(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持軸により枢支され前記支持軸より隔置された位置にて運転者の踏力を受けるペダルアームを有し、運転者の踏力に対応する力をプッシュロッドを介して制動装置へ伝達するブレーキペダルの踏力検出装置にして、前記支持軸と実質的に平行な枢軸により前記ペダルアームに枢支された弾性変形可能な枢動部材と、前記枢軸より隔置された位置にて前記枢動部材を前記プッシュロッドの一端に連結する連結ピンと、前記プッシュロッドを前記制動装置へ向けて押圧する方向に前記枢動部材を前記ペダルアームに対し相対的に前記枢軸の周りに付勢する付勢手段と、前記連結ピンが前記ペダルアームより隔置されるよう前記付勢手段の付勢力に抗して前記ペダルアームに対する前記枢軸周りの前記枢動部材の相対回転位置を設定する相対位置設定手段と、前記枢動部材の弾性変形量を検出する検出手段とを有し、運転者の踏力が前記付勢手段の付勢力により定まる所定値以上であるときには前記枢動部材が前記付勢手段の付勢力に抗して前記ペダルアームに対し相対的に枢動し、前記連結ピンは前記ペダルアームに当接して前記ペダルアームより直接力を受けるよう構成され、前記相対位置設定手段は前記ペダルアームに取り付けられていることを特徴とするブレーキペダルの踏力検出装置。
【請求項２】
前記相対位置設定手段は前記枢動部材に係合すると共に、その係合位置の調節可能により前記相対回転位置を調節可能であることを特徴とする請求項１に記載のブレーキペダルの踏力検出装置。
【請求項３】
前記枢動部材は前記連結ピンを受け入れる孔を有し、前記ペダルアームは前記連結ピンを遊嵌状態にて受け入れる孔を有し、運転者の踏力が前記所定値未満であるときには前記連結ピンは前記ペダルアームの前記孔の壁面より隔置され、運転者の踏力が前記所定値以上であるときには前記連結ピンは前記ペダルアームの前記孔の壁面に当接することにより前記ペダルアームより直接力を受け、前記相対位置設定手段は前記ペダルアームの前記孔に対する前記枢動部材の前記孔の相対位置を調節可能であることを特徴とする請求項２に記載のブレーキペダルの踏力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車輌のブレーキペダルに係り、更に詳細にはブレーキペダルの踏力検出装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車輌に組み込まれるブレーキペダルは、一般に、一端にて支持軸により枢支され他端にて運転者の踏力を受けるペダルアームを有し、運転者の踏力に対応する力をプッシュロッドを介してマスタシリンダやブースタの如き制動装置へ伝達するようになっており、ブレーキペダルの踏力検出装置として、例えば本願出願人の出願にかかる特開平４−２２１２５８号公報及び特開平１１−２５５０８４号公報に記載されている如く、ペダルアームやペダルアームとプッシュロッドとを連結するクレビスと呼ばれる連結部材に歪センサが設けられた歪検出式の踏力検出装置が従来より知られている。
【０００３】
一般に、ブレーキペダルが運転者により踏み込まれると、踏力及びプッシュロッドよりの反力に起因してペダルアームやクレビスが歪発生部材として弾性変形され、その弾性変形量はブレーキペダルに対する踏力に比例するので、上述の如き踏力検出装置によれば、歪発生部材の弾性変形量が歪センサによって検出されることによりブレーキペダルに対する踏力が検出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述の如き従来の歪検出式踏力検出装置に於いては、歪発生部材の破壊限界と踏力検出装置のダイナミックレンジとがトレードオフの関係にあるため、踏力検出装置の検出精度を十分に向上させることが困難である。即ち踏力検出装置の検出精度を向上させるためには、踏力に対する歪発生部材の弾性変形量の比を高くすればよいが、その場合にはブレーキペダルに対し強い踏力が与えられると、歪発生部材の弾性変形量が非常に大きくなってその破壊限界に近付くので、踏力に対する歪発生部材の弾性変形量の比を高くすることには限界があり、そのため踏力検出装置の検出精度を十分に向上させることができない。
【０００５】
また踏力検出装置により検出される踏力に基づき行われる制動力制御の如き車輌の制御に於いては、一般に、ブレーキペダルの常用域に於ける踏力は高精度に検出される必要があるのに対し、踏力が非常に高い領域に於ける制動力制御等の制御量は飽和するよう設定されるので、非常に高い領域の踏力の検出は不要である。
【０００６】
本発明は、ペダルアームの如き歪発生部材の弾性変形量を検出することによりブレーキペダルの踏力を検出するよう構成された従来の踏力検出装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、ブレーキペダルの常用域に於ける踏力は高精度に検出される必要があるのに対し非常に高い領域の踏力の検出は不要であることを考慮し、ブレーキペダルに対する踏力が非常に高い領域に於いて歪発生部材に与えられる応力を制限することにより、ブレーキペダルの常用域に於ける踏力の検出精度を向上させることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち支持軸により枢支され前記支持軸より隔置された位置にて運転者の踏力を受けるペダルアームを有し、運転者の踏力に対応する力をプッシュロッドを介して制動装置へ伝達するブレーキペダルの踏力検出装置にして、前記支持軸と実質的に平行な枢軸により前記ペダルアームに枢支された弾性変形可能な枢動部材と、前記枢軸より隔置された位置にて前記枢動部材を前記プッシュロッドの一端に連結する連結ピンと、前記プッシュロッドを前記制動装置へ向けて押圧する方向に前記枢動部材を前記ペダルアームに対し相対的に前記枢軸の周りに付勢する付勢手段と、前記連結ピンが前記ペダルアームより隔置されるよう前記付勢手段の付勢力に抗して前記ペダルアームに対する前記枢軸周りの前記枢動部材の相対回転位置を設定する相対位置設定手段と、前記枢動部材の弾性変形量を検出する検出手段とを有し、運転者の踏力が前記付勢手段の付勢力により定まる所定値以上であるときには前記枢動部材が前記付勢手段の付勢力に抗して前記ペダルアームに対し相対的に枢動し、前記連結ピンは前記ペダルアームに当接して前記ペダルアームより直接力を受けるよう構成され、前記相対位置設定手段は前記ペダルアームに取り付けられていることを特徴とするブレーキペダルの踏力検出装置によって達成される。
【０００８】
上記請求項１の構成によれば、枢動部材は連結ピンがペダルアームより隔置されるよう相対位置設定手段により付勢手段の付勢力に抗してペダルアームに対する枢軸周りの枢動部材の相対位置が設定されるので、運転者の踏力が付勢手段の付勢力により定まる所定値未満にてペダルアームが運転者により踏み込まれると、その踏力に対応する力がペダルアームより枢軸、枢動部材及び連結ピンを介してプッシュロッドへ伝達され、枢動部材はペダルアームより受ける力及びプッシュロッドよりの反力に起因して歪発生部材として弾性変形し、その弾性変形量はペダルアームに対する踏力に比例すると共に検出手段によって検出され、これによりペダルアームに対する踏力が間接的に検出される。
【０００９】
また運転者の踏力が付勢手段の付勢力により定まる所定値以上にてペダルアームが運転者により踏み込まれると、枢動部材は付勢手段の付勢力に抗してペダルアームに対し相対的に枢動し、連結ピンはペダルアームに当接してペダルアームより直接力を受け、踏力に対応する力の一部はペダルアームより連結ピンを介してプッシュロッドへ伝達されるようになるので、ペダルアームが運転者により所定値よりも高い踏力にて踏み込まれても、ペダルアームより枢動部材に与えられる力は増大しない。従って枢動部材が過大な応力を受けることを回避しつつ、踏力に対する枢動部材の弾性変形量の比を大きくして踏力検出装置の検出精度を向上させることが可能になる。
また相対位置設定手段はペダルアームに取り付けられているので、ペダルアームに対する枢軸周りの枢動部材の相対回転位置を正確に設定することが可能である。
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記相対位置設定手段は前記枢動部材に係合すると共に、その係合位置の調節可能により前記相対回転位置を調節可能であるよう構成される（請求項２の構成）。
請求項２の構成によれば、ペダルアームに対する枢軸周りの枢動部材の相対回転位置を調節し設定することが可能である。
【００１０】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項２の構成に於いて、前記枢動部材は前記連結ピンを受け入れる孔を有し、前記ペダルアームは前記連結ピンを遊嵌状態にて受け入れる孔を有し、運転者の踏力が前記所定値未満であるときには前記連結ピンは前記ペダルアームの前記孔の壁面より隔置され、運転者の踏力が前記所定値以上であるときには前記連結ピンは前記ペダルアームの前記孔の壁面に当接することにより前記ペダルアームより直接力を受け、前記相対位置設定手段は前記ペダルアームの前記孔に対する前記枢動部材の前記孔の相対位置を調節可能であるよう構成される（請求項３の構成）。
【００１１】
請求項３の構成によれば、連結ピンはペダルアームに設けられた孔に挿通され、運転者の踏力が所定値以上であるときには連結ピンはペダルアームの孔の壁面に当接することによりペダルアームより直接力を受けるので、運転者の踏力が所定値以上であるときにペダルアームより連結ピンを介してプッシュロッドへ確実に力が伝達され、また枢動部材は連結ピンを密に受け入れる孔を有し、相対位置設定手段はペダルアームの孔に対する枢動部材の孔の相対位置を調節可能であるので、ペダルアームの孔に対する枢動部材の孔の相対位置を調節することによりペダルアームに対する枢軸周りの枢動部材の相対回転位置を調節し設定することが可能である。
【００１２】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、付勢手段は付勢力を調節する手段を含むよう構成される（好ましい態様１）。
【００１３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、相対位置設定手段は連結ピンとペダルアームとの間の間隔を調節可能であるよう構成される（好ましい態様２）。
【００１４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、連結ピンは支持軸と枢軸との間に位置し、付勢力は枢軸に対し連結ピンとは反対の側に配置された圧縮コイルばねにより与えられるよう構成される（好ましい態様３）。
【００１５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、枢軸の軸線と連結ピンの軸線との間の距離は枢軸の軸線と付勢力を受ける位置との間の距離よりも小さく設定される（好ましい態様４）。
【００１６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の構成に於いて、枢動部材は実質的にプッシュロッドの軸線に対し垂直に延在する平板部を有し、検出手段は少なくとも枢軸と連結ピンとの間に於ける平板部の弾性変形量を検出するよう構成される（好ましい態様５）。
【００１７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様５の構成に於いて、検出手段は平板部のプッシュロッドとは反対側の表面の歪量を検出するよう構成される（好ましい態様６）。
【００１８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様５の構成に於いて、枢動部材は平板部と一体に形成されペダルアームの両側にて互いに平行に延在する一対の第一のブラケットを有し、該一対の第一のブラケットにて枢軸の両端を支持するよう構成される（好ましい態様７）。
【００１９】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様７の構成に於いて、枢動部材は一対の第一のブラケットより隔置された位置にて平板部と一体に形成されペダルアームの両側にて互いに平行に延在する一対の第二のブラケットを有し、該一対の第二のブラケットにて連結ピンの両端を相対回転可能に支持するよう構成される（好ましい態様８）。
【００２０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様８の構成に於いて、一対の第二のブラケットの先端部は枢軸に近付く方向へ湾曲し、先端部にて連結ピンの両端を相対回転可能に支持しており、検出手段はプッシュロッドの軸線と平板部との交点に対し平板部の延在方向の両側にて枢動部材の弾性変形量を検出するよう構成される（好ましい態様９）。
【００２１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様９の構成に於いて、検出手段は前記交点に対し枢軸の側にて平板部のプッシュロッドとは反対側の表面の歪量を検出する第一の検出部と、前記交点に対し枢軸とは反対の側にて平板部のプッシュロッドとは反対側の表面の歪量を検出する第二の検出部とを有するよう構成される（好ましい態様１０）。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明によるブレーキペダルの踏力検出装置の一つの実施形態を踏力が与えられていない標準状態について示す側面図、図２及び図３はそれぞれブレーキペダルの踏力が所定値未満である場合に於ける実施形態の要部を一部省略して示す拡大部分側面図及び実施形態の作動を示す解図的平断面図である。
【００２４】
これらの図に於いて、１０はブレーキペダル１２のペダルアームを示しており、ペダルアーム１０の一端（上端）にはボス部１２Ａが設けられ、他端（下端）にはペダル部材１４が設けられている。ペダルアーム１０はブッシュ１６Ａを介してボス部１２Ａに挿通された支持軸１６により図１には示されていない車体に枢支され、図１に於いて矢印Ｆdにて示されている如くペダル部材１４にて運転者の踏力を受け、これにより図には示されていない復帰ばねのばね力に抗して支持軸１６の周りに図1で見て反時計廻り方向へ枢動するようになっている。尚図１に於いて、１２Ｂは一端にて車体に連結されペダルアーム１０を支持軸１６の周りに時計廻り方向へ付勢する復帰ばねの他端が連結されるブラケットを示している。
【００２５】
ペダルアーム１０には支持軸１６とペダル部材１４との間の位置に孔１８が設けられており、孔１８には支持軸１６と実質的に平行に延在する枢軸２０が回転自在に挿通されている。枢軸２０に近接した位置には弾性変形可能な材料よりなる枢動部材２２が配置され、枢動部材２２は実質的にペダルアーム１０に沿って延在する平板部２２Ａと、平板部２２Ａと一体に形成されペダルアーム１０の両側にて互いに平行に延在する一対のブラケット２２Ｂとを有している。ブラケット２２Ｂは枢軸２０の両端を支持しており、これにより枢動部材２２は枢軸２０の軸線２０Ａの周りにペダルアーム１０に対し相対回転可能にペダルアームに枢着されている。
【００２６】
枢動部材２２はその上端に平板部２２Ａと一体に形成されペダルアーム１０の両側にて互いに平行に延在する一対のブラケット２２Ｃを有し、各ブラケット２２Ｃの先端には枢軸２０と実質的に平行に延在する連結ピン２４が回転自在に挿通されている。連結ピン２４は後に詳細に説明する如くペダルアーム１０に設けられ連結ピン２４の外径Ｄ1よりも大きい直径Ｄ2を有するピン受け入れ孔２６に遊嵌状態にて挿通されている。
【００２７】
連結ピン２４に近接した位置には連結部材としてのクレビス２８が配置されており、クレビス２８はペダルアーム１０及びブラケット２２Ｃの両側にて互いに平行に延在する一対のブラケット２８Ａを有している。ブラケット２８Ａは連結ピン２４の両端を回転自在に支持しており、これによりクレビス２８は連結ピン２４により枢動部材２２の上端に枢着されている。図には示されていないが、連結ピン２４が脱落しないようその先端には割りピンが装着されている。
【００２８】
従来の場合と同様、クレビス２８の一対のブラケット２８Ａを接続する部分２８Ｂにはプッシュロッド３０の一端が溶接等により剛固に固定されている。プッシュロッド３０は実質的に車輌前後方向に延在し、その他端は図１には示されていないマスタシリンダやブレーキブースタの如き制動装置のピストンに枢着されている。
【００２９】
枢動部材２２の下端にはばね座部材３１を介して圧縮コイルばね３２の一端が係合し、圧縮コイルばね３２の他端はペダルアーム１０に取り付けられた調節装置３４により支持され、これにより枢動部材２２は圧縮コイルばね３２の付勢力（ばね力）によりペダルアーム１０に対し相対的に枢軸２０の周りに図１で見て時計廻り方向へ付勢されている。図１に示されている如く、枢動部材２２の平板部２２Ａに沿って見て、枢軸２０の軸線２０Ａと連結ピン２４の中心との間の距離Ｌaは、枢軸２０の軸線２０Ａと圧縮コイルばね３２の中心との間の距離Ｌbよりも小さく設定されている。
【００３０】
調節装置３４は圧縮コイルばね３２により枢動部材２２に与えられる付勢力を調節する付勢力調節装置３６と、ペダルアーム１０に対する枢動部材２２の相対位置を調節する位置調節装置３８とを含み、またこれらの調節装置に共通のケーシング４０を含んでいる。ケーシング４０は実質的に矩形をなし、ビス４２によりペダルアーム１０の側面に固定されている。
【００３１】
付勢力調節装置３６はケーシング４０に溶接等の手段により固定されたナット４４を含み、ナット４４にはボルト４６が螺合している。ボルト４６の先端には圧縮コイルばね３２の他端を支持するばね座部材４８が係合しており、これにより付勢力調節装置３６はボルト４６をナット４４に対し相対的に回転させてばね座部材４８の位置を調節することにより、圧縮コイルばね３２により枢動部材２２に与えられる付勢力を調節し得るようになっている。
【００３２】
位置調節装置３８はケーシング４０に溶接等の手段により固定されたナット５０を含み、ナット５０にはボルト５２が螺合している。ボルト５２の先端は一方のブラケット２２Ｂの先端側面に設けられたストッパ５４に係合しており、ケーシング４０の底壁にはボルト５２を容易に回転し得るよう切欠き孔４０Ａが設けられている。従って位置調節装置３８はボルト５２をナット５０に対し相対的に回転させてボルト５２の先端の位置、換言すればストッパ５４に対する係合位置を調節することにより、枢軸２０の周りのペダルアーム１０に対する枢動部材２２の相対回転位置を調節し得るようになっている。
【００３３】
この場合位置調節装置３８は、図２及び図３に示されている如く、ブレーキペダル１２に対し踏力が与えられていない状況及びブレーキペダル１２に対する踏力が後述の所定値未満である状況に於いて連結ピン２４がピン受け入れ孔２６の図にて左側の壁面より隔置されるよう、好ましくはピン受け入れ孔２６に対し実質的に同心になるよう調節される。
【００３４】
以上の説明より解る如く、圧縮コイルばね３２及び付勢力調節装置３６は互いに共働してプッシュロッド３０を制動装置へ向けて押圧する方向に枢動部材２２をペダルアーム１０に対し相対的に枢軸２０の周りに付勢する付勢手段を構成している。また位置調節装置３８及びストッパ５４は互いに共働して連結ピン２４がそれを遊嵌状態にて受け入れる孔２６の壁面より隔置されるようペダルアーム１０に対する枢軸２０の周りの枢動部材２２の相対位置を設定する相対位置設定手段を構成している。
【００３５】
図１及び図６に示されている如く、枢動部材２２の平板部２２Ａの外面、即ちペダルアーム１０の側とは反対の側の面には、ブレーキペダル１２に対する踏力に比例して発生する平板部２２Ａの弾性変形量を検出する検出手段としての歪センサ５６が設けられている。
【００３６】
特に図示の実施形態に於いては、一対のブラケット２２Ｃはそれぞれ対応するブラケット２２Ｂより平板部２２Ａの延在方向に隔置されており、またこれらのブラケットの先端部は枢軸２０へ向けてＪ形に湾曲しており、ブラケット２２Ｂ及び２２Ｃの平板部２２Ａとの接続部の中間の位置に於いて連結ピン２４を相対回転可能に支持している。また連結ピン２４の軸線と平板部２２Ａの外面との間の距離は枢軸２０の軸線２０Ａと平板部２２Ａの外面との間の距離と同一の距離に設定されているが、これらの距離は相互に異なっていてもよい。
【００３７】
またブレーキペダル１２に踏力が与えられていない状況に於いては、プッシュロッド３０の軸線５８は平板部２２Ａに対し垂直に延在し、ブレーキペダル１２に踏力が与えられペダルアーム１０が支持軸１６の周りに枢動しても、軸線５８は平板部２２Ａに対し大きく傾斜することなく垂直又はこれに近い状態を維持するようになっている。
【００３８】
従って図６に示されている如く、ブレーキペダル１２が踏み込まれることによりプッシュロッド３０よりクレビス２８を介して連結ピン２４に与えられる力Ｆpは軸線５８に沿って作用し、その反力Ｆp′も軸線５８に沿って作用する。枢軸２０の軸線２０Ａを通り軸線５８に平行な直線を６０とすると、平板部２２Ａの外面には軸線５８と直線６０との間の領域６２に於いては圧縮応力が作用し、軸線５８に対し上端（図６で見て右端）側の領域６４に於いては引張り応力が作用する。
【００３９】
平板部２２Ａの厚さ及び幅をそれぞれＴ、Ｗとして上述の二つの領域６２、６４をモデル化すると、これらの領域は互いに接して向かい合った一対の片持梁と考えることができる。即ち軸線５８と直線６０との間の領域６２は直線６０の位置を固定端とし軸線５８の位置を荷重が作用する先端とする厚さＴ、幅Ｗ、長さＬaの片持梁と考えることができる。同様に軸線５８に対し上端側の領域６４については、軸線５８に対し直線６０とは反対の側にて軸線５８より距離Ｌaの位置を固定端とし、軸線５８の位置を荷重が作用する先端とする厚さＴ、幅Ｗ、長さＬaの片持梁と考えることができる。尚図６の最上段の実線は片持梁のモデルに於ける応力の一例を示し、破線は実際の応力の一例を示している。
【００４０】
歪センサ５６は軸線５８の位置に設けられており、図示の実施形態に於いては４検出部内蔵型の歪ゲージである。歪センサ５６は四つの検出部５６Ａ〜５６Ｄを有し、検出部５６Ａ、５６Ｂ及び５６Ｃ、５６Ｄは軸線５８の両側に該軸線より等距離の位置に配置され、また検出部５６Ａ、５６Ｃ及び５６Ｂ、５６Ｄは平板部２２の幅方向についての中心線６６の両側に該中心線より等距離の位置に配置されている。
【００４１】
四つの検出部５６Ａ〜５６Ｄは歪センサ５６が取り付けられた平板部２２Ａの外面の伸張により伸長して抵抗値が増大し、逆に平板部２２Ａの外面の収縮により収縮して抵抗値が減少する抵抗器であり、図７に示されている如く互いに共働してホイーストンブリッジ回路６８を構成している。特に検出部５６Ａ及び５６Ｃは互いに直列に接続され、それぞれ領域６２及び６４に配置されており、検出部５６Ｂ及び５６Ｄはそれぞれ互いに直列に接続され、それぞれ領域６２及び６４に配置されている。
【００４２】
検出部５６Ａと５６Ｄとの間の接続部７０Ａと検出部５６Ｃと５６Ｂとの間の接続部７０Ｂとの間に定電圧直流電源７２の電圧が印加され、検出部５６Ａと５６Ｃとの間の接続部７０Ｃと検出部５６Ｂと５６Ｄとの間の接続部７０Ｄとの間に生じる電圧Ｖinが信号増幅処理回路７４へ入力され、該回路に於いて増幅された電圧Ｖoutの信号が踏力Ｆdを示す信号として出力される。
【００４３】
次に上述の如く構成された実施形態の作動を、（１）踏力Ｆdが所定値未満である場合及び（２）踏力Ｆdが所定値以上である場合について説明する。
【００４４】
（１）踏力Ｆdが所定値未満である場合
図には示されていないが、支持軸１６の軸線とペダル部材１４の踏力を受ける部分との間の距離をＬ1とし、支持軸１６の軸線とプッシュロッド３０の軸線５８との間の距離をＬ2とすると、ブレーキペダル１２が踏力Ｆdにて踏み込まれた場合にプッシュロッド３０に与えられる力Ｆpは下記の式（１）により表され、これと同一の大きさの反力Ｆp′がプッシュロッド３０よりクレビス２８及び連結ピン２４を介して枢動部材２２に与えられる。
Ｆp＝Ｆd×（Ｌ1／Ｌ2）    ……（１）
【００４５】
また図には示されていないが、圧縮コイルばね３２のばね力をＦsとすると、ばね力Ｆsにより枢動部材２２に与えられている枢軸２０の周りの回転モーメントＭ1はＦs×Ｌbであり、プッシュロッド３０よりの反力Ｆp′による枢軸２０の周りの回転モーメントＭ2＝Ｆp′×Ｌaが上記回転モーメントＭ1以上にならない限り、圧縮コイルばね３２は圧縮されず、枢動部材２２はペダルアーム１０に対し相対的に枢軸２０の周りに枢動しない。
【００４６】
従って上記二つの回転モーメントＭ1及びＭ2が互いに等しいとき、即ちＦs×Ｌb＝Ｆp′×Ｌaが成立するときの踏力Ｆdを所定値Ｆdoとすると、この所定値Ｆdoは下記の式（２）により表され、圧縮コイルばね３２のばね力Ｆsにより一義的に定まり、付勢力調節装置３６により調節可能である。
Ｆdo＝Ｆs×（ＬbＬ2／ＬaＬ1）    ……（２）
【００４７】
運転者によりブレーキペダル１２に与えられる踏力Ｆdが上記所定値Ｆdo未満であるときには、枢動部材２２が図１に示された状態にてペダルアーム１０が支持軸１８の周りに枢動し、連結ピン２４はピン受け入れ孔２６の壁面より隔置された状態を維持し、ペダルアーム１０より直接力を受けることがないので、踏力Ｆdに対応する力がペダルアーム１０より枢軸２０を介して枢動部材２２へ伝達され、更に枢動部材２２より連結ピン２４及びクレビス２８を介してプッシュロッド３０へ上記式（１）にて表される力として伝達される。
【００４８】
またかかる状況に於いては、力Ｆpと同一の大きさで方向が逆の反力Ｆp′がプッシュロッド３０よりクレビス２８及び連結ピン２４を介して枢動部材２２に作用し、これにより上述の如く板状部２２Ａの外面の領域６２及び６４にはそれぞれ踏力Ｆdに比例する圧縮応力及び引張り応力が作用し、これらの応力の大きさに比例する電圧信号Ｖoutが歪センサ５６より出力され、これにより踏力Ｆdが検出される。
【００４９】
（２）踏力Ｆdが所定値以上の場合
運転者によりブレーキペダル１２に与えられる踏力Ｆdが上記所定値Ｆdo以上になると、反力Ｆp′による回転モーメントＭ2が回転モーメントＭ1よりも大きくなることにより、枢動部材２２は圧縮コイルばね３２のばね力に抗して枢軸２０の周りにペダルアーム１０に対し相対的に図１で見て反時計廻り方向へ枢動され、図４及び図５に示されている如く連結ピン２４がピン受け入れ孔２６の壁面に当接し、連結ピン２４とペダルアーム１０との間に於いても力の授受が行われるようになる。
【００５０】
連結ピン２４がピン受け入れ孔２６の壁面に当接した状況に於ける圧縮コイルばね３２のばね力Ｆs′はばね力Ｆsよりも若干高いが、これらのばね力の差は非常に小さいので、近似的にＦs′をＦsとみなすことができ、従って踏力Ｆdの一部Ｆd1に対応する力が上記式（１）に対応する下記の式（３）にて表される力Ｆp1として、踏力Ｆdが所定値Ｆdo未満である場合と同様にプッシュロッド３０へ伝達される。
Ｆp1＝Ｆd1×（Ｌ1／Ｌ2）    ……（３）
【００５１】
また踏力Ｆdの残りの力Ｆd2（＝Ｆd−Ｆd1）に対応する力Ｆp2（＝Ｆp−Ｆp1）がペダルアーム１０より連結ピン２４へ直接伝達され、更にクレビス２８を経てプッシュロッド３０へ伝達されるので、プッシュロッド３０よりクレビス２８及び連結ピン２４を介して枢動部材２２に与えられる反力がＦp1に対応するＦp1′よりも大きくなることはなく、枢動部材２２に過大な応力は作用しない。
【００５２】
従って図示の実施形態によれば、上述の所定値Ｆdoをブレーキペダル１２の常用域の踏力の最大値又はそれよりも僅かに大きい値に設定することにより、ブレーキペダル１２に常用域を越える高い踏力が与えられても、枢動部材２２には過大な応力が作用しないので、踏力Ｆdに対する枢動部材２２の板状部２２Ａの弾性変形量の比を高くすることができ、これにより踏力検出装置の踏力検出精度を向上させることができる。
【００５３】
図８はブレーキペダルに対する踏力Ｆdと歪発生部材の弾性変形量との関係を示しており、特に二点鎖線は従来の踏力検出装置の場合を示し、実線は図示の実施形態の場合を示している。
【００５４】
歪発生部材がペダルアームやクレビス等の構造部材である従来の踏力検出装置に於いては、踏力Ｆdが運転者によりブレーキペダルに与えられ得る最大踏力Ｆdmaxである場合にも歪発生部材の弾性変形量がその破壊限界に対し余裕のある値でなければならず、そのため踏力Ｆdに対する弾性変形量の比（二点鎖線のグラフの傾き）を大きくすることができない。
【００５５】
これに対し図示の実施形態によれば、踏力Ｆdが所定値Ｆdo以上の領域に於いては、踏力が所定値以上に増大しても、歪発生部材、即ち枢動部材２２の板状部２２Ａの弾性変形量は増大しないので、踏力Ｆdが所定値Ｆdoであるときの弾性変形量が板状部２２Ａの破壊限界に対し余裕があればよく、従って踏力が検出される必要がある常用域に於ける踏力Ｆdに対する弾性変形量の比（実線のグラフの傾き）を大きくして踏力検出精度を向上させることができる。
【００５６】
特に図示の実施形態によれば、枢動部材２２とクレビス２８とを連結する連結ピン２４はペダルアーム１０に設けられたピン受け入れ孔２６に遊嵌状態にて挿通されているので、連結ピン２４が例えばペダルアーム１０の図１で見て右側に配設される場合に比して、ペダルアーム１０より連結ピン２４を介してクレビス２８及びプッシュロッド３０へ力が伝達されなくなる虞れを低減することができ、またブラケット２２Ｃの突出高さを低減し、ブラケット２２Ｃ自体の弾性変形に起因する踏力検出精度の悪化の虞れを低減することができる。
【００５７】
また図示の実施形態によれば、圧縮コイルばね３２によって枢動部材２２に与えられる付勢力を付勢力調節装置３６により調節することができるので、実施形態による踏力検出装置が適用される車輌に於けるブレーキペダルの踏力の常用域に応じて所定値Ｆdoを容易に設定することができる。
【００５８】
また図示の実施形態によれば、位置調節装置３８により連結ピン２４とピン受け入れ孔２６の壁面との間の距離を調節することができるので、図示の実施形態が適用される車輌の個体差に拘らず上記距離を最適の値に自由に設定することができる。
【００５９】
また図示の実施形態によれば、枢動部材２２の平板部２２Ａに沿って見て、枢軸２０の軸線２０Ａと連結ピン２４の中心との間の距離Ｌaは、枢軸２０の軸線２０Ａと圧縮コイルばね３２の中心との間の距離Ｌbよりも小さく設定されているので、これらの距離が実質的に同一である場合や、これらの距離の大きさの関係が逆である場合に比して、圧縮コイルばね３２により枢動部材２２に常時与えられるばね力を低減し、これにより踏力検出装置の耐久性を向上させることができる。
【００６０】
また図示の実施形態によれば、ブレーキペダル１２の通常状態について見て、プッシュロッド３０の軸線と歪発生部材としての枢動部材２２の板状部２２Ａとが垂直の関係にあるので、板状部２２Ａをプッシュロッド３０よりの反力Ｆp′によって最も効率よく弾性変形させることができ、このことによっても踏力検出装置の踏力検出精度を高くすることができる。
【００６１】
また図示の実施形態によれば、ブラケット２２Ｂ及び２２Ｃはそれぞれペダルアーム１０の両側にて互いに平行に延在するよう設けられ、それぞれ枢軸２０及び連結ピン２４の両端を支持しているので、枢軸２０若しくは連結ピン２４が例えば一つのブラケットにより片持ち式に支持される場合に比して、これらのブラケットと枢軸２０及び連結ピン２４との間の力の授受を良好に且つ確実に行わせることができる。
【００６２】
また図示の実施形態によれば、連結ピン２４の両端を支持するブラケット２２Ｃは実質的にＪ形をなし、プッシュロッド３０よりの反力Ｆp′により板状部２２Ａの外面に圧縮応力を受ける領域６２及び引張り応力を受ける領域６４が形成され、各領域に４検出部内蔵型の歪センサ５６の一対の検出部５６Ａ、５６Ｂ及び検出部５６Ｃ、５６Ｄが配置されているので、一対の検出部が例えば板状部２２Ａの外面及び内面に分散して配置される場合に比して歪センサの構造を簡略化し、踏力検出装置の製造コストを低減することができる。
【００６３】
更に図示の実施形態によれば、踏力検出装置を構成する枢動部材２２等が予めペダルアーム１０に適正に組付けられた状態にてペダルアームを車輌に組付けることができるので、ペダルアーム１０が車輌に組付けられた後に踏力検出装置の構成部品がペダルアームに組付けられる場合に比して、踏力検出装置の組立てを容易に行うことができると共に、組付け誤差に起因する踏力検出精度の悪化を確実に防止することができる。
【００６４】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００６５】
例えば上述の実施形態に於いては、ブラケット２２ＣがＪ形に形成され、枢動部材２２の板状部２２Ａの外面に圧縮応力を受ける領域６２及び引張り応力を受ける領域６４が形成され、これらの領域に４検出部内蔵型の歪ゲージの検出部が配設されるようになっているが、枢動部材２２の枢軸２０より上方の部分が単純な片持梁をなすよう構成され、該片持梁の領域の外面及び内面に歪ゲージの検出部が配設されてもよい。
【００６６】
また上述の実施形態に於いては、付勢手段は圧縮コイルばね３２であるが、付勢手段は枢軸２０に対し上方に位置する引張りばねに置き換えられてもよく、また連結ピン２４はペダルアーム１０に設けられたピン受け入れ孔２６に遊嵌状態にて挿通されているが、ペダルアーム１０の図１で見て右側にこれより隔置された状態にて位置するよう構成されてもよい。
【００６７】
また上述の実施形態に於いては、枢動部材２２はペダルアーム１０に対しプッシュロッド３０と反対の側に設けられているが、プッシュロッドと同一の側に設けられてもよく、その場合には付勢手段は枢動部材２２の枢軸２０よりも下方の部分を図１で見て時計廻り方向へ付勢する引張りばねであることが好ましい。
【００６８】
更に上述の実施形態に於いては、信号増幅処理回路７４の電圧Ｖoutの信号が踏力Ｆdを示す信号として出力されるようになっているが、ブレーキペダル１２の踏み込みによりプッシュロッド３０の軸線５８が枢動部材２２の平板部２２Ａに対しなす角度が９０°より比較的大きく変化する場合には、例えば図９に示されたグラフに従って補正係数Ｋaが演算され、歪センサ５６の出力電圧ＶoutがＫaＶoutに補正されてもよく、この補正演算は信号増幅処理回路７４に於いて行われてもよく、また踏力Ｆdを使用して行われる制動力制御装置の如き制御装置に於いて行われてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上の説明より明らかである如く、本発明の請求項１の構成によれば、運転者の踏力が付勢手段の付勢力により定まる所定値以上にてペダルアームが運転者により踏み込まれても、枢動部材は過大な応力を受けないので、踏力に対する枢動部材の弾性変形量の比を大きくして踏力検出装置の検出精度を向上させることができる。
また相対位置設定手段はペダルアームに取り付けられているので、ペダルアームに対する枢軸周りの枢動部材の相対回転位置を正確に設定することができる。
また請求項２の構成によれば、ペダルアームに対する枢軸周りの枢動部材の相対回転位置を調節し設定することができる。
【００７０】
また請求項３の構成によれば、連結ピンはペダルアームに設けられた孔に挿通され、運転者の踏力が所定値以上であるときには連結ピンはペダルアームの孔の壁面に当接することによりペダルアームより直接力を受けるので、運転者の踏力が所定値以上であるときにペダルアームより連結ピンを介してプッシュロッドへ確実に力を伝達させることができ、また枢動部材は連結ピンを密に受け入れる孔を有し、相対位置設定手段はペダルアームの孔に対する枢動部材の孔の相対位置を調節可能であるので、ペダルアームの孔に対する枢動部材の孔の相対位置を調節することによりペダルアームに対する枢軸周りの枢動部材の相対回転位置を調節し設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるブレーキペダルの踏力検出装置の一つの実施形態を踏力が与えられていない標準状態について示す側面図である。
【図２】ブレーキペダルの踏力が所定値未満である場合に於ける実施形態の要部を一部省略して示す拡大部分側面図である。
【図３】ブレーキペダルの踏力が所定値未満である場合に於ける実施形態の作動を示す解図的平断面図である。
【図４】ブレーキペダルの踏力が所定値以上である場合に於ける実施形態の要部を一部省略して示す拡大部分側面図である。
【図５】ブレーキペダルの踏力が所定値以上である場合に於ける実施形態の作動を示す解図的平断面図である。
【図６】実施形態に於ける歪センサによる枢動部材の歪量の検出要領を示す説明図である。
【図７】歪センサのための電気回路を示すブロック線図である。
【図８】従来の踏力検出装置及び実施形態についてブレーキペダルの踏力と歪発生部材の弾性変形量との関係を示すグラフである。
【図９】歪センサの出力電圧Ｖoutと補正係数Ｋaとの間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…ペダルアーム
１２…ブレーキペダル
２０…枢軸
２２…枢動部材
２４…連結ピン
２６…ピン受け入れ孔
２８…クレビス
３０…プッシュロッド
３２…圧縮コイルばね
３４…調節装置
３６…付勢力調節装置
３８…位置調節装置
５６…歪センサ
【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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