、さらに、上述した実施の形態４で使用した反力用差動機構を有することで、上述した実施の形態３と同様に、ドライバーに伝わる反力トルクが差動角に影響されることがないブレーキペダル機構を実現することができる。
【０１１９】
実施の形態６．
この実施の形態６は、上述した実施の形態２におけるブレーキペダル機構１０１において、反力用バネ４１４とブラケット４０１の間に、さらに、上述した実施の形態３で使用した反力用差動機構を有することで、上述した実施の形態３と同様に、ドライバーに伝わる反力トルクが差動角に影響されることがないブレーキペダル機構を実現することができる。
【０１２０】
実施の形態７．
この実施の形態７は上述した実施の形態１におけるブレーキペダル機構１０１の差動機構について、図８のような差動機構を用いる構成とすることにより、上述した実施の形態１と同様の効果を得るものである。
【０１２１】
図８は、この実施の形態７のブレーキペダル機構１０１の構成を示した図である。図８において、８０１は車両の運転席足下において車体に固定されるブラケット、８０２はドライバーが減速制動を行う際に踏み込み量を伝えるブレーキペダルパッド、８０３は車両横方向に平行な軸を回転軸として回転可能なようブラケット８０１につり下げられ、アーム先端にブレーキペダルパッド８０２を有する入力アーム、８０５は入力アーム８０３と同じく車両横方向に平行な軸を回転軸として回転可能なようブラケット８０１につり下げられ、アーム先端にてブレーキ負圧ブースター１０２の入力ロッドに接続されストローク量を伝える出力アームである。
【０１２２】
８１１は入力アーム８０３の入力角を検出する入力角センサー、８１２は出力アーム８０５の出力角を検出する出力角センサー、８１５はモーター、８１３は入力角センサー８１１及び出力角センサー８１２の取得値に基づきモーター８１５に回転指示を与える制御
装置、８１６はモーター８１５の回転速度を減速し、かつモーター８１５の回転角を制限する減速ギア、８１０は減速ギア８１６から出力される差動軸８１７に接続され一体となって回転する回転部材、８０４は入力アーム８０３の回転軸および、出力アーム８０５の回転軸、減速ギア８１６の差動軸８１７のそれぞれに接続される遊星歯車機構である。さらに、遊星歯車機構８０４のリングギア８０６と回転部材８１０の間に反力用バネ８１４を有している。
【０１２３】
ここで、この実施の形態７のブレーキペダル機構１０１に有する遊星歯車機構８０４についてさらに説明する。遊星歯車機構８０４は、リングギア８０６とサンギア８０８、プラネタリキャリア８０９、少なくとも１つ以上のプラネタリギア８０７を有し、モーター８１５から減速ギア８１６を介し出力される差動軸８１７にサンギア８０８を、入力アーム８０３の回転軸にリングギア８０６を、出力アーム８０５の回転軸にプラネタリキャリア８０９をそれぞれ接続する。なお、この実施の形態７において、リングギア８０６と入力軸８０６は同一の部材により、またプラネタリキャリア８０９と出力軸８０９は同一の部材により兼ねる。
【０１２４】
遊星歯車機構８０４はトルク分配と差動機能があり、サンギア８０８、リングギア８０６、プラネタリキャリア８０９の回転角度及びトルクをθs 、Ｔs 、θR 、ＴR 、θc 、Ｔc とした場合、差動角は式８のような、トルク分配は式９のような関係を持つことがわかっている。
【０１２５】
【数８】
2011225012.tif 000010
【数９】
2011225012.tif 000011
【０１２６】
ここで、αはサンギア８０８とリングギア８０６の直径の比で、サンギア８０８の直径をls 、リングギア８０６の直径lR とした場合、式１０のような関係となる。
【０１２７】
【数１０】
2011225012.tif 000012
【０１２８】
なお、一般的にαは３〜５倍程度の比を有する遊星歯車が多い。
【０１２９】
図８を用いてこの実施の形態７における差動機構により差動を行わない場合の動作、つまりブレーキ踏み込み量とストローク量を変更しない場合の動作について説明する。ドライバー車両を減速若しくは停止させようとする場合、自身の足によりブレーキペダルパッド８０２を踏み込む動作を行う。このときの踏み込み量は入力アーム８０３に伝わり、入力アーム８０３のブラケット８０１に対する固定点を回転軸とし、回転運動として遊星歯車機構８０４のリングギア８０６に伝達される。
【０１３０】
このとき、モーター８１５は回転角を保持するよう制御装置８１３から指令されており、減速ギア８１６を介して差動軸８１７およびサンギア８０８も固定される。つまり、サンギア８０８の回転角θs は０度であるため、リングギア８０６とプラネタリキャリア８０９の回転角の間には、式８より下記式１１のような関係が成立する。
【０１３１】
【数１１】
2011225012.tif 000013
【０１３２】
つまり、リングギア８０６の回転に対し、α／（１＋α）倍プラネタリアギア８０９が回転することになる。その後、プラネタリアギア８０９の回転は出力アーム８０５に伝達され、出力アーム８０５はブラケット８０１に対する固定点を回転軸として回転する。出力アーム８０５のアーム先端にはブレーキ負圧ブースター１０２の入力ロッドが接続されており、アーム先端の円弧状の回転運動はストローク量としてブレーキ負圧ブースター１０２に出力される。
【０１３３】
なお、ドライバーの差動機構による差動を行わない場合、ドライバーのブレーキ踏み込み量とストローク量は、通常の差動機構を有さないブレーキペダルのように１倍、つまり入力角度により出力角度が変わらないようにすることが望ましい。よって、αの値は大きい方がよい。実際には、遊星歯車機構８０４で取り得るαの値は限界があるため、αの値は５程度になり、ドライバーの踏み込み量に対しストローク量は５／６に減少してしまう。
【０１３４】
次に、この実施の形態７における差動機構により差動を行う場合の動作、つまりブレーキ踏み込み量とストローク量を変更する場合の動作について説明する。ドライバーが車両を減速若しくは停止させようと自身の足でブレーキペダルパッド８０２を踏み込む動作からリングギア８０６の回転運動に変化するまでは前述の差動を行わない場合の動作と同一である。
【０１３５】
差動機構により差動を行う場合、制御装置８１３からモーター８１５に対し、減速ギア８１６を介し遊星歯車機構８０４のサンギア８０８を回転させる指令が与えられる。つまり差動を行う場合、遊星歯車機構８０４のすべてのギアが回転することになる。このときの回転角の関係式は式８より式１２となる。
【０１３６】
【数１２】
2011225012.tif 000014
【０１３７】
つまり、ドライバーがブレーキペダルをある程度踏み込んだ状態で保持しているときに、差動機構により差動を行おうとすると、モーター８１５は減速ギア８１６を介して目的とする差動角に対し、（１＋α）倍の回転角をサンギア８０８に入力する必要がある。
【０１３８】
次に、反力用バネ８１４について説明する。反力用バネ８１４はこれまでの各実施の形態と同様に、差動機構による差動角発生時の反力トルク低下を防ぐために設置されている。
【０１３９】
まず、差動機構による差動を行わない場合のブレーキペダルに発生する反力トルクについて説明する。始めに、ブレーキ負圧ブースター１０２及びマスターシリンダー１０４側から出力アーム８０５を介してプラネタリキャリア８０９に伝達されるトルクについて計算する。本機構は式１１に示す通り、リングギア８０６の回転角に対しプラネタリキャリア８０９の回転がα／（１＋α）倍に減少して回転することがわかっている。
【０１４０】
よって、ブレーキ負圧ブースター１０２及びマスターシリンダー１０４側からプラネタリキャリア８０９に入力されるトルクも、この減少したプラネタリキャリア８０９回転角の角度に比例する。このときのブレーキ負圧ブースター１０２及びマスターシリンダー１０４に用いるバネから、プラネタリキャリア８０９に伝達されるトルクは、式１３のようになる。
【０１４１】
【数１３】
2011225012.tif 000015
【０１４２】
プラネタリキャリア８０９に伝達されるトルクは遊星歯車機構８０４によりトルク分割が行われ、入力ペダルが接続されるリングギア８０６には式１４に示すトルクが発生する。
【０１４３】
【数１４】
2011225012.tif 000016
【０１４４】
また、リングギア８０６には反力用バネ８１４により式１５のトルクが発生する。
【０１４５】
【数１５】
2011225012.tif 000017
【０１４６】
ここでは、ＴBは反力用バネ８１４に発生するトルクである。最終的にドライバーへの
反力トルクＴp には遊星歯車機構８０４のリングギア８０６からのトルクＴRと反力用バ
ネ８１４からのトルクＴB の両方の力が足し合わされ、式１６に示す値となる。
【０１４７】
【数１６】
2011225012.tif 000018
【０１４８】
次に、差動機構による差動を行う場合のブレーキペダルパッド８０２に発生する反力トルクについて説明する。先ほどと同様に、始めに、ブレーキ負圧ブースター１０２及びマスターシリンダー１０４側から出力アーム８０５を介してプラネタリキャリア８０９に伝達されるトルクについて計算する。差動機構による差動を行う場合のプラネタリキャリア８０９の回転角の式は式１２そのものであり、これに対しバネ係数Ｋmcを乗算すると式１
７のようにプラネタリキャリア８０９に伝達されるトルクが求まる。
【０１４９】
【数１７】
2011225012.tif 000019
【０１５０】
プラネタリキャリア８０９に伝達されるトルクは遊星歯車機構８０４によりトルク分割が行われ、入力ペダルが接続されるリングギア８０６には式１８に示すトルクが発生する。
【０１５１】
【数１８】
2011225012.tif 000020
【０１５２】
また、リングギア８０６には反力用バネ８１４により式１９のトルクが発生する。
【０１５３】
【数１９】
2011225012.tif 000021
【０１５４】
最終的にドライバーへの反力トルクＴp には遊星歯車機構８０４のリングギア８０６からのトルクＴRと反力用バネ８１４からのトルクＴB の両方の力が足し合わされ、式２０
に示す値となる
【０１５５】
【数２０】
2011225012.tif 000022
【０１５６】
このとき、式２０には差動機構による差動角の影響が現れており、サンギア８０８の回転角θs によりドライバーの反力トルクＴp が変化することがわかる。そこで、反力用バネ８１４のバネ定数はＫadd を式２１のように設定する。
【０１５７】
【数２１】
2011225012.tif 000023
【０１５８】
この反力用バネ８１４のバネ定数はＫadd を式２１のように設定したものを、差動機構により差動を行う場合のブレーキペダルパッド８０２に発生する反力トルクを示した式である式２０に代入すると、式２２のようになる。
【０１５９】
【数２２】
2011225012.tif 000024
【０１６０】
式２２では最終的にサンギア８０８の回転角θs に関する項がなくなっている。つまり、反力用バネ８１４のバネ定数Ｋadd に、式２１に示すようなバネ定数を設定することで差動機構動作時に反力トルクが変化することを防ぐことができる。
【０１６１】
このようにして、この実施の形態７では、上述した実施の形態３と同様に、ドライバーに伝わる反力トルクが差動角に影響されることがなく、ドライバーが減速制動を行う際のブレーキペダルパッド８０２への踏み込み量とブレーキ負圧ブースター１０２への出力であるストローク量を可変にできるブレーキペダル機構を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
この発明は、コスト低減可能で小型を図ることができる差動機構を有するブレーキペダル機構の実現に好適である。
【符号の説明】
【０１６３】
１０１  ブレーキペダル機構
１０２  ブレーキ負圧ブースター
１０４  マスターシリンダ
２０２  ブレーキペダルパッド
２０３  入力アーム
２０４  入力軸
２０５  スライド部材
２０７  出力軸
２０８  出力アーム
２０９  スライドネジ
２１０  モーター
２１４  反力用バネ
４０２  ブレーキペダルパッド
４０３  入力アーム
４０４  入力軸
４０５  スライド部材
４０７  出力軸
４０８  出力アーム
４０９  スライドネジ
４１０  モーター
４１４  反力用バネ
６０２  ブレーキペダルパッド
６０３  入力アーム
６０４  入力軸
６０５  スライド部材
６０７  出力軸
６０８  出力アーム
６０９  スライドネジ
６１０  モーター
６１４  反力用バネ
６１５  反力用入力軸
６１６  反力用スライド部材
６１８  反力用出力軸
７０２  ブレーキペダルパッド
７０３  入力アーム
７０４  入力軸
７０５  スライド部材
７０７  出力軸
７０８  出力アーム
７０９  スライドネジ
７１０  モーター
７１４  反力用バネ
７１５  反力用入力軸
７１６  反力用スライド部材
７１８  反力用出力軸
８０２  ブレーキペダルパッド
８０３  入力アーム
８０４  遊星歯車機構
８０５  出力アーム
８０６  入力軸（リングギア）
８０７  プラネタリギア
８０８  サンギア
８０９  出力軸（プラネタリキャリア）
８１４  反力用バネ
８１５  モーター
８１６  減速ギア
８１７  差動軸
【図１】
2011225012.tif 000025
【図２】
2011225012.tif 000026
【図３】
2011225012.tif 000027
【図４】
2011225012.tif 000028
【図５】
2011225012.tif 000029
【図６】
2011225012.tif 000030
【図７】
2011225012.tif 000031
【図８】
2011225012.tif 000032