JPH0367315A

JPH0367315A - 相対回転角度センサ付きペダルユニット

Info

Publication number: JPH0367315A
Application number: JP20284589A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ouchi; 英男大内
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1989-08-07
Filing date: 1989-08-07
Publication date: 1991-03-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、自動車のブレーキペダル、クラッチペダル
、アクセルペダル等に使用されるペダルユニットに関し
、特に、車体側部材に固定される固定ハウジングに対す
るペダルの相対回転角度を電気信号として検出する相対
回転角度センサを内蔵した相対回転角度センサ付きペダ
ルユニットに関する。

〔従来の技術〕

従来の自動車のアクセルペダル、ブレーキペダルあるい
はクラッチペダル等のペダルは、ペダルの動きを機械的
に伝達して、スロットル弁の開閉、ブレーキの作動ある
いはクラッチの作動を行っている。

例えば、ブレーキペダルについては、ブレーキペダルを
踏むことにより、ブツシュロッドを押して、マスクシリ
ンダやブースタを作動させている。

そして、通常、ブレーキペダルの踏み代が所定量になっ
たときにスイッチがオンしてブレーキランプが点燈する
ようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、近年の自動車にあっては、エンジン、ブ
レーキあるいはクラッチの制御がより高度かつ複雑にな
り、各アクチュエータは電気信号により動かされるよう
になりつつあり、運転者の意思を電気信号で取り出すこ
とが望まれるという問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、ペダルを取り付ける車体側部材に対するペダ
ルの相対回転角度を電気信号として検出できるようにし
た相対回転角度センサ付きペダルユニットを提供するこ
とを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、この発明の相対回転角度センサ付きペダルユニ
ットは、車体側部材に対して固定される固定ハウジング
と、その固定ハウジングに対して相対回転可能に取り付
けられたペダルと、そのペダルの固定ハウジングに対す
る相対回転角度を検出する相対回転角度センサとを備え
たものであり、その相対回転角度センサとしては、例え
ばポテンショメータが使用される。そして、固定ハウジ
ングに固定されたポテンショメータの入力軸に歯車が固
定され、ペダルに形成された歯と噛み合っている。

また、相対回転角度センサにより検出された相対回転角
度の大きさに応じてオンオフするスイッチ回路を有して
もよく、さらに、相対回転角度の大きさを時間で微分し
て相対回転角速度を検出する微分回路を有してもよい。

また、ペダルの枢着ハウジング部と固定ハウジングとで
形成される空間部に、ペダルを固定ハウジングに対して
戻り方向に付勢する弾性体を備え、この弾性体は予め付
勢された状態で組み込まれる。

この弾性体は、例えば、断面が長方形で半径方向の辺の
長さが軸方向の辺の長さより長い円筒コイルばねであり
、あるいはぜんまいばねである。

また、車体側部材と係合する保合部が固定ハウジングに
形成されている。

さらに、制御対象に制御力を機械的に伝達する連結部材
を結合するための結合部をペダルに形成したものである
。

〔作用〕

車体側部材に固定される固定ハウジングに対するペダル
の相対回転角度を例えばポテンショメータ等の相対回転
角度センサにより電気信号として検出するので、この電
気信号を利用して、例えばエンジン、ブレーキ、クラッ
チ等の制御対象を電気的に制御することが可能である。

また、ペダルの相対回転角度を歯車を介してポテンショ
メータにより検出するので感度がよい。

また、相対回転角度値が所定値になったときにオンとな
るスイッチ回路を設ければ、ペダルの踏込み開始で例え
ばブレーキランプを点燈させる等の制御ができる。また
、相対回転角度値を時間で微分する微分回路を備えれば
、相対回転角度を表す信号に加えて、相対回転角速度を
表す信号を制御対象物の制御に利用することができる。

また、ペダルの枢着ハウジング部と固定ハウジングとで
形成される空間部に、ペダルを固定ハウジングに対して
戻り方向に付勢する弾性体を備え、その弾性体を予め予
圧を与えるように組み込んだので、例えば自動車の車体
の振動等によって、運転者がペダルを踏まないのに、運
転者の意思に反してペダルが運動してしまうことが防止
される。

また、弾性体として円筒コイルばねを用いれば、固定ハ
ウジング及びペダルの枢着ハウジング部の幅は大きくな
るが径を小さくすることができ、弾性体としてぜんまい
ばねを用いれば、径が大きくなっても幅が小さくなり、
いずれかの選択の余地がある。そして、ペダルの踏み具
合が柔らかくなり、踏力が極端に大きくなることがない
。

また、車体側部材と係合する保合部が固定ハウジングに
形成されているので、ペダルユニットを車体側部材にワ
ンタッチで簡単に固定することができる。

さらに、従来と同様に、制御対象に制御力を機械的に与
える連結部材を結合するための結合部をペダルに形成し
であるので、万一電気系統に故障が発生しても、フヱー
ルセイフの機能を果たすことができる。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

まず第１実施例の構成を説明する。

第１図及び第２図において、ペダルユニット１は固定ハ
ウジング２を含み、この固定ハウジング２は軸部２ａと
側部２ｂと外筒部２ｃとを有し、軸部２ａの中心部には
ボルト孔２ｄが形成される。

そして、側部２ｂにはこのベダルユニッｌ−１を取り付
ける自動車の車体側部材の凹部に嵌合して回り止めする
係合部としての突起２ｅが形成される。

また、ペダルユニット１はペダル３を含み、このペダル
３は、運転者が足で踏む足踏み部３ａとアーム部３ｂと
枢着ハウジング部３Ｃとを有し、足踏み部３ａには足の
滑り止めのためのゴム被覆４が被せられる。

また、枢着ハウジング部３ｃは、滑り軸受５を介して固
定ハウジング２の軸部２ａに嵌合する軸部３ｄを有し、
これにより、ペダル３は固定ハウジング２に対して相対
的に回転自在に取り付けられる。また、枢着ハウジング
部３ｃは、固定ハウジング２の外筒部２Ｃにほぼ向き合
う外筒部３ｅを有し、この固定ハウジング２の外筒部２
ｃと側部２ｂ及び枢着ハウジング部３ｃの軸部３ｄと外
筒部３ｅとで囲まれる空間部分に弾性体である円筒コイ
ルばね６が装入される。この円筒コイルばね６は、線材
の断面が長方形で半径方向の辺の長さが軸方向の辺の長
さよりも長く、ばねの巻数を多くして、ばね定数を小さ
くし、軟らかくすることが望ましい。そして、この円筒
コイルばね６の一端側を固定ハウジング２側に、他端側
を枢着ハウジング部３Ｃ側に固定し、ペダル３を固定ハ
ウジング２に対して常時戻り側に付勢させる。

固定ハウジング２は、さらにフランジ部２ｆを有し、こ
のフランジ部２ｆに相対回転角度センサであるポテンシ
ョメータ７が取り付けられる。このポテンショメータ７
は人力軸７ａが回転することにより電気抵抗値が変化す
る。そして、この人力軸７ａには樹脂製の歯車８がキー
９により一体回転するように固定され、一方、枢着ハウ
ジング部３ｃの外筒部３ｅの外側に部分的に歯３ｇが形
成され、この歯３ｇが歯車８と噛み合っており、このた
め、固定ハウジング２に対して、ペダル３が相対回転す
ると、歯車８を介してポテンショメータ７の入力軸７ａ
が回転し、相対回転角度に応じてボテンショメータフの
電気抵抗が変化する。

この場合に歯車８は負荷が小さいので樹脂製として安価
に製造するとともに、また、ギヤ比を小さくすれば、ペ
ダル３の小さい回転角度に対してポテンショメータ７の
入力軸７ａは大きく回転し、感度がよくなる。

固定ハウジング２の軸部２ａの先端部分は、ぺダル３の
枢着ハウジング部３Ｃの側面から突出し、この突出部２
ｇは六角断面等の多角断面あるいはスプラインに形成さ
れる。そして、円筒コイルばね６を捩った状態で、その
突出部２ｇに六角孔等の多角孔あるいはスプラインを形
成した間座１０が嵌合されて、間座１０は固定ハウジン
グ２とは相対回転不能となる。さらに、突出部２ｇの先
端をカシメることにより、円筒コイルばね６及びポテン
ショメータ７と歯車８を装着した状態で、間座１０がス
ラスト滑り軸受の役目を果たして、ペダル３の枢着ハウ
ジング部３Ｃを固定ハウジング２に対して相対回転可能
としながら、抜は止めとする。

さらに、間座１０には半径方向外側に突出する突起１０
ａが形成されるとともに、枢着ノ＼ウジング部３ｃの側
部にも側方に突出する突起３ｈを形成し、この枢着ハウ
ジング部３Ｃの突起３ｈを間座１０の突起１０ａに当接
することにより、円筒コイルばね６によりある程度の負
荷を掛け、予圧を与えて、ペダル３の初期回転位置とす
る。このタメ、コノペダルユニット１を自動車に装着シ
ｒ、：。

場合に、運転者がペダル３の足踏み部３ａから足を離し
ている状態で所定の初期予圧が掛り、車両の振動等によ
って、運転者の意思に反してペダル３が運動してしまう
ことがないようにする。

さらに、滑り軸受５２円筒コイルばね６．ポテンショメ
ータ７及び歯車８の部分に泥水や塵埃が浸入しないよう
に、固定ハウジング２と枢着ハウジング部３Ｃとの間に
ゴムブーツ１１が被せられる。

また、ペダル３のアーム部３ｂには、例えば、ブレーキ
のマスクシリンダやブースタを作動させるブツシュロッ
ドを連結するための取付は孔３１が形成され、このペダ
ルユニット１を自動車に装着したときに、万一電気系統
が故障した場合でも、従来と同様に、ブレーキ装置等の
制御対象を機械的に作動させることを可能にしておく。

上述したような形状を有するペダル３は、例えば、アル
ミその他のグイキャストで安価に製造できる。

上述したように、固定ハウジング２に対するペダル３の
相対回転角度を電気抵抗として検出するポテンショメー
タ７を装着させたが、さらに、この電気抵抗値に所定の
しきい値を設定し、電気抵抗値がそのしきい値を超えた
場合、すなわち、ペダル３がある程度踏み込まれたとき
にオン信号を送出するスイッチ回路（図示しない）を取
り付け、これにより、例えばブレーキランプを点燈させ
るようにしてもよい。

さらに、ボテンシタメータフの出力値を微分して、ペダ
ル３の踏込み速度を示す信号を出力する微分回路（図示
しない）を設け、ポテンショメータ７の出力値である、
ペダル３の相対回転角度を表す信号に加えて、ペダル３
の踏込み速度を表す信号を取り出して、制御対象の制御
に利用するようにしてもよい。

次ぎに上記第１実施例の動作を説明する。

第１図及び第２図に示したペダルユニ・ント１は、第３
図に示すように、自動車の車体側部材であるダッシュパ
ネル１２に固定されたプラケ・シト１３にワッシャ１４
とともに取付はボルト１５により固定される。このとき
、固定ハウジング２の側部２ｂに形成された突起２ｅが
、ブラケット１３に形成した図示しない凹部に嵌合して
、固定ハウジング２をブラケット１３に対して回転不能
に取り付けられる。したがって、ペダルユニットｌはダ
ッシュパネル１２のブラケット１３にワンタッチで取り
付けられる。

ペダル３は、枢着ハウジング部３ｃの軸部３ｄの部分で
固定ハウジング２の軸部２ａに対して相対回転可能であ
る。また、ペダル３は円筒コイルばね６の付勢力によ−
リ、常時戻り方向に付勢させており、固定ハウジング２
の軸部２ａの先端部分の突出部２ｇの例えば六角軸ある
いはスプラインと係合してこれと一体に固定されている
間座１０の突起１０ａが、枢着ハウジング部３ｃに形成
された突起３ｈに当接し、円筒コイルばね６によりある
程度の予圧を与えられながら、ペダル３の足踏み部３ａ
から足を離しているフリーの初期状態で停止している。

このため、自動車においては、走行中の振動等によって
はペダル３が回転せず、運転者の意思に反してペダル３
が回転運動してしまうことがない。しかも、ペダル３の
初期位置を調整する必要がない。

足で足踏み部３ａを踏み込んで、ペダル３を固定ハウジ
ング２に対して相対的に回転していくと、枢着ハウジン
グ部３Ｃの回転に伴い、枢着ハウジング部３Ｃの外筒部
３ｅの外側に形成された歯３ｇにより歯車８が回転し、
この歯車８の回転により、固定ハウジングに固定された
ボテンショメータフの入力軸７ａが回転し、これにより
、ペダル３の相対回転角度値がボテンシゴメータフの電
気抵抗値の変化として検出される。この電気信号を用い
て、エンジン、ブレーキ、クラッチ等の制御対象を電気
的に制御できる。

また、円筒コイルばね６を用いると、固定ハウジング２
及び枢着ハウジング部３ｃの幅は大きくなるが、径が小
さくなる。

また、円筒コイルばね６を使用することにより、巻数を
多くして、ばね定数を小さくし、ペダル３の踏み込み具
合を柔らかくし、踏力が極端に大きくならないようにし
ている。

また、歯車８は負荷が比較的小さいので、これを樹脂製
にしたこと、及び、ペダル３をアルミそノ他のグイキャ
ストで製造することとしたので、ペダルユニット１全体
を安価に製造できる。

また、ポテンショメータ７の出力である電気抵抗値にし
きい値を設定し、電気抵抗値がこのしきい値を超えたと
きにオン信号を出力するスイッチ回路を設けておけば、
ペダル３の踏込みが所定値を超えたときにスイッチ回路
からオン信号が出力され、この信号により例えばブレー
キランプを点燈させることができる。

さらに、ポテンショメータ７の出力である電気抵抗値を
時間で微分する微分回路を設けておけば、ペダル３の相
対回転角度に加えて、相対回転角速度を表す信号を送出
することかでき、制御対象であるエンジン、ブレーキ装
置あるいはクラッチ装置の精度のよい制御に利用できる
。

さらに、ペダル３のアーム部３ｂには取付は孔３１が形
成されており、この取付は孔３１を利用して、従来と同
様に制御対象を機械的に作動させるようにすれば、万一
電気系統に故障が発生しても、従来通り機械的に制御対
象を作動させることができ、フェールセイフ機能を果た
すことができる。

次ぎに第２実施例の構成を説明する。

第４図において、この第２実施例は、第１実施例で使用
されている弾性体としての円筒コイルばね６に代えてぜ
んまいばね１７を使用し、同様に、このぜんまいばね１
７の一端側を固定ハウジング２側にかつ他端側を枢着ハ
ウジング部３ｃ側に固定するものである。このぜんまい
ばね１７も、ばね定数を小さくし、ペダル３の踏み具合
を柔らかくするものである。

上記第２実施例の動作は、前述した第１実施例とほぼ同
様であるが、第１実施例の円筒コイルばね６を使用した
ものは、幅が大きくなる反面径が小さくなるのに対して
、第２実施例のぜんまいばね１７を使用したものは、径
が大きくなる反面幅を小さくできるものである。

また、上記第１実施例及び第２実施例においては、固定
ハウジング２をダッシュパネル１２のブラケット１３に
嵌合させる突起２ｅを固定ハウジング２の側部２ｂに形
成したものを示したが、第５図及び第６図に示すように
、固定ハウジング２の外筒部２Ｃの外側に突起２ｈを形
成したものでもよい。

上述した実施例において、相対回転角度センサとして、
ポテンショメータを使用したものを説明したが、相対回
転角度センサとしてはポテンショメータには限定されず
、抵抗線ひずみ計を用いるもの、あるいは、静電容量や
インダクタンスの変化を利用したもの等が適用される。

また、弾性体として円筒コイルばね及びぜんまいばねを
使用したものを示したが、−船釣な円形断面の線材を用
いたコイルばねであってもよい。

さらに、固定ハウジングを車体側部材に取り付ける際の
回り止めとしての突起は、固定ハウジング側に突起をか
つ車体側部材側に凹部を形成したものを示したが、逆に
、固定ハウジングに凹部をかつ車体側部材側に突起を形
成したものでもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の相対回転角度センサ付
きペダルユニットによれば、自動車のダツシュボードに
固定される固定ハウジングに対するペダルの相対回転角
速度を例えばポテンショメータ等の相対回転角度センサ
により電気信号として検出するので、この電気信号を利
用して、例えば、エンジン、ブレーキ、クラッチ等の制
御対象を電気的に制御することができる。また、ペダル
の相対回転角度を歯車を介してポテンショメータにより
検出するので、感度がよい。

また、相対回転角度値が所定値になったときにオンとな
るスイッチ回路を設ければ、ペダルの踏込み開始で例え
ばブレーキランプを点燈させる等の制御ができ、また、
相対回転角度値を時間で微分する微分回路を備えれば、
相対回転角度を表す信号に加えて相対回転角速度を表す
信号を制御対象の制御に利用することができる。

また、ペダルを固定ハウジングに対して戻り方向に付勢
する弾性体を備え、その弾性体を予め予圧を与えるよう
に組み込んだので、例えば自動車の車体の振動等によっ
て、運転者がペダルを踏まないのに、運転者の意思に反
してペダルが運動してしまうことが防止される。

また、弾性体として円筒コイルばねを用いれば、固定ハ
ウジング及びペダルの枢着ハウジング部の幅は大きくな
るが径を小さくすることができ、弾性体としてぜんまい
ばねを用いれば、径が大きくなっても幅が小さくなり、
いずれかの選択の余地ができる。

また、自動車の車体側部材と係合する保合部が固定ハウ
ジングに形成されているので、ペダルユニットを車体側
部材にワンタッチで簡単に固定することができる。

さらに、従来と同様に、制御対象に制御力を機械的に与
える連結部材を結合するための結合部をペダルに形成し
たので、万一電気系統に故障が発生しても、フェールセ
イフの機能を果たすことがきる等々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の相対回転角度センサ付きペダルユニ
ットの第１実施例を示す第２図の１−１線における断面
図、第２図は第１図の一部を断面した側面図、第３図は
第１図の相対回転角度センサ付きペダルユニットを車体
に装着した状態を示す側面図、第４図はこの発明の第２
実施例を示す第１図と同様の断面図、第５図は固定ハウ
ジングの別の突起を示す正面図、第６図は第５図のＶｌ
−■線における断面図である。１・・・ペダルユニット、２・・・固定ハウジング、２
ａ・・・軸部、２ｃ・・・外筒部、２ｅ、２ｈ・・・突
起（係合部）、３・・・ペダル、３ａ・・・足踏み部、
３ｂ・・・アーム部、３ｃ・・・枢着ハウジング部、３
ｄ・・・軸部、３ｅ・・・外筒部、３ｇ・・・歯、３ｈ
・・・突起、３１・・・取付は孔（結合部）、６・・・
円筒コイルばね（弾性体）、７・・・ポテンショメータ
（相対回転角度センサ）、７ａ・・・入力軸、８・・・
歯車、１０・・・間座、１０ａ・・・突起、１２・・・
ダッシュパネル（車体側部材）、１７・・・ぜんまいば
ね（弾性体）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）車体側部材に対して固定される固定ハウジングと
、該固定ハウジングに対して相対回転可能に取り付けら
れたペダルと、該ペダルの前記固定ハウジングに対する
相対回転角度を検出する相対回転角度センサとを備えた
相対回転角度センサ付きペダルユニット。
（２）相対回転角度センサがポテンショメータである請
求項１記載の相対回転角度センサ付きペダルユニット。
（３）固定ハウジングに固定されたポテンショメータの
入力軸に歯車が固定され、ペダルに形成された歯と噛み
合っている請求項２記載の相対回転角度センサ付きペダ
ルユニット。
（４）相対回転角度センサにより検出された相対回転角
度の大きさに応じてオンオフするスイッチ回路を有する
請求項１記載の相対回転角度センサ付きペダルユニット
。
（５）相対回転角度センサにより検出された相対回転角
度の大きさを時間で微分して相対回転角速度を検出する
微分回路を有する請求項１記載の相対回転角度センサ付
きペダルユニット。
（６）さらに、ペダルの枢着ハウジング部と固定ハウジ
ングとで形成される空間部に弾性体が装入され、該弾性
体の一端が前記枢着ハウジング部にかつ他端が前記固定
ハウジングに固定されてペダルを固定ハウジングに対し
て戻り方向に付勢し、かつ、該弾性体が予め付勢された
状態で組み込まれている請求項１記載の相対回転角度セ
ンサ付きペダルユニット。
（７）弾性体が、断面が長方形で半径方向の辺の長さが
軸方向の辺の長さより長い円筒コイルばねである請求項
６記載の相対回転角度センサ付きペダルユニット。
（８）弾性体がぜんまいばねである請求項６記載の相対
回転角度センサ付きペダルユニット。
（９）車体側部材と係合する係合部が固定ハウジングに
形成されている請求項１記載の相対回転角度センサ付き
ペダルユニット。
（１０）制御対象に制御力を機械的に伝達する連結部材
を結合するための結合部をペダルに形成した請求項１記
載の相対回転角度センサ付きペダルユニット。