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【発明の名称】 ペダル装置
【発明者】 【氏名】鳴瀬 益幸

【氏名】田口 文和

【氏名】石井 淳二

【氏名】野田 佳孝

【氏名】荒木 功二
【要約】 【課題】安全ペダルにおける操作感の向上と安全性の向上とを図る。

【解決手段】(1)アクセルパッド２の押し開き量を電気量として読み取るセンサ３をアクセルパッド２に設け、(2)アクセルパッド２の押し開き運動にヒステリシス特性を付加するヒス機構21をアクセルパッド２に設け、(3)ブレーキパッド１を踏み込みを検知するとアクセルパッド２の押し開き量にかかわらずスロットル機構の操作量を０(ゼロ)にして加速不能にする遮断機構を設け、そして(4)アクセルパッド２の押し開き量とスロットル機構の操作量とを非線形の関係で対応付けた安全ペダルである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 前方向へ踏み込むブレーキパッドと左又は右方向へ押し開くアクセルパッドとからなり、ブレーキパッドの踏み込みとアクセルパッドの押し開きとを切り替えることで選択的な制動又は加速操作ができるペダル装置において、アクセルパッドの押し開き量を電気量として読み取るセンサを、該アクセルパッド又はアクセルパッドの押し開きに従って変位する可動部位に対して該アクセルパッドの押し開き量を検知するように設けてなるペダル装置。
【請求項２】 前方向へ踏み込むブレーキパッドと左又は右方向へ押し開くアクセルパッドとからなり、ブレーキパッドの踏み込みとアクセルパッドの押し開きとを切り替えることで選択的な制動又は加速操作ができるペダル装置において、アクセルパッドの押し開き運動にヒステリシス特性を付加するヒス機構を、該アクセルパッド又はアクセルパッドの押し開きに従って変位する可動部位に設けてなるペダル装置。
【請求項３】 前方向へ踏み込むブレーキパッドと左又は右方向へ押し開くアクセルパッドとからなり、ブレーキパッドの踏み込みとアクセルパッドの押し開きとを切り替えることで選択的な制動又は加速操作ができるペダル装置において、ブレーキパッドの踏み込みを検知するとアクセルパッドの押し開き量にかかわらずスロットル機構の操作量を０(ゼロ)にして加速不能にする遮断機構を設けてなるペダル装置。
【請求項４】 前方向へ踏み込むブレーキパッドと左又は右方向へ押し開くアクセルパッドとからなり、ブレーキパッドの踏み込みとアクセルパッドの押し開きとを切り替えることで選択的な制動又は加速操作ができるペダル装置において、アクセルパッドの押し開き量とスロットル機構の操作量とを非線形の関係で対応付けてなるペダル装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、前方向へ踏み込むブレーキパッドと左又は右方向へ押し開くアクセルパッドとからなるペダル装置に関する。
【０００２】本発明にいう「ブレーキ機構」は、ブレーキパッドの踏み込みに１対１の関係で作動して制動操作を働かせる機構を意味し、例えば油圧ブレーキにおける油圧制御部を指す。また、「スロットル機構」は、アクセルパッドの押し開きに１対１の関係で作動して加減速操作を働かせる機構を意味し、APS(アクセルポジションセンサ)により読み取ったアクセルの押し開き量を示す信号をECU(エンジンコントロールユニット)が電気的に処理をして、スロットル開度や燃料の噴射量を制御する。
【０００３】
【従来の技術】旧来の自動車がブレーキペダルのブレーキパッドとアクセルペダルのアクセルパッドとを分離独立させ、それぞれを同じように踏み込んで制動又は加減速操作するのに対し、ブレーキペダル及びアクセルペダルを兼ねたペダル装置(安全ペダル又はナルセペダルと呼ばれる、例えば特開平08-142817号等)は、ブレーキパッドに対してアクセルパッドを左又は右方向に押し開いて、咄嗟の際の踏み込みによってはブレーキパッドしか踏み込めないようにして、安全性を高めている。
【０００４】近年の規制緩和を受けて、この安全ペダルは、既存のブレーキペダルの改造という態様で普及し始めている。前記改造は、まず既存のアクセルパッド及びアクセルアームを取り外してアクセルワイヤを引き出し、ブレーキパッドを取り外したブレーキアームに安全ペダルのブレーキパッドを取り付け、同じく安全ペダルのアクセルパッドにアクセルワイヤを接続する態様であった。アクセルペダルに必要なヒステリシス特性は、アクセルワイヤの摺動抵抗を利用していた。また、ブレーキパッドの踏み込みとアクセルパッドの押し開きとを切り替えることで選択的な制動又は加速操作ができたが、両操作は独立していた。そして、アクセルパッドの押し開き量とスロットル機構の操作量は、線形の関係であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】最近では、アクセルワイヤを用いず、アクセルパッドの変位量を増減する電気量として検出し、この電気量に基づいてスロットル機構を操作するため、アクセルパッドに対して、APSとECUとを組み合わせて用いる自動車が増加している。当然、こうした自動車には上記安全ペダルの取り付け方が利用できず、安全ペダルの普及を妨げる要因となっていた。
【０００６】従来のアクセルパッドは、ブレーキパッド同様踏み込めばよく、脚全体を使って踏み込み量を加減できたため、アクセルワイヤの摺動抵抗もそれほど気にならず、またアクセルパッドの踏み込み運動におけるヒステリシス特性もそれほど厳格に捉えなくてもよかった。しかし、左又は右へと押し開く安全ペダルの押し開き運動にでは、アクセルワイヤの摺動抵抗が操作感を阻害したり、より適切なヒステリシス特性を設定する方が好ましいことが分かってきた。ところが、従来の安全ペダルのアクセルパッドは、上述のようにアクセルワイヤに接続していたし、アクセルパッドの押し開き量とスロットル機構の操作量とが線形の関係でしか対応付けられていなかった。このため、例えばアクセルパッドの押し始めに力を掛け過ぎて、思った以上にアクセルパッドを押し開き、過剰な加速を生み出す場合も見られていた。
【０００７】このほか、安全ペダルは咄嗟の踏み込みに対してはブレーキパッドしか踏み込めないことで安全性を確保しているものの、運転者が意識すれば、アクセルパッドを押し開きながらブレーキパッドを踏み込む等の操作も可能であるし、アクセルの押し開き量によっては、完全にブレーキパッドへ足が移行せず、アクセルを押し開いた状態で制動操作をする場合もあった。これは、安全ペダル本来の目的を無にする問題である。そこで、安全ペダルのさらなる普及を目指し、とりわけ操作性及び安全性の向上を狙って、構造的な見直しを図った。
【０００８】
【課題を解決するための手段】検討の結果開発したものが、前方向へ踏み込むブレーキパッドと左又は右方向へ押し開くアクセルパッドとからなり、ブレーキパッドの踏み込みとアクセルパッドの押し開きとを切り替えることで選択的な制動又は加速操作ができるペダル装置において、(1)アクセルパッドの押し開き量を電気量として読み取るセンサを、アクセルパッド又はアクセルパッドの押し開きに従って変位する可動部位に対してこのアクセルパッドの押し開き量を検知するように設け、(2)アクセルパッドの押し開き運動にヒステリシス特性を付加するヒス機構を、アクセルパッド又はアクセルパッドの押し開きに従って変位する可動部位に設け、(3)ブレーキパッドの踏み込みを検知するとアクセルパッドの押し開き量にかかわらずスロットル機構の操作量を０(ゼロ)にして加速不能にする遮断機構を設け、そして(4)アクセルパッドの押し開き量とスロットル機構の操作量とを非線形の関係で対応付けたペダル装置(安全ペダル)である。
【０００９】本発明が前提とするのは、前方向へ踏み込むブレーキパッドと左又は右方向へ押し開くアクセルパッドとからなり、ブレーキパッドの踏み込みとアクセルパッドの押し開きとを切り替えることで選択的な制動又は加速操作ができるペダル装置である。具体的には、ブレーキパッドをブレーキアームに取り付け、(a)このブレーキパッドにアクセルパッドを取り付ける構成と、(b)ブレーキパッドとは別にアクセルパッドを車体に支持する構成とがある。また、ブレーキパッドはブレーキアームの回動に従って前方向へ踏み込むが、アクセルパッドは回動又は平行移動するように左又は右方向へ押し開く構造がある。以下、最も基本的な、ブレーキパッドに回動軸を有するアクセルパッドの構成を前提に、説明を進める。
【００１０】(1)アクセルパッドの押し開き量を電気量として読み取るセンサ、すなわちAPSをアクセルパッド又はこのアクセルパッドの押し開きに従って変位する可動部位に対して設けた安全ペダルは、近年のAPSを用いた自動車に対しても安全ペダルの取付を可能にする。アクセルワイヤを有する自動車に対しては、改めてスロットル駆動用のモータを取り付ければ、本発明の安全ペダルを適用できる。また、アクセルワイヤによる負荷がなくなることで、アクセル操作力の低減も実現できる。APSは、アクセルパッドに対して直接設けるほか、例えばアクセルパッドの回動軸に対して設けたり、アクセルパッドに連動して回動するアーム等(可動部位)に対して設ける。本発明の場合、アクセルパッドの押し開きを検知するようにAPSをブレーキパッドに取り付ける場合(直接設置と呼ぶことができる)と、APSは車体に取り付け、アクセルパッド又はアクセルパッドから延びるワイヤやロッド(＝可動部位)とAPSとを連結する場合(間接設置と呼ぶことができる)がある。いずれにしろ、アクセルパッドの押し開き量を検出できる可動部位に対して設けることができれば、設置態様に限定はない。
【００１１】(2)アクセルパッドの押し開き運動にヒステリシス特性を付加するヒス機構をアクセルパッド又はこのアクセルパッドの押し開きに従って変位する可動部位に対して設けた安全ペダルは、アクセルワイヤの摺動抵抗を用いず、適度な負荷を感じさせる操作感を安全ペダルのアクセルパッドに付加できる。これは、上記のように低減したアクセル操作力に適度な負荷を加えて、操作感を改善する。ヒス機構には、従来の踏み込み式アクセルパッドに用いている種々の構造のものが利用できる。ヒス機構は、アクセルパッドに対して直接設けるほか、例えばアクセルパッドの回動軸に対して設けたり、アクセルパッドに連動して回動するアーム等(可動部位)に対して設ける。いずれにしろ、アクセルパッドの押し開きを運動により可動する部位であれば、限定はされない。
【００１２】(3)ブレーキパッドの踏み込みを検知するとアクセルパッドの押し開き量にかかわらずスロットル機構の操作量を０(ゼロ)にして加速不能にする遮断機構を設けた安全ペダルは、安全ペダルにおけるブレーキ操作をアクセル操作に優先させ、ともかくブレーキを踏み込めば必ずアクセル操作が中断され、確実な制動操作ができるようにする。遮断機構としては、ECUに入力するAPSからの電気信号に代わるアクセルパッドの押し開き量を０(ゼロ)とみなす疑似信号を発する装置や、APSからの電気信号を無視して強制的にスロットルを全閉にする電気信号を発する装置等を例示できる。
【００１３】(4)アクセルパッドの押し開き量とスロットル機構の操作量とを非線形の関係で対応付けた安全ペダルは、アクセルパッドの押し始めにおける足の回動量に対してスロットル機構の操作量を抑え目に設定して、過度な足の回動によっても過度な加速を避けることができ、安全性を高めることができる。また、非線形の関係は、安全ペダルにおけるアクセル操作の操作性を向上させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下本発明のペダル装置(安全ペダル)について、図を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態を表した安全ペダルの側面図、図２はブレーキパッド１の直交方向から見た同安全ペダルの平面図、図３は同安全ペダルにおけるアクセルパッド２の回動軸６を表した部分拡大断面図、図４は本例の安全ペダルにおけるアクセルパッド２のヒステリシス特性の関係図、図５は同安全ペダルにおけるAPS(アクセルポジションセンサ)３の作動を表した部分拡大図、図６はアクセルパッドの押し開き量とAPS出力電圧との関係図、図７は安全ペダルを含むスロットル機構及びブレーキ機構の構成図であり、図８は本発明の別の実施形態を表した安全ペダルの図２相当平面図である。本例のAPS３は、ブレーキパッド１裏面に固着し、アクセルパッドの押し開き量を直接検知できるように設けている。
【００１５】第１の実施形態の安全ペダルは、図１及び図２に見られるように、屈曲関係で連結した上パッド４及び下パッド５からなるブレーキパッド１と、前記下パッド５の右下に回動軸６を設けて軸着したアクセルパッド２とから構成する。本例の安全ペダルは、足(図示略)を踏み込むと、上パッド４がブレーキアーム７に従って回動し、下パッド５は傾倒しながら床面８を前進することでブレーキ操作となり、足を右へ傾けるとアクセルパッド２を押し開くように右方向へと回動させ、アクセル操作となる。
【００１６】ブレーキパッド１を構成する上下パッド４,５は略面一を基準状態とし、ブレーキ操作に際して谷折れ(足の踏み込み方向)に屈曲する(図１参照)。上パッド４は上面板９と下面板10とから構成しており、上下面板９,10で自動車に既設のブレーキパッド11を挟持することで、改造による安全ペダルの取付を容易にしている。上パッド表面には、滑り止めを兼ねた滑動パッド19を貼着している。上パッド４と下パッド５とは、下パッド５裏面上縁から延設した屈曲アーム12先端に設けた屈曲軸13を介して連結している。この屈曲軸13には、常に上下パッド４,５を基準状態(略面一)へと戻そうとする付勢を捻りコイルバネ14により与えており、足の踏み込みを止めれば、上パッド４がブレーキアーム７に従って初期位置に復帰すると同時に、上パッド４に従って下パッド５が基準状態に移行しながら初期位置へ戻るようにしている。下パッド５は、裏面下方に支持車輪15を設けてあり、床面８に沿って下パッド５が円滑に前後進できる。
【００１７】下パッド５は、足を載せる主平面16に対し、右方向にアクセルパッド２や、踏み込んだ足がアクセルパッド２から離れてブレーキパッド１の踏み込みだけとなるように足を案内する案内ローラ17を取り付けた副平面18を一体にした構造である。主平面16には、滑り止めを兼ねた滑動パッド19を貼付けている。アクセルパッド２は下パッド５表面右下に設けた回動軸６に軸着し、この回動軸６にコイルバネ20からなるヒス機構21を取り付けている。アクセルパッドには滑りやすい樹脂製の滑動パッド19を貼着している。ヒス機構21は、図３に見られるように、操作レバー26の回動軸に嵌めたブッシュ33とリング22及び操作レバー26との摩擦力を利用した構成である。ヒステリシス特性は、コイルバネ20に対して別途スペーサを介装することで、前記摩擦力を加減して調整する。
【００１８】ヒス機構21によって得られるアクセル操作のヒステリシス特性は、例えば図４のような特性となる。図４に明らかなように、本例のような構成のアクセルパッド２では、ヒスＨが発生し、またヒステリシス特性を形成する踏込み時の操作力(上側)及び戻し時の操作力(下側)の変位は傾斜の緩やかな略直線となっている。これにより、ヒステリシス特性が操作力の変動を吸収し、アクセルパッドの押し開き位置を略一定に保つことができる。これは、アクセル操作の操作性の改善に繋がる。
【００１９】回動軸６は下パッド５裏面へと貫通し、図５に見られるように、下パッド５裏面にAPS３を取り付けている。リンク機構24は、バネ25で復帰方向に付勢しながらアクセルパッド２に連動して回動する操作レバー26と、この操作レバー26に突設した連動突起27に摺動するリンクレバー28との組み合わせである。操作レバー26には、回動を規制するストッパ29,29を設け、間接的にアクセルパッド２の回動範囲を規制している。本例は、前記構成において、アクセルパッド２とAPS３とをリンク機構24により線形の関係で結び、ECUの出力を図６に見られる関係(図６は後述の機械的な手法におけるAPS出力電圧とアクセルパッドの押し開き量との関係)に従わせることで、全体としてアクセルパッド２の押し開き量とスロットル機構の操作量とを非線形にしている(電気的な手法)。APS３は車体に取り付け、ワイヤ(ワイヤを用いた既設のアクセルペダルとの交換の場合、前記ワイヤを利用できる)によってAPS３と接続することもできる。
【００２０】また、本例では、非線形特性の調節のほか、図７に見られるように、ブレーキパッド１の踏み込み(又はブレーキアーム７の回動)を検知したストップランプスイッチ30の電気信号を受けると、スロットル機構の操作量を０(ゼロ)にして加速不能にする遮断機構31を、スロットル機構を構成するECU32に付加している(実際には、ECU32内に組み込んでいる)。これにより、安全ペダルにおける操作において、アクセル操作よりもブレーキ操作を優先できるようになり、より安全性を高めることができる。
【００２１】このほか、APSからの電気信号は、操作レバー26の連動突起27に摺動するリンクレバー28の軌道変化に従い、ECUへ出力するAPSの出力電圧は線形の関係を有しているので、例えば図８のようなリンク機構24を用いて、アクセルパッド２の押し開き量とスロットル機構の操作量とを非線形の関係にできる(機械的な手法)。この場合、スロットル機構は、リンク機構24を介し、アクセルパッド２の押し開き量をAPS３で電気量として読み取って操作する。こうして、APSの出力電圧とアクセルの押し開き量とを図６のような関係にすれば、上述の電気的な手法同様の非線形な関係を実現できる。
【００２２】
【発明の効果】本発明のペダル装置により、APS対応の安全ペダルを提供できるようになる結果、従来よりも適用車種が増えるだけでなく、ECUからスロットルへの電気信号をブレーキペダルの踏み込みによって遮断し、加速不能にする等の安全策を容易に講じることができるようになり、安全性が向上する。また、APSを用いたことで、大きなアクセル操作力を要していたアクセルワイヤが不要となり、軽くなったアクセル操作力に適度なヒス力を加えて、アクセルの操作感を高めることができた。加えて、アクセルパッドの押し開き量とスロットル機構の操作量との関係を非線形にすると、ラフなアクセル操作による急発進を招く事態がなくなる。このように、本発明によって、安全ペダルの操作感及び安全性が高められるのである。
【出願人】 【識別番号】０００２４４３１６
【氏名又は名称】鳴瀬 益幸
【識別番号】０００１１２０８２
【氏名又は名称】ヒルタ工業株式会社
【出願日】 平成１２年６月２６日（２０００．６．２６）
【代理人】 【識別番号】１０００７５９６０
【弁理士】
【氏名又は名称】森 廣三郎
【公開番号】 特開２００２−６９６９（Ｐ２００２−６９６９Ａ）
【公開日】 平成１４年１月１１日（２００２．１．１１）
【出願番号】 特願２０００−１９０６０７（Ｐ２０００−１９０６０７）