(57)【要約】【課題】本体部材と軸状部材との相対変位に基づいて操作力を電気的に検出する荷重センサが回動連結部に設けられた操作装置において、その荷重センサの検出精度を向上させる。【解決手段】操作ペダル１６には連結ピン６２を介して伝達リンク６０が相対回動可能に配設され、荷重センサ６４の環状部材３４がその伝達リンク６０に一体的に固設されているとともに、軸状部材３６はクレビスピン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。したがって、操作ペダル１６が踏込み操作されると、クレビスピン２６から荷重センサ６４に作用する反力に基づいて伝達リンク６０は連結ピン６２まわりに相対回動させられ、荷重センサ６４の軸状部材３６と環状部材３４との間の相対変位方向、すなわち変形部材３２の変形箇所が略一定に維持され、荷重センサ６４の検出精度が向上する。【選択図】図１
2008309585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動操作される操作部材と、
該操作部材の操作力が伝達されるとともに、該操作力に対応する反力が作用させられる反力部材と、
前記操作部材と前記反力部材との間に介在させられ、一対の第１部材および第２部材を相対回動可能に連結して前記操作力を伝達する少なくとも１箇所の回動連結部と、
前記操作力を電気的に検出する荷重センサと、
を有する荷重センサ付き操作装置において、
前記荷重センサは、軸状部材と、該軸状部材の軸心と直角方向の相対変位可能に配設された本体部材と、該軸状部材と該本体部材とに跨がって配設された変形部材と、該変形部材に固定された歪検知素子とを備え、前記反力で該軸状部材と該本体部材とが該軸状部材の軸心と直角方向へ相対変位して該変形部材が変形させられることにより、該変形部材の変形を該歪検知素子によって検出するもので、
一端部が前記第１部材に連結ピンを介して連結されるとともに、他端部に前記荷重センサの前記軸状部材および前記本体部材の何れか一方が一体的に固設された伝達リンクを有し、
前記荷重センサの前記軸状部材および前記本体部材の他方は前記第２部材に連結されており、
且つ、前記連結ピンは、前記荷重センサの軸方向から見た正面視において、前記操作部材の移動操作に伴って該荷重センサに加えられる荷重の作用線上であって、前記伝達リンクに引張力が発生させられる位置に配設されており、該操作部材の移動操作に伴って該伝達リンクが前記連結ピンまたは前記荷重センサのまわりに回動させられることにより、該荷重センサの前記軸状部材と前記本体部材との間の相対変位方向が一定に維持されるようになっている
ことを特徴とする荷重センサ付き操作装置。
【請求項２】
前記荷重センサは、前記第１部材に対して前記連結ピンまわりに揺動可能とされており、
前記伝達リンクは、前記操作部材の移動操作に伴って前記荷重センサと一体的に前記第１部材に対して前記連結ピンまわりに相対回動させられる
ことを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ付き操作装置。
【請求項３】
前記第１部材は板状の部材で、前記連結ピンは該第１部材を貫通して設けられているとともに、前記伝達リンクは該第１部材の両面側に一対配設されて、該連結ピンの両端部に連結されており、
前記荷重センサの前記本体部材は、前記板状の第１部材の両面側へ突き出すとともに前記連結ピンまわりに揺動可能に配設され、軸方向の両端部において前記一対の伝達リンクに一体的に固設されており、
前記軸状部材の軸心を挿通するように配設されて前記本体部材の両側へ突き出しているセンサピンの両端部に前記第２部材が連結されている
ことを特徴とする請求項２に記載の荷重センサ付き操作装置。
【請求項４】
前記第２部材には、前記荷重センサの軸方向から見た正面視において、前記操作部材の移動操作に伴って該荷重センサに加えられる荷重の作用線上であって前記連結ピンと一致する位置に、該作用線と平行に位置決め穴が設けられており、
該位置決め穴が前記連結ピンと係合させられることにより、該位置決め穴が設けられた前記第２部材および前記伝達リンクの姿勢が位置決めされる
ことを特徴とする請求項２または３に記載の荷重センサ付き操作装置。
【請求項５】
前記第２部材は前記反力部材で、該反力部材に伝達される操作力が前記荷重センサによって検出される
ことを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の荷重センサ付き操作装置。
【請求項６】
前記連結ピンは、前記第２部材に対して前記荷重センサまわりに揺動可能とされており、
前記伝達リンクは、前記操作部材の移動操作に伴って前記荷重センサと一体的に前記第２部材に対して該荷重センサまわりに相対回動させられる
ことを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ付き操作装置。
【請求項７】
前記第２部材は板状の部材で、該第２部材を貫通して設けられたセンサ配設穴に前記荷重センサの前記本体部材が回動可能に配設されており、
前記伝達リンクは、前記板状の第２部材の両面側に一対配設され、前記本体部材から軸方向の両側へ突き出すように配設された前記軸状部材の両端部に一体的に固設されており、
該一対の伝達リンクに跨がって前記連結ピンが連結されている
ことを特徴とする請求項６に記載の荷重センサ付き操作装置。
【請求項８】
前記荷重センサの前記本体部材は前記第２部材に回動可能に配設されており、前記伝達リンクは前記軸状部材に一体的に固設されている一方、
該軸状部材の軸心を挿通するようにセンサピンが配設されているとともに、
前記第１部材には、前記荷重センサの軸方向から見た正面視において前記センサピンと一致する位置に前記荷重の作用線と平行に位置決め穴が設けられており、
該位置決め穴が前記センサピンと係合させられることにより、該位置決め穴が設けられた前記第１部材および前記伝達リンクの姿勢が位置決めされる
ことを特徴とする請求項６または７に記載の荷重センサ付き操作装置。
【請求項９】
前記第１部材は前記反力部材で、該反力部材に伝達される操作力が前記荷重センサによって検出される
ことを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の荷重センサ付き操作装置。
【請求項１０】
前記操作部材は、車両に固設されるペダルサポートに移動可能に配設され、運転者によって踏込み操作される操作ペダルで、
前記荷重センサ付き操作装置は、荷重センサ付き車両用操作ペダル装置である
ことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の荷重センサ付き操作装置。
【請求項１１】
前記操作ペダルは、前記ペダルサポートに支持軸心まわりに回動可能に配設されてているとともに、回動連結部を介して直接前記反力部材に連結されており、該回動連結部に前記荷重センサが配設されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の荷重センサ付き操作装置。
【請求項１２】
前記ペダルサポートに回動可能に配設され、連結リンクを介して前記操作ペダルに連結されるとともに、回動連結部を介して前記反力部材に連結された中間レバーを備えており、
該中間レバーと前記反力部材との間の回動連結部に前記荷重センサが配設されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の荷重センサ付き操作装置。
【請求項１３】
前記変形部材は円筒形状を成していて、該円筒形状の一端部および他端部がそれぞれ前記本体部材および前記軸状部材に一体的に固定されており、前記反力に基づいて該本体部材と該軸状部材とが相対変位させられることにより、該変形部材に生じるせん断歪が前記歪検知素子によって検出される
ことを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の荷重センサ付き操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用操作ペダル装置等の操作装置に係り、特に、操作力を電気的に検出する荷重センサを備えている荷重センサ付き操作装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
(a) 移動操作される操作部材と、(b) その操作部材の操作力が伝達されるとともに、その操作力に対応する反力が作用させられる反力部材と、(c) 前記操作部材と前記反力部材との間に介在させられ、一対の部材を相対回動可能に連結して前記操作力を伝達する少なくとも１箇所の回動連結部と、(d) 前記操作力を電気的に検出する荷重センサと、を有する荷重センサ付き操作装置が知られている。特許文献１に記載の車両用ブレーキペダル装置はその一例で、操作ペダルの側部に突設された連結ピンに対して、マスタシリンダから突き出すプッシュロッド（反力部材）を軸方向の相対移動可能に連結し、スプリングの付勢力に抗して連結ピンに対して変位するプッシュロッドの変位量をセンサによって検出するようになっている。
【特許文献１】米国特許第５５６３３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような引用文献１に記載の装置では、プッシュロッドに長穴を設けて軸方向の相対移動可能に連結する必要があるため、通常のプッシュロッドをそのまま使用することができない。また、そのプッシュロッドは操作ペダルの踏込み操作に伴って連結ピンに対して相対回動するため、そのプッシュロッドを付勢するスプリングや変位量を検出するセンサも連結ピンに対して回動可能に配設する必要があり、構造が複雑になるとともに、これ等のプッシュロッドやスプリング、センサは操作ペダルの側方に配設されるため、特にブレーキペダル等では安定した作動状態を確保するために強固な構造とする必要があり、全体として装置が大掛かりで高価になる。
【０００４】
これに対し、未だ公知ではないが、図１６に示すように、クレビスピンの連結位置に荷重センサをコンパクトに配設する技術が考えられている。図１６は車両用の常用ブレーキ用の操作ペダル装置２００を示す図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるXVIA−XVIA断面の拡大図であり、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の軸心まわりに回動可能に板状の操作ペダル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、下端部には踏部（パッド）１８が設けられているとともに、中間部分には回動連結部２０を介してブレーキブースターのオペレーティングロッド２２が連結されている。回動連結部２０は、オペレーティングロッド２２の端部にねじ結合等により一体的に固設されたＵ字形状のクレビス２４と、操作ペダル１６に前記支持軸１４と平行に配設されたクレビスピン２６とを備えており、そのクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動可能にオペレーティングロッド２２と操作ペダル１６とを連結している。クレビスピン２６の両端部はそれぞれ操作ペダル１６の両側へ突き出しており、Ｕ字形状のクレビス２４にスナップリングや抜止めピン等により抜出し不能に保持されている。オペレーティングロッド２２には、操作ペダル１６の操作力に応じた出力が回動連結部２０を介して伝達されるとともに、その出力に相当する反力がブレーキブースターによって作用させられる。このオペレーティングロッド２２は反力部材に相当し、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。
【０００５】
上記操作ペダル１６には、クレビスピン２６との連結位置にそのクレビスピン２６よりも大径のセンサ取付穴２０２が設けられており、そのセンサ取付穴２０２とクレビスピン２６との間の環状空間に荷重センサ３０が配設されている。荷重センサ３０は、円筒形状の変形部材３２を備えていて、その変形部材３２の径方向に加えられる荷重を検出するもので、変形部材３２の外周側に配設された円筒形状の環状部材３４と、変形部材３２の内周側に配設された軸状部材３６とを備えている。環状部材３４は本体部材に相当し、上記センサ取付穴２０２に圧入やボルト、或いは板ばね等により一定の姿勢（位相）で一体的に組み付けられるとともに、変形部材３２の軸方向の一端部（図１６(b) における上端部）を溶接等により一体的に保持している。また、軸状部材３６は、変形部材３２の軸方向の他端部（図１６(b) における下端部）を溶接等により一体的に保持しているとともに、軸心部分には挿通孔３８が設けられ、その挿通孔３８内を前記クレビスピン２６が挿通させられるようになっている。クレビスピン２６と挿通孔３８および前記クレビス２４との間は何れも相対回転可能で、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って摩擦が小さい方で相対回転させられるが、摩擦を低減するために必要に応じてベアリングや軸受等を介在させることもできる。
【０００６】
このように環状部材３４および軸状部材３６は、変形部材３２を介して互いに連結されており、外部から径方向すなわち軸心と直角方向に加えられる荷重が略０の時には、各部材３２、３４、３６がクレビスピン２６の軸心と略同心になる状態に保持される。一方、操作ペダル１６の踏込み操作に伴ってオペレーティングロッド２２の反力で環状部材３４と軸状部材３６との間に径方向の荷重が加えられると、変形部材３２がせん断変形させられ、操作ペダル１６側の環状部材３４が軸状部材３６に対して相対的にオペレーティングロッド２２に接近する方向（図１６の左方向）へ変位させられる。環状部材３４と軸状部材３６との間には、両者の径方向の相対変位や変形部材３２のせん断変形を許容するように環状空間が設けられているとともに、変形部材３２は、径方向から荷重を受けることにより弾性変形可能なフェライト系ステンレス鋼等の金属材料にて構成されており、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って、その操作力に応じてせん断変形させられる。そして、その変形部材３２のせん断歪を検出するために、変形部材３２の外周面或いは内周面には歪抵抗素子等の歪検知素子が取り付けられ、ワイヤハーネス５６を介して車両の制御回路部に接続されており、その歪検知素子から出力される電気信号に基づいて踏込み操作力を検出することができる。
【０００７】
このような車両用操作ペダル装置２００においては、操作ペダル１６に加えられた操作力をオペレーティングロッド２２に伝達する回動連結部２０において、クレビスピン２６を介してオペレーティングロッド２２に相対回動可能に連結される操作ペダル１６にセンサ取付穴２０２が設けられ、そのセンサ取付穴２０２とクレビスピン２６との間の環状空間に円筒形状の荷重センサ３０が配設されているため、ねじれ等の回転モーメントが抑制されて、操作ペダル装置２００全体を簡単で且つコンパクトに構成できる。また、オペレーティングロッド２２やクレビス２４等の周辺部材は従来のペダル装置と同じものを使用できるため、安価に構成することができる。
【０００８】
しかしながら、このような車両用操作ペダル装置２００においても、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って、その操作ペダル１６が支持軸１４まわりに回動させられると、オペレーティングロッド２２および操作ペダル１６もクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動させられるため、上記変形部材３２に加えられる荷重の作用位置、すなわち軸状部材３６と環状部材３４との間の相対変位方向が変化し、それに伴って検出値が変化する可能性があった。そのような変形部材３２の変形位置の変化に拘らず、その変形を検出できるように歪検知素子の大きさや配設位置等は設定されるが、変形部材３２の変形位置が連続的に周方向へ移動するため、その変形態様が複雑でばらつきを生じ易く、オペレーティングロッド２２や操作ペダル１６の相対位置関係によっては高い検出精度を確保することが難しくなることがあった。
【０００９】
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、軸状部材と本体部材（図１６の環状部材３４）とが軸状部材の軸心と直角方向へ相対変位させられることに基づいて操作力を電気的に検出する荷重センサが回動連結部に設けられた荷重センサ付き操作装置において、その荷重センサの検出精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 移動操作される操作部材と、(b) その操作部材の操作力が伝達されるとともに、その操作力に対応する反力が作用させられる反力部材と、(c) 前記操作部材と前記反力部材との間に介在させられ、一対の第１部材および第２部材を相対回動可能に連結して前記操作力を伝達する少なくとも１箇所の回動連結部と、(d) 前記操作力を電気的に検出する荷重センサと、を有する荷重センサ付き操作装置において、(e) 前記荷重センサは、軸状部材と、その軸状部材の軸心と直角方向の相対変位可能に配設された本体部材と、その軸状部材と本体部材とに跨がって配設された変形部材と、その変形部材に固定された歪検知素子とを備え、前記反力で軸状部材と本体部材とが軸状部材の軸心と直角方向へ相対変位して変形部材が変形させられることにより、その変形部材の変形を歪検知素子によって検出するもので、(f) 一端部が前記第１部材に連結ピンを介して連結されるとともに、他端部に前記荷重センサの前記軸状部材および前記本体部材の何れか一方が一体的に固設された伝達リンクを有し、(g) 前記荷重センサの前記軸状部材および前記本体部材の他方は前記第２部材に連結されており、且つ、(h) 前記連結ピンは、前記荷重センサの軸方向から見た正面視において、前記操作部材の移動操作に伴ってその荷重センサに加えられる荷重の作用線上であって、前記伝達リンクに引張力が発生させられる位置に配設されており、その操作部材の移動操作に伴ってその伝達リンクが前記連結ピンまたは前記荷重センサのまわりに回動させられることにより、その荷重センサの前記軸状部材と前記本体部材との間の相対変位方向が一定に維持されるようになっていることを特徴とする。
【００１１】
第２発明は、第１発明の荷重センサ付き操作装置において、(a) 前記荷重センサは、前記第１部材に対して前記連結ピンまわりに揺動可能とされており、(b) 前記伝達リンクは、前記操作部材の移動操作に伴って前記荷重センサと一体的に前記第１部材に対して前記連結ピンまわりに相対回動させられることを特徴とする。
【００１２】
第３発明は、第２発明の荷重センサ付き操作装置において、(a) 前記第１部材は板状の部材で、前記連結ピンはその第１部材を貫通して設けられているとともに、前記伝達リンクはその第１部材の両面側に一対配設されて、その連結ピンの両端部に連結されており、(b) 前記荷重センサの前記本体部材は、前記板状の第１部材の両面側へ突き出すとともに前記連結ピンまわりに揺動可能に配設され、軸方向の両端部において前記一対の伝達リンクに一体的に固設されており、(c) 前記軸状部材の軸心を挿通するように配設されて前記本体部材の両側へ突き出しているセンサピンの両端部に前記第２部材が連結されていることを特徴とする。
【００１３】
第４発明は、第２発明または第３発明の荷重センサ付き操作装置において、(a) 前記第２部材には、前記荷重センサの軸方向から見た正面視において、前記操作部材の移動操作に伴ってその荷重センサに加えられる荷重の作用線上であって前記連結ピンと一致する位置に、その作用線と平行に位置決め穴が設けられており、(b) その位置決め穴が前記連結ピンと係合させられることにより、その位置決め穴が設けられた前記第２部材および前記伝達リンクの姿勢が位置決めされることを特徴とする。
【００１４】
第５発明は、第２発明〜第４発明の何れかの荷重センサ付き操作装置において、前記第２部材は前記反力部材で、その反力部材に伝達される操作力が前記荷重センサによって検出されることを特徴とする。
【００１５】
第６発明は、第１発明の荷重センサ付き操作装置において、(a) 前記連結ピンは、前記第２部材に対して前記荷重センサまわりに揺動可能とされており、(b) 前記伝達リンクは、前記操作部材の移動操作に伴って前記荷重センサと一体的に前記第２部材に対してその荷重センサまわりに相対回動させられることを特徴とする。
【００１６】
第７発明は、第６発明の荷重センサ付き操作装置において、(a) 前記第２部材は板状の部材で、その第２部材を貫通して設けられたセンサ配設穴に前記荷重センサの前記本体部材が回動可能に配設されており、(b) 前記伝達リンクは、前記板状の第２部材の両面側に一対配設され、前記本体部材から軸方向の両側へ突き出すように配設された前記軸状部材の両端部に一体的に固設されており、(c) その一対の伝達リンクに跨がって前記連結ピンが連結されていることを特徴とする。
【００１７】
第８発明は、第６発明または第７発明の荷重センサ付き操作装置において、(a) 前記荷重センサの前記本体部材は前記第２部材に回動可能に配設されており、前記伝達リンクは前記軸状部材に一体的に固設されている一方、(b) その軸状部材の軸心を挿通するようにセンサピンが配設されているとともに、(c) 前記第１部材には、前記荷重センサの軸方向から見た正面視において前記センサピンと一致する位置に前記荷重の作用線と平行に位置決め穴が設けられており、(d) その位置決め穴が前記センサピンと係合させられることにより、その位置決め穴が設けられた前記第１部材および前記伝達リンクの姿勢が位置決めされることを特徴とする。
【００１８】
第９発明は、第６発明〜第８発明の何れかの荷重センサ付き操作装置において、(a) 前記第１部材は前記反力部材で、その反力部材に伝達される操作力が前記荷重センサによって検出されることを特徴とする。
【００１９】
第１０発明は、第１発明〜第９発明の何れかの荷重センサ付き操作装置において、(a) 前記操作部材は、車両に固設されるペダルサポートに移動可能に配設され、運転者によって踏込み操作される操作ペダルで、(b) 前記荷重センサ付き操作装置は、荷重センサ付き車両用操作ペダル装置であることを特徴とする。
【００２０】
第１１発明は、第１０発明の荷重センサ付き操作装置において、前記操作ペダルは、前記ペダルサポートに支持軸心まわりに回動可能に配設されてているとともに、回動連結部を介して直接前記反力部材に連結されており、その回動連結部に前記荷重センサが配設されていることを特徴とする。
【００２１】
第１２発明は、第１０発明の荷重センサ付き操作装置において、(a) 前記ペダルサポートに回動可能に配設され、連結リンクを介して前記操作ペダルに連結されるとともに、回動連結部を介して前記反力部材に連結された中間レバーを備えており、(b) その中間レバーと前記反力部材との間の回動連結部に前記荷重センサが配設されていることを特徴とする。
【００２２】
第１３発明は、第１発明〜第１２発明の何れかの荷重センサ付き操作装置において、前記変形部材は円筒形状を成していて、その円筒形状の一端部および他端部がそれぞれ前記本体部材および前記軸状部材に一体的に固定されており、前記反力に基づいてその本体部材と軸状部材とが相対変位させられることにより、その変形部材に生じるせん断歪が前記歪検知素子によって検出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の荷重センサ付き操作装置においては、本体部材と軸状部材との相対変位に基づいて操作力を電気的に検出する荷重センサが、一対の第１部材および第２部材が連結される回動連結部に配設され、その回動連結部を介して伝達される操作力を検出するようになっているため、装置全体を簡単で且つコンパクトに構成できる。
【００２４】
一方、本発明では、回動連結部の第１部材に連結ピンを介して伝達リンクが連結され、荷重センサの軸状部材および本体部材の何れか一方はその伝達リンクに一体的に固設されるとともに、他方は第２部材に連結されており、且つ、上記連結ピンは、荷重センサに加えられる荷重の作用線上であって伝達リンクに引張力が発生させられる位置に配設されているため、操作部材の移動操作に伴って伝達リンクが連結ピンまたは荷重センサのまわりに回動させられることにより、その荷重センサの軸状部材と本体部材との間の相対変位方向が略一定に維持される。具体的には、第２発明のように伝達リンクが荷重センサと一体的に第１部材に対して連結ピンまわりに相対回動させられるか、或いは第６発明のように伝達リンクが荷重センサと一体的に第２部材に対してその荷重センサまわりに相対回動させられることにより、荷重センサの軸状部材と本体部材との間の相対変位方向が略一定に維持されるのである。これにより、変形部材の変形箇所が略一定に維持され、操作力の検出精度が向上するとともに、検出精度のばらつきが抑制されて高い信頼性が得られるようになる。
【００２５】
第３発明では、連結ピンが第１部材を貫通して設けられており、伝達リンクは第１部材の両面側に一対配設されて連結ピンの両端部に連結されている一方、荷重センサの本体部材は第１部材の両面側へ突き出すとともに連結ピンまわりに揺動可能に配設されており、その両端部において上記一対の伝達リンクに一体的に固設されており、軸状部材の軸心を挿通するように配設されたセンサピンの両端部に第２部材が連結されているため、荷重センサの軸方向において荷重が略均等に作用させられて本体部材と軸状部材とが径方向へ平行に相対変位させられるようになり、ねじれ等の回転モーメントが抑制されて荷重センサの作動が安定し、検出精度が一層向上する。また、荷重センサが第１部材と略重なるように配設されるため、装置をコンパクトに構成できる。
【００２６】
第４発明では、第２部材のうち、荷重センサの軸方向から見た正面視において、操作部材の移動操作に伴って荷重センサに加えられる荷重の作用線上であって前記連結ピンと一致する位置には、その作用線と平行に位置決め穴が設けられており、その位置決め穴が連結ピンと係合させられているため、操作部材の移動操作に伴って伝達リンクが機械的に確実に回動させられ、荷重センサの軸状部材と本体部材との間の相対変位方向がより高い精度で略一定に維持される。また、操作部材の非操作時など荷重が加えられていない時でも、位置決め穴と連結ピンとの係合により第２部材の姿勢が一定に位置決めされるとともに、その第２部材に連結ピンおよび荷重センサを介して連結された伝達リンクも一定の姿勢に位置決めされるため、例えば車両走行中の振動等で伝達リンクや第２部材が揺動して異音等を発生することが防止される。
【００２７】
第５発明では、第２部材が反力部材で、その反力部材に伝達される最終的な操作力が荷重センサによって検出されるため、例えば反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出できる。
【００２８】
第７発明では、第２部材を貫通して設けられたセンサ配設穴に荷重センサの本体部材が回動可能に配設されているため、装置をコンパクトに構成できる一方、伝達リンクは第２部材の両面側に一対配設されて軸状部材の両端部に一体的に固設されているとともに、その一対の伝達リンクに跨がって連結ピンが連結されているため、荷重センサの軸方向において荷重が略均等に作用させられて本体部材と軸状部材とが径方向へ平行に相対変位させられるようになり、ねじれ等の回転モーメントが抑制されて荷重センサの作動が安定し、検出精度が一層向上する。
【００２９】
第８発明は、荷重センサの本体部材が第２部材に回動可能に配設され、伝達リンクが軸状部材に一体的に固設されている場合で、軸状部材の軸心を挿通するようにセンサピンが配設されているとともに、第１部材には、荷重センサの軸方向から見た正面視においてセンサピンと一致する位置に荷重の作用線と平行に位置決め穴が設けられ、その位置決め穴がセンサピンと係合させられているため、操作部材の移動操作に伴って伝達リンクが機械的に確実に回動させられ、荷重センサの軸状部材と本体部材との間の相対変位方向がより高い精度で略一定に維持される。また、操作部材の非操作時など荷重が加えられていない時でも、位置決め穴とセンサピンとの係合により第１部材の姿勢が一定に位置決めされるとともに、その第１部材に連結ピンを介して連結された伝達リンクも一定の姿勢に位置決めされるため、例えば車両走行中の振動等で伝達リンクや第１部材が揺動して異音等を発生することが防止される。
【００３０】
第９発明では、第１部材が反力部材で、その反力部材に伝達される最終的な操作力が荷重センサによって検出されるため、例えば反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出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明は、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、アクセル用やパーキングブレーキ用の操作ペダル装置に適用することも可能であり、また、車両用以外の操作ペダル装置や手動操作される操作装置など種々の操作装置に適用され得る。反力部材は、例えばブレーキブースター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、荷重センサによって検出した操作力に応じて電気的にホイールブレーキや駆動装置等を制御する電気式（バイワイヤ方式）の操作ブレーキ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反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。
【００３２】
荷重センサが配設される回動連結部は、例えば操作ペダル等の操作部材と反力部材とを連結する連結部分や中間レバーと反力部材とを連結する連結部分が適当であるが、操作部材と中間レバーとを連結する連結リンクを有する場合には、その連結リンクと操作ペダルとの連結部分、或いは連結リンクと中間レバーとの連結部分などでも良く、荷重センサの配設部位は適宜定められる。また、回動連結部において相対回動可能に連結される一対の部材の何方を第１部材或いは第２部材とするかは、荷重センサや伝達リンクの配設条件などを考慮して適宜定められる。
【００３３】
第１３発明では、変形部材が円筒形状を成していて、その円筒形状の一端部および他端部がそれぞれ本体部材および軸状部材に一体的に固定され、それ等の相対変位に伴ってせん断変形させられるようになっているが、円筒形状の変形部材の中心線まわりの一部をケース部材に一体的に固定するとともに、その変形部材の円筒形状の内部を挿通するように軸状部材を配設し、反力に基づいて本体部材と軸状部材とが相対変位させられることにより、その変形部材に生じる引張歪を歪検知素子によって検出するようにしても良い。
【００３４】
変形部材の形状は適宜設定することが可能で、例えば軸状部材と本体部材との相対変位に基づいて変形させられる部分が少なくとも円弧形状とされた長円形状などでも良く、円弧形状の円弧の両端に引張荷重または圧縮荷重が印加されることにより、円弧形状部分が伸び変形或いは撓み変形させられるように配設される。また、軸状部材と本体部材との間の環状空間に対応するドーナツ形状を成し、軸状部材と本体部材との相対変位に基づいて引張変形や圧縮変形、或いは撓み変形させられるような変形部材を用いることもできる。本発明では荷重センサの軸心まわりの略一定方向から荷重（操作力または反力）が加えられるため、軸状部材と本体部材との相対変位の方向が略一定であり、その相対変位によって変形させられる種々の態様の変形部材を採用できる。
【００３５】
上記軸状部材と本体部材との相対変位方向は、伝達リンクの回動によって理論的には一定に維持されるが、各部の回動部位の摩擦抵抗や寸法誤差、重力などで相対変位方向が多少ずれることがあっても差し支えない。本体部材は、軸状部材の外周側に略同心に配設される円筒形状の環状部材などである。
【００３６】
荷重センサは、弾性変形させられる変形部材の歪を歪検知素子により電気的に検出するもので、予め定められたマップや演算式などによりその歪を荷重すなわち操作力に換算すれば良い。歪検知素子としては、薄膜型や厚膜型の半導体歪ゲージ、通常の歪ゲージ等の歪抵抗素子が好適に用いられるが、ピエゾ素子や圧電変換素子等を用いることも可能である。
【００３７】
荷重センサは、第３発明や第７発明のように板状の第１部材や第２部材と略同じ位置、すなわちその板厚方向において重なるように配置することが望ましいが、荷重センサをそれ等の第１部材、第２部材の側面に配設することもできる。第１部材や第２部材が、所定寸法だけ離間して配設されるとともに一体的に連結された互いに平行な一対の板状部材にて構成されている場合には、例えばその一対の板状部材の間に荷重センサを配設することもできるなど、種々の態様が可能である。
【００３８】
第２発明では、荷重センサが伝達リンクと一体的に連結ピンまわりに揺動させられるため、第１部材には、その荷重センサの揺動を許容するように例えば連結ピンを中心とする円弧形状或いは直線状のセンサ収容穴が設けられるが、第１部材の外周部に切欠を設けたり、荷重センサが第１部材の外側へ突き出すように配設したりしても良い。第６発明では、連結ピンが荷重センサまわりに揺動させられるため、第２部材には、その連結ピンの揺動を許容するように例えば荷重センサの中心線を中心とする円弧形状或いは直線状の長穴が設けられるが、第２部材の外周部に切欠を設けたり、連結ピンが第２部材の外側へ突き出すように配設したりしても良い。
【００３９】
第３発明では、荷重センサの本体部材が伝達リンクに一体的に固設され、軸状部材が第２部材に連結されるが、第２発明の実施に際しては、軸状部材を伝達リンクに一体的に固設し、本体部材を第２部材に連結することも可能である。同様に、第７発明では、荷重センサの軸状部材が伝達リンクに一体的に固設され、本体部材が第２部材に相対回動可能に連結されるが、第６発明の実施に際しては、本体部材を伝達リンクに一体的に固設し、軸状部材を第２部材に相対回動可能に連結することも可能である。
【００４０】
第３発明では、組付作業性等の点で軸状部材を第２部材に相対回動可能に連結しても良いが、両者を相対回動不能に一体的に固定することも可能である。第２発明の実施に際して、本体部材を第２部材に連結する場合も同様である。第７発明では、組付作業性の点で第１部材に連結ピンを介して相対回動可能に伝達リンクを連結しても良いが、両者を相対回動不能に一体的に固定することも可能である。
【００４１】
第３発明では、軸状部材の軸心を挿通するようにセンサピンが設けられ、そのセンサピンの両端部が本体部材から突き出して第２部材が連結されるようになっており、例えばセンサピンが別体に構成されて軸状部材に設けられた挿通孔内を挿通させられるように構成されるが、軸状部材そのものの両端部がセンサピンとして機能して本体部材から突き出すように構成したり、軸状部材の両端面に円柱形状のピン部を一体に突設したりするなど、種々の態様が可能である。センサピンを軸状部材と別体に構成する場合、軸状部材に対して相対回転可能に配設しても良いが、軸状部材に一体的に固設することも可能である。
【００４２】
第４発明では、第２部材に位置決め穴が設けられて連結ピンと係合させられることにより、第２部材や伝達リンクの姿勢が位置決めされるようになっており、第８発明では、第１部材に位置決め穴が設けられてセンサピンと係合させられることにより、第１部材や伝達リンクの姿勢が位置決めされるようになっているが、操作部材の非操作時でも所定の荷重が作用して上記伝達リンク等が所定の姿勢に保持される場合や伝達リンク等が揺動しても差し支えない場合等には、それ等の位置決め穴による位置決めは必ずしも必要ない。
【実施例】
【００４３】
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は、本発明の一実施例である車両の常用ブレーキ用の操作ペダル装置１０を示す図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるIA−IA断面の拡大図である。この車両用操作ペダル装置１０は、前記図１６の操作ペダル装置２００に本発明が適用された場合で、操作ペダル１６には、伝達リンク６０の一端部が支持軸１４と平行な連結ピン６２まわりに相対回動可能に連結されているとともに、その伝達リンク６０の他端部には荷重センサ６４が配設されている。操作ペダル１６は板状を成していて、連結ピン６２を中心とする円弧形状のセンサ収容穴６６が貫通して設けられており、そのセンサ収容穴６６内に荷重センサ６４が所定の遊びを持って配設され、連結ピン６２を中心とする所定の角度範囲で揺動可能とされている。
【００４４】
上記荷重センサ６４は、前記荷重センサ３０と同様に構成されており、円筒形状の変形部材３２と、本体部材としての環状部材３４と、軸状部材３６とを備えているが、環状部材３４はセンサ収容穴６６の両側へ突き出しており、操作ペダル１６の両面側に配設された一対の伝達リンク６０は、その環状部材３４の軸方向の両端部にそれぞれ圧入等により一体的に固設されている。前記連結ピン６２も操作ペダル１６を貫通して設けられており、操作ペダル１６の両側で一対の伝達リンク６０と連結されている。また、荷重センサ６４の軸状部材３６には、軸心に設けられた挿通孔３８内を相対回動可能にクレビスピン２６が挿通させられており、そのクレビスピン２６の両端部にクレビス６８が相対回動可能に連結されている。クレビス６８は前記クレビス２４に対応するものであるが、クレビス２４よりも長さ寸法が大きく、前記オペレーティングロッド２２にねじや溶接等により一体的に固定されている。また、クレビス６８は、上記一対の伝達リンク６０よりも外側に位置する互いに平行な一対の連結板部を備えており、それ等の連結板部にクレビスピン２６が連結されている。クレビスピン２６はセンサピンに相当し、本実施例では軸状部材３６と別体に構成されて、挿通孔３８内を相対回動可能に挿通させられているが、軸状部材３６と一体に構成することも可能である。
【００４５】
前記連結ピン６２は、荷重センサ６４の中心線Ｏ方向から見た正面視の状態、すなわち図１の(a) の状態において、前記操作ペダル１６の踏込み操作に伴って荷重センサ６４に加えられる荷重の作用線Ｌ上であって、前記伝達リンク６０に引張力が発生させられる位置、すなわち図１(a) において荷重センサ６４よりもオペレーティングロッド２２側の位置において、操作ペダル１６に配設されている。したがって、操作ペダル１６が踏込み操作されると、図２に示すように、クレビスピン２６の軸心まわりにおいてオペレーティングロッド２２と操作ペダル１６とが相対回動させられるが、オペレーティングロッド２２からクレビスピン２６を介して荷重センサ６４に加えられる反力により、伝達リンク６０には引張力が加えられるため、その引張力で伝達リンク６０は操作ペダル１６に対して連結ピン６２の左まわりに相対回動させられる。すなわち、連結ピン６２および荷重センサ６４の中心線Ｏが共に荷重の作用線Ｌ上に位置するように、伝達リンク６０は引張力によって連結ピン６２まわりに揺動させられるのであり、これにより、荷重センサ６４の軸状部材３６と環状部材３４との間の相対変位方向が略一定に維持され、変形部材３２の変形箇所が略一定の部位に維持される。この実施例では、操作部材としての操作ペダル１６が第１部材で、反力部材としてのオペレーティングロッド２２およびクレビス６８が第２部材であり、第２発明の一実施例に相当する。なお、上記荷重の作用線Ｌは、オペレーティングロッド２２の中心線と略一致し、そのオペレーティングロッド２２とブレーキブースターとの連結点を中心として上下に揺動させられる。
【００４６】
上記クレビスピン２６は、軸状部材３６およびクレビス６８に対して何れも相対回転可能であるが、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って伝達リンク６０が連結ピン６２まわりに回動させられることにより、クレビスピン２６は基本的にはそれ等の軸状部材３６、クレビス６８に対して相対回転させられることはなく、相対回転不能に組み付けることも可能である。
【００４７】
一方、前記クレビス６８の一対の連結板部には、荷重センサ６４の中心線Ｏ方向から見た正面視の状態、すなわち図１の(a) の状態において、前記操作ペダル１６の踏込み操作に伴って荷重センサ６４に加えられる荷重の作用線Ｌ上であって前記連結ピン６２と一致する位置に、その作用線Ｌと平行に長穴形状の位置決め穴７０が設けられている。連結ピン６２は、その位置決め穴７０内を挿通させられており、その位置決め穴７０が荷重の作用線Ｌ上に常に位置するようにオペレーティングロッド２２の姿勢が位置決めされるとともに、そのオペレーティングロッド２２にクレビスピン２６および荷重センサ６４を介して連結された伝達リンク６０の姿勢も位置決めされる。これにより、連結ピン６２および荷重センサ６４の中心線Ｏが共に荷重の作用線Ｌ上に位置するように、伝達リンク６０が連結ピン６２まわりに機械的に強制的に回動させられるようになり、荷重センサ６４の軸状部材３６と環状部材３４との間の相対変位方向が一層高い精度で略一定方向に維持される。また、操作ペダル１６の非操作時など荷重が加えられていない時でも、位置決め穴７０と連結ピン６２との係合でオペレーティングロッド２２および伝達リンク６０の姿勢が位置決めされるため、車両走行中の振動等でそれ等のオペレーティングロッド２２や伝達リンク６０が揺動して異音等を発生することが防止される。
【００４８】
図３の(a) は、前記正面視（図１(a) の状態）において連結ピン６２とクレビスピン２６とを結ぶ直線方向（作用線Ｌと同じ）における荷重センサ６４の断面図で、図３の(b) は(a) におけるIIIA−IIIA断面図である。また、図４は、操作ペダル１６が踏込み操作され、荷重センサ６４の変形部材３２が変形させられた状態を示す図で、図４の(a) 、(b) はそれぞれ図３の(a) 、(b) に対応する図であり、図４の(b) は(a) における IVA−IVA 断面図である。
【００４９】
荷重センサ６４の環状部材３４および軸状部材３６は、変形部材３２を介して互いに連結されており、外部から径方向すなわち中心線Ｏと直角方向に加えられる荷重が略０の時には、図３に示すように軸状部材３６やクレビスピン２６の軸心Ｓが荷重センサ６４の中心線Ｏと略一致する状態に保持され、変形部材３２も全長に亘って中心線Ｏを中心とする円筒形状を維持している。荷重センサ６４の中心線Ｏは、本体部材である環状部材３４の中心線である。一方、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って、オペレーティングロッド２２の反力がクレビスピン２６を介して軸状部材３６に加えられると、その軸状部材３６と環状部材３４との間に径方向、具体的には図３において軸状部材３６が相対的に右方向（図１(a) においても略右方向）へ向かう荷重が作用させられ、それ等の間に配設された変形部材３２が図４に示すようにせん断変形させられる。環状部材３４と軸状部材３６との間には、両者の径方向の相対変位や変形部材３２のせん断変形を許容するように環状空間が設けられているとともに、変形部材３２は、径方向から荷重を受けることにより弾性変形可能なフェライト系ステンレス鋼等の金属材料にて構成されており、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って、その操作力に応じてせん断変形させられる。なお、変形部材３２の変形量は極僅かで、操作ペダル１６の踏込みストロークには殆ど影響しないが、図面では理解を容易とするために変形量を拡大して示してある。他の図面も同じである。
【００５０】
上記変形部材３２のせん断歪を検出するために、図５に示すように、変形部材３２の外周面には歪検知素子として４個の歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄが取り付けられている。歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄとしては、例えば薄膜型や厚膜型の半導体歪ゲージ、通常の歪ゲージ等が好適に用いられる。図５の(a) は、図４(a) に対応する図で、変形部材３２がせん断変形させられた状態であり、(b) は(a) の上方から見た平面図、(c) は変形部材３２の外周面の展開図である。４個の歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄは、外部荷重によって変形部材３２がせん断歪を生じる方向において、中心線Ｏ（Ｓ）を挟んで対称的な２箇所に、それぞれそのせん断歪で軸方向において引張変形、圧縮変形させられる部分に１個ずつ離間して設けられている。本実施例では、伝達リンク６０の揺動によって荷重センサ６４に作用する荷重の作用方向が略一定、すなわち図１の(a) における左右方向であって図３、図４、および図５の(a) 、(b) における左右方向とされるため、歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄの大きさはそれ程大きくする必要はないが、変形部材３２の組付作業性等を考慮して、変形部材３２の周方向において例えば９０°程度の角度範囲をカバーする長さ寸法を有している。
【００５１】
そして、それ等の歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄが導電性回路パターン５０（図５(c) 参照）によって接続されることにより図６に示すブリッジ回路が形成され、その導電性回路パターン５０の電源電極４２とＧＮＤ（接地）電極４４との間に電源Ｅが接続されることにより、一対の出力電極４６と４８との間から歪に応じた電気信号が出力されるようになっている。電源電極４２に電源Ｅを接続したり、出力電極４６、４８から出力される電気信号を取り出したりするために、それ等の電極に接続されたワイヤハーネス５６（図１参照）が荷重センサ６４から延び出し、コネクタ５８を介して車両の制御回路部に接続されている。変形部材３２の外周面には、予めガラスペースト等の絶縁膜５２（図５(c) 参照）が設けられており、その上に銀等の導電体によって前記導電性回路パターン５０が形成されているとともに、更にその導電性回路パターン５０に一部が接触するように前記歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄが焼成等により一体的に設けられている。なお、荷重センサ６４の内部に制御回路部を設けることも可能である。また、本実施例ではフルブリッジ回路を用いているが、例えば操作ペダル１６の操作力に基づく荷重を受ける部分のみが円弧形状とされた変形部材を用いる場合等には、ハーフブリッジ回路を用いることもできる。
【００５２】
このような車両用操作ペダル装置１０においては、環状部材３４と軸状部材３６との相対変位に基づいて操作力を電気的に検出する荷重センサ６４が、操作ペダル１６とオペレーティングロッド２２とを相対回動可能に連結する回動連結部２０に配設され、その回動連結部２０のクレビスピン２６を介して伝達される操作力を検出するようになっており、操作ペダル１６に形成されたセンサ収容穴６６内に荷重センサ６４が配設されているため、操作ペダル装置１０全体を簡単で且つコンパクトに構成でき、従来のペダル装置の搭載条件に何等影響を及ぼすことがない。
【００５３】
一方、操作ペダル１６には連結ピン６２を介して伝達リンク６０が相対回動可能に配設され、荷重センサ６４の環状部材３４がその伝達リンク６０に一体的に固設されているとともに、軸状部材３６はクレビスピン２６を介してオペレーティングロッド２２に連結されており、且つ、上記連結ピン６２は、荷重センサ６４に加えられる荷重の作用線Ｌ上であって伝達リンク６０に引張力が発生させられる位置に配設されているため、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って伝達リンク６０が連結ピン６２まわりに相対回動させられることにより、その荷重センサ６４の軸状部材３６と環状部材３４との間の相対変位方向が略一定に維持される。これにより、変形部材３２の変形箇所が略一定に維持され、操作力の検出精度が向上するとともに、検出精度のばらつきが抑制されて高い信頼性が得られるようになる。
【００５４】
また、本実施例では、連結ピン６２が操作ペダル１６を貫通して設けられており、伝達リンク６０は操作ペダル１６の両面側に一対配設されて連結ピン６２の両端部に連結されている一方、荷重センサ６４は、環状部材３４が操作ペダル１６の両面側へ突き出すようにセンサ収容穴６６内に配設されており、その環状部材３４の両端部に上記一対の伝達リンク６０が一体的に固設されているとともに、軸状部材３６の軸心Ｓを挿通するように配設されたクレビスピン２６の両端部にクレビス６８が連結されているため、荷重センサ６４の軸方向において荷重（操作力および反力）が略均等に作用させられて環状部材３４と軸状部材３６とが径方向へ平行に相対変位させられるようになり、ねじれ等の回転モーメントが抑制されて荷重センサ６４の作動が安定し、検出精度が一層向上する。
【００５５】
また、クレビス６８には、荷重センサ６４の軸方向から見た正面視において、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って荷重センサ６４に加えられる荷重の作用線Ｌ上であって連結ピン６２と一致する位置に、その作用線Ｌと平行に位置決め穴７０が設けられており、その位置決め穴７０が連結ピン６２と係合させられているため、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って伝達リンク６０が機械的に確実に連結ピン６２まわりに回動させられ、荷重センサ６４の軸状部材３６と環状部材３４との間の相対変位方向がより高い精度で略一定に維持される。また、操作ペダル１６の非操作時など荷重が加えられていない時でも、位置決め穴７０と連結ピン６２との係合によりオペレーティングロッド２２の姿勢が一定に位置決めされるとともに、そのオペレーティングロッド２２にクレビスピン２６および荷重センサ６４を介して連結された伝達リンク６０も一定の姿勢に位置決めされるため、車両走行中の振動等で伝達リンク６０やオペレーティングロッド２２が揺動して異音等を発生することが防止される。
【００５６】
また、本実施例ではオペレーティングロッド２２と操作ペダル１６とを相対回動可能に連結する回動連結部２０に荷重センサ６４が配設され、クレビスピン２６からオペレーティングロッド２２に伝達される最終的な操作力（出力）が荷重センサ６４によって検出されるため、そのオペレーティングロッド２２の出力に応じて発生させられるブレーキ力を高い精度で検出することができる。
【００５７】
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。
【００５８】
図７は、前記図１(b) に対応する断面図で、図１の車両用操作ペダル装置１０に比較して、前記連結ピン６２の代りに長さ寸法が短い連結ピン７４が用いられている場合であり、クレビス６８の一対の連結板部には前記位置決め穴７０が設けられていないとともに、連結ピン７４はクレビス６８と係合していない。したがって、オぺレーティングロッド２２と伝達リンク６０とがクレビスピン２６まわりに相対回動することが可能で、操作ペダル１６の非操作時など荷重が加えられていない時には、伝達リンク６０が連結ピン７４まわりに揺動する可能性があるが、本実施例では、操作ペダル１６の非操作時においても図示しないリターンスプリング等の作用でオペレーティングロッド２２が図１(a) の右方向へ押圧されるとともに、操作ペダル１６が図示しないストッパに当接して初期位置に位置決めされることにより、それ等のオペレーティングロッド２２と操作ペダル１６との間に所定の荷重が作用させられ、その荷重に基づいてオペレーティングロッド２２や伝達リンク６０が図１(a) に示す一定の姿勢に保持される。
【００５９】
図８の車両用操作ペダル装置８０は中間レバー８２を備えており、その中間レバー８２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ある。中間レバー８２は、前記支持軸１４と平行な支持ピン８４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８６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８４まわりに回動させられる。連結リンク８６は、その両端部において支持軸１４と平行な一対のリンクピン８８、９０を介してそれぞれ操作ペダル１６、中間レバー８２に相対回動可能に連結されている。
【００６０】
また、中間レバー８２の先端部には、回動連結部９２を介してオペレーティングロッド２２が連結されている。回動連結部９２は、前記図１の実施例の回動連結部２０と同様に構成されており、中間レバー８２に設けられたセンサ収容穴６６内に荷重センサ６４が連結ピン６２の中心線まわりに揺動可能に収容されているとともに、その荷重センサ６４は、連結ピン６２を介して中間レバー８２に回動可能に配設された伝達リンク６０とクレビスピン２６とに跨がって連結されている。したがって、本実施例でも前記実施例と同様の作用効果が得られる。なお、図８のVIII−VIII断面は、図１の(b) において、操作ペダル１６を中間レバー８２に置き換えた場合と同じであり、中間レバー８２は第１部材に相当する。
【００６１】
図９の車両用操作ペダル装置１００は、前記図１の車両用操作ペダル装置１０と同様に操作ペダル１６とオペレーティングロッド２２とを相対回動可能に連結する回動連結部２０に荷重センサ１０２が配設されているが、この荷重センサ１０２は、操作ペダル１６を貫通して設けられたセンサ配設穴１０４内に環状部材３４が中心線Ｏまわりに相対回動可能に配設されているとともに、その環状部材３４の軸方向の両側へ突き出すように設けられた軸状部材１０６の両端部に、一対の伝達リンク１０８がそれぞれ圧入等により一体的に固設されている。そして、その伝達リンク１０８の先端部にクレビスピン２６を介してクレビス６８が相対回動可能に連結されているとともに、クレビスピン２６は、荷重センサ１０２の中心線Ｏを中心として操作ペダル１６に設けられた円弧形状の長穴１１０内を挿通させられており、伝達リンク１０８と共に中心線Ｏまわりに揺動可能とされている。図９の(a) 、(b) は図１の(a) 、(b) に対応する図で、(a) は正面図、(b) は(a) における IXA−IXA 断面の拡大図である。
【００６２】
上記クレビスピン２６は、荷重センサ１０２の中心線Ｏ方向から見た正面視の状態、すなわち図９の(a) の状態において、前記操作ペダル１６の踏込み操作に伴って荷重センサ１０２に加えられる荷重の作用線Ｌ上であって、前記伝達リンク１０８に引張力が発生させられる位置、すなわち図９(a) において荷重センサ１０２よりもオペレーティングロッド２２と反対側の位置において、クレビス６８に連結されている。したがって、操作ペダル１６が踏込み操作されると、図１０に示すように、クレビスピン２６の軸心まわりにおいてオペレーティングロッド２２と操作ペダル１６とが相対回動させられるが、オペレーティングロッド２２からクレビスピン２６に加えられる反力により、伝達リンク１０８には引張力が作用させられるため、その引張力で伝達リンク１０８は操作ペダル１６に対して荷重センサ１０２の中心線Ｏの左まわりに相対回動させられる。すなわち、クレビスピン２６および荷重センサ１０２の中心線Ｏが共に荷重の作用線Ｌ上に位置するように、伝達リンク１０８は引張力によって中心線Ｏまわりに揺動させられるのであり、これにより、荷重センサ１０２の軸状部材１０６と環状部材３４との間の相対変位方向が略一定に維持され、変形部材３２の変形箇所が略一定の部位に維持される。本実施例では、クレビスピン２６が連結ピンとして機能しており、反力部材を構成しているオペレーティングロッド２２およびクレビス６８が第１部材で、操作部材としての操作ペダル１６が第２部材であり、第６発明の一実施例に相当する。
【００６３】
このような車両用操作ペダル装置１００においては、環状部材３４と軸状部材１０６との相対変位に基づいて操作力を電気的に検出する荷重センサ１０２が、操作ペダル１６とオペレーティングロッド２２とを相対回動可能に連結する回動連結部２０に配設され、その回動連結部２０のクレビスピン２６を介して伝達される操作力を検出するようになっており、操作ペダル１６を貫通して設けられたセンサ配設穴１０４内に荷重センサ１０２が配設されているため、操作ペダル装置１００全体を簡単で且つコンパクトに構成でき、従来のペダル装置の搭載条件に何等影響を及ぼすことがない。
【００６４】
一方、オペレーティングロッド２２にはクレビスピン２６を介して伝達リンク１０８が連結され、荷重センサ１０２の軸状部材１０６がその伝達リンク１０８に一体的に固設されているとともに、環状部材３４は操作ペダル１６に設けられたセンサ配設穴１０４内に中心線Ｏまわりに回動可能に配設されており、且つ、上記クレビスピン２６は、荷重センサ１０２に加えられる荷重の作用線Ｌ上であって伝達リンク１０８に引張力が発生させられる位置に配設されているため、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って伝達リンク１０８が荷重センサ１０２と一体的に中心線Ｏまわりに相対回動させられることにより、その荷重センサ１０２の軸状部材１０６と環状部材３４との間の相対変位方向が略一定に維持される。これにより、変形部材３２の変形箇所が略一定に維持され、操作力の検出精度が向上するとともに、検出精度のばらつきが抑制されて高い信頼性が得られるようになる。
【００６５】
また、操作ペダル１６を貫通して設けられたセンサ配設穴１０４内に荷重センサ１０２の環状部材３４が中心線Ｏまわりに回動可能に配設されており、伝達リンク１０８は操作ペダル１６の両面側に一対配設され、軸状部材１０６の軸方向の両端部に一体的に固設されているとともに、操作ペダル１６を貫通して形成された長穴１１０内を挿通するように配設されたクレビスピン２６の両端部に連結されているため、荷重センサ１０２の軸方向において荷重が略均等に作用させられて環状部材３４と軸状部材１０６とが径方向へ平行に相対変位させられるようになり、ねじれ等の回転モーメントが抑制されて荷重センサ１０２の作動が安定し、検出精度が一層向上する。
【００６６】
また、本実施例ではオペレーティングロッド２２と操作ペダル１６とを相対回動可能に連結する回動連結部２０に荷重センサ１０２が配設され、クレビスピン２６からオペレーティングロッド２２に伝達される最終的な操作力（出力）が荷重センサ１０２によって検出されるため、そのオペレーティングロッド２２の出力に応じて発生させられるブレーキ力を高い精度で検出することができる。
【００６７】
図１１は、上記図９(b) に対応する断面図で、図９の車両用操作ペダル装置１００に比較して、前記軸状部材１０６には軸心を挿通するようにセンサピン１１２が相対回転可能或いは相対回転不能に設けられているとともに、軸方向の両側に突き出している一方、クレビス６８の一対の連結板部には、前記図１の実施例における位置決め穴７０と同様の位置決め穴１１４が設けられている。すなわち、図９(a) に示す正面視において、オペレーティングロッド２２の中心線（荷重の作用線Ｌと同じ）が荷重センサ１０２の中心線Ｏを通る状態において、その荷重センサ１０２の中心線Ｏと一致する位置に、オペレーティングロッド２２の中心線と平行に長穴形状の位置決め穴１１４が設けられているのである。そして、その位置決め穴１１４がセンサピン１１２と係合させられることにより、操作ペダル１６の踏込み操作の有無に拘らず、オペレーティングロッド２２や伝達リンク１０８の姿勢が機械的に位置決めされ、前記図１の実施例と同様の効果が得られる。具体的には、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って伝達リンク１０８が機械的に確実に荷重センサ１０２の中心線Ｏまわりに回動させられ、荷重センサ１０２の軸状部材１０６と環状部材３４との間の相対変位方向がより高い精度で略一定に維持される一方、操作ペダル１６の非操作時など荷重が加えられていない時でも、位置決め穴１１４とセンサピン１１２との係合によりオペレーティングロッド２２の姿勢が一定に位置決めされるとともに、そのオペレーティングロッド２２にクレビスピン２６を介して連結された伝達リンク１０８も一定の姿勢に位置決めされるため、車両走行中の振動等で伝達リンク１０８やオペレーティングロッド２２が揺動して異音等を発生することが防止される。
【００６８】
図１２の車両用操作ペダル装置１２０は、前記図８の車両用操作ペダル装置８０と同様に中間レバー８２を備えているもので、その中間レバー８２とオペレーティングロッド２２との連結部である回動連結部９２に、前記図９と同様に荷重センサ１０２、伝達リンク１０８等を配設した場合である。すなわち、中間レバー８２に設けられたセンサ配設穴１０４内に荷重センサ１０２が回動可能に配設されるとともに、その荷重センサ１０２の軸状部材１０６には伝達リンク１０８が一体的に固設され、その伝達リンク１０８の先端部にクレビスピン２６を介してクレビス６８が連結されている。クレビスピン２６は、荷重センサ１０２の中心線Ｏを中心として中間レバー８２に設けられた円弧形状の長穴１１０内を挿通させられており、その中心線Ｏまわりに揺動可能とされている。したがって、本実施例でも前記図９の実施例と同様の作用効果が得られる。なお、図１２の XII−XII 断面は、図９の(b) において、操作ペダル１６を中間レバー８２に置き換えた場合と同じであり、中間レバー８２は第２部材に相当する。
【００６９】
図１３の車両用操作ペダル装置１３０は、前記図８の車両用操作ペダル装置８０に比較して荷重センサ６４、伝達リンク６０等の配設位置が相違するもので、連結リンク８６がリンクピン９０を介して中間レバー８２に連結される回動連結部１３２に配設した場合である。回動連結部１３２は、前記図１の回動連結部２０や図８の回動連結部９２と同様に構成されており、中間レバー８２に設けられたセンサ収容穴６６内に荷重センサ６４が揺動可能に収容されているとともに、その荷重センサ６４は、連結ピン６２を介して中間レバー８２に回動可能に連結された伝達リンク６０とリンクピン９０とに跨がって配設されている。また、連結リンク８６には、図１３(a) に示す正面視において、荷重の作用線Ｌ上であって連結ピン６２と一致する位置に作用線Ｌと平行に位置決め穴７０が設けられており、その位置決め穴７０が連結ピン６２と係合させられることにより、連結リンク８６および伝達リンク６０の姿勢が位置決めされる。したがって、本実施例でも前記図１や図８の実施例と同様の作用効果が得られる。図１３の(a) 、(b) は図１の(a) 、(b) に対応する図で、(a) は正面図、(b) は(a) における XIIIA−XIIIA 断面の拡大図である。本実施例では、中間レバー８２が第１部材で、連結リンク８６が第２部材であり、第２発明の一実施例に相当する。
【００７０】
なお、連結リンク８６がリンクピン８８を介して操作ペダル１６に相対回動可能に連結される回動連結部に本発明を適用し、そのリンクピン８８に作用させられる荷重を操作力として検出するように構成することも可能である。また、図９や図１２の実施例のように、荷重センサ１０２を操作ペダル１６や中間レバー８２に中心線Ｏまわりに回動可能に配設するとともに、その荷重センサ１０２に一体的に固設された伝達リンク１０８を、リンクピン８８或いは９０によって連結リンク８６に連結するようにしても良い。
【００７１】
図１４および図１５は、前記図１の実施例において、荷重センサ６４の代りに用いられる荷重センサ１４０を示す図で、前記図３および図４に対応する断面図であり、各図の(a) は中心線Ｏと平行な縦断面図、(b) は(a) におけるXIVA−XIVA断面図、 XVA−XVA 断面図である。この荷重センサ１４０は、円筒形状の変形部材１４２を備えていて、その変形部材１４２の径方向に加えられる荷重を検出するもので、変形部材１４２の外周側には環状部材１４４が配設されている。環状部材１４４は、前記センサ収容穴６６内に収容されて伝達リンク６０に圧入等により一体的に固設されているとともに、変形部材１４２の中心線まわりの一部（図１４、図１５における左側の側壁部分）を溶接等により一体的に保持している。そして、その変形部材１４２の円筒形状の内部を軸状部材１４６が挿通させられ、その両端部において前記クレビス６８に連結される。この軸状部材１４６として前記クレビスピン２６を用いることも可能である。
【００７２】
このような荷重センサ１４０は、外部荷重が略０の時には、図１４に示すように環状部材１４４が軸状部材１４６の軸心Ｓと略同心になる状態に保持されるとともに、変形部材１４２は、環状部材１４４に固設された側と反対側、すなわち図１４における右側の側壁部分の内周面が軸状部材１４６に略接するように、軸心Ｓに対して偏心した状態に保持される。これは、図示しないリターンスプリング等の作用でオペレーティングロッド２２が図１(a) の右方向へ押圧されるとともに、操作ペダル１６が図示しないストッパに当接して初期位置に位置決めされることによって規定され、この状態で変形部材１４２は略真円の円筒形状である。一方、操作ペダル１６の踏込み操作に伴ってオペレーティングロッド２２の反力で環状部材１４４と軸状部材１４６との間に径方向の荷重が加えられると、軸状部材１４６が環状部材１４４に対して相対的に図１４、図１５の右方向へ変位させられ、変形部材１４２が図１５に示すように楕円形に引張変形させられる。環状部材１４４は、軸状部材１４６との相対変位や変形部材１４２の引張変形を許容するように、その環状の内部空間の大きさが定められているとともに、変形部材１４２は、径方向から荷重を受けることにより弾性変形可能なフェライト系ステンレス鋼等の金属材料にて構成されており、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って、その操作力に応じて引張変形させられる。
【００７３】
上記変形部材１４２の引張歪を検出するために、その変形部材１４２の外周面であって、図１５(b) において上下に位置する側壁部分、すなわち引張歪を生じる部分には、歪検知素子して歪抵抗素子が固定されている。変形部材１４２の外周面には、前記実施例と同様に予めガラスペースト等の絶縁膜が設けられ、その上に銀等の導電体によって導電性回路パターンが形成されるとともに、更にその導電性回路パターンに一部が接触するように歪抵抗素子が焼成等により一体的に設けられている。
【００７４】
上記歪抵抗素子の大きさや配設位置は、組付作業性等を考慮して適宜設定されるが、本発明では操作ペダル１６の踏込み操作量に拘らず常に一定方向から荷重が作用させられ、変形部材１４２の一定部位が変形させられるため、比較的小さなものでも高い検出精度が安定して得られる。
【００７５】
なお、上記荷重センサ１４０は、図７以降の他の実施例においても、同様に前記荷重センサ６４、１０２の代りに用いることができる。
【００７６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】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図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるIA−IA断面の拡大図である。
【図２】図１の実施例において、操作ペダルが踏込み操作された状態を示す正面図である。
【図３】図１の実施例の荷重センサを示す図で、(a) は中心線Ｏと平行な縦断面図、(b) は(a) におけるIIIA−IIIA断面図である。
【図４】図３の状態から操作ペダルが踏込み操作され、オペレーティングロッドの反力で変形部材がせん断変形させられた状態を示す図で、(a) は中心線Ｏと平行な縦断面図、(b) は(a) における IVA−IVA 断面図である。
【図５】(a) は図４(a) における変形部材を拡大して示す断面図で、(b) は(a) の上方から見た平面図、(c) は変形部材の展開図で、外周面に設けられた歪抵抗素子を説明する図である。
【図６】図５(c) に示されている歪抵抗素子が導電性回路パターンで接続されることによって形成されたブリッジ回路を示す回路図である。
【図７】連結ピンが短くてクレビスと係合していない別の実施例を説明する図で、図１の(b) に対応する断面図である。
【図８】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、図１の荷重センサや伝達リンク等が中間レバーとオペレーティングロッドとの回動連結部に配設された場合で、図１の(a) に対応する正面図である。
【図９】本発明の更に別の実施例を説明する図で、(a) は図１の(a) に対応する正面図、(b) は(a) における IXA−IXA 断面の拡大図である。
【図１０】図９の実施例において、操作ペダルが踏込み操作された状態を示す正面図である。
【図１１】図９の実施例において、荷重センサの軸状部材にセンサピンが配設され、クレビスに設けられた位置決め穴と係合させられている場合を説明する図で、図９の(b) に対応する断面図である。
【図１２】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、図９の荷重センサや伝達リンク等が中間レバーとオペレーティングロッドとの回動連結部に配設された場合で、図９の(a) に対応する正面図である。
【図１３】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、図１の荷重センサや伝達リンク等が中間レバーと連結リンクとの回動連結部に配設された場合で、(a) は図１の(a) に対応する正面図、(b) は(a) における XIIIA−XIIIA 断面の拡大図である。
【図１４】荷重センサの別の例を説明する図で、図３に対応する図であり、(a) は中心線Ｏと平行な縦断面図、(b) は(a) におけるXIVA−XIVA断面図である。
【図１５】図１４の状態から操作ペダルが踏込み操作され、オペレーティングロッドの反力で変形部材が楕円形に引張変形させられた状態を示す図で、(a) は中心線Ｏと平行な縦断面図、(b) は(a) におけるXVA −XVA 断面図である。
【図１６】本発明の背景技術を説明する図で、(a) は荷重センサを備えている車両用操作ペダル装置の正面図、(b) は(a) におけるXVIA−XVIA断面の拡大図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０、８０、１００、１２０、１３０：車両用操作ペダル装置    １６：操作ペダル（操作部材）    ２０、９２、１３２：回動連結部    ２２：オペレーティングロッド（反力部材）    ２６：クレビスピン（センサピン、連結ピン）    ３２、１４２：変形部材    ３４、１４４：環状部材（本体部材）    ３６、１０６、１４６：軸状部材    ４０ａ〜４０ｄ：歪抵抗素子（歪検知素子）    ６０、１０８：伝達リンク    ６２、７４：連結ピン    ６４、１０２、１４０：荷重センサ    ２４、６８：クレビス（反力部材）    ７０、１１４：位置決め穴    ８２：中間レバー    ８６：連結リンク    １０４：センサ配設穴    １１２：センサピン    Ｏ：荷重センサの中心線    Ｓ：軸状部材の軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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