JP4888345B2

JP4888345B2 - ペダル操作量検出装置

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Publication number: JP4888345B2
Application number: JP2007288139A
Authority: JP
Inventors: 宏磯野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-11-06
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Description

本発明は、操作ペダルの回動動作を操作ロッドの直線動作に変換して操作対象手段に伝達されるペダル操作量を検出するペダル操作量検出装置に関するものである。

例えば、車両のブレーキ装置として、ブレーキペダルから入力された操作量（ペダルストロークや踏力など）に応じてブレーキ装置による制動力、つまり、このブレーキ装置を駆動するホイールシリンダへ供給する制動油圧を電気的に制御する電子制御式ブレーキ装置としてＥＣＢ（Electronically Controlled Brake）が知られている。

このＥＣＢは、ポンプによって昇圧した油圧をアキュムレータに蓄えておき、運転者の制動要求に応じて調圧制御して制動油圧としてのホイールシリンダに供給するものである。即ち、運転者がブレーキペダルを踏み込むと、マスタシリンダがその操作量に応じた油圧を発生すると共に、作動油の一部がストロークシミュレータに流れ込み、ブレーキペダルの踏力に応じたブレーキペダルの操作量が調整される一方、ブレーキＥＣＵはペダルストロークに応じて車両の目標減速度を設定し、各車輪に付与する制動力分配を決定し、アキュムレータから各ホイールシリンダに対して所定の油圧を付与するようにしている。

このような電子制御式ブレーキ装置では、ブレーキペダルから入力された操作量（ペダルストロークや踏力など）を高精度に検出する必要がある。従来のブレーキペダルの操作量検出装置としては、下記特許文献１に記載されたものがある。

下記特許文献１に記載されたブレーキ装置は、上端部が車体に回動自在に支持されたブレーキペダルにて、中間部に入力ロッドの端部がクレビスを介して回動自在に連結し、回動レバーを回動自在に設けると共に踏力スイッチを固定し、回動レバーの端部により踏力スイッチの可動ロッドを押し込み可能とし、ブレーキペダルの操作により回動レバーが回動して踏力スイッチの可動ロッドを押し込むことで、ペダル踏力を検出可能としたものである。

特開２０００−１６８５３２号公報

上述した従来のブレーキ装置におけるブレーキペダルの操作量検出装置では、ブレーキペダルの操作力を踏力スイッチに伝達するための回動レバーが必要となり、構造が複雑となって製造コストが上昇してしまう。また、ペダル踏力を高精度に検出するためには、この回動レバーの高い製造精度や組付精度などを確保しなければならず、搭載性が悪化してしまうという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、構成を簡素化して搭載性を向上すると共に高精度な操作量の検出を可能とするペダル操作量検出装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のペダル操作量検出装置は、操作ペダルの回動動作を操作ロッドの直線動作に変換して操作対象手段に伝達されるペダル操作量を検出するペダル操作量検出装置において、前記操作ペダルの回動中心と前記操作ペダルと前記操作ロッドの連結点とを結ぶ第１直線と前記操作ロッドの直線動作方向に沿った第２直線とがなす角度を推定する角度推定手段と、該角度推定手段により推定された角度に基づいてペダル操作量を算出するペダル操作量算出手段とを具えたことを特徴とするものである。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記角度推定手段は、前記操作ペダルと前記操作ロッドを連結する連結部に設けられて該連結部に作用する荷重を検出する荷重検出部を有し、該荷重検出部が検出した荷重に基づいて前記第１直線と前記第２直線とがなす角度を推定することを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記操作ペダルと前記操作ロッドが連結部材により連結され、前記操作ペダルと前記連結部材の間または前記連結部材と前記操作ロッドの間に前記荷重検出部が介装されることを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記荷重検出部は、前記操作ペダルの回動方向における異なる位置に複数設けられることを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記操作ペダルと前記連結部材の間または前記連結部材と前記操作ロッドの間にブッシュが設けられ、前記荷重検出部は、前記ブッシュの歪量を検出することを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記操作ペダルと前記連結部材の間または前記連結部材と前記操作ロッドの間にブッシュが設けられ、前記荷重検出部は、前記ブッシュの圧縮荷重を検出することを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記ペダル操作量算出手段は、前記角度推定手段により推定された角度に基づいてペダル操作量としてのペダル踏力を算出することを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記ペダル操作量算出手段は、前記角度推定手段により推定された角度に基づいてペダル操作量としてのペダルストロークを算出することを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記角度推定手段は、前記荷重検出部が検出した荷重の変化に基づいて前記第１直線と前記第２直線とがなす角度を推定することを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記荷重検出部は、前記操作ペダルの回動方向における異なる位置に複数設けられ、前記角度推定手段は、前記複数の荷重検出部が検出した荷重の比率に基づいて前記第１直線と前記第２直線とがなす角度を推定することを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置では、前記荷重検出部は、前記操作ペダルの回動方向における異なる位置に複数設けられ、前記角度推定手段は、前記複数の荷重検出部が検出した荷重と荷重偏差の比率に基づいて前記第１直線と前記第２直線とがなす角度を推定することを特徴としている。

本発明のペダル操作量検出装置によれば、操作ペダルの回動中心と操作ペダルと操作ロッドの連結点とを結ぶ第１直線と操作ロッドの直線動作方向に沿った第２直線とがなす角度を推定する角度推定手段と、この角度推定手段により推定された角度に基づいてペダル操作量を算出するペダル操作量算出手段を設けたので、操作ペダルが操作されたとき、角度推定手段は、第１直線と第２直線とがなす角度を推定し、ペダル操作量算出手段は、推定された角度に基づいてペダル操作量を算出することとなり、構成を簡素化して搭載性を向上することができると共に、操作量の検出を高精度に行うことができる。

以下に、本発明に係るペダル操作量検出装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係るペダル操作量検出装置を表す水平断面概略構成図（図３のＩ−Ｉ断面図）、図２は、実施例１のペダル操作量検出装置における検出子の配置構成を表す図１のII−II断面図、図３は、実施例１のペダル操作量検出装置の正面図、図４は、実施例１のペダル操作量検出装置における荷重検出器の出力比に対する角度を表すグラフである。

実施例１のペダル操作量検出装置において、図１乃至図３に示すように、操作ペダルとしてのブレーキペダル１１は、上端部が車体側の取付ブラケット１２に支持軸１３により回動自在に吊り下げ支持されており、下端部に乗員が踏み込み可能なペダル１４が装着されている。一方、操作ロッド１５は、先端部がブレーキ装置を作動制御する操作対象手段としてのマスタシリンダ及びブレーキブースタ（図示略）に連結されている。

また、操作ロッド１５は、基端部にねじ部１５ａが形成されており、このねじ部１５ａがクレビス１６に螺合し、ロックナット１７が操作ロッド１５に螺合すると共にクレビス１６に接触することで、クレビス１６に対する操作ロッド１５（ねじ部１５ａ）の螺合状態の弛緩が防止されている。このクレビス１６は、二股部１６ａ，１６ｂを有しており、ブレーキペダル１１の中間部におけるその両側にこの二股部１６ａ，１６ｂが所定間隔をもって位置し、連結軸１８がブレーキペダル１１及び二股部１６ａ，１６ｂを貫通することで、互いに回動自在に連結されている。

従って、乗員がブレーキペダル１１を踏み込むと、このブレーキペダル１１が支持軸１３を介して回動し、その操作量（操作力）が連結軸１８及びクレビス１６を介して操作ロッド１５に伝達されることで、この操作ロッド１５が軸方向に移動し、ブレーキブースタ及びマスタシリンダを作動させることができる。

なお、本実施例では、ブレーキペダル１１と操作ロッド１５を連結する本発明の連結部は、連結軸１８により構成されている。

そして、本実施例のペダル操作量検出装置は、ブレーキペダル１１の回動動作を操作ロッド１５の直線動作に変換してマスタシリンダ及びブレーキブースタに伝達されるペダル操作量としてのペダル踏力及びペダルストロークを検出するものである。そして、ブレーキペダル１１の回動中心Ｏ１とブレーキペダル１１と操作ロッド１５の連結点Ｏ２とを結ぶ第１直線Ｌ１と、操作ロッド１５の直線動作方向に沿った第２直線Ｌ２とがなす角度θＬ２３を推定する角度推定部と、この角度推定部により推定された角度θＬ２３に基づいてブレーキペダル操作量を算出するペダル操作量算出部とが設けられている。

この場合、角度推定部は、ブレーキペダル１１と操作ロッド１５を連結する連結部に設けられ、連結軸１８に作用する荷重を検出する荷重検出部を有し、この荷重検出部が検出した荷重に基づいて第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とのなす角度θＬ２３を推定する。

即ち、ブレーキペダル１１の中間部には、連結軸１８の外径よりも大きい円形状をなす連結孔２１が形成されている。円筒形状をなすブッシュ２２は、内周面が連結軸１８の外周面と所定の隙間を有すると共に外周面が連結孔２１の内周面と所定の隙間を有するブッシュ本体２２ａと、内周面が連結軸１８の外周面に接触すると共に外周面が連結孔２１の内周面と所定の隙間を有する第１支持部２２ｂと、内周面が連結軸１８の外周面と所定の隙間を有すると共に外周面が連結孔２１の内周面に接触する第２支持部２２ｃとから構成されており、第２支持部２２ｃにブレーキペダル１１の端面に接触するフランジ部２２ｄが形成されている。この場合、ブッシュ２２は、ブッシュ本体２２ａが弾性部として機能し、外力に対して変形可能となっている。

このブッシュ２２は、ブレーキペダル１１の連結孔２１に配置され、ブッシュ本体２２ａが連結孔２１に対して所定隙間をもって遊嵌し、第２支持部２２ｃが連結孔２１に嵌合し、フランジ部２２ｄがブレーキペダル１１の端面に当接することで、このブッシュ２２はブレーキペダル１１に一体に固定されることとなる。また、連結軸１８は、クレビス１６の二股部１６ａ，１６ｂを貫通すると共に、ブレーキペダル１１に固定されたブッシュ２２内を貫通しており、ブッシュ本体２２ａに対して所定隙間をもって遊嵌し、第１支持部２２ｂに嵌合することで、このブッシュ２２と連結軸１８とが互いに摺接可能となっている。

そして、ブッシュ２２におけるブッシュ本体２２ａの外周面であって、周方向に所定距離だけ離れて、上述した荷重検出部としての、２つの検出子２３，２４が装着されている。本実施例では、ブッシュ本体２２ａの外周面にて、操作ロッド１５が連結される反対側に２つの検出子２３，２４が装着されており、各検出子２３，２４は、周方向に所定角度θＦ１２離間して配置されることで、連結軸１８の周方向における異なる位置の荷重を検出することができる。

つまり、ブレーキペダル１１が踏み込まれると、ブッシュ２２の第２支持部２２ｃに作用する荷重に対して、操作ロッド１５からクレビス１６、連結軸１８を介してブッシュ２２の第１支持部２２ｂに対して反力荷重が作用するため、ブッシュ本体２２ａが変形する。このとき、検出子２３，２４は、歪量（荷重）を検出する。

上述した角度推定部及びペダル操作量算出部としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）２５には、各検出子２３，２４の検出結果が入力され、このＥＣＵ２５は、各検出子２３，２４が検出した荷重の比率に基づいて、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とのなす角度θＬ２３を推定し、この角度θＬ２３に基づいてブレーキペダル１１の操作量、つまり、ペダル踏力を算出する。

具体的には、ブレーキペダル１１が踏み込まれたとき、ブッシュ２２は、各支持部２２ｂ，２２ｃを基点としてブッシュ本体２２ａが変形するため、検出子２３は荷重Ｆ１を検出し、検出子２４は荷重Ｆ２を検出する。ＥＣＵ２５は、検出子２３が検出した荷重Ｆ１と検出子２４が検出した荷重Ｆ２の比率に基づいて、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とのなす角度ｄθＬ２３を推定する。ここで、角度ｄθＬ２３は、初期位置からのイニシャライズされた第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とのなす角度である。即ち、荷重の比率Ｆ２／Ｆ１と角度ｄθＬ２３との関係は、図４のグラフに表す関係となっている。

ここで、ＥＣＵ２５が、検出子２３が検出した荷重Ｆ１と検出子２４が検出した荷重Ｆ２の比率に基づいて第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とのなす角度ｄθＬ２３を推定する手法について説明する。

荷重の比率ＲＦ１２は、下記数式で規定される。
ＲＦ１２＝Ｆ２／Ｆ１
そして、基準となる荷重が作用したときの荷重の比率ＲＦ１２ｋを、センサ固体の検定時に定義すると、下記数式で規定される。
ＲＦ１２ｋ＝Ｆ２ｋ／Ｆ１ｋ
そのため、角度ｄθＬ２３は、下記数式で規定される。ここで、Ｆｂ（）は、基準となるＦａ（）を補正する補正関数である。
ｄθＬ２３＝Ｆａ（ＲＦ１２ｋ）
ｄθＬ２３＝Ｆａ（ＲＦ１２ｋ）×Ｆｂ（Ｆ１）

このように正規化されると、検出子２３の出力だけを用いたペダル踏力（操作ロッド軸力）Ｆは、下記の数式により算出される。ここで、Ｆｄ（）は、基準となるＦｃ（）を補正する補正関数である。
Ｆｋ＝Ｆ１ｋ×Ｆｃ（ｄθＬ２３）
Ｆ＝Ｆ１×Ｆｃ（ｄθＬ２３）×Ｆｄ（Ｆ１）
一方、検出子２４の出力だけを用いたペダル踏力（操作ロッド軸力）Ｆは、下記の数式により算出される。ここで、Ｆｆ（）は、基準となるＦｅ（）を補正する補正関数である。
Ｆｋ＝Ｆ２ｋ×Ｆｅ（ｄθＬ２３）
Ｆ＝Ｆ２×Ｆｅ（ｄθＬ２３）×Ｆｆ（Ｆ２）

そして、各検出子２３，２４の出力比率を用いたペダル踏力（操作ロッド軸力）Ｆは、下記の数式により算出される。
Ｆ＝｛Ｆ１×Ｆｃ（ｄθＬ２３）×Ｆｄ（Ｆ１）＋Ｆ２×Ｆｅ（ｄθＬ２３）×Ｆｆ（Ｆ２）｝／２
また、ペダルストロークＳは、下記の数式により算出される。ここで、Ｆｇは、ブレーキペダル１１や操作ロッド１５などの組付状態に応じた関数である。
Ｓ＝Ｆｇ（ｄθＬ２３）

従って、図１乃至図３に示すように、乗員がブレーキペダル１１を踏み込むと、その踏力によりこのブレーキペダル１１が支持軸１３を中心として、図２及び図３にて時計回り方向に回動する。すると、その踏力がブレーキペダル１１から連結軸１８を介してクレビス１６に入力され、更に、このクレビス１６から操作ロッド１５に伝達され、この操作ロッド１５が前進する。

このとき、ブッシュ２２は、ブッシュ本体２２ａがブレーキペダル１１から入力される踏力により変位することで、検出子２３，２４が歪荷重を検出し、ＥＣＵ２５は、各検出子２３，２４が検出した歪荷重の比率に基づいて、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とのなす角度ｄθＬ２３を推定し、この角度ｄθＬ２３に基づいてブレーキペダル１１の操作量、つまり、ペダル踏力及びペダルストロークを算出する。

このように実施例１のペダル操作量検出装置にあっては、ブレーキペダル１１と操作ロッド１５の端部に固定されたクレビス１６とを連結軸１８により回動自在に連結し、ブレーキペダル１１と連結軸１８との間にブッシュ２２を介装し、このブッシュ２２における弾性変形可能なブッシュ本体２２ａの外周面に検出子２３，２４を装着し、ＥＣＵ２５が、各検出子２３，２４が検出した歪荷重の比率に基づいてブレーキペダル１１と操作ロッド１５とのなす角度を推定し、この角度に基づいてブレーキペダル１１の操作量、つまり、ペダル踏力及びペダルストロークを算出するようにしている。

従って、ブレーキペダル１１が踏み込まれると、各検出子２３，２４がブレーキペダル１１と連結軸１８との間に作用する歪荷重を検出し、ＥＣＵ２５は、この検出子２３，２４が検出した歪荷重の比率に基づいて、ブレーキペダル１１の回動中心Ｏ１とブレーキペダル１１と操作ロッド１５の連結点Ｏ２とを結ぶ第１直線Ｌ１と、操作ロッド１５の直線動作方向に沿った第２直線Ｌ２とがなす角度θＬ２３、つまり、ブレーキペダル１１と操作ロッド１５とのなす角度を推定し、この角度に基づいてブレーキペダル１１の操作量、つまり、ペダル踏力及びペダルストロークを算出することとなり、ブレーキペダル１１の踏力及びペダルストロークを検出子２３，２４に伝達するための別部材を不要とし、構成の簡素化を可能として搭載性を向上することができると共に、検出精度を向上することができる。

また、検出子２３，２４は、ブレーキペダル１１と連結軸１８との接触部分に作用する歪荷重を検出することで、検出子２３，２４を容易に装着することができ、構成の簡素化及び製造の容易性を向上することができる。また、この検出子２３，２４を連結軸１８の周方向に所定角度で複数配置し、連結軸１８の周方向における異なる複数の位置での歪荷重を検出することで、ブレーキペダル１１の回動角度に拘らずペダル踏力を高精度に検出することができる。

図５は、本発明の実施例２に係るペダル操作量検出装置における検出子の配置構成を表す断面図である。なお、本実施例のペダル操作量検出装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図３を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２のペダル操作量検出装置は、図３及び図５に示すように、ブレーキペダル１１の回動動作を操作ロッド１５の直線動作に変換してマスタシリンダ及びブレーキブースタに伝達されるペダル操作量としてのペダル踏力及びペダルストロークを検出するものである。そして、ブレーキペダル１１の回動中心Ｏ１とブレーキペダル１１と操作ロッド１５の連結点Ｏ２とを結ぶ第１直線Ｌ１と、操作ロッド１５の直線動作方向に沿った第２直線Ｌ２とがなす角度θＬ２３を推定する角度推定部と、この角度推定部により推定された角度θＬ２３に基づいてブレーキペダル操作量を算出するペダル操作量算出部とが設けられている。

即ち、ブレーキペダル１１の中間部には、連結軸１８の外径よりも大きい円形状をなす連結孔２１が形成されている。円筒形状をなすブッシュ３１は、内周面が連結軸１８の外周面に嵌合可能となっている。ほぼ円筒形状をなすカラー３２は、外周面が連結孔２１の内周面に嵌合可能となっている。そして、カラー３２は、内周面が多角形状をなし、ブッシュ３１が挿入可能となっている。

このカラー３２は、外周面がブレーキペダル１１における連結孔２１の内周面に密着して配置され、ブッシュ３１は、このカラー３２内に配置される。また、連結軸１８は、クレビス１６の二股部１６ａ，１６ｂを貫通すると共に、ブッシュ３１内を貫通しており、このブッシュ３１と連結軸１８とが互いに摺接可能となっている。

そして、ブッシュ３１の外周面であって、周方向に所定距離だけ離れて、上述した荷重検出部としての、２つの検出子３３，３４が装着されている。本実施例では、ブッシュ３１の外周面にて、操作ロッド１５が連結される側とは反対側に２つの検出子３３，３４が装着されており、各検出子３３，３４は、連結軸の中心Ｏ２を通る直線Ｌ３に対して周方向に沿って上方側及び下方側に等間隔で配置されており、各検出子３３，３４は所定角度θＦ１２離間して配置されていることで、連結軸１８の周方向における異なる位置の荷重を検出することができる。また、カラー３２は、その内周面に各検出子３３，３４に対向して平面部３２ａ，３２ｂが形成されており、各検出子３３，３４は、ブッシュ３１の外周面とカラー３２の平面部３２ａ，３２ｂで挟持されており、この各検出子３３，３４は、ブッシュ３１とカラー３２との間の圧縮荷重を、連結軸１８の周方向における異なる位置で検出することができる。

また、本実施例のペダル操作量検出装置では、荷重検出部としての検出子３３，３４に対して余荷重を付与する余荷重付与手段が設けられている。即ち、ブレーキペダル１１には、操作ロッド１５が連結される側に外部から直線Ｌ３に沿って連結孔２１に連通するねじ孔３５が形成されると共に、このねじ孔３５に対応するカラー３２には貫通孔３６が形成され、更に、この貫通孔３６に対応するブッシュ３１の外周部には、この貫通孔３６とほぼ同径の球面形状をなす凹部３７が形成されている。そして、余荷重付与手段としての余荷重調整ボルト３８は、ブレーキペダル１１のねじ孔３５に螺合すると共に、先端部が貫通孔３６を貫通してブッシュ３１の凹部３７に係合してこのブッシュ３１を押圧することで、ブッシュ３１の外周面に装着された各検出子３３，３４をカラー３２の平面部３２ａ，３２ｂに隙間なく密着させ、この検出子３３，３４に対して余荷重を付与している。この場合、余荷重調整ボルト３８のねじ込み量を調整してブッシュ３１の押圧力を変更することで、検出子３３，３４に付与する余荷重を調整することができる。

つまり、ブレーキペダル１１が踏み込まれると、ブッシュ３１に作用する荷重に対して、操作ロッド１５からクレビス１６を介してブッシュ３１に対して反力荷重が作用するため、検出子３３，３４は、カラー３２の内周面とブッシュ３１の外周面との間で圧縮されることとなり、圧縮荷重を検出することができる。

上述した角度推定部及びペダル操作量算出部としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）２５には、各検出子３３，３４が検出した圧縮荷重Ｆ１１，Ｆ１２が入力され、このＥＣＵ２５は、各検出子３３，３４が検出した圧縮荷重Ｆ１１，Ｆ１２の比率に基づいて、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とのなす角度θＬ２３を推定し、この角度θＬ２３に基づいてブレーキペダル１１の操作量、つまり、ペダル踏力及びペダルストロークを算出する。なお、このＥＣＵ２５による各検出子３３，３４が検出した圧縮荷重の比率に基づいて、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とのなす角度θＬ２３を推定する手法、並びに、この角度θＬ２３に基づいてブレーキペダル１１のペダル踏力とペダルストロークを算出する手法の具体例は、上述した実施例１と同様であるため、説明は省略する。

従って、乗員がブレーキペダル１１を踏み込むと、その踏力によりこのブレーキペダル１１が支持軸１３を中心として、図３及び図５にて時計回り方向に回動する。すると、その踏力がブレーキペダル１１から連結軸１８を介してクレビス１６に入力され、更に、このクレビス１６から操作ロッド１５に伝達され、この操作ロッド１５が前進する。

このとき、検出子３３，３４は、ブレーキペダル１１から入力される踏力により圧縮されることで圧縮荷重を検出し、ＥＣＵ２５は、各検出子３３，３４が検出した圧縮荷重の比率に基づいて、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とのなす角度ｄθＬ２３を推定し、この角度ｄθＬ２３に基づいてブレーキペダル１１の操作量、つまり、ペダル踏力及びペダルストロークを算出する。

このように実施例２のペダル操作量検出装置にあっては、ブレーキペダル１１と操作ロッド１５の端部に固定されたクレビス１６とを連結軸１８により回動自在に連結し、ブレーキペダル１１と連結軸１８との間にブッシュ３１及びカラー３２を介装し、このブッシュ３１とカラー３２との間に検出子３３，３４を装着し、ＥＣＵ２５が、各検出子３３，３４が検出した圧縮荷重の比率に基づいてブレーキペダル１１と操作ロッド１５とのなす角度を推定し、この角度に基づいてブレーキペダル１１の操作量、つまり、ペダル踏力及びペダルストロークを算出するようにしている。

従って、ブレーキペダル１１が踏み込まれると、各検出子３３，３４がブレーキペダル１１の連結孔２１と連結軸１８との間で、ブッシュ３１とカラー３２により圧縮されることで、この圧縮荷重を検出し、ＥＣＵ２５は、この検出子３３，３４が検出した圧縮荷重の比率に基づいて、ブレーキペダル１１の回動中心Ｏ１とブレーキペダル１１と操作ロッド１５の連結点Ｏ２とを結ぶ第１直線Ｌ１と、操作ロッド１５の直線動作方向に沿った第２直線Ｌ２とがなす角度θＬ２３、つまり、ブレーキペダル１１と操作ロッド１５とのなす角度を推定し、この角度に基づいてブレーキペダル１１の操作量、つまり、ペダル踏力及びペダルストロークを算出することとなり、ブレーキペダル１１の踏力及びペダルストロークを検出子３３，３４に伝達するための別部材を不要とし、構成の簡素化を可能として搭載性を向上することができると共に、検出精度を向上することができる。

また、検出子３３，３４は、ブレーキペダル１１と連結軸１８との接触部分に作用する圧縮荷重を検出することで、検出子３３，３４を容易に装着することができ、構成の簡素化及び製造の容易性を向上することができる。また、この検出子３３，３４を連結軸１８の周方向に所定角度で複数配置し、連結軸１８の周方向における異なる複数の位置での歪荷重を検出することで、ブレーキペダル１１の回動角度に拘らずペダル踏力を高精度に検出することができる。

更に、ブレーキペダル１１に外部から連結孔２１に連通するねじ孔３５及び貫通孔３６を形成すると共に、この貫通孔３６に対応するブッシュ３１の外周部に凹部３７を形成し、余荷重調整ボルト３８をこのねじ孔３５に螺合して先端部をブッシュ３１の凹部３７に係合して押圧するようにしている。従って、ブッシュ３１の外周面に装着された各検出子３３，３４をカラー３２の平面部３２ａ，３２ｂに隙間なく密着させ、この検出子３３，３４に対して余荷重を付与することでブッシュ３１を適正に支持し、支持剛性を向上することができると共に、検出子３３，３４がブレーキペダル１１と連結軸１８との間に作用する荷重を高精度に検出することができ、その結果、低コスト化を可能とすることができる。

また、この余荷重調整ボルト３８のねじ込み量を調整してブッシュ３１の押圧力を変更することで、検出子３３，３４に付与する余荷重を調整可能としており、製造精度にばらつきがあっても、検出子３３，３４をカラー３２の内周面に隙間なく密着させることができ、検出子３３，３４による高精度な検出精度を確保することができる。

図６−１は、本発明の実施例３に係るペダル操作量検出装置における荷重変動平均に対するペダルストロークを表すグラフ、図６−２は、実施例３のペダル操作量検出装置におけるペダルストロークに対するブースタ入力荷重を表すグラフ、図６−３は、実施例３のペダル操作量検出装置における荷重変動平均に対する補正係数を表すグラフ、図７−１は、一次平均によりペダルストロークを算出するストローク変換微分値を表すグラフ、図７−２は、一次平均及び三角関数変換によりペダルストロークを算出するストローク変換微分値を表すグラフである。なお、本実施例のペダル操作量検出装置における全体構成は、上述した実施例２とほぼ同様であり、図５を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例３のペダル操作量検出装置は、図３及び図５に示すように、ブレーキペダル１１の回動動作を操作ロッド１５の直線動作に変換してマスタシリンダ及びブレーキブースタに伝達されるペダル操作量としてのペダル踏力及びペダルストロークを検出するものである。そして、ブレーキペダル１１の回動中心Ｏ１とブレーキペダル１１と操作ロッド１５の連結点Ｏ２とを結ぶ第１直線Ｌ１と、操作ロッド１５の直線動作方向に沿った第２直線Ｌ２とがなす角度θＬ２３を推定する角度推定部と、この角度推定部により推定された角度θＬ２３に基づいてブレーキペダル操作量を算出するペダル操作量算出部とが設けられている。

この場合、角度推定部は、ブレーキペダル１１と操作ロッド１５を連結する連結部に設けられ、連結軸１８に作用する荷重を検出する荷重検出部を有し、この荷重検出部が検出した荷重の変化、具体的には、分力の変化に基づいて第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とのなす角度θＬ２３を推定する。

即ち、角度推定部及びペダル操作量算出部としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）２５には、各検出子３３，３４が検出した圧縮荷重Ｆ１１，Ｆ１２が入力され、このＥＣＵ２５は、各検出子３３，３４が検出した圧縮荷重Ｆ１１，Ｆ１２とこの圧縮荷重Ｆ１１，Ｆ１２の偏差の比率に基づいて、これを三角関数に換算して平均化することで、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とのなす角度θＬ２３を推定し、この角度θＬ２３に基づいてブレーキペダル１１の操作量、つまり、ペダル踏力及びペダルストロークを算出する。

具体的には、ブレーキペダル１１が踏み込まれたとき、ブッシュ２２は、各支持部２２ｂ，２２ｃを基点としてブッシュ本体２２ａが変形するため、検出子２３は荷重Ｆ１１を検出し、検出子２４は荷重Ｆ１２を検出する。ＥＣＵ２５は、検出子２３が検出した荷重Ｆ１と検出子２４が検出した荷重Ｆ２とその偏差の比率に基づいて、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とのなす角度ｄθＬ２３を推定する。

ここで、ＥＣＵ２５が、検出子２３が検出した荷重Ｆ１１と検出子２４が検出した荷重Ｆ１２の比率に基づいて第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とのなす角度ｄθＬ２３を推定し、この角度ｄθＬ２３からペダル踏力ＦとペダルストロークＳを求める手法について説明する。

荷重と荷重偏差の比率（荷重変動平均）ＲＦｂは、下記数式で規定される。
ＲＦ２２＝（Ｆ１２−Ｆ１１）／Ｆ１１＋（Ｆ１２−Ｆ１１）／Ｆ２０
ここで、荷重平均Ｆ２０＝Ｆ１１＋Ｆ１２であることから、
ＲＦ２２＝Ｆ１２／Ｆ１１−Ｆ１１／Ｆ１２
そのため、角度ｄθＬ２３は、荷重変動平均ＲＦ２２に基づいた関数として規定することができる。

このように角度ｄθＬ２３に対応した荷重変動平均ＲＦ２２が求められると、ペダルストロークＳは、下記の数式により算出される。ここで、Ｆ_１は、ブレーキペダル１１や操作ロッド１５などの組付状態に応じた関数であり、図６−１のように規定される。
Ｓ＝Ｆ_１（ＲＦ２２）

また、ペダルストロークＳと踏力Ｆとの関係では、図６−２に示すように、センサ値と理論値は差が発生する。そのため、補正係数（ストローク変換値）が必要となり、ペダル踏力（操作ロッド軸力）Ｆは、下記の数式により算出される。ここで、Ｆ_２は、補正係数（ストローク変換値）であり、図６−３のように規定される。
Ｆ＝Ｆ２０×Ｆ_１（Ｒｆ１２）

この場合、各検出子３３，３４が検出した荷重Ｆ１１，Ｆ１２に基づいて荷重と荷重偏差の比率（荷重変動平均）ＲＦｂを算出し、この荷重変動平均ＲＦｂからストローク変換値Ｆ_２を用いてペダル踏力Ｆを算出するとき、このストローク変換値Ｆ_２は、ブレーキペダル１１の作動角に応じて変化するものとなる。このとき、一次平均によりペダル踏力Ｆを算出する場合、図７−１に示すように、ストローク変換微分値は、ブレーキペダル１１の作動角に応じて−０．０３７から−０．０２９の間で大きくばらついてしまう。一方、一次平均及び三角関数変換によりペダル踏力Ｆを算出する場合、図７−２に示すように、ストローク変換微分値は、ブレーキペダル１１の作動角に応じて−０．０２９から−０．０２８２の間で収束する。

このように実施例３のペダル操作量検出装置にあっては、ブレーキペダル１１と操作ロッド１５の端部に固定されたクレビス１６とを連結軸１８により回動自在に連結し、ブレーキペダル１１と連結軸１８との間にブッシュ３１及びカラー３２を介装し、このブッシュ３１とカラー３２との間に検出子３３，３４を装着し、ＥＣＵ２５が、各検出子３３，３４が検出した圧縮荷重と荷重偏差の比率に基づいてブレーキペダル１１と操作ロッド１５とのなす角度を推定し、この角度に基づいてブレーキペダル１１の操作量、つまり、ペダル踏力及びペダルストロークを算出するようにしている。

従って、ブレーキペダル１１が踏み込まれると、各検出子３３，３４がブレーキペダル１１の連結孔２１と連結軸１８との間で、ブッシュ３１とカラー３２により圧縮されることで、この圧縮荷重を検出し、ＥＣＵ２５は、この検出子３３，３４が検出した圧縮荷重Ｆ１１，Ｆ１２とその偏差の比率、つまり、荷重変動平均Ｒｆ２２に基づいてブレーキペダル１１と操作ロッド１５とのなす角度を推定し、この角度に基づいてブレーキペダル１１の操作量、つまり、ペダル踏力及びペダルストロークを算出することとなり、この場合、一次平均及び三角関数変換を用いることで、特定したブレーキペダル１１の作動角に対して検出精度を向上することができる。

なお、上述した実施例２、３では、検出子３３，３４をブッシュ３１の外周面に装着し、このブッシュ３１の外周面とカラー３２の平面部３２ａ，３２ｂとによる圧縮荷重を検出するようにしたが、この構成に限定されるものではない。例えば、カラー３２をなくし、検出子３３，３４をブッシュ３１の外周面に装着し、このブッシュ３１の外周面と連結孔２１の内周面とによる圧縮荷重を検出するようにしてもよく、検出子３３，３４をブッシュ３１の内周面に装着し、このブッシュ３１の内周面と連結軸１８の外周面とによる圧縮荷重を検出するようにしてもよい。

また、上述した各実施例では、ブレーキペダル１１と連結軸１８との間にブッシュ２２，３１を介装し、このブッシュ２２，３１に検出子２３，２４，３３，３４を設けたが、連結軸１８と操作ロッド１５との間、例えば、クレビス１６と連結軸１８との間やクレビス１６と操作ロッド１５との間に設けてもよい。また、各実施例では、検出子２３，２４，３３，３４を２つ配設したが、その数に限定されるものではなく、取付性や精度に応じて適宜設定すればよいものである。

以上のように、本発明に係るペダル操作量検出装置は、操作ペダルと操作ロッドとのなす角度に基づいてペダル操作量を検出することで、構成を簡素化して搭載性を向上すると共に高精度な操作量の検出を可能とするものであり、いずれのペダル操作量検出装置にも有用である。

本発明の実施例１に係るペダル操作量検出装置を表す水平断面概略構成図（図３のＩ−Ｉ断面図）である。実施例１のペダル操作量検出装置における検出子の配置構成を表す図１のII−II断面図である。実施例１のペダル操作量検出装置の正面図である。実施例１のペダル操作量検出装置における荷重検出器の出力比に対する角度を表すグラフである。本発明の実施例２に係るペダル操作量検出装置における検出子の配置構成を表す断面図である。本発明の実施例３に係るペダル操作量検出装置における荷重変動平均に対するペダルストロークを表すグラフである。実施例３のペダル操作量検出装置におけるペダルストロークに対するブースタ入力荷重を表すグラフである。実施例３のペダル操作量検出装置における荷重変動平均に対する補正係数を表すグラフである。一次平均によりペダルストロークを算出するストローク変換微分値を表すグラフある。一次平均及び三角関数変換によりペダルストロークを算出するストローク変換微分値を表すグラフある。

符号の説明

１１ブレーキペダル（操作ペダル）
１５操作ロッド
１６クレビス（連結部材）
１８連結軸（連結部材）
２１連結孔
２２，３１ブッシュ
２３，２４，３３，３４検出子（荷重検出部）
２５電子制御ユニット、ＥＣＵ（操作量算出手段）
３２カラー
３８余荷重調整ボルト（余荷重調整手段）

Claims

操作ペダルの回動動作を操作ロッドの直線動作に変換して操作対象手段に伝達されるペダル操作量を検出するペダル操作量検出装置において、
前記操作ペダルの回動中心と前記操作ペダルと前記操作ロッドの連結点とを結ぶ第１直線と、前記操作ロッドの直線動作方向に沿った第２直線とがなす角度を推定する角度推定手段と、
該角度推定手段により推定された角度に基づいてペダル操作量を算出するペダル操作量算出手段と、
を具えたことを特徴とするペダル操作量検出装置。
請求項１に記載のペダル操作量検出装置において、
前記角度推定手段は、前記操作ペダルと前記操作ロッドを連結する連結部に設けられて該連結部に作用する荷重を検出する荷重検出部を有し、該荷重検出部が検出した荷重に基づいて前記第１直線と前記第２直線とがなす角度を推定することを特徴とするペダル操作量検出装置。
請求項２に記載のペダル操作量検出装置において、
前記操作ペダルと前記操作ロッドが連結部材により連結され、前記操作ペダルと前記連結部材の間または前記連結部材と前記操作ロッドの間に前記荷重検出部が介装されることを特徴とするペダル操作量検出装置。
請求項２または３に記載のペダル操作量検出装置において、
前記荷重検出部は、前記操作ペダルの回動方向における異なる位置に複数設けられることを特徴とするペダル操作量検出装置。
請求項２から４のいずれか一つに記載のペダル操作量検出装置において、
前記操作ペダルと前記連結部材の間または前記連結部材と前記操作ロッドの間にブッシュが設けられ、前記荷重検出部は、前記ブッシュの歪量を検出することを特徴とするペダル操作量検出装置。
請求項２から４のいずれか一つに記載のペダル操作量検出装置において、
前記操作ペダルと前記連結部材の間または前記連結部材と前記操作ロッドの間にブッシュが設けられ、前記荷重検出部は、前記ブッシュの圧縮荷重を検出することを特徴とするペダル操作量検出装置。
請求項１から６のいずれか一つに記載のペダル操作量検出装置において、
前記ペダル操作量算出手段は、前記角度推定手段により推定された角度に基づいてペダル操作量としてのペダル踏力を算出することを特徴とするペダル操作量検出装置。
請求項１から６のいずれか一つに記載のペダル操作量検出装置において、
前記ペダル操作量算出手段は、前記角度推定手段により推定された角度に基づいてペダル操作量としてのペダルストロークを算出することを特徴とするペダル操作量検出装置。
請求項２に記載のペダル操作量検出装置において、
前記角度推定手段は、前記荷重検出部が検出した荷重の変化に基づいて前記第１直線と前記第２直線とがなす角度を推定することを特徴とするペダル操作量検出装置。
請求項９に記載のペダル操作量検出装置において、
前記荷重検出部は、前記操作ペダルの回動方向における異なる位置に複数設けられ、前記角度推定手段は、前記複数の荷重検出部が検出した荷重の比率に基づいて前記第１直線と前記第２直線とがなす角度を推定することを特徴とするペダル操作量検出装置。
請求項９に記載のペダル操作量検出装置において、
前記荷重検出部は、前記操作ペダルの回動方向における異なる位置に複数設けられ、前記角度推定手段は、前記複数の荷重検出部が検出した荷重と荷重偏差の比率に基づいて前記第１直線と前記第２直線とがなす角度を推定することを特徴とするペダル操作量検出装置。