JP5252093B2 - 枢動アーム型操作装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ブレーキペダル装置の如き枢動アーム型操作装置に係り、更に詳細には操作量に応じて枢動アームの動き易さが変化する枢動アーム型操作装置に係る。
自動車等の車両に於けるブレーキペダル装置として、踏力に応じたブレーキ効き感が得られるよう構成されたブレーキペダル装置が既に知られている。例えば本願出願人の出願にかかる特開平2005−262210号公報には、異なるばね定数を有する複数の復帰ばねがオペレーションロッドに配置され、ブレーキペダルに対する踏力に応じた反力が発生することにより踏力に応じたブレーキ効き感が得られるよう構成されたブレーキペダル装置が記載されている。この種のブレーキペダル装置によれば、ブレーキペダルに対する踏力が高くなるほど踏力の増大量に対する復帰ばねによる反力の増大量の比を高くし、これにより踏力に応じたブレーキ効き感を向上させることができる。
一般に、ブレーキペダル装置の如き枢動アーム型操作装置は、踏力が高くなるほど踏力の増大量に対する反力の増大量の比が高くなることに加えて、操作開始時の如く操作量が小さい領域に於いては枢動アームが動き易く、操作量が大きい領域にて操作量が維持される状況に於いては枢動アームが動き難い特性を有することが好ましい。
また自動車等の車両に於けるクラッチペダル装置の如き枢動アーム型操作装置は、操作量が非常に大きい領域に於いては踏力が高くなるほど踏力の増大量に対する反力の増大量の比が高くなることに加えて、操作開始時の如く操作量が小さい領域に於いては枢動アームが動き難く、操作量が大きい領域に於いては枢動アームが動き易い特性を有することが好ましい。
しかるに上記公開公報に記載されている如き従来の枢動アーム型操作装置に於いては、枢動アームに対する操作量が高くなるほど操作量の増大量に対する反力の増大量の比を高くすることはできるが、枢動アームの動き易さや動き難さを操作量に応じて適宜に変化させることはできない。そのため操作量が小さい領域に於ける操作のし易さを確保しつつ、操作量が大きい領域に於ける操作の安定性を確保したり、逆に操作量が小さい領域に於ける不用意な枢動アームの動きを抑制しつつ、操作量が大きい領域に於ける操作のし易さを確保をしたりすることが困難である。
一般に、ブレーキペダル装置の如き枢動アーム型操作装置は、踏力が高くなるほど踏力の増大量に対する反力の増大量の比が高くなることに加えて、操作開始時の如く操作量が小さい領域に於いては枢動アームが動き易く、操作量が大きい領域にて操作量が維持される状況に於いては枢動アームが動き難い特性を有することが好ましい。
また自動車等の車両に於けるクラッチペダル装置の如き枢動アーム型操作装置は、操作量が非常に大きい領域に於いては踏力が高くなるほど踏力の増大量に対する反力の増大量の比が高くなることに加えて、操作開始時の如く操作量が小さい領域に於いては枢動アームが動き難く、操作量が大きい領域に於いては枢動アームが動き易い特性を有することが好ましい。
しかるに上記公開公報に記載されている如き従来の枢動アーム型操作装置に於いては、枢動アームに対する操作量が高くなるほど操作量の増大量に対する反力の増大量の比を高くすることはできるが、枢動アームの動き易さや動き難さを操作量に応じて適宜に変化させることはできない。そのため操作量が小さい領域に於ける操作のし易さを確保しつつ、操作量が大きい領域に於ける操作の安定性を確保したり、逆に操作量が小さい領域に於ける不用意な枢動アームの動きを抑制しつつ、操作量が大きい領域に於ける操作のし易さを確保をしたりすることが困難である。
本発明の主要な目的は、ブレーキペダル装置やクラッチペダル装置の如き枢動アーム型操作装置に於いて、枢動アームの動き易さや動き難さを枢動アームに対する操作量に応じて適宜に変化させ、これにより操作量に応じて操作のし易さや操作の安定性を最適化することである。
本発明によれば、操作されることにより軸線の周りに枢動するアーム部材を有する枢動アーム型操作装置に於いて、アーム部材の枢動に伴って摩擦力を発生する摩擦接触部を有し、摩擦力により軸線の周りにアーム部材に与えられる抗力トルクは、アーム部材に対する操作量が小さい第一の領域と、アーム部材に対する操作量が第一の領域よりも大きい第二の領域とでは異なることを特徴とする枢動アーム型操作装置が提供される。
この構成によれば、摩擦力により軸線の周りにアーム部材に与えられる抗力トルクは、アーム部材に対する操作量の大きさが異なる第一の領域と第二の領域とでは異なる。よってアーム部材の動き易さや動き難さをアーム部材に対する操作量に応じて適宜に変化させることができ、これにより操作量に応じて操作のし易さや操作の安定性を最適化することができる。
また復帰ばねによりアーム部材に与えられる復帰力とは独立に抗力トルクを操作量に応じて適宜に変化させることができる。よって復帰ばねの復帰力によりブレーキ効き感等の良好な操作感を確保しつつ、操作量に応じて操作のし易さや操作の安定性を最適化することができる。
上記構成に於いて、第一の領域に於ける抗力トルクは第二の領域に於ける抗力トルクよりも小さく、アーム部材の操作量の変化量に対する抗力トルクの変化量の比は、第一の領域に於けるよりも第二の領域に於いて大きくてよい。
この構成によれば、操作量が小さい領域に於ける抗力トルクを小さくしつつ、操作量が増大された後低減される際のアーム部材の出力の変動のヒステリシス幅を大きくすることができる。よって操作開始時に於けるアーム部材の良好な動き易さを確保しつつ、操作量が大きい領域に於いて操作量が増大と低減との間にて変化する際のアーム部材の出力の変動量を小さくすることができ、これにより操作の安定性を確保することができる。
また上記構成に於いて、第一の領域に於ける抗力トルクは第二の領域に於ける抗力トルクよりも大きく、アーム部材の操作量の変化量に対する抗力トルクの変化量の比は、第一の領域に於けるよりも第二の領域に於いて大きくてよい。
この構成によれば、操作量が小さい領域に於ける抗力トルクを大きくしつつ、操作量が増大された後低減される際のアーム部材の出力の変動のヒステリシス幅を小さくすることができる。よって操作開始時の如くアーム部材の操作量が小さいときに於けるアーム部材の動き易さを低減してアーム部材の不用意な枢動を抑制しつつ、操作量が大きい領域に於けるアーム部材の良好な戻りを確保することができる。
また上記構成に於いて、摩擦接触部を構成する二つの部材の間の摩擦係数、摩擦接触部を構成する二つの部材の間に作用する押圧荷重、軸線と摩擦接触部との間の径方向の距離の少なくとも一つを第一の領域と第二の領域とに於いて異ならせるようになっていてよい。
摩擦力により軸線の周りにアーム部材に与えられる抗力トルクは、軸線と摩擦接触部との間の径方向の距離及び摩擦力の積である。この構成によれば、摩擦力及び径方向の距離の少なくとも一方を第一の領域と第二の領域とに於いて異ならせることができ、これにより抗力トルクを確実に第一の領域と第二の領域とに於いて異ならせることができる。
また上記構成に於いて、摩擦接触部は第一及び第二の少なくとも二つの摩擦接触部を含み、軸線と第二の摩擦接触部との間の径方向の距離は軸線と第一の摩擦接触部との間の径方向の距離よりも大きくてよい。
この構成によれば、第二の摩擦接触部の摩擦力による抗力トルクを容易に且つ確実に第一の摩擦接触部の摩擦力による抗力トルクよりも大きくすることができる。
また上記構成に於いて、第二の摩擦接触部を構成する二つの部材は、アーム部材に対する操作量が第一の領域にあるときには互いに離間し、アーム部材に対する操作量が第二の領域にあるときには互いに当接するようになっていてよい。
この構成によれば、第二の摩擦接触部は操作量が第一の領域にあるときには摩擦力を発生せず、操作量が第二の領域にあるときには摩擦力を発生する。よって操作量が第二の領域にあるときには抗力トルクは第一の領域の摩擦力及び第二の摩擦接触部の摩擦力の両者により発生されるので、第二の領域に於ける抗力トルクを容易に且つ確実に第一の領域に於ける抗力トルクよりも大きくすることができる。
また上記構成に於いて、第二の摩擦接触部を構成する二つの部材は互いに当接しており、アーム部材に対する操作量が第二の領域にあるときに於けるアーム部材の操作量の増大に伴う二つの部材の間の押圧荷重の増大率は、アーム部材に対する操作量が第一の領域にあるときに於けるアーム部材の操作量の増大に伴う二つの部材の間の押圧荷重の増大率よりも大きくてよい。
この構成によれば、第二の摩擦接触部は操作量が第一及び第二の何れの領域にあるときにも摩擦力を発生するが、操作量の増大に伴う摩擦力の増大率は操作量が第一の領域にあるときよりも操作量が第二の領域にあるときに大きくなる。よって第二の領域に於ける抗力トルク及びその増大率を容易に且つ確実に第一の領域に於ける抗力トルク及びその増大率よりも大きくすることができる。
また上記構成に於いて、枢動アーム型操作装置はアーム部材が受ける操作力の一部をラジアル荷重として第二の摩擦接触部へ伝達する操作力伝達手段を有し、ラジアル荷重により第二の摩擦接触部の二つの部材が互いに他に対し押圧されるようになっていてよい。
この構成によれば、アーム部材が受ける操作力の増大に伴って第二の摩擦接触部の二つの部材の間の押圧荷重を増大させることができ、よって操作力の増大に伴って容易に且つ確実に第二の摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクを増大させることができる。
また上記構成に於いて、第一の摩擦接触部を構成する二つの部材間に作用する主たる荷重は軸線に沿って作用するスラスト荷重であり、第二の摩擦接触部を構成する二つの部材間に作用する主たる荷重はラジアル荷重であってよい。
この構成によれば、操作力の増大に伴って第一の摩擦接触部の二つの部材間に作用する押圧荷重が増大することを抑制しつつ、第二の摩擦接触部の二つの部材間に作用する押圧荷重を増大させることができる。よって操作力が増大する際の第一の摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクの増大率を低く抑えつつ、第二の摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクの増大率を高くすることができる。
また上記構成に於いて、枢動アーム型操作装置はアーム部材が受ける操作力の一部をラジアル荷重として第一及び第二の摩擦接触部へ伝達する操作力伝達手段を有し、第一の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重に対する第二の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重の比をラジアル荷重の分担比として、アーム部材に対する操作量が第二の領域にあるときに於けるラジアル荷重の分担比はアーム部材に対する操作量が第一の領域にあるときに於けるラジアル荷重の分担比よりも大きくてよい。
この構成によれば、操作量が第二の領域にあるときには操作量が第一の領域にあるときに比して、第一の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重に対する第二の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重の比を大きくすることができる。よって操作量が第二の領域にあるときには操作量が第一の領域にあるときに比して、第一の摩擦接触部の二つの部材間に作用する押圧荷重に対する第二の摩擦接触部の二つの部材間に作用する押圧荷重の比を大きくすることができる。従って操作量が第二の領域にあるときには操作量が第一の領域にあるときに比して、第二の摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクを容易に且つ確実に第一の摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクよりも大きくすることができる。
また操作量が第二の領域にあるときには操作量が第一の領域にあるときに比して、第一の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重の増大率に対する第二の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重の増大率の比を大きくすることができる。よって操作量が第二の領域にあるときには操作量が第一の領域にあるときに比して、第一の摩擦接触部の二つの部材間に作用する押圧荷重の増大率に対する第二の摩擦接触部の二つの部材間に作用する押圧荷重の増大率の比を大きくすることができる。従って操作量が第二の領域にあるときには操作量が第一の領域にあるときに比して、第二の摩擦接触部の摩擦力の増大率及び該摩擦力による抗力トルクの増大率を容易に且つ確実に第一の摩擦接触部の摩擦力の増大率及び該摩擦力による抗力トルクの増大率よりも大きくすることができる。
また上記構成に於いて、第一の摩擦接触部を構成する二つの部材間に作用する主たる荷重及び第二の摩擦接触部を構成する二つの部材間に作用する主たる荷重はラジアル荷重であってよい。
この構成によれば、第一の摩擦接触部の二つの部材間にスラスト荷重は作用せず、アーム部材が受ける操作力が0であるときには第一の摩擦接触部の二つの部材間に作用するラジアル荷重は非常に小さい値であってよい。従って第一の摩擦接触部の二つの部材間にスラスト荷重が作用する構造の場合に比して、アーム部材の操作開始時に於ける第一の摩擦接触部の摩擦力を小さくすることができる。また軸線と第一の摩擦接触部との間の径方向の距離を小さくすることにより、摩擦力による抗力トルクを小さくし、操作開始時に於けるアーム部材の動き易さを高くすることができる。
また上記構成に於いて、摩擦接触部はアーム部材の枢動と共に軸線の周りに枢動する偏心カムと、偏心カムのカム面に押圧された状態にて摩擦係合する摩擦材とにより形成され、軸線と摩擦接触部に於けるカム面との間の距離はアーム部材に対する操作量が第一の領域にあるときよりも第二の領域にあるときに大きくてよい。
この構成によれば、軸線と摩擦接触部との間の距離をアーム部材に対する操作量が第一の領域にあるときよりも第二の領域にあるときに大きくすることができる。よって摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクを容易に且つ確実に操作量が第一の領域にあるときよりも第二の領域にあるときに大きくすることができる。
また上記構成に於いて、摩擦材は弾性付勢部材の弾性付勢力により偏心カムのカム面に対し押圧されていてよい。
この構成によれば、軸線と摩擦接触部との間の距離が大きいほど弾性付勢部材の弾性変形量が大きくなるので、弾性付勢力も大きくなる。摩擦材が偏心カムのカム面に対し押圧される押圧荷重をアーム部材に対する操作量が第一の領域にあるときよりも第二の領域にあるときに大きくすることができる。よってこのことによっても摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクを操作量が第一の領域にあるときよりも第二の領域にあるときに大きくすることができる。
また上記構成に於いて、枢動アーム型操作装置はブレーキ力を調節するためのブレーキペダル装置であってよい。
この構成によれば、ブレーキペダル装置を操作する際の操作開始時に於けるアーム部材の良好な動き易さを確保しつつ、制動操作量が大きい領域に於いて制動操作量が増大と低減との間にて変化する際の制動力の変動量を小さくすることができ、これにより制動操作の安定性を確保することができる。
また上記構成に於いて、摩擦接触部はアーム部材の枢動と共に軸線の周りに枢動する偏心カムと、偏心カムのカム面に押圧された状態にて摩擦係合する摩擦材とにより形成され、軸線と摩擦接触部に於けるカム面との間の距離はアーム部材に対する操作量が第二の領域にあるときよりも第一の領域にあるときに大きくてよい。
この構成によれば、軸線と摩擦接触部との間の距離をアーム部材に対する操作量が第二の領域にあるときよりも第一の領域にあるときに大きくすることができる。よって摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクを容易に且つ確実に操作量が第二の領域にあるときよりも第一の領域にあるときに大きくすることができる。
また上記構成に於いて、摩擦材は弾性付勢部材の弾性付勢力により偏心カムのカム面に対し押圧されていてよい。
この構成によれば、軸線と摩擦接触部との間の距離が大きいほど弾性付勢部材の弾性変形量が大きくなるので、弾性付勢力も大きくなる。摩擦材が偏心カムのカム面に対し押圧される押圧荷重をアーム部材に対する操作量が第二の領域にあるときよりも第一の領域にあるときに大きくすることができる。よってこのことによっても摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクを操作量が第二の領域にあるときよりも第一の領域にあるときに大きくすることができる。
また上記構成に於いて、枢動アーム型操作装置はクラッチを操作するためのクラッチペダル装置であってよい。
この構成によれば、クラッチペダル装置を操作する際の踏み込み操作量が小さいときに於けるアーム部材の動き易さを低減してアーム部材の不用意な枢動を抑制しつつ、踏み込み操作量が大きい領域に於けるアーム部材の良好な戻りを確保することができる。
また上記構成に於いて、枢動アーム型操作装置は軸線に沿う方向へのアーム部材の変位を抑制する変位抑制手段を有していてよい。
この構成によれば、軸線に沿う方向へのアーム部材のがたつきを抑制することができ、またこのがたつきに起因する摩擦力及び摩擦力による抗力トルクの不自然な変動を抑制することができる。
また本発明によれば、復帰付勢力により初期位置へ付勢され操作されることにより軸線の周りに枢動するアーム部材を有する枢動アーム型操作装置に於いて、前記アーム部材の枢動に伴って摩擦力を発生する摩擦接触部と、前記復帰付勢力により前記軸線の周りに前記アーム部材に与えられる反力トルクとは独立に、前記摩擦力により前記軸線の周りに前記アーム部材に与えられる抗力トルクを、前記アーム部材に対する操作量に応じて変化させる抗力トルク可変機構とを有することを特徴とする枢動アーム型操作装置が提供される。
この構成によれば、復帰付勢力による反力トルクと独立に、摩擦力による抗力トルクをアーム部材に対する操作量に応じて変化させることができる。よってアーム部材の動き易さや動き難さをアーム部材に対する操作量に応じて適宜に変化させることができ、これにより操作量に応じて操作のし易さや操作の安定性を最適化することができる。
また復帰付勢力による反力トルクに影響を与えることなく摩擦力による抗力トルクを操作量に応じて適宜に変化させることができる。よって復帰付勢力によりブレーキ効き感等の良好な操作感を確保しつつ、操作量に応じて操作のし易さや操作の安定性を最適化することができる。
また上記構成に於いて、抗力トルク可変機構は摩擦接触部を構成する二つの部材の間の摩擦係数、摩擦接触部を構成する二つの部材の間に作用する押圧荷重、軸線と摩擦接触部との間の径方向の距離の少なくとも一つをアーム部材に対する操作量に応じて変化させるようになっていてよい。
この構成によれば、摩擦力及び径方向の距離の少なくとも一方をアーム部材に対する操作量に応じて変化させることができ、これにより摩擦力による抗力トルクを確実に操作量に応じて変化させることができる。
本発明によれば、操作されることにより軸線の周りに枢動するアーム部材を有する枢動アーム型操作装置に於いて、アーム部材の枢動に伴って摩擦力を発生する摩擦接触部を有し、摩擦力により軸線の周りにアーム部材に与えられる抗力トルクは、アーム部材に対する操作量が小さい第一の領域と、アーム部材に対する操作量が第一の領域よりも大きい第二の領域とでは異なることを特徴とする枢動アーム型操作装置が提供される。
この構成によれば、摩擦力により軸線の周りにアーム部材に与えられる抗力トルクは、アーム部材に対する操作量の大きさが異なる第一の領域と第二の領域とでは異なる。よってアーム部材の動き易さや動き難さをアーム部材に対する操作量に応じて適宜に変化させることができ、これにより操作量に応じて操作のし易さや操作の安定性を最適化することができる。
また復帰ばねによりアーム部材に与えられる復帰力とは独立に抗力トルクを操作量に応じて適宜に変化させることができる。よって復帰ばねの復帰力によりブレーキ効き感等の良好な操作感を確保しつつ、操作量に応じて操作のし易さや操作の安定性を最適化することができる。
上記構成に於いて、第一の領域に於ける抗力トルクは第二の領域に於ける抗力トルクよりも小さく、アーム部材の操作量の変化量に対する抗力トルクの変化量の比は、第一の領域に於けるよりも第二の領域に於いて大きくてよい。
この構成によれば、操作量が小さい領域に於ける抗力トルクを小さくしつつ、操作量が増大された後低減される際のアーム部材の出力の変動のヒステリシス幅を大きくすることができる。よって操作開始時に於けるアーム部材の良好な動き易さを確保しつつ、操作量が大きい領域に於いて操作量が増大と低減との間にて変化する際のアーム部材の出力の変動量を小さくすることができ、これにより操作の安定性を確保することができる。
また上記構成に於いて、第一の領域に於ける抗力トルクは第二の領域に於ける抗力トルクよりも大きく、アーム部材の操作量の変化量に対する抗力トルクの変化量の比は、第一の領域に於けるよりも第二の領域に於いて大きくてよい。
この構成によれば、操作量が小さい領域に於ける抗力トルクを大きくしつつ、操作量が増大された後低減される際のアーム部材の出力の変動のヒステリシス幅を小さくすることができる。よって操作開始時の如くアーム部材の操作量が小さいときに於けるアーム部材の動き易さを低減してアーム部材の不用意な枢動を抑制しつつ、操作量が大きい領域に於けるアーム部材の良好な戻りを確保することができる。
また上記構成に於いて、摩擦接触部を構成する二つの部材の間の摩擦係数、摩擦接触部を構成する二つの部材の間に作用する押圧荷重、軸線と摩擦接触部との間の径方向の距離の少なくとも一つを第一の領域と第二の領域とに於いて異ならせるようになっていてよい。
摩擦力により軸線の周りにアーム部材に与えられる抗力トルクは、軸線と摩擦接触部との間の径方向の距離及び摩擦力の積である。この構成によれば、摩擦力及び径方向の距離の少なくとも一方を第一の領域と第二の領域とに於いて異ならせることができ、これにより抗力トルクを確実に第一の領域と第二の領域とに於いて異ならせることができる。
また上記構成に於いて、摩擦接触部は第一及び第二の少なくとも二つの摩擦接触部を含み、軸線と第二の摩擦接触部との間の径方向の距離は軸線と第一の摩擦接触部との間の径方向の距離よりも大きくてよい。
この構成によれば、第二の摩擦接触部の摩擦力による抗力トルクを容易に且つ確実に第一の摩擦接触部の摩擦力による抗力トルクよりも大きくすることができる。
また上記構成に於いて、第二の摩擦接触部を構成する二つの部材は、アーム部材に対する操作量が第一の領域にあるときには互いに離間し、アーム部材に対する操作量が第二の領域にあるときには互いに当接するようになっていてよい。
この構成によれば、第二の摩擦接触部は操作量が第一の領域にあるときには摩擦力を発生せず、操作量が第二の領域にあるときには摩擦力を発生する。よって操作量が第二の領域にあるときには抗力トルクは第一の領域の摩擦力及び第二の摩擦接触部の摩擦力の両者により発生されるので、第二の領域に於ける抗力トルクを容易に且つ確実に第一の領域に於ける抗力トルクよりも大きくすることができる。
また上記構成に於いて、第二の摩擦接触部を構成する二つの部材は互いに当接しており、アーム部材に対する操作量が第二の領域にあるときに於けるアーム部材の操作量の増大に伴う二つの部材の間の押圧荷重の増大率は、アーム部材に対する操作量が第一の領域にあるときに於けるアーム部材の操作量の増大に伴う二つの部材の間の押圧荷重の増大率よりも大きくてよい。
この構成によれば、第二の摩擦接触部は操作量が第一及び第二の何れの領域にあるときにも摩擦力を発生するが、操作量の増大に伴う摩擦力の増大率は操作量が第一の領域にあるときよりも操作量が第二の領域にあるときに大きくなる。よって第二の領域に於ける抗力トルク及びその増大率を容易に且つ確実に第一の領域に於ける抗力トルク及びその増大率よりも大きくすることができる。
また上記構成に於いて、枢動アーム型操作装置はアーム部材が受ける操作力の一部をラジアル荷重として第二の摩擦接触部へ伝達する操作力伝達手段を有し、ラジアル荷重により第二の摩擦接触部の二つの部材が互いに他に対し押圧されるようになっていてよい。
この構成によれば、アーム部材が受ける操作力の増大に伴って第二の摩擦接触部の二つの部材の間の押圧荷重を増大させることができ、よって操作力の増大に伴って容易に且つ確実に第二の摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクを増大させることができる。
また上記構成に於いて、第一の摩擦接触部を構成する二つの部材間に作用する主たる荷重は軸線に沿って作用するスラスト荷重であり、第二の摩擦接触部を構成する二つの部材間に作用する主たる荷重はラジアル荷重であってよい。
この構成によれば、操作力の増大に伴って第一の摩擦接触部の二つの部材間に作用する押圧荷重が増大することを抑制しつつ、第二の摩擦接触部の二つの部材間に作用する押圧荷重を増大させることができる。よって操作力が増大する際の第一の摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクの増大率を低く抑えつつ、第二の摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクの増大率を高くすることができる。
また上記構成に於いて、枢動アーム型操作装置はアーム部材が受ける操作力の一部をラジアル荷重として第一及び第二の摩擦接触部へ伝達する操作力伝達手段を有し、第一の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重に対する第二の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重の比をラジアル荷重の分担比として、アーム部材に対する操作量が第二の領域にあるときに於けるラジアル荷重の分担比はアーム部材に対する操作量が第一の領域にあるときに於けるラジアル荷重の分担比よりも大きくてよい。
この構成によれば、操作量が第二の領域にあるときには操作量が第一の領域にあるときに比して、第一の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重に対する第二の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重の比を大きくすることができる。よって操作量が第二の領域にあるときには操作量が第一の領域にあるときに比して、第一の摩擦接触部の二つの部材間に作用する押圧荷重に対する第二の摩擦接触部の二つの部材間に作用する押圧荷重の比を大きくすることができる。従って操作量が第二の領域にあるときには操作量が第一の領域にあるときに比して、第二の摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクを容易に且つ確実に第一の摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクよりも大きくすることができる。
また操作量が第二の領域にあるときには操作量が第一の領域にあるときに比して、第一の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重の増大率に対する第二の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重の増大率の比を大きくすることができる。よって操作量が第二の領域にあるときには操作量が第一の領域にあるときに比して、第一の摩擦接触部の二つの部材間に作用する押圧荷重の増大率に対する第二の摩擦接触部の二つの部材間に作用する押圧荷重の増大率の比を大きくすることができる。従って操作量が第二の領域にあるときには操作量が第一の領域にあるときに比して、第二の摩擦接触部の摩擦力の増大率及び該摩擦力による抗力トルクの増大率を容易に且つ確実に第一の摩擦接触部の摩擦力の増大率及び該摩擦力による抗力トルクの増大率よりも大きくすることができる。
また上記構成に於いて、第一の摩擦接触部を構成する二つの部材間に作用する主たる荷重及び第二の摩擦接触部を構成する二つの部材間に作用する主たる荷重はラジアル荷重であってよい。
この構成によれば、第一の摩擦接触部の二つの部材間にスラスト荷重は作用せず、アーム部材が受ける操作力が0であるときには第一の摩擦接触部の二つの部材間に作用するラジアル荷重は非常に小さい値であってよい。従って第一の摩擦接触部の二つの部材間にスラスト荷重が作用する構造の場合に比して、アーム部材の操作開始時に於ける第一の摩擦接触部の摩擦力を小さくすることができる。また軸線と第一の摩擦接触部との間の径方向の距離を小さくすることにより、摩擦力による抗力トルクを小さくし、操作開始時に於けるアーム部材の動き易さを高くすることができる。
また上記構成に於いて、摩擦接触部はアーム部材の枢動と共に軸線の周りに枢動する偏心カムと、偏心カムのカム面に押圧された状態にて摩擦係合する摩擦材とにより形成され、軸線と摩擦接触部に於けるカム面との間の距離はアーム部材に対する操作量が第一の領域にあるときよりも第二の領域にあるときに大きくてよい。
この構成によれば、軸線と摩擦接触部との間の距離をアーム部材に対する操作量が第一の領域にあるときよりも第二の領域にあるときに大きくすることができる。よって摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクを容易に且つ確実に操作量が第一の領域にあるときよりも第二の領域にあるときに大きくすることができる。
また上記構成に於いて、摩擦材は弾性付勢部材の弾性付勢力により偏心カムのカム面に対し押圧されていてよい。
この構成によれば、軸線と摩擦接触部との間の距離が大きいほど弾性付勢部材の弾性変形量が大きくなるので、弾性付勢力も大きくなる。摩擦材が偏心カムのカム面に対し押圧される押圧荷重をアーム部材に対する操作量が第一の領域にあるときよりも第二の領域にあるときに大きくすることができる。よってこのことによっても摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクを操作量が第一の領域にあるときよりも第二の領域にあるときに大きくすることができる。
また上記構成に於いて、枢動アーム型操作装置はブレーキ力を調節するためのブレーキペダル装置であってよい。
この構成によれば、ブレーキペダル装置を操作する際の操作開始時に於けるアーム部材の良好な動き易さを確保しつつ、制動操作量が大きい領域に於いて制動操作量が増大と低減との間にて変化する際の制動力の変動量を小さくすることができ、これにより制動操作の安定性を確保することができる。
また上記構成に於いて、摩擦接触部はアーム部材の枢動と共に軸線の周りに枢動する偏心カムと、偏心カムのカム面に押圧された状態にて摩擦係合する摩擦材とにより形成され、軸線と摩擦接触部に於けるカム面との間の距離はアーム部材に対する操作量が第二の領域にあるときよりも第一の領域にあるときに大きくてよい。
この構成によれば、軸線と摩擦接触部との間の距離をアーム部材に対する操作量が第二の領域にあるときよりも第一の領域にあるときに大きくすることができる。よって摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクを容易に且つ確実に操作量が第二の領域にあるときよりも第一の領域にあるときに大きくすることができる。
また上記構成に於いて、摩擦材は弾性付勢部材の弾性付勢力により偏心カムのカム面に対し押圧されていてよい。
この構成によれば、軸線と摩擦接触部との間の距離が大きいほど弾性付勢部材の弾性変形量が大きくなるので、弾性付勢力も大きくなる。摩擦材が偏心カムのカム面に対し押圧される押圧荷重をアーム部材に対する操作量が第二の領域にあるときよりも第一の領域にあるときに大きくすることができる。よってこのことによっても摩擦接触部の摩擦力及び該摩擦力による抗力トルクを操作量が第二の領域にあるときよりも第一の領域にあるときに大きくすることができる。
また上記構成に於いて、枢動アーム型操作装置はクラッチを操作するためのクラッチペダル装置であってよい。
この構成によれば、クラッチペダル装置を操作する際の踏み込み操作量が小さいときに於けるアーム部材の動き易さを低減してアーム部材の不用意な枢動を抑制しつつ、踏み込み操作量が大きい領域に於けるアーム部材の良好な戻りを確保することができる。
また上記構成に於いて、枢動アーム型操作装置は軸線に沿う方向へのアーム部材の変位を抑制する変位抑制手段を有していてよい。
この構成によれば、軸線に沿う方向へのアーム部材のがたつきを抑制することができ、またこのがたつきに起因する摩擦力及び摩擦力による抗力トルクの不自然な変動を抑制することができる。
また本発明によれば、復帰付勢力により初期位置へ付勢され操作されることにより軸線の周りに枢動するアーム部材を有する枢動アーム型操作装置に於いて、前記アーム部材の枢動に伴って摩擦力を発生する摩擦接触部と、前記復帰付勢力により前記軸線の周りに前記アーム部材に与えられる反力トルクとは独立に、前記摩擦力により前記軸線の周りに前記アーム部材に与えられる抗力トルクを、前記アーム部材に対する操作量に応じて変化させる抗力トルク可変機構とを有することを特徴とする枢動アーム型操作装置が提供される。
この構成によれば、復帰付勢力による反力トルクと独立に、摩擦力による抗力トルクをアーム部材に対する操作量に応じて変化させることができる。よってアーム部材の動き易さや動き難さをアーム部材に対する操作量に応じて適宜に変化させることができ、これにより操作量に応じて操作のし易さや操作の安定性を最適化することができる。
また復帰付勢力による反力トルクに影響を与えることなく摩擦力による抗力トルクを操作量に応じて適宜に変化させることができる。よって復帰付勢力によりブレーキ効き感等の良好な操作感を確保しつつ、操作量に応じて操作のし易さや操作の安定性を最適化することができる。
また上記構成に於いて、抗力トルク可変機構は摩擦接触部を構成する二つの部材の間の摩擦係数、摩擦接触部を構成する二つの部材の間に作用する押圧荷重、軸線と摩擦接触部との間の径方向の距離の少なくとも一つをアーム部材に対する操作量に応じて変化させるようになっていてよい。
この構成によれば、摩擦力及び径方向の距離の少なくとも一方をアーム部材に対する操作量に応じて変化させることができ、これにより摩擦力による抗力トルクを確実に操作量に応じて変化させることができる。
図1はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
図2は第一の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図3はペダル部に踏力が与えられた場合にブレーキペダル装置に於いて作用する力を示す説明図である。
図4は第一の実施形態についてアーム部材に与えられる駆動トルクTpとアーム部材に作用する抗力トルクTdragとの間の関係を示すグラフである。
図5は第一の実施形態についてペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係を示すグラフである。
図6は第二の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図7は第三の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図8は第四の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図9は第五の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図10は第五の実施形態についてアーム部材に与えられる駆動トルクTpとアーム部材に作用する抗力トルクTdragとの間の関係を示すグラフである。
図11は第五の実施形態についてペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係を示すグラフである。
図12は第六の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図13は第七の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図14はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第八の実施形態のクレビス連結部を示す拡大断面図である。
図15はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第九の実施形態を示す概略構成図である。
図16は第九の実施形態についてペダル部に与えられる踏力Finとアーム部材に作用する抗力トルクTdragとの関係を示すグラフである。
図17は第九の実施形態についてペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係を示すグラフである。
図18はクラッチペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第十の実施形態を示す概略構成図である。
図19は第十の実施形態についてペダル部に与えられる踏力Finとアーム部材に作用する抗力トルクTdragとの関係を示すグラフである。
図20は第十の実施形態についてペダル部に与えられる踏力Finとプッシュロッドの軸力Fpsとの間の関係を示すグラフである。
図21は第一の実施形態に於ける第一及び第二の軸受の踏力Finついての「ある値Fins」が互いに異なる値である場合について、ペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係を示すグラフである。
図22は第一の実施形態の修正例について、第二の摩擦接触部を構成する一方の部材であるスペーサを示す拡大部分断面図である。
図23は踏力Finがある値Fins以下であるときにも第二の摩擦接触部を構成する二つの部材が互いに当接する修正例について、アーム部材に与えられる駆動トルクTpとアーム部材に作用する抗力トルクTdragとの間の関係を示すグラフである。
図24は踏力Finがある値Fins以下であるときにも第二の摩擦接触部を構成する二つの部材が互いに当接する修正例について、ペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係を示すグラフである。
図25は復帰ばねのばね定数がアーム部材の枢動量に応じて2段階に変化する修正例について、ペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係を示すグラフである。
図2は第一の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図3はペダル部に踏力が与えられた場合にブレーキペダル装置に於いて作用する力を示す説明図である。
図4は第一の実施形態についてアーム部材に与えられる駆動トルクTpとアーム部材に作用する抗力トルクTdragとの間の関係を示すグラフである。
図5は第一の実施形態についてペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係を示すグラフである。
図6は第二の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図7は第三の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図8は第四の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図9は第五の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図10は第五の実施形態についてアーム部材に与えられる駆動トルクTpとアーム部材に作用する抗力トルクTdragとの間の関係を示すグラフである。
図11は第五の実施形態についてペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係を示すグラフである。
図12は第六の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図13は第七の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図14はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第八の実施形態のクレビス連結部を示す拡大断面図である。
図15はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第九の実施形態を示す概略構成図である。
図16は第九の実施形態についてペダル部に与えられる踏力Finとアーム部材に作用する抗力トルクTdragとの関係を示すグラフである。
図17は第九の実施形態についてペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係を示すグラフである。
図18はクラッチペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第十の実施形態を示す概略構成図である。
図19は第十の実施形態についてペダル部に与えられる踏力Finとアーム部材に作用する抗力トルクTdragとの関係を示すグラフである。
図20は第十の実施形態についてペダル部に与えられる踏力Finとプッシュロッドの軸力Fpsとの間の関係を示すグラフである。
図21は第一の実施形態に於ける第一及び第二の軸受の踏力Finついての「ある値Fins」が互いに異なる値である場合について、ペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係を示すグラフである。
図22は第一の実施形態の修正例について、第二の摩擦接触部を構成する一方の部材であるスペーサを示す拡大部分断面図である。
図23は踏力Finがある値Fins以下であるときにも第二の摩擦接触部を構成する二つの部材が互いに当接する修正例について、アーム部材に与えられる駆動トルクTpとアーム部材に作用する抗力トルクTdragとの間の関係を示すグラフである。
図24は踏力Finがある値Fins以下であるときにも第二の摩擦接触部を構成する二つの部材が互いに当接する修正例について、ペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係を示すグラフである。
図25は復帰ばねのばね定数がアーム部材の枢動量に応じて2段階に変化する修正例について、ペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係を示すグラフである。
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。
第一の実施形態
図1はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第一の実施形態を示す概略構成図、図2は第一の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図1に於いて、符号10は第一の実施形態のブレーキペダル装置を全体的に示している。ブレーキペダル装置10はリンクペダルであり、ペダルアームとしての第一のアーム部材12と補助アームとしての第二のアーム部材14と中間リンク16と支持ブラケット18を有している。第一のアーム部材12は第一の軸受20により枢動可能に支持され、第二のアーム部材14は第二の軸受22により枢動可能に支持されている。
支持ブラケット18は車体24に固定されるベース部18Aと、ベース部18Aと一体をなし且つ互いに平行に隔置された状態にてベース部18Aに垂直に延在する一対の支持部18B、18Cとを有している。第一のアーム部材12、第二のアーム部材14、中間リンク16は一対の支持部18B、18Cの間に配置され、第一の軸受20及び第二の軸受22は一対の支持部18B、18Cにより担持されている。尚支持部18B及び18Cはそれらが互いに平行な状態を維持するよう、ベース部18Aより隔置された部位に於いても互いに一体的に接続されている。
第一のアーム部材12は一端にペダル部12Aを有し、ペダル部12Aにて操作力としての踏力Finを受ける。第二のアーム部材14の一端には枢軸26によりクレビス28の一端が枢着され、クレビス28の他端にはマスタシリンダ装置30のオペレーションロッド32が連結されている。中間リンク16は第一のアーム部材12及び第二のアーム部材14の両側に配置された一対のリンク部材よりなっている。中間リンク16の一対のリンク部材は一端にて枢軸32により第一のアーム部材12の他端に枢着され、他端にて枢軸34により第二のアーム部材14の他端に枢着されている。
従って第一のアーム部材12がペダル部12Aにて受けた踏力Finは、中間リンク16を介して第二のアーム部材14へ伝達され、軸受26及びクレビス28を介してオペレーションロッド32へ伝達される。よって第一のアーム部材12は入力アーム部材として機能し、第二のアーム部材14は出力アーム部材として機能する。
尚第一のアーム部材12、中間リンク16、第二のアーム部材14は、マスタシリンダ装置30のブースタに内蔵される図には示されていない復帰ばねの復帰付勢力Frtnにより、それぞれ初期位置、即ちペダル部12Aに踏力Finが作用していないときの位置に付勢されている。
図2に示されている如く、第一の軸受20は軸線36の周りに枢動可能に第一のアーム部材12を支持し、第二の軸受22は軸線38の周りに枢動可能に第二のアーム部材14を支持している。軸線36は第一のアーム部材12の中心平面PAに垂直であり、軸線38は第二のアーム部材14の中心平面PBに垂直である。中心平面PA及びPBは互いに整合している。また軸線36及び38は互いに並行であり、支持ブラケット18の支持部18B、18Cに対し垂直に延在している。
第一の軸受20は第一のアーム部材12と一体に形成された円筒形のボス部40を有し、ボス部40はアーム部材12の中心平面PAに垂直に延在している。同様に第二の軸受22は第二のアーム部材14と一体に形成された円筒形のボス部42を有し、ボス部42はアーム部材14の中心平面PBに垂直に延在している。
支持部18B及び18Cの内側にはそれぞれ軸受支持板44及び46が支持部18B及び18Cに当接した状態にて配置されている。軸受支持板44及び46はそれぞれ第一の軸受用の円筒形のボス部48及び50と、第二の軸受用の円筒形のボス部52及び54とを有している。
ボス部48及び50は軸線36に沿って互いに近づく方向へそれぞれ軸受支持板44及び46より垂直に突出している。ボス部48及び50は内ねじを有し、それぞれブラケット18の支持部18B、18Cに設けられた孔に整合している。ボルト56及び58が支持部18B、18Cに設けられた孔に挿通された状態でそれぞれボス部48及び50にねじ込まれている。
同様にボス部52及び54は軸線38に沿って互いに近づく方向へそれぞれ軸受支持板44及び46より垂直に突出している。ボス部52及び54も内ねじを有し、それぞれブラケット18の支持部18B、18Cに設けられた孔に整合している。ボルト60及び62が支持部18B、18Cに設けられた孔に挿通された状態でそれぞれボス部52及び54にねじ込まれている。
かくしてボルト56及び58は軸線36に沿って延在し、第一の軸受20の軸部材として機能する。同様にボルト60及び62は軸線38に沿って延在し、第二の軸受22の軸部材として機能する。そしてこれらのボルトはブラケット18の支持部18B、18Cと軸受支持板44、46とを共締めにより一体的に固定している。
ボルト56、58及びボス部48、50はボス部40の端部に嵌入している。ボス部48及び50とボス部40との間にはそれぞれスペーサ64及び66が配置されている。スペーサ64及び66はそれぞれ内面にてボス部48及び50の外面に対向し且つ外面にてボス部40の内面に当接する円筒部と、円筒部より径方向外方へ突出し周方向に延在するフランジ部とを有している。
スペーサ64及び66の円筒部の内径はボス部48、50の外径よりも僅かに大きい値に設定されており、これによりスペーサ64及び66の円筒部の内面とボス部48、50の外面との間には僅かな間隙が設定されている。またスペーサ64及び66のフランジ部はそれぞれ軸受支持板44、46とボス部40の端部との間に介装されており、軸受支持板44、46とボス部40の端部との間の間隔よりも小さい厚さを有している。尚スペーサ64及び66のフランジ部と軸受支持板44、46及びボス部40の端部との間の摩擦係数は非常に低い値に設定されている。
ボス部40内には一対の当接部材68及び70が軸線36に沿って相対変位可能に配置されており、当接部材68及び70は円筒形の外面にてボス部40の内面に当接している。また当接部材68及び70の間には圧縮コイルばね72が弾装され、これにより当接部材68及び70は軸線36に沿ってそれぞれボルト56及び58に対し押圧されている。
尚スペーサ64、66及び当接部材68、70は他の部材と同様に金属にて形成されていてもよいが、樹脂やゴムの如き耐摩耗性に優れた非金属弾性材にて形成されていることが好ましい。特に当接部材68、70を構成する材料の弾性係数はスペーサ64、66を構成する材料の弾性係数よりも低い値に設定されている。
ボルト56及び58の先端は実質的に球面状をなし、当接部材68及び70の外側の端面はそれぞれボルト56及び58の先端を受ける実質的に球面状の窪みを有している。当接部材68及び70の球面状の窪みの半径はボルト56及び58の球面状の先端の半径よりも僅かに大きい。従ってボルト56及び58の先端は軸線36上の位置及びその周囲の領域に於いて当接部材68及び70の外側の端面に当接し、これによりボス部40の軸線は軸線36と整合している。
かくして第一の軸受20は、ボス部48及び50、ボルト56及び58、スペーサ64及び66、ボス部40、当接部材68及び70、圧縮コイルばね72が互いに共働することにより、第一のアーム部材12を軸線36の周りに枢動可能に支持するようになっている。
第一のアーム部材12が軸線36の周りに枢動すると、当接部材68及び70はボス部40に対し相対回転することなく、ボルト56及び58の先端及び当接部材68及び70の外側の端面が互いに摩擦接触した状態にて軸線36の周りに相対回転する。従ってボルト56及び58の先端及び当接部材68及び70の外側の端面は、軸線36上及びその近傍に第一の軸受20の第一の摩擦接触部を形成しており、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には主としてスラスト荷重が作用する。
また第一のアーム部材12が軸線36の周りに枢動すると、スペーサ64及び66の円筒部はボス部40に対し相対的に回転することなくボス部48及び50に対し相対的に回転する。また軸線36に対し垂直な方向へボス部40を付勢する荷重が作用し、当接部材68及び70が弾性変形することにより、ボス部40がボス部48及び50に対し相対的に変位すると、スペーサ64及び66の円筒部の内面がボス部48及び50の外面に接触する。従ってスペーサ64、66の円筒部及びボス部48、50は軸線36より離れた位置に第一の軸受20の第二の摩擦接触部を形成し、第二の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には主としてラジアル荷重が作用する。
同様に、ボルト60、62及びボス部52、54はボス部42の端部に嵌合している。ボス部52及び54とボス部42との間にはそれぞれスペーサ74及び76が配置されている。スペーサ74及び76はそれぞれ内面にてボス部52及び54の外面に対向し外面にてボス部42の内面に当接する円筒部と、円筒部より径方向外方へ突出し周方向に延在するフランジ部とを有している。
スペーサ74及び76の円筒部の内径はボス部52、54の外径よりも僅かに大きい値に設定されており、これによりスペーサ74及び76の円筒部の内面とボス部52、54の外面との間には僅かな間隙が設定されている。またスペーサ74及び76のフランジ部はそれぞれ軸受支持板44、46とボス部42の端部との間に介装されており、軸受支持板44、46とボス部42の端部との間の間隔よりも小さい厚さを有している。尚スペーサ74及び76のフランジ部と軸受支持板44、46及びボス部42の端部との間の摩擦係数は非常に低い値に設定されている。
ボス部42内には一対の当接部材78及び80が軸線38に沿って相対変位可能に配置されており、当接部材78及び80は円筒形の外面にてボス部42の内面に当接している。また当接部材78及び80の間には圧縮コイルばね82が弾装され、これにより当接部材68及び70は軸線38に沿ってそれぞれボルト60及び62に対し押圧されている。
尚スペーサ74、76及び当接部材78、80も他の部材と同様に金属にて形成されていてもよいが、樹脂やゴムの如き耐摩耗性に優れた非金属弾性材にて形成されていることが好ましい。特に当接部材78、80を構成する材料の弾性係数はスペーサ74、76を構成する材料の弾性係数よりも低い値に設定されている。
ボルト60及び62の先端は実質的に球面状をなし、当接部材78及び80の外側の端面にはそれぞれボルト60及び62の先端を受ける実質的に球面状の窪みを有している。当接部材78及び80の球面状の窪みの半径はボルト60及び62の球面状の先端の半径よりも僅かに大きい。従ってボルト60及び62の先端は軸線38上の位置に於いて接部材78及び80の外側の端面に当接し、これによりボス部42の軸線は軸線38と整合している。
かくして第二の軸受22は、ボス部52及び54、ボルト60及び62、スペーサ74及び76、ボス部42、当接部材78及び80、圧縮コイルばね82が互いに共働することにより、第二のアーム部材14を軸線38の周りに枢動可能に支持するようになっている。
第二のアーム部材14が軸線38の周りに枢動すると、当接部材78及び80はボス部42に対し相対回転することなく、ボルト60及び62の先端及び当接部材78及び80の外側の端面が互いに摩擦接触した状態にて軸線38の周りに相対回転する。従ってボルト60及び62の先端及び当接部材78及び80の外側の端面は、軸線38上及びの近傍に第二の軸受22の第一の摩擦接触部を形成しており、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には主としてスラスト荷重が作用する。
また第二のアーム部材14が軸線38の周りに枢動すると、スペーサ74及び76の円筒部はボス部42に対し相対的に回転することなくボス部52及び54に対し相対的に回転する。また軸線38に対し垂直な方向へボス部42を付勢する荷重が作用し、当接部材78及び80が弾性変形することにより、ボス部42がボス部52及び54に対し相対的に変位すると、スペーサ74及び76の円筒部の内面がボス部52及び54の外面に接触する。従ってスペーサ74、76の円筒部及びボス部52、54は軸線38より離れた位置に第二の軸受22の第二の摩擦接触部を形成し、第二の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には主としてラジアル荷重が作用する。
尚第一の軸受20及び第二の軸受22の何れについても、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間の摩擦係数は、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間の摩擦係数よりも低い値に設定されていることが好ましい。また枢軸26、32、34による枢着部の二つの接触面の間の摩擦係数は、潤滑剤の適用等により非常に低い値に設定されている。
上述の如く構成された第一の実施形態のブレーキペダル装置10は以下の如く組み立てられる。
まず第一のアーム部材12及び第二のアーム部材14が中間リンク16によって互いに連結される。次いで第一のアーム部材12のボス部40内に一対の当接部材68、70及び圧縮コイルばね72が配置され、ボス部40の端部に軸受支持板44、46のボス部48、50及びスペーサ64、66が挿入される。同様に第二のアーム部材14のボス部42内に一対の当接部材78、80及び圧縮コイルばね82が配置され、ボス部42の端部に軸受支持板44、46のボス部52、54及びスペーサ74、76が挿入される。
かくして組み立てられた第一のアーム部材12等が支持ブラケット18の支持部18Bと18Cとの間に嵌め込まれる。そして軸受支持板44、46の外面が支持部18B、18Cの内面に当接し且つボス部48、52及び50、54がそれぞれ支持部18B、18Cに設けられた孔に整合するよう、第一のアーム部材12等が支持ブラケット18に対し位置決めされる。
次いでボルト56及び58が支持部18B、18Cの孔に挿通され、ボス部48、50にねじ込まれる。同様にボルト60及び62が支持部18B、18Cの孔に挿通され、ボス部52、54にねじ込まれる。そして各ボルトの締め付けトルクが所定の値に調節され、これによりブレーキペダル装置10の組み立てが完了する。
次に図3乃至図5を参照して第一の実施形態のブレーキペダル装置10の作動について説明する。
第一のアーム部材12が力点としてのペダル部12Aにて踏力Finを受けると、第一のアーム部材12は第一の軸受20の軸線36を支点とし枢軸32の軸線を作用点とする梃子として作用する。これにより踏力Finが第一のアーム部材12のレバー比(1よりも大きい)にて増大されて中間リンク16へ伝達される。
中間リンク16は枢軸34を経て力Fmedを第二のアーム部材14へ伝達する。第二のアーム部材14は枢軸34の軸線を力点とし第一の軸受22の軸線38を支点とし枢軸26の軸線を作用点とする梃子として作用する。これにより力Fmedが第二のアーム部材14のレバー比(1よりも小さい)にて低減されて出力の力Foutとしてクレビス28へ伝達される。
図3に示されている如く、第一のアーム部材12は枢軸32の軸線に於いて力Fmedと大きさが同一で方向が逆の反力Fmed′を中間リンク16より受ける。よって第一の軸受20には軸線36に垂直な方向に踏力Fin及び反力Fmed′の合力Fg1が作用する。合力Fg1は第一の軸受20の第二の摩擦接触部に於いて二つの摩擦接触面の間のラジアル荷重として作用し、このラジアル荷重は踏力Finの増大につれて漸次増大する。
これに対し合力Fg1は第一の軸受20の第一の摩擦接触部に作用するスラスト荷重には直接的には関与しない。しかし合力Fg1は第一の摩擦接触部にもラジアル荷重として作用し、合力Fg1の増大に伴って当接部材68及び70の弾性変形量が増大する。これにより第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間に作用する垂直応力が僅かに漸次増大すると共に、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の接触点の中心と軸線36との間の距離が僅かに漸次増大する。従って第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間の摩擦力は合力Fg1の増大に伴って僅かに漸次増大する。
また図3に示されている如く、第二のアーム部材14は枢軸34の軸線に於いて中間リンク16より力Fmed受けると共に、出力の力Foutと大きさが同一で方向が逆の反力Fout′を軸受26に於いてクレビス28より受ける。よって第二の軸受22には軸線38に垂直な方向に力Fmed及び反力Fout′の合力Fg2が作用する。合力Fg2は第二の軸受22の第二の摩擦接触部に於いて二つの摩擦接触面の間のラジアル荷重として作用し、このラジアル荷重は踏力Finの増大につれて漸次増大する。
これに対し合力Fg2は第二の軸受22の第一の摩擦接触部に作用するスラスト荷重には直接的には関与しない。しかし合力Fg2は第一の摩擦接触部にもラジアル荷重として作用し、合力Fg2の増大に伴って当接部材78及び80の弾性変形量が増大する。これにより第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間に作用する垂直応力が僅かに漸次増大すると共に、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の接触点の中心と軸線38との間の距離が僅かに漸次増大する。従って第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間の摩擦力は合力Fg2の増大に伴って僅かに漸次増大する。
よって第一の軸受20及び第二の軸受22の何れに於いても、第一の摩擦接触部に於ける摩擦力はその初期値より踏力Finの増大に伴って僅かに漸次増大する。これに対し第二の摩擦接触部に於ける摩擦力は踏力Finがある値Fins以下の領域に於いては0である。また第二の摩擦接触部に於ける摩擦力は踏力Finがある値Finsよりも大きい領域に於いては踏力Finの増大に伴って第一の摩擦接触部に於ける摩擦力よりも急峻に漸次増大する。
また第一のアーム部材12及び第二のアーム部材14の何れに於いても、第一及び第二の摩擦接触部に於ける何れの摩擦力も対応する第一のアーム部材12、14に対し抗力トルクとして作用する。しかし上述の如く第二の摩擦接触部と軸線36、38との間の距離は第一の摩擦接触部と軸線36、38との間の距離よりも大きい。よってたとえ第一及び第二の摩擦接触部に於ける摩擦力の大きさが同一であっても、第二の摩擦接触部に於ける摩擦力による抗力トルクTdrag2は第一の摩擦接触部に於ける摩擦力による抗力トルクTdrag1よりも大きくなる。
踏力Finに起因して第一のアーム部材12を軸線36の周りに枢動させようとする駆動トルクをTpaとし、踏力Finに起因して第二のアーム部材14を軸線38の周りに枢動させようとする駆動トルクをTpbとする。踏力Finが上記ある値Finsであるときの駆動トルクTpa及びTpbが同一の値であると仮定し、これを駆動トルクの基準値Tpsとする。更に駆動トルクTpa及びTpbを総称して駆動トルクTpと表現することとする。
図4に示されている如く、抗力トルクTdrag1はその初期値Tdrag10より駆動トルクTpの増大に伴って僅かに漸次増大する。これに対し抗力トルクTdrag2は駆動トルクTpが基準値Tps以下の領域に於いては0であり、駆動トルクTpが基準値Tpsよりも大きい領域に於いては駆動トルクTpの増大に伴って抗力トルクTdrag1よりも急峻に増大する。
第一及び第二の摩擦接触部に於ける摩擦力が対応するアーム部材に与える全体としての抗力トルクTdragはTdrag1及びTdrag2の和である。よって図4に示されている如く、抗力トルクTdragは駆動トルクTpが基準値Tps以下の領域に於いては初期値Tdrag10より駆動トルクTpの増大に伴って僅かに漸次増大する。これに対し抗力トルクTdragは駆動トルクTpが基準値Tpsよりも大きい領域に於いては駆動トルクTpの増大に伴って急峻に増大する。
尚抗力トルクTdrag1及びTdrag2は駆動トルクTpの減少時には駆動トルクTpの増大時とは逆の方向、即ち第一のアーム部材12及び第二のアーム部材14の戻り枢動を抑制する方向に作用する。そして抗力トルクTdrag1は駆動トルクTpの減少に伴って僅かに漸次減少し、最終的にその初期値Tdrag10になる。これに対し抗力トルクTdrag2は駆動トルクTpが基準値Tpsよりも大きい領域に於いては駆動トルクTpの減少に伴って抗力トルクTdrag1よりも急峻に減少し、駆動トルクTpが基準値Tps以下の領域に於いては0になる。
よって抗力トルクTdragは駆動トルクTpが基準値Tpsよりも大きい領域に於いては踏力Finの減少に伴って急峻に減少する。これに対し抗力トルクTdragは駆動トルクTpが基準値Tps以下の領域に於いては駆動トルクTpの減少に伴って僅かに漸次減少し、最終的にその初期値Tdrag10になる。
軸線36の周りにアーム部材12に作用する抗力トルクをTdragaとし、軸線38の周りにアーム部材14に作用する抗力トルクをTdragbとする。抗力トルクTdragaはペダル部12Aに直接作用し、抗力トルクTdragaを軸線36とペダル部12Aの踏面の中心との間の距離にて除算した値に相当する抗力が運転者の足に伝達される。
これに対し抗力トルクTdragbはペダル部12Aに直接は作用せず、抗力トルクTdragbを軸線38と枢軸34の軸線との間の距離にて除算した値に相当する抗力が枢軸32を介してアーム部材12に付与される。そしてその抗力がアーム部材12のレバー比(1よりも大きい)にて増大されて運転者の足に伝達される。
運転者の足に伝達される抗力は、踏力Finの増大時には所要の制動力を発生させるに必要な踏力Finを高くするよう作用する。これに対し運転者の足に伝達される抗力は、踏力Finの減少時には所要の制動力を発生させるに必要な踏力Finを低減するよう作用する。
従って第一の実施形態に於いて、踏力Finが0より増大された後0に低減される際の踏力Finとオペレーションロッド32の軸力Fopとの関係は図5に於いて実線にて示されている如き関係になる。尚図5に於いて、二点鎖線Aは各軸受及び各枢着部に於いて実質的に摩擦力が作用しない場合の踏力Finとオペレーションロッド32の軸力Fopとの関係を示している。また二点鎖線Bは、各軸受の第一の摩擦接触部に於ける初期摩擦力は存在するが、第二の摩擦接触部及び各枢着部に於いて実質的に摩擦力が作用しない場合の踏力Finとオペレーションロッド32の軸力Fopとの関係を示している。
また図5に於いて、破線Cは軸受の摩擦力が踏力Finの変化に応じて単純に増減する従来のブレーキ装置に於ける踏力Finとオペレーションロッド32の軸力Fopとの関係の一例を示している。
従来のブレーキ装置に於いて、制動開始時に於けるペダルアームの動き易さを確保すべく、ペダルアームを枢支する軸受の摩擦係数が低く設定されると、踏力Finが高い領域に於いても軸受の摩擦力が十分高い値にならない。そのため踏力Finの変化の全域に亘り軸力Fopの変化を示す線は二点鎖線Bに近くなり、踏力Finが増加した後減少する際のヒステリシス幅が小さくなる。よって踏力Finが高い領域に於いて軸受の摩擦力によってペダルアームの不要な枢動を効果的に阻止することができず、軸力Fopを安定的に維持することが困難になる。
また従来のブレーキ装置に於いて、踏力Finが高い領域に於けるペダルアームの動き易さを低減すべく、軸受の摩擦係数が高く設定されると、踏力Finが低い領域に於いても軸受の摩擦力が高くなる。そのため踏力Finの変化の全域に亘り軸力Fopの変化を示す線は二点鎖線Bより離れ、踏力Finが増加した後減少する際のヒステリシス幅が大きくなる。よって制動開始時の踏力Finが低い領域に於いて軸受の摩擦力が過剰であることに起因してペダルアームの動き易さを確保することができず、制動操作を開始し易くすることができなくなる。
これに対し第一の実施形態によれば、図5より解る如く、踏力Finが基準値Fins以下の領域に於いては軸力Fopの変化を示す線を二点鎖線Bに近づけつつ、踏力Finが基準値Finsよりも高い領域に於いて軸力Fopの変化を示す線を二点鎖線Bより離すことができる。
よって制動開始時の踏力Finが低い領域に於いては抗力を低減してペダルアームの動き易さを確保することができる。また踏力Finが高い領域に於いてはヒステリシス幅を大きくし、軸受の摩擦力によってペダルアームの不要な枢動を効果的に阻止し、制動力を安定的に維持することができる。
また第一の実施形態によれば、踏力Finが基準値Finsよりも高い領域に於いては、軸力Fopの変化を示す線が二点鎖線Bより離れる度合は踏力Finが増大するにつれて漸次増大する。よって復帰ばねのばね定数がペダルアームの全ストローク域に亘り一定であっても、踏力Finが高くなるほど運転者がペダル部12Aにて受ける反力を高くすることができ、これにより良好な制動操作感を確保することができる。
また第一の実施形態によれば、ペダルアームの枢動変位量(ストローク)に応じて変化する復帰はねの復帰付勢力とは独立に、ペダルアームに対する踏力Finに応じて摩擦力による抗力を変化させることができる。
第二の実施形態
図6はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第二の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
この第二の実施形態に於いては、第一のアーム部材12のボス部40はボルト56の側に内径が大きい部分40Aを有している。当接部材68は当接部材70よりも大きい外径を有し、部分40Aに密に嵌合している。当接部材68の端部は部分40Aの端部を形成する肩部に当接している。スペーサ64はフランジ部を有しておらず、円筒形をなしている。当接部材68はスペーサ64に当接してこれを囲繞する円筒部68Aを有している。
当接部材68は第一の実施形態の当接部材68と同様に機能すると共に、ボス部40が軸線36に沿ってボルト56の側へ支持ブラケット18に対し相対的に変位することを阻止する。尚ボス部40が軸線36に沿ってボルト58の側へ支持ブラケット18に対し相対的に変位することは圧縮コイルばね72のばね力によって抑制される。
同様に、第二のアーム部材14のボス部42はボルト60の側に内径が大きい部分42Aを有している。当接部材78は当接部材80よりも大きい外径を有し、部分42Aに密に嵌合している。当接部材78の端部は部分42Aの端部を形成する肩部に当接している。スペーサ74はフランジ部を有しておらず、円筒形をなしている。当接部材78はスペーサ74に当接してこれを囲繞する円筒部78Aを有している。
当接部材78も第一の実施形態の当接部材78と同様に機能すると共に、ボス部42が軸線38に沿ってボルト60の側へ支持ブラケット18に対し相対的に変位することを阻止する。尚ボス部42が軸線38に沿ってボルト62の側へ支持ブラケット18に対し相対的に変位することは圧縮コイルばね82のばね力によって抑制される。
尚図6と図2との比較より解る如く、この第二の実施形態の他の点は上述の第一の実施形態の場合と同様に構成されている。
従って第二の実施形態によれば、上述の第一の実施形態と同様の作用効果を得ることができることに加えて、第一のアーム部材12や第二のアーム部材14がそれぞれ軸線36及び38に沿う方向にがたつくこと及びこれに起因して摩擦力や摩擦力による抗力トルクが不自然に変動することを効果的に抑制することができる。
第三の実施形態
図7はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第三の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
この第三の実施形態に於いては、スペーサ64及び66はそれぞれ当接部材68及び70と一体に形成されている。またボス部40内には圧縮コイルばね72に代えて両端が切頭円錐形をなすゴムの如き弾性材よりなる押圧体90が圧入式に弾装されている。当接部材68及び70は押圧体90により軸線36に沿ってそれぞれボルト56及び58に対し押圧されている。
当接部材68及び70はそれぞれ第一の実施形態のスペーサ64、66及び当接部材68、70と同様に機能すると共に、押圧体90と共働してボス部40が軸線36に沿って支持ブラケット18に対し相対的に不必要に変位することを抑制する。
同様に、スペーサ74及び76はそれぞれ当接部材78及び80と一体に形成されている。またボス部42内には圧縮コイルばね82に代えて両端が切頭円錐形をなすゴムの如き弾性材よりなる押圧体92が圧入式に弾装されている。当接部材78及び80は押圧体92により軸線38に沿ってそれぞれボルト60及び62に対し押圧されている。
当接部材78及び80もそれぞれ第一の実施形態のスペーサ74、76及び当接部材78、80と同様に機能すると共に、押圧体92と共働してボス部42が軸線38に沿って支持ブラケット18に対し相対的に不必要に変位することを抑制する。
尚図7と図2との比較より解る如く、この第三の実施形態の他の点は上述の第一の実施形態の場合と同様に構成されている。
従って第三の実施形態によれば、上述の第一の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また上述の第二の実施形態と同様に、第一のアーム部材12や第二のアーム部材14がそれぞれ軸線36及び38に沿う方向にがたつくこと及びこれに起因して摩擦力や摩擦力による抗力トルクが不自然に変動することを効果的に抑制することができる。
また第三の実施形態によれば、スペーサは当接部材と一体であるので、上述の第一の実施形態の場合よりも部品点数を低減することができる。また当接部材68、70及び当接部材78、80はそれぞれ互いに同一の部材であってよいので上述の第二の実施形態の場合よりも構造を単純化し、コストを低減することができる。
尚押圧体90及び92はそれぞれボス部40及び42内に圧入式に弾装されているが、外面にてボス部40及び42の内面に接着等により固定されていてもよい。更に押圧体90及び92は例えばそれらの外周に金属製の円筒体が装着されることにより、それぞれ軸線36及び38に沿ってボス部40及び42に対し相対的に変位可能にボス部内に配置されてもよい。この後者の構成によれば、押圧体がボス部に圧入式に弾装されたり固定されたりする場合に比して、左右のボルトに付与されるスラスト荷重を容易に等しくすることができる。
第四の実施形態
図8はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第四の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
この第四の実施形態に於いては、上述の第三の実施形態の場合と同様、スペーサ64及び66はそれぞれ当接部材68及び70と一体に形成されているが、ボス部40内には押圧体90は配置されていない。ボス部40の両端にはゴムの如き弾性材よりなるOリング94及び96が配設されており、Oリング94及び96はそれぞれスペーサ64及び66のフランジ部とボス部40の端部との間に弾装されている。
よって当接部材68及び70はそれぞれスペーサ64及び66のフランジ部がOリング94及び96によって互いに離れる方向へ押圧されることにより、それぞれボルト56及び58に対し押圧されている。尚それぞれOリング94、96とスペーサ64、66のフランジ部との間の摩擦係数は非常に低い値に設定されている。
当接部材68及び70はそれぞれ第一の実施形態のスペーサ64、66及び当接部材68、70と同様に機能すると共に、Oリング94及び96と共働してボス部40が軸線36に沿って支持ブラケット18に対し相対的に変位することを抑制する。またOリング94及び96は、第一の軸受20の第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間に、即ちボルト56及び58の先端と当接部材68及び70の外側の端面との間にスラスト荷重を付与する。
同様に、スペーサ74及び76はそれぞれ当接部材78及び80と一体に形成されているが、ボス部42内には押圧体92は配置されていない。ボス部42の両端にはゴムの如き弾性材よりなるOリング98及び100が配設されており、Oリング98及び100はそれぞれスペーサ74及び76のフランジ部とボス部42の端部との間に弾装されている。
よって当接部材78及び80はそれぞれスペーサ74及び76のフランジ部がOリング98及び100によって互いに離れる方向へ押圧されることにより、それぞれボルト60及び62に対し押圧されている。尚それぞれOリング98、100とスペーサ74、76のフランジ部との間の摩擦係数も非常に低い値に設定されている。
当接部材78及び80はそれぞれ第一の実施形態のスペーサ74、76及び当接部材78、80と同様に機能すると共に、Oリング98及び100と共働してボス部42が軸線38に沿って支持ブラケット18に対し相対的に変位することを抑制する。またOリング98及び100は、第二の軸受22の第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間に、即ちボルト60及び62の先端と当接部材78及び80の外側の端面との間にスラスト荷重を付与する。
尚図8と図2との比較より解る如く、この第四の実施形態の他の点は上述の第一の実施形態の場合と同様に構成されている。
従って第四の実施形態によれば、上述の第一の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また上述の第二及び第三の実施形態と同様に、第一のアーム部材12や第二のアーム部材14がそれぞれ軸線36及び38に沿う方向にがたつくこと及びこれに起因して摩擦力や摩擦力による抗力トルクが不自然に変動することを効果的に抑制することができる。
また第四の実施形態によれば、上述の第三の実施形態の場合と同様、当接部材68、70及び当接部材78、80はそれぞれ互いに同一の部材でよいので、上述の第二の実施形態の場合よりも構造を単純化し、コストを低減することができる。
尚アーム部材のボス部に対し相対的に各スペーサのフランジ部を互いに離れる方向へ押圧する手段は、Oリングに限定されるものではなく、低摩擦係数の他の弾性部材であってもよい。
第五の実施形態
図9はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第五の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
この第五の実施形態に於いては、第一のアーム部材12のボス部40内には円筒体102が配置されており、円筒体102はその両端部の外周に配置されたOリング104及び106を介してボス部40に嵌合している。Oリング104及び106はゴムの如き弾性材にて形成されており、Oリング104、106とボス部40及び円筒体102との間の摩擦係数は高い値に設定されている。
円筒体102の両端部の内周には円筒状のブッシュ108及び110が圧入式に嵌合しており、ブッシュ108及び110は樹脂の如き弾性変形可能な材料にて形成されている。ボルト56及び58の先端部は円柱状をなし、それぞれブッシュ108及び110に実質的に密に嵌合している。ボルト56、58の円柱状の先端部及びブッシュ108、110は、円筒体102、ボス部40等と同様に軸線36に整合している。
従ってボルト56、58及びブッシュ108、110は円筒体102等と共働してボス部40を軸線36の周りに回転可能に支持している。またボルト56、58及びブッシュ108、110は軸線36に近接した位置に第一の軸受20の第一の摩擦接触部を形成し、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には、第二の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間と同様に、主としてラジアル荷重が作用する。
同様に、第二のアーム部材14のボス部42内には円筒体112が配置されており、円筒体112はその両端部の外周に配置されたOリング114及び116を介してボス部42に嵌合している。Oリング114及び116はゴムの如き弾性材にて形成されており、Oリング114、116とボス部42及び円筒体112との間の摩擦係数は高い値に設定されている。
円筒体112の両端部の内周には円筒状のブッシュ118及び120が圧入式に嵌合しており、ブッシュ118及び120は樹脂の如き弾性変形可能な材料にて形成されている。ボルト60及び62の先端部は円柱状をなし、それぞれブッシュ118及び120に実質的に密に嵌合している。ボルト60、62の円柱状の先端部及びブッシュ118、120は、円筒体112、ボス部42等と同様に軸線38に整合している。
従ってボルト60、62及びブッシュ118、120は円筒体112等と共働してボス部42を軸線38の周りに回転可能に支持している。またボルト60、62及びブッシュ118、120は軸線38に近接した位置に第二の軸受22の第一の摩擦接触部を形成し、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には、第二の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間と同様に、主としてラジアル荷重が作用する。
尚図9と図2との比較より解る如く、この第五の実施形態の他の点は上述の第一の実施形態の場合と同様に構成されている。
第一のアーム部材12がペダル部12Aにて踏力Finを受けると、第一のアーム部材12は軸線36の周りに枢動し、第二のアーム部材14は軸線38の周りに枢動する。そしてボス部40は円筒体102及びスペーサ64、66と共に軸線36の周りに回転し、ボス部42は円筒体112及びスペーサ74、76と共に軸線38の周りに回転する。
また第一のアーム部材12がペダル部12Aにて踏力Finを受けると、第一の軸受20及び第二の軸受22の何れに於いても、ラジアル荷重が漸次増大する。ラジアル荷重が増大すると、第一の摩擦接触部に於ける摩擦力はその初期値より踏力Finの増大に伴って漸次増大する。この場合ラジアル荷重が増大し始めるときのボルトの先端部とブッシュとの間の面圧は低いので、第一の摩擦接触部に於ける摩擦力の初期値は上述の第一乃至第五の実施形態の場合よりも小さい。
またラジアル荷重が増大すると、第一の軸受20のOリング104、106及び第二の軸受22のOリング114、116が弾性変形する。その結果踏力Finがある値Finsよりも大きい領域に於いては、第一の軸受20及び第二の軸受22の第二の摩擦接触部の軸受支持板のボス部とスペーサとが接触する。また第二の摩擦接触部の軸受支持板のボス部とスペーサとが接触すると、ラジアル荷重の増大に伴う第一の摩擦接触部のボルトの先端部とブッシュとの間の面圧の増大率は低下する。
従ってラジアル荷重の増大に伴う第一の摩擦接触部に於ける摩擦力の増大率は、踏力Finがある値Finsよりも大きい領域に於いては踏力Finがある値Fins以下の領域に於けるよりも低下する。また第二の摩擦接触部に於ける摩擦力は踏力Finがある値Fins以下の領域に於いては0である。これに対し踏力Finがある値Finsよりも大きい領域に於いては、第一の摩擦接触部の摩擦力による第二の摩擦接触部に於ける摩擦力は踏力Finの増大に伴って第一の摩擦接触部に於ける摩擦力よりも急峻に漸次増大する。
従って図10に示されている如く、第一の摩擦接触部の摩擦力による抗力トルクTdrag1はその初期値Tdrag10より駆動トルクTpの増大に伴って漸次増大する。この場合第一の摩擦接触部に於ける摩擦力の初期値は上述の第一乃至第五の実施形態の場合よりも小さいが、軸線36、38と第一の摩擦接触部との間の径方向の距離は上述の第一乃至第五の実施形態の場合よりも大きい。よって初期値Tdrag10は上述の第一乃至第五の実施形態の場合と同程度である。また駆動トルクTpの増大に伴う抗力トルクTdrag1の増大率は、駆動トルクTpが基準値Tpsよりも大きい領域に於いては駆動トルクTpが基準値Tps以下の領域に於けるよりも低下する。
これに対し第二の摩擦接触部の摩擦力による抗力トルクTdrag2は駆動トルクTpが基準値Tps以下の領域に於いては0である。そして駆動トルクTpが基準値Tpsよりも大きい領域に於いては、抗力トルクTdrag2は駆動トルクTpの増大に伴って抗力トルクTdrag1よりも急峻に増大する。
従って第五の実施形態に於いて、踏力Finが0より増大された後0に低減される際の踏力Finとオペレーションロッド32の軸力Fopとの関係は図11に於いて実線にて示されている如き関係になる。尚図11に於いて、二点鎖線A、B及び破線Cは図5の場合と同様である。
第五の実施形態によれば、図11より解る如く、第一の実施形態の場合と同様、踏力Finが基準値Fins以下の領域に於いては軸力Fopの変化を示す線を二点鎖線Bに近づけつつ、踏力Finが基準値Finsよりも高い領域に於いて軸力Fopの変化を示す線を二点鎖線Bより離すことができる。
よって制動開始時の踏力Finが低い領域に於いては抗力を低減してペダルアームの動き易さを確保することができ、また踏力Finが高い領域に於いてはヒステリシス幅を大きくし、軸受の摩擦力によってペダルアームの不要な枢動を効果的に阻止し、制動力を安定的に維持することができる。
また第五の実施形態によれば、第一の実施形態の場合と同様、踏力Finが基準値Finsよりも高い領域に於いては、軸力Fopの変化を示す線が二点鎖線Bより離れる度合は踏力Finが増大するにつれて漸次増大する。よって踏力Finが高くなるほど運転者がペダル部12Aにて受ける反力を高くし、これにより良好な制動操作感を確保することができる。
特に第五の実施形態によれば、軸線36、38と第一の摩擦接触部との間の径方向の距離を小さくすることにより、制動開始時の第一の摩擦接触部の摩擦力による抗力トルクTdrag1、即ち初期値Tdrag10を上述の第一乃至第五の実施形態の場合よりも低くすることができる。よって制動開始時に於けるペダルアームの動き易さを上述の第一乃至第五の実施形態の場合よりも高くすることができる。
第六の実施形態
図12はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第六の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
この第六の実施形態に於いては、ボルト56及び58の先端部は第五の実施形態の場合と同様に円柱状をなしているが、円筒体102、Oリング104及び106、ブッシュ108、110は設けられていない。ボルト56及び58の先端部にはそれぞれ円筒体122及び124が実質的に密に嵌合している。円筒体122及び124はそれぞれスペーサ64及び66と一体に形成されている。尚少なくとも円筒体とスペーサとを一体に接続する部分は弾性変形可能な材料にて形成されている。
同様に、ボルト60及び62の先端部も第五の実施形態の場合と同様に円柱状をなしているが、円筒体112、Oリング114及び116、ブッシュ118、120は設けられていない。ボルト60及び62の先端部にはそれぞれ円筒体126及び128が実質的に密に嵌合している。円筒体126及び128はそれぞれスペーサ74及び76と一体に形成されている。尚少なくとも円筒体とスペーサとを一体に接続する部分は弾性変形可能な材料にて形成されている。
尚図12と図9との比較より解る如く、この第六の実施形態の他の点は上述の第一及び第五の実施形態の場合と同様に構成されている。
従って第六の実施形態によれば、上述の第五の実施形態と同様の作用効果を得ることができることに加えて、第五の実施形態の場合に比して部品点数及びコストを低減することができる。また円筒体とスペーサとが一体であるので、上述の第五の実施形態の場合に比してブレーキ装置10の組み立てを容易に且つ能率よく行うことができる。
第七の実施形態
図13はブレーキペダル装置に適用され第三の実施形態の修正例として構成された本発明による枢動アーム型操作装置の第七の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
この第七の実施形態に於いては、上述の第三の実施形態の場合と同様、スペーサ64及び66はそれぞれ当接部材68及び70と一体に形成されている。またボス部40内には両端が切頭円錐形をなすゴムの如き弾性材よりなる押圧体90が圧入式に弾装されており、当接部材68及び70は押圧体90により軸線36に沿ってそれぞれボルト56及び58に対し押圧されている。
同様に、スペーサ74及び76はそれぞれ当接部材78及び80と一体に形成されている。またボス部42内には両端が切頭円錐形をなすゴムの如き弾性材よりなる押圧体92が圧入式に弾装されており、当接部材78及び80は押圧体92により軸線38に沿ってそれぞれボルト60及び62に対し押圧されている。
第一の軸受用の円筒形のボス部48及び50は軸線36に沿って互いに離れる方向へ突出し、第二の軸受用の円筒形のボス部52及び54は軸線38に沿って互いに離れる方向へ突出している。支持ブラケット18の支持部18B、18Cもそれぞれ第一の軸受用の円筒形のボス部130B及び130Cと、第二の軸受用の円筒形のボス部132B及び132Cとを有している。
ボス部130B及び130Cはそれぞれボス部48及び50の外側にてこれらに嵌合し、ボス部132B及び132Cはそれぞれボス部52及び54の外側にてこれらに嵌合している。ボルト56及び58のヘッド部はそれぞれボス部130B及び130Cの先端に当接し、ボルト60及び62のヘッド部はそれぞれボス部132B及び132Cの先端に当接している。
またボルト56及び58の先端部はねじを有しない円柱状をなし、それぞれ当接部材68及び70の円筒部に嵌合している。ボルト56及び58の先端部はそれぞれ当接部材68及び70の円筒部の内径よりも小さい外径を有している。同様にボルト60及び62の先端部はねじを有しない円柱状をなし、それぞれ当接部材78及び80の円筒部に嵌合している。ボルト60及び62の先端部はそれぞれ当接部材78及び80の円筒部の内径よりも小さい外径を有している。
よってこの第七の実施形態においては、第一の軸受20に於ける第二の摩擦接触部は、ボルト56及び58の先端部と当接部材68及び70の円筒部とにより形成される。同様に第二の軸受22に於ける第二の摩擦接触部は、ボルト60及び62の先端部と当接部材78及び80の円筒部とにより形成される。
尚図13と図7との比較より解る如く、この第七の実施形態の他の点は上述の第一及び第三の実施形態の場合と同様に構成されている。
従って第七の実施形態によれば、上述の第一の実施形態と同様の作用効果を得ることができることに加えて、上述の第三の実施形態と同様の作用効果が得られる。また支持部18B、18Cのボス部と軸受支持板44及び46のボス部とが互いに嵌合するので、他の実施形態の場合に比して支持部18B、18Cに対する軸受支持板44及び46の位置決めを容易に行うことができる。
第八の実施形態
図14はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第八の実施形態のクレビス連結部を示す拡大断面図である。
図14に於いて、符号14及び28はそれぞれ第二のアーム及びクレビスを示し、符号32はオペレーションロッドを示している。クレビス28はU形をなし、互いに平行に隔置された一対の支持部28A及び28Bとこれらを一体に接続する接続部28Cとを有している。接続部28Cにはオペレーションロッド32の一端がねじ込まれ、ロックナット134により接続部28Cに固定されている。オペレーションロッド32の軸線32Aは第二のアーム14の中心平面PBに整合している。
第二のアーム14の端部には中心平面PBに垂直に延在するボス部136が一体に設けられている。ボス部136は一対の支持部28A及び28Bより隔置された状態にてそれらの間に配置され、軸線138に整合している。ボス部136にはカップ形をなす一対の当接部材140及び142が配置されており、当接部材140及び142は底壁と一端にて底壁に接続された円筒部と該円筒部の他端と一体をなすフランジ部とを有している。当接部材140及び142の少なくとも底壁は樹脂の如き弾性変形可能な材料にて形成されている。
当接部材140及び142の円筒部はボス部136に密に嵌合しており、フランジ部はクレビス28の支持部28A、28B及びボス部136の端面より隔置されている。支持部28A及び28Bには軸線138に整合してボルト144及び146がねじ込まれており、先端部にてそれぞれ当接部材140及び142の円筒部に嵌入している。ボルト144及び146の先端部の外径はそれぞれ当接部材140及び142の円筒部の内径よりも大きい値に設定されている。
当接部材140及び142の底壁は第二のアーム14の中心平面PBの両側にて中心平面PBより等距離の位置に位置し、中央部に軸線138に整合する球面部を有している。ボルト144及び146の先端部の端面も軸線138に整合する球面部を有している。当接部材140及び142の底壁の球面部の半径はボルト144及び146の端面の球面部の半径よりも小さい値に設定されている。
当接部材140及び142の底壁の間には軸線138に整合して球面部の周りに環状に延在する押圧リング148が弾装されている。押圧リング148はゴムの如き弾性材にて形成され、これにより当接部材140及び142をそれぞれボルト144及び146に対し押圧している。従って当接部材140及び142の底壁の球面部及びボルト144及び146の端面の球面部は軸線138上の位置及びその周囲の領域に於いて互いに当接しており、ボルト144及び146は上述の第一乃至第七の実施形態に於ける枢軸26として機能する。
図には示されていないが、第一のアーム部材12がペダル部12Aにて踏力Finを受けると、第二のアーム14はクレビス28の支持部28A及び28Bに対し相対的に軸線138の周りに枢動する。従って当接部材140及び142の底壁の球面部及びボルト144及び146の端面の球面部は、軸線138上及びその近傍に第一の摩擦接触部を形成しており、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には主としてスラスト荷重が作用する。
また第二のアーム部材14が軸線138の周りに枢動すると、当接部材140及び142の円筒部はボス部136に対し相対的に回転することなくボルト144及び146に対し相対的に回転する。また軸線138に対し垂直な方向へボス部136を付勢する荷重が作用し、当接部材140及び142の底壁の球面部が弾性変形することにより、ボス部136がボルト144及び146に対し相対的に変位すると、当接部材140及び142の円筒部の内面がボルト144及び146の先端部の外面に接触する。従って当接部材140、142の円筒部及びボルト144、146の先端部は軸線138より離れた位置に第二の摩擦接触部を形成し、第二の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には主としてラジアル荷重が作用する。
尚図には示されていないが、この第八の実施形態の第一及び第二の軸受は上述の第一乃至第七の実施形態の何れかの場合と同様に構成されていてもよいが、高いラジアル荷重が作用しても高い摩擦力を発生しない単純なラジアル軸受であることが好ましい。
以上の説明より解る如く、この第八の実施形態の第一及び第二の摩擦接触部はそれぞれ上述の第一乃至第四の何れかの実施形態の第一の軸受20及び第二の軸受22の第一及び第二の摩擦接触部と同様に機能する。従って第八の実施形態によれば、上述の第一の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また第八の実施形態によれば、第一及び第二の軸受の構造を単純化することができるので、上述の第一乃至第七の実施形態の場合に比してブレーキ装置10のコストを低減することができる。
第九の実施形態
図15はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第九の実施形態を示す概略構成図である。
この第九の実施形態に於いては、ブレーキペダル装置10は一つのペダルアーム150を有する一般的なペダル形式のものである。ペダルアーム150は一端にボス部152を有し、ボス部152に挿通された枢軸154により軸線156の周りに枢動可能に支持されている。枢軸154の両端は支持ブラケット18の互いに平行に隔置された一対の支持部18Dにより支持されている。
ペダルアーム150の他端には運転者による踏力を受けるペダル部150Aが設けられている。枢軸154とペダル部150Aとの間のペダルアーム150の中間部には、枢軸158によりクレビス160の一端が枢着されている。クレビス160の他端には図には示されていないマスタシリンダ装置のオペレーションロッド162が連結されている。ボス部152と枢軸154との間及び枢軸158とクレビス160との間の摩擦係数は潤滑剤の適用等により非常に低い値に設定されている。
尚ペダルアーム150は、マスタシリンダ装置のブースタに内蔵される図に示されていない復帰ばねの復帰付勢力Frtnにより、初期位置、即ちペダル部150Aに踏力Finが作用していないときの位置に付勢されている。
図示の如く、ボス部152は軸線156に垂直な方向へ偏心する円形の外形を有する偏心カム164を郭定している。支持ブラケット18には弾性付勢部材としての板ばね166の一端が固定されており、板ばね166の他端には摩擦材168が固定されている。摩擦材168は偏心カム164に当接し、板ばね166の付勢力により偏心カム164に対し押圧されている。従って摩擦材168及び偏心カム164は互いに共働して摩擦接触部Pを形成しており、摩擦材168に対し偏心カム164が相対的に回転することにより摩擦力を発生する。
摩擦接触部Pと軸線156との間の径方向の距離をLとすると、偏心カム164の外形はペダルアーム150がその初期位置、即ちペダル部150Aに与えられる踏力が0であるときに距離Lが最も小さくなるよう設定されている。従って距離Lはペダル部150Aに与えられる踏力Finが増大しペダルアーム150が軸線154の周りに枢動するにつれて漸次増大する。
また板ばね166が摩擦材168を偏心カム164に対し付勢する荷重は偏心カム164による板ばね166の弾性変形量に比例する。また板ばね166の弾性変形量は距離Lに比例する。従って偏心カム164と摩擦材168との間に作用する押圧荷重も、ペダルアーム150が軸線154の周りに枢動するにつれて漸次増大する。
ペダルアーム150が踏み込み操作され、軸線156の周りに枢動される際には、摩擦材168及び偏心カム164の摩擦接触による摩擦力と距離Lとの積に相当する抗力トルクTdragがペダルアーム150に作用する。よって抗力トルクTdragはペダルアーム150がその初期位置にあるときに最も小さく、ペダルアーム150が軸線156の周りに枢動するにつれて距離Lの二乗に比例して漸次増大する。
従って第九の実施形態に於いては、踏力Finと抗力トルクTdragとの関係は図16に示されている如き関係になり、よって踏力Finとオペレーションロッド162の軸力Fopとの関係は図17に示されている如き関係になる。
従ってこの第九の実施形態によれば、枢動アーム型操作装置が一般的なペダル形式のブレーキペダル装置である場合にも、上述の第一乃至第八の実施形態と同様に、ペダルアームの枢動変位量に応じて変化する復帰はねの復帰付勢力とは独立に、ペダルアームに対する踏力に応じて摩擦力による抗力を変化させることができる。
また第九の実施形態によれば、上述の第一乃至第八の実施形態と同様に、制動開始時の踏力Finが低い領域に於いては抗力を低減してペダルアームの動き易さを確保することができる。また踏力Finが高い領域に於いてはヒステリシス幅を大きくし、軸受の摩擦力によってペダルアームの不要な枢動を効果的に阻止し、制動力を安定的に維持することができる。
特にこの第九の実施形態によれば、偏心カム164の外形の設定により容易に所望の特性を達成することができ、また上述の第一乃至第八の実施形態の場合に比して、ブレーキペダル装置の構造を簡略化し、コストを大幅に低減することができる。
また例えばボス部152に偏心カム164が設けられず、軸線156に整合する円筒状のボス部152に摩擦材168が当接し、ボス部152と摩擦材168との間の摩擦係数がペダルアーム150の枢動量の増大につれて高くなるよう構成される場合に比して、所望の特性を容易に且つ確実に達成することができる。
第十の実施形態
図18はクラッチペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第十の実施形態を示す概略構成図である。
図18に於いて、符号170はクラッチペダル装置を全体的に示しており、クラッチペダル装置170は第九の実施形態のブレーキペダル装置10と同様に構成されている。即ちクラッチペダル装置170は一つのペダルアーム180を有する一般的なペダル形式のものである。ペダルアーム180は一端にボス部182を有し、ボス部182に挿通された枢軸184により軸線186の周りに枢動可能に支持されている。枢軸184の両端は支持ブラケット18の互いに平行に隔置された一対の支持部18Dにより支持されている。
ペダルアーム180の他端には運転者による踏力を受けるペダル部180Aが設けられている。枢軸184とペダル部180Aとの間のペダルアーム180の中間部には、枢軸188によりクレビス190の一端が枢着されている。クレビス190の他端には図には示されていないクラッチ装置のプッシュロッド192が連結されている。ボス部182と枢軸184との間及び枢軸188とクレビス190との間の摩擦係数は潤滑剤の適用等により非常に低い値に設定されている。
尚ペダルアーム180は、クラッチ装置に内蔵される図には示されていない復帰ばねの復帰付勢力Frtnにより、初期位置、即ちペダル部180Aに踏力Finが作用していないときの位置に付勢されている。
図示の如く、ボス部182は軸線186に垂直な方向へ偏心する円形の外形を有する偏心カム194を郭定している。支持ブラケット18には弾性付勢部材としての板ばね196の一端が固定されており、板ばね196の他端には摩擦材198が固定されている。摩擦材198は偏心カム194に当接し、板ばね196の付勢力により偏心カム194に対し押圧されている。従って摩擦材198及び偏心カム194は互いに共働して摩擦接触部Pを形成しており、摩擦材198に対し偏心カム194が相対的に回転することにより摩擦力を発生する。
摩擦接触部Pと軸線186との間の径方向の距離をLとすると、偏心カム194の外形はペダルアーム180がその初期位置、即ちペダル部180Aに与えられる踏力が0であるときに距離Lが最も大きくなるよう設定されている。従って距離Lはペダル部180Aに与えられる踏力Finが増大しペダルアーム180が軸線184の周りに枢動するにつれて漸次減少する。
また板ばね196が摩擦材198を偏心カム194に対し付勢する荷重は偏心カム194による板ばね196の弾性変形量に比例する。また板ばね196の弾性変形量は距離Lに比例する。従って偏心カム194と摩擦材198との間に作用する押圧荷重も、ペダルアーム180が軸線184の周りに枢動するにつれて漸次増大する。
ペダルアーム180が踏み込み操作され、軸線186の周りに枢動される際には、摩擦材198及び偏心カム194の摩擦接触による摩擦力と距離Lとの積に相当する抗力トルクTdragがペダルアーム180に作用する。よって抗力トルクTdragはペダルアーム180がその初期位置にあるときに最も大きく、ペダルアーム180が軸線186の周りに枢動するにつれて距離Lの二乗に比例して漸次減少する。
従って第十の実施形態に於いては、踏力Finと抗力トルクTdragとの関係は図19に示されている如き関係になり、よって踏力Finと摩擦力による抗力Frefとの関係は図20に示されている如き関係になる。尚運転者がペダル部180Aに於いて感じる反力は摩擦力による抗力Frefと図20に於いて記号Bにて示された復帰はねの反力Fresとの和に比例する。
従ってこの第十の実施形態によれば、枢動アーム型操作装置が一般的なペダル形式のクラッチペダル装置である場合にも、上述の第一乃至第九の実施形態と同様に、ペダルアームの枢動変位量に応じて変化する復帰はねの復帰付勢力とは独立に、ペダルアームに対する踏力に応じて摩擦力による抗力を変化させることができる。
また第十の実施形態によれば、上述の第一乃至第九の実施形態とは逆に、クラッチ操作開始時の踏力Finが低い領域に於いては摩擦力による抗力を高くしてペダルアームの不用意な動きを抑制することができる。また踏力Finが高い領域に於いては摩擦力による抗力を低くすることによってペダルアームの動き易さを向上させ、これによりクラッチ操作を容易に行うことができる。
特にこの第十の実施形態によれば、上述の第九の実施形態の場合と同様に偏心カム194の外形の設定により容易に所望の特性を達成することができる。
また例えばボス部182に偏心カム194が設けられず、軸線186に整合する円筒状のボス部182に摩擦材198が当接し、ボス部182と摩擦材198との間の摩擦係数がペダルアーム180の枢動量の増大につれて低くなるよう構成される場合に比して、所望の特性を容易に且つ確実に達成することができる。
尚第九及び第十の実施形態に於いて、ボス部182と摩擦材198との間の摩擦係数はペダルアーム180の全ストローク域に亘り一定でなくてもよく、例えばペダルアーム180の枢動量に応じてボス部182と摩擦材198との間の摩擦係数が変化するよう、偏心カム164、194の外面の表面粗さが設定されてもよい。
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。
例えば上述の第一乃至第八の実施形態に於いては、第一の軸受20及び第二の軸受22の踏力Finついての「ある値Fins」は同一である。しかし二つの軸受の「ある値Fins」は互いに異なる値Fins1、Fins2であってもよい。その場合にはペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係は、例えば第一の実施形態については図21に示された関係になる。
また上述の第一乃至第八の実施形態に於いては、踏力Finがある値Fins以下であるときには、第二の摩擦接触部を構成する二つの部材は径方向に互いに離間している。しかし第一の軸受20及び第二の軸受22の少なくとも一方に於いて、二つの部材は踏力Finがある値Fins以下であるときにも互いに当接していてもよい。
その場合には例えば第一の実施形態の修正例として図22に示されている如く、第二の摩擦接触部を構成する一方の部材であるスペーサ74の如きスペーサが低剛性の層(74A)と高剛性の層(74B)とを有するよう形成されてよい。そして低剛性の層の径方向の剛性は第一の摩擦接触部の径方向の剛性よりも低い値に設定され、高剛性の層の剛性は第一の摩擦接触部の径方向の剛性よりも高い値に設定される。
この構成によれば、軸受にラジアル荷重が作用すると、まず低剛性の層が第一の摩擦接触部よりも優先的に径方向に弾性変形し、ラジアル荷重が更に増大すると、低剛性の層の弾性変形量の増加率が低下すると共に高剛性の層の弾性変形量の増加率が増加する。これによりラジアル荷重の増大につれてスペーサ全体としての剛性が漸次増大する。
よって第一の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重に対する第二の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重の比をラジアル荷重の分担比Rrとすると、ラジアル荷重の分担比Rrは踏力Finが小さいときには1以下であり、踏力Finが大きいときには1よりも大きくなる。
従ってアーム部材に与えられる駆動トルクTpとアーム部材に作用する抗力トルクTdragとの間の関係は例えば図23に示された関係になり、ペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係は例えば図24に示された関係になる。
また上述の各実施形態に於いては、アーム部材を初期位置、即ち踏力Finが0のときの位置へ付勢する復帰ばねのばね定数は一定であるが、本発明の枢動アーム型操作装置は、アーム部材の枢動量が大きいときには枢動量が小さいときに比して復帰ばねのばね定数が高い値になるよう、復帰ばねがプログレッシブなばね定数を有する操作装置に適用されてもよい。
例えば復帰ばねのばね定数がアーム部材の枢動量に応じて2段階に変化する場合には、ペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係は例えば図25に示された関係になる。
また上述の第一乃至第八の実施形態に於いては、ブレーキペダル装置10はペダルアームとしての第一のアーム部材12と補助アームとしての第二のアーム部材14と中間リンク16とを有するリンクペダルである。しかし本発明の枢動アーム型操作装置は補助アームや中間リンクが設けられずペダルアームが一つの軸受により枢支された一般的なペダル形式の操作装置に適用されてもよい。その場合にはペダルアームを枢支する軸受に上述の各実施形態の第一の軸受20又は第二の軸受22の構造が適用される。
また上述の第一乃至第四の実施形態に於いては、第二の摩擦接触部を構成するボルト及び当接部材は球面状をなす部分にて互いに当接している。しかし第二の摩擦接触部を構成する二つの部材が、互いに他に対しスラスト荷重を作用させつつアーム部材を軸線の周りに回転可能に支持し、ラジアル荷重を受けると二つの部材の間にラジアル荷重をも伝達することができる限り、球面状以外の形状が採用されてもよい。例えば二つの部材の互いに当接する部分は、球面と切頭円錐面の関係や切頭円錐面と切頭円錐面の関係をなしていてもよい。
また上述の第五及び第六の実施形態に於いては、第一の実施形態等と同様に第一の軸受20及び第二の軸受22の一対のボルトは互いに独立しているが、ボルト56と58及びボルト60と62は知問えば先端にて互いに螺合することにより一体的に連結されてもよい。
また上述の第九及び第十の実施形態に於いては、偏心カム164、194のカム面は軸線156、186に垂直な方向へ偏心した円であるが、偏心カムの回転によって軸線と摩擦接触部Pとの間の径方向の距離を変化させることができる限り、カム面は楕円、ハート形の如き任意の形状であってよい。
また上述の第九及び第十の実施形態に於いては、摩擦材168、198をそれぞれ偏心カム164、194のカム面に対し押圧する弾性付勢部材は板ばね166、196である。しかし軸線と摩擦接触部Pとの間の径方向の距離の変化に伴って弾性変形量及び弾性付勢力を変化せるものである限り、弾性付勢部材はコイルばね、ゴム状弾性体、トーションばねの如き任意の弾性材よりなる付勢手段であってよい。
第一の実施形態
図1はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第一の実施形態を示す概略構成図、図2は第一の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
図1に於いて、符号10は第一の実施形態のブレーキペダル装置を全体的に示している。ブレーキペダル装置10はリンクペダルであり、ペダルアームとしての第一のアーム部材12と補助アームとしての第二のアーム部材14と中間リンク16と支持ブラケット18を有している。第一のアーム部材12は第一の軸受20により枢動可能に支持され、第二のアーム部材14は第二の軸受22により枢動可能に支持されている。
支持ブラケット18は車体24に固定されるベース部18Aと、ベース部18Aと一体をなし且つ互いに平行に隔置された状態にてベース部18Aに垂直に延在する一対の支持部18B、18Cとを有している。第一のアーム部材12、第二のアーム部材14、中間リンク16は一対の支持部18B、18Cの間に配置され、第一の軸受20及び第二の軸受22は一対の支持部18B、18Cにより担持されている。尚支持部18B及び18Cはそれらが互いに平行な状態を維持するよう、ベース部18Aより隔置された部位に於いても互いに一体的に接続されている。
第一のアーム部材12は一端にペダル部12Aを有し、ペダル部12Aにて操作力としての踏力Finを受ける。第二のアーム部材14の一端には枢軸26によりクレビス28の一端が枢着され、クレビス28の他端にはマスタシリンダ装置30のオペレーションロッド32が連結されている。中間リンク16は第一のアーム部材12及び第二のアーム部材14の両側に配置された一対のリンク部材よりなっている。中間リンク16の一対のリンク部材は一端にて枢軸32により第一のアーム部材12の他端に枢着され、他端にて枢軸34により第二のアーム部材14の他端に枢着されている。
従って第一のアーム部材12がペダル部12Aにて受けた踏力Finは、中間リンク16を介して第二のアーム部材14へ伝達され、軸受26及びクレビス28を介してオペレーションロッド32へ伝達される。よって第一のアーム部材12は入力アーム部材として機能し、第二のアーム部材14は出力アーム部材として機能する。
尚第一のアーム部材12、中間リンク16、第二のアーム部材14は、マスタシリンダ装置30のブースタに内蔵される図には示されていない復帰ばねの復帰付勢力Frtnにより、それぞれ初期位置、即ちペダル部12Aに踏力Finが作用していないときの位置に付勢されている。
図2に示されている如く、第一の軸受20は軸線36の周りに枢動可能に第一のアーム部材12を支持し、第二の軸受22は軸線38の周りに枢動可能に第二のアーム部材14を支持している。軸線36は第一のアーム部材12の中心平面PAに垂直であり、軸線38は第二のアーム部材14の中心平面PBに垂直である。中心平面PA及びPBは互いに整合している。また軸線36及び38は互いに並行であり、支持ブラケット18の支持部18B、18Cに対し垂直に延在している。
第一の軸受20は第一のアーム部材12と一体に形成された円筒形のボス部40を有し、ボス部40はアーム部材12の中心平面PAに垂直に延在している。同様に第二の軸受22は第二のアーム部材14と一体に形成された円筒形のボス部42を有し、ボス部42はアーム部材14の中心平面PBに垂直に延在している。
支持部18B及び18Cの内側にはそれぞれ軸受支持板44及び46が支持部18B及び18Cに当接した状態にて配置されている。軸受支持板44及び46はそれぞれ第一の軸受用の円筒形のボス部48及び50と、第二の軸受用の円筒形のボス部52及び54とを有している。
ボス部48及び50は軸線36に沿って互いに近づく方向へそれぞれ軸受支持板44及び46より垂直に突出している。ボス部48及び50は内ねじを有し、それぞれブラケット18の支持部18B、18Cに設けられた孔に整合している。ボルト56及び58が支持部18B、18Cに設けられた孔に挿通された状態でそれぞれボス部48及び50にねじ込まれている。
同様にボス部52及び54は軸線38に沿って互いに近づく方向へそれぞれ軸受支持板44及び46より垂直に突出している。ボス部52及び54も内ねじを有し、それぞれブラケット18の支持部18B、18Cに設けられた孔に整合している。ボルト60及び62が支持部18B、18Cに設けられた孔に挿通された状態でそれぞれボス部52及び54にねじ込まれている。
かくしてボルト56及び58は軸線36に沿って延在し、第一の軸受20の軸部材として機能する。同様にボルト60及び62は軸線38に沿って延在し、第二の軸受22の軸部材として機能する。そしてこれらのボルトはブラケット18の支持部18B、18Cと軸受支持板44、46とを共締めにより一体的に固定している。
ボルト56、58及びボス部48、50はボス部40の端部に嵌入している。ボス部48及び50とボス部40との間にはそれぞれスペーサ64及び66が配置されている。スペーサ64及び66はそれぞれ内面にてボス部48及び50の外面に対向し且つ外面にてボス部40の内面に当接する円筒部と、円筒部より径方向外方へ突出し周方向に延在するフランジ部とを有している。
スペーサ64及び66の円筒部の内径はボス部48、50の外径よりも僅かに大きい値に設定されており、これによりスペーサ64及び66の円筒部の内面とボス部48、50の外面との間には僅かな間隙が設定されている。またスペーサ64及び66のフランジ部はそれぞれ軸受支持板44、46とボス部40の端部との間に介装されており、軸受支持板44、46とボス部40の端部との間の間隔よりも小さい厚さを有している。尚スペーサ64及び66のフランジ部と軸受支持板44、46及びボス部40の端部との間の摩擦係数は非常に低い値に設定されている。
ボス部40内には一対の当接部材68及び70が軸線36に沿って相対変位可能に配置されており、当接部材68及び70は円筒形の外面にてボス部40の内面に当接している。また当接部材68及び70の間には圧縮コイルばね72が弾装され、これにより当接部材68及び70は軸線36に沿ってそれぞれボルト56及び58に対し押圧されている。
尚スペーサ64、66及び当接部材68、70は他の部材と同様に金属にて形成されていてもよいが、樹脂やゴムの如き耐摩耗性に優れた非金属弾性材にて形成されていることが好ましい。特に当接部材68、70を構成する材料の弾性係数はスペーサ64、66を構成する材料の弾性係数よりも低い値に設定されている。
ボルト56及び58の先端は実質的に球面状をなし、当接部材68及び70の外側の端面はそれぞれボルト56及び58の先端を受ける実質的に球面状の窪みを有している。当接部材68及び70の球面状の窪みの半径はボルト56及び58の球面状の先端の半径よりも僅かに大きい。従ってボルト56及び58の先端は軸線36上の位置及びその周囲の領域に於いて当接部材68及び70の外側の端面に当接し、これによりボス部40の軸線は軸線36と整合している。
かくして第一の軸受20は、ボス部48及び50、ボルト56及び58、スペーサ64及び66、ボス部40、当接部材68及び70、圧縮コイルばね72が互いに共働することにより、第一のアーム部材12を軸線36の周りに枢動可能に支持するようになっている。
第一のアーム部材12が軸線36の周りに枢動すると、当接部材68及び70はボス部40に対し相対回転することなく、ボルト56及び58の先端及び当接部材68及び70の外側の端面が互いに摩擦接触した状態にて軸線36の周りに相対回転する。従ってボルト56及び58の先端及び当接部材68及び70の外側の端面は、軸線36上及びその近傍に第一の軸受20の第一の摩擦接触部を形成しており、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には主としてスラスト荷重が作用する。
また第一のアーム部材12が軸線36の周りに枢動すると、スペーサ64及び66の円筒部はボス部40に対し相対的に回転することなくボス部48及び50に対し相対的に回転する。また軸線36に対し垂直な方向へボス部40を付勢する荷重が作用し、当接部材68及び70が弾性変形することにより、ボス部40がボス部48及び50に対し相対的に変位すると、スペーサ64及び66の円筒部の内面がボス部48及び50の外面に接触する。従ってスペーサ64、66の円筒部及びボス部48、50は軸線36より離れた位置に第一の軸受20の第二の摩擦接触部を形成し、第二の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には主としてラジアル荷重が作用する。
同様に、ボルト60、62及びボス部52、54はボス部42の端部に嵌合している。ボス部52及び54とボス部42との間にはそれぞれスペーサ74及び76が配置されている。スペーサ74及び76はそれぞれ内面にてボス部52及び54の外面に対向し外面にてボス部42の内面に当接する円筒部と、円筒部より径方向外方へ突出し周方向に延在するフランジ部とを有している。
スペーサ74及び76の円筒部の内径はボス部52、54の外径よりも僅かに大きい値に設定されており、これによりスペーサ74及び76の円筒部の内面とボス部52、54の外面との間には僅かな間隙が設定されている。またスペーサ74及び76のフランジ部はそれぞれ軸受支持板44、46とボス部42の端部との間に介装されており、軸受支持板44、46とボス部42の端部との間の間隔よりも小さい厚さを有している。尚スペーサ74及び76のフランジ部と軸受支持板44、46及びボス部42の端部との間の摩擦係数は非常に低い値に設定されている。
ボス部42内には一対の当接部材78及び80が軸線38に沿って相対変位可能に配置されており、当接部材78及び80は円筒形の外面にてボス部42の内面に当接している。また当接部材78及び80の間には圧縮コイルばね82が弾装され、これにより当接部材68及び70は軸線38に沿ってそれぞれボルト60及び62に対し押圧されている。
尚スペーサ74、76及び当接部材78、80も他の部材と同様に金属にて形成されていてもよいが、樹脂やゴムの如き耐摩耗性に優れた非金属弾性材にて形成されていることが好ましい。特に当接部材78、80を構成する材料の弾性係数はスペーサ74、76を構成する材料の弾性係数よりも低い値に設定されている。
ボルト60及び62の先端は実質的に球面状をなし、当接部材78及び80の外側の端面にはそれぞれボルト60及び62の先端を受ける実質的に球面状の窪みを有している。当接部材78及び80の球面状の窪みの半径はボルト60及び62の球面状の先端の半径よりも僅かに大きい。従ってボルト60及び62の先端は軸線38上の位置に於いて接部材78及び80の外側の端面に当接し、これによりボス部42の軸線は軸線38と整合している。
かくして第二の軸受22は、ボス部52及び54、ボルト60及び62、スペーサ74及び76、ボス部42、当接部材78及び80、圧縮コイルばね82が互いに共働することにより、第二のアーム部材14を軸線38の周りに枢動可能に支持するようになっている。
第二のアーム部材14が軸線38の周りに枢動すると、当接部材78及び80はボス部42に対し相対回転することなく、ボルト60及び62の先端及び当接部材78及び80の外側の端面が互いに摩擦接触した状態にて軸線38の周りに相対回転する。従ってボルト60及び62の先端及び当接部材78及び80の外側の端面は、軸線38上及びの近傍に第二の軸受22の第一の摩擦接触部を形成しており、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には主としてスラスト荷重が作用する。
また第二のアーム部材14が軸線38の周りに枢動すると、スペーサ74及び76の円筒部はボス部42に対し相対的に回転することなくボス部52及び54に対し相対的に回転する。また軸線38に対し垂直な方向へボス部42を付勢する荷重が作用し、当接部材78及び80が弾性変形することにより、ボス部42がボス部52及び54に対し相対的に変位すると、スペーサ74及び76の円筒部の内面がボス部52及び54の外面に接触する。従ってスペーサ74、76の円筒部及びボス部52、54は軸線38より離れた位置に第二の軸受22の第二の摩擦接触部を形成し、第二の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には主としてラジアル荷重が作用する。
尚第一の軸受20及び第二の軸受22の何れについても、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間の摩擦係数は、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間の摩擦係数よりも低い値に設定されていることが好ましい。また枢軸26、32、34による枢着部の二つの接触面の間の摩擦係数は、潤滑剤の適用等により非常に低い値に設定されている。
上述の如く構成された第一の実施形態のブレーキペダル装置10は以下の如く組み立てられる。
まず第一のアーム部材12及び第二のアーム部材14が中間リンク16によって互いに連結される。次いで第一のアーム部材12のボス部40内に一対の当接部材68、70及び圧縮コイルばね72が配置され、ボス部40の端部に軸受支持板44、46のボス部48、50及びスペーサ64、66が挿入される。同様に第二のアーム部材14のボス部42内に一対の当接部材78、80及び圧縮コイルばね82が配置され、ボス部42の端部に軸受支持板44、46のボス部52、54及びスペーサ74、76が挿入される。
かくして組み立てられた第一のアーム部材12等が支持ブラケット18の支持部18Bと18Cとの間に嵌め込まれる。そして軸受支持板44、46の外面が支持部18B、18Cの内面に当接し且つボス部48、52及び50、54がそれぞれ支持部18B、18Cに設けられた孔に整合するよう、第一のアーム部材12等が支持ブラケット18に対し位置決めされる。
次いでボルト56及び58が支持部18B、18Cの孔に挿通され、ボス部48、50にねじ込まれる。同様にボルト60及び62が支持部18B、18Cの孔に挿通され、ボス部52、54にねじ込まれる。そして各ボルトの締め付けトルクが所定の値に調節され、これによりブレーキペダル装置10の組み立てが完了する。
次に図3乃至図5を参照して第一の実施形態のブレーキペダル装置10の作動について説明する。
第一のアーム部材12が力点としてのペダル部12Aにて踏力Finを受けると、第一のアーム部材12は第一の軸受20の軸線36を支点とし枢軸32の軸線を作用点とする梃子として作用する。これにより踏力Finが第一のアーム部材12のレバー比(1よりも大きい)にて増大されて中間リンク16へ伝達される。
中間リンク16は枢軸34を経て力Fmedを第二のアーム部材14へ伝達する。第二のアーム部材14は枢軸34の軸線を力点とし第一の軸受22の軸線38を支点とし枢軸26の軸線を作用点とする梃子として作用する。これにより力Fmedが第二のアーム部材14のレバー比(1よりも小さい)にて低減されて出力の力Foutとしてクレビス28へ伝達される。
図3に示されている如く、第一のアーム部材12は枢軸32の軸線に於いて力Fmedと大きさが同一で方向が逆の反力Fmed′を中間リンク16より受ける。よって第一の軸受20には軸線36に垂直な方向に踏力Fin及び反力Fmed′の合力Fg1が作用する。合力Fg1は第一の軸受20の第二の摩擦接触部に於いて二つの摩擦接触面の間のラジアル荷重として作用し、このラジアル荷重は踏力Finの増大につれて漸次増大する。
これに対し合力Fg1は第一の軸受20の第一の摩擦接触部に作用するスラスト荷重には直接的には関与しない。しかし合力Fg1は第一の摩擦接触部にもラジアル荷重として作用し、合力Fg1の増大に伴って当接部材68及び70の弾性変形量が増大する。これにより第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間に作用する垂直応力が僅かに漸次増大すると共に、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の接触点の中心と軸線36との間の距離が僅かに漸次増大する。従って第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間の摩擦力は合力Fg1の増大に伴って僅かに漸次増大する。
また図3に示されている如く、第二のアーム部材14は枢軸34の軸線に於いて中間リンク16より力Fmed受けると共に、出力の力Foutと大きさが同一で方向が逆の反力Fout′を軸受26に於いてクレビス28より受ける。よって第二の軸受22には軸線38に垂直な方向に力Fmed及び反力Fout′の合力Fg2が作用する。合力Fg2は第二の軸受22の第二の摩擦接触部に於いて二つの摩擦接触面の間のラジアル荷重として作用し、このラジアル荷重は踏力Finの増大につれて漸次増大する。
これに対し合力Fg2は第二の軸受22の第一の摩擦接触部に作用するスラスト荷重には直接的には関与しない。しかし合力Fg2は第一の摩擦接触部にもラジアル荷重として作用し、合力Fg2の増大に伴って当接部材78及び80の弾性変形量が増大する。これにより第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間に作用する垂直応力が僅かに漸次増大すると共に、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の接触点の中心と軸線38との間の距離が僅かに漸次増大する。従って第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間の摩擦力は合力Fg2の増大に伴って僅かに漸次増大する。
よって第一の軸受20及び第二の軸受22の何れに於いても、第一の摩擦接触部に於ける摩擦力はその初期値より踏力Finの増大に伴って僅かに漸次増大する。これに対し第二の摩擦接触部に於ける摩擦力は踏力Finがある値Fins以下の領域に於いては0である。また第二の摩擦接触部に於ける摩擦力は踏力Finがある値Finsよりも大きい領域に於いては踏力Finの増大に伴って第一の摩擦接触部に於ける摩擦力よりも急峻に漸次増大する。
また第一のアーム部材12及び第二のアーム部材14の何れに於いても、第一及び第二の摩擦接触部に於ける何れの摩擦力も対応する第一のアーム部材12、14に対し抗力トルクとして作用する。しかし上述の如く第二の摩擦接触部と軸線36、38との間の距離は第一の摩擦接触部と軸線36、38との間の距離よりも大きい。よってたとえ第一及び第二の摩擦接触部に於ける摩擦力の大きさが同一であっても、第二の摩擦接触部に於ける摩擦力による抗力トルクTdrag2は第一の摩擦接触部に於ける摩擦力による抗力トルクTdrag1よりも大きくなる。
踏力Finに起因して第一のアーム部材12を軸線36の周りに枢動させようとする駆動トルクをTpaとし、踏力Finに起因して第二のアーム部材14を軸線38の周りに枢動させようとする駆動トルクをTpbとする。踏力Finが上記ある値Finsであるときの駆動トルクTpa及びTpbが同一の値であると仮定し、これを駆動トルクの基準値Tpsとする。更に駆動トルクTpa及びTpbを総称して駆動トルクTpと表現することとする。
図4に示されている如く、抗力トルクTdrag1はその初期値Tdrag10より駆動トルクTpの増大に伴って僅かに漸次増大する。これに対し抗力トルクTdrag2は駆動トルクTpが基準値Tps以下の領域に於いては0であり、駆動トルクTpが基準値Tpsよりも大きい領域に於いては駆動トルクTpの増大に伴って抗力トルクTdrag1よりも急峻に増大する。
第一及び第二の摩擦接触部に於ける摩擦力が対応するアーム部材に与える全体としての抗力トルクTdragはTdrag1及びTdrag2の和である。よって図4に示されている如く、抗力トルクTdragは駆動トルクTpが基準値Tps以下の領域に於いては初期値Tdrag10より駆動トルクTpの増大に伴って僅かに漸次増大する。これに対し抗力トルクTdragは駆動トルクTpが基準値Tpsよりも大きい領域に於いては駆動トルクTpの増大に伴って急峻に増大する。
尚抗力トルクTdrag1及びTdrag2は駆動トルクTpの減少時には駆動トルクTpの増大時とは逆の方向、即ち第一のアーム部材12及び第二のアーム部材14の戻り枢動を抑制する方向に作用する。そして抗力トルクTdrag1は駆動トルクTpの減少に伴って僅かに漸次減少し、最終的にその初期値Tdrag10になる。これに対し抗力トルクTdrag2は駆動トルクTpが基準値Tpsよりも大きい領域に於いては駆動トルクTpの減少に伴って抗力トルクTdrag1よりも急峻に減少し、駆動トルクTpが基準値Tps以下の領域に於いては0になる。
よって抗力トルクTdragは駆動トルクTpが基準値Tpsよりも大きい領域に於いては踏力Finの減少に伴って急峻に減少する。これに対し抗力トルクTdragは駆動トルクTpが基準値Tps以下の領域に於いては駆動トルクTpの減少に伴って僅かに漸次減少し、最終的にその初期値Tdrag10になる。
軸線36の周りにアーム部材12に作用する抗力トルクをTdragaとし、軸線38の周りにアーム部材14に作用する抗力トルクをTdragbとする。抗力トルクTdragaはペダル部12Aに直接作用し、抗力トルクTdragaを軸線36とペダル部12Aの踏面の中心との間の距離にて除算した値に相当する抗力が運転者の足に伝達される。
これに対し抗力トルクTdragbはペダル部12Aに直接は作用せず、抗力トルクTdragbを軸線38と枢軸34の軸線との間の距離にて除算した値に相当する抗力が枢軸32を介してアーム部材12に付与される。そしてその抗力がアーム部材12のレバー比(1よりも大きい)にて増大されて運転者の足に伝達される。
運転者の足に伝達される抗力は、踏力Finの増大時には所要の制動力を発生させるに必要な踏力Finを高くするよう作用する。これに対し運転者の足に伝達される抗力は、踏力Finの減少時には所要の制動力を発生させるに必要な踏力Finを低減するよう作用する。
従って第一の実施形態に於いて、踏力Finが0より増大された後0に低減される際の踏力Finとオペレーションロッド32の軸力Fopとの関係は図5に於いて実線にて示されている如き関係になる。尚図5に於いて、二点鎖線Aは各軸受及び各枢着部に於いて実質的に摩擦力が作用しない場合の踏力Finとオペレーションロッド32の軸力Fopとの関係を示している。また二点鎖線Bは、各軸受の第一の摩擦接触部に於ける初期摩擦力は存在するが、第二の摩擦接触部及び各枢着部に於いて実質的に摩擦力が作用しない場合の踏力Finとオペレーションロッド32の軸力Fopとの関係を示している。
また図5に於いて、破線Cは軸受の摩擦力が踏力Finの変化に応じて単純に増減する従来のブレーキ装置に於ける踏力Finとオペレーションロッド32の軸力Fopとの関係の一例を示している。
従来のブレーキ装置に於いて、制動開始時に於けるペダルアームの動き易さを確保すべく、ペダルアームを枢支する軸受の摩擦係数が低く設定されると、踏力Finが高い領域に於いても軸受の摩擦力が十分高い値にならない。そのため踏力Finの変化の全域に亘り軸力Fopの変化を示す線は二点鎖線Bに近くなり、踏力Finが増加した後減少する際のヒステリシス幅が小さくなる。よって踏力Finが高い領域に於いて軸受の摩擦力によってペダルアームの不要な枢動を効果的に阻止することができず、軸力Fopを安定的に維持することが困難になる。
また従来のブレーキ装置に於いて、踏力Finが高い領域に於けるペダルアームの動き易さを低減すべく、軸受の摩擦係数が高く設定されると、踏力Finが低い領域に於いても軸受の摩擦力が高くなる。そのため踏力Finの変化の全域に亘り軸力Fopの変化を示す線は二点鎖線Bより離れ、踏力Finが増加した後減少する際のヒステリシス幅が大きくなる。よって制動開始時の踏力Finが低い領域に於いて軸受の摩擦力が過剰であることに起因してペダルアームの動き易さを確保することができず、制動操作を開始し易くすることができなくなる。
これに対し第一の実施形態によれば、図5より解る如く、踏力Finが基準値Fins以下の領域に於いては軸力Fopの変化を示す線を二点鎖線Bに近づけつつ、踏力Finが基準値Finsよりも高い領域に於いて軸力Fopの変化を示す線を二点鎖線Bより離すことができる。
よって制動開始時の踏力Finが低い領域に於いては抗力を低減してペダルアームの動き易さを確保することができる。また踏力Finが高い領域に於いてはヒステリシス幅を大きくし、軸受の摩擦力によってペダルアームの不要な枢動を効果的に阻止し、制動力を安定的に維持することができる。
また第一の実施形態によれば、踏力Finが基準値Finsよりも高い領域に於いては、軸力Fopの変化を示す線が二点鎖線Bより離れる度合は踏力Finが増大するにつれて漸次増大する。よって復帰ばねのばね定数がペダルアームの全ストローク域に亘り一定であっても、踏力Finが高くなるほど運転者がペダル部12Aにて受ける反力を高くすることができ、これにより良好な制動操作感を確保することができる。
また第一の実施形態によれば、ペダルアームの枢動変位量(ストローク)に応じて変化する復帰はねの復帰付勢力とは独立に、ペダルアームに対する踏力Finに応じて摩擦力による抗力を変化させることができる。
第二の実施形態
図6はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第二の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
この第二の実施形態に於いては、第一のアーム部材12のボス部40はボルト56の側に内径が大きい部分40Aを有している。当接部材68は当接部材70よりも大きい外径を有し、部分40Aに密に嵌合している。当接部材68の端部は部分40Aの端部を形成する肩部に当接している。スペーサ64はフランジ部を有しておらず、円筒形をなしている。当接部材68はスペーサ64に当接してこれを囲繞する円筒部68Aを有している。
当接部材68は第一の実施形態の当接部材68と同様に機能すると共に、ボス部40が軸線36に沿ってボルト56の側へ支持ブラケット18に対し相対的に変位することを阻止する。尚ボス部40が軸線36に沿ってボルト58の側へ支持ブラケット18に対し相対的に変位することは圧縮コイルばね72のばね力によって抑制される。
同様に、第二のアーム部材14のボス部42はボルト60の側に内径が大きい部分42Aを有している。当接部材78は当接部材80よりも大きい外径を有し、部分42Aに密に嵌合している。当接部材78の端部は部分42Aの端部を形成する肩部に当接している。スペーサ74はフランジ部を有しておらず、円筒形をなしている。当接部材78はスペーサ74に当接してこれを囲繞する円筒部78Aを有している。
当接部材78も第一の実施形態の当接部材78と同様に機能すると共に、ボス部42が軸線38に沿ってボルト60の側へ支持ブラケット18に対し相対的に変位することを阻止する。尚ボス部42が軸線38に沿ってボルト62の側へ支持ブラケット18に対し相対的に変位することは圧縮コイルばね82のばね力によって抑制される。
尚図6と図2との比較より解る如く、この第二の実施形態の他の点は上述の第一の実施形態の場合と同様に構成されている。
従って第二の実施形態によれば、上述の第一の実施形態と同様の作用効果を得ることができることに加えて、第一のアーム部材12や第二のアーム部材14がそれぞれ軸線36及び38に沿う方向にがたつくこと及びこれに起因して摩擦力や摩擦力による抗力トルクが不自然に変動することを効果的に抑制することができる。
第三の実施形態
図7はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第三の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
この第三の実施形態に於いては、スペーサ64及び66はそれぞれ当接部材68及び70と一体に形成されている。またボス部40内には圧縮コイルばね72に代えて両端が切頭円錐形をなすゴムの如き弾性材よりなる押圧体90が圧入式に弾装されている。当接部材68及び70は押圧体90により軸線36に沿ってそれぞれボルト56及び58に対し押圧されている。
当接部材68及び70はそれぞれ第一の実施形態のスペーサ64、66及び当接部材68、70と同様に機能すると共に、押圧体90と共働してボス部40が軸線36に沿って支持ブラケット18に対し相対的に不必要に変位することを抑制する。
同様に、スペーサ74及び76はそれぞれ当接部材78及び80と一体に形成されている。またボス部42内には圧縮コイルばね82に代えて両端が切頭円錐形をなすゴムの如き弾性材よりなる押圧体92が圧入式に弾装されている。当接部材78及び80は押圧体92により軸線38に沿ってそれぞれボルト60及び62に対し押圧されている。
当接部材78及び80もそれぞれ第一の実施形態のスペーサ74、76及び当接部材78、80と同様に機能すると共に、押圧体92と共働してボス部42が軸線38に沿って支持ブラケット18に対し相対的に不必要に変位することを抑制する。
尚図7と図2との比較より解る如く、この第三の実施形態の他の点は上述の第一の実施形態の場合と同様に構成されている。
従って第三の実施形態によれば、上述の第一の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また上述の第二の実施形態と同様に、第一のアーム部材12や第二のアーム部材14がそれぞれ軸線36及び38に沿う方向にがたつくこと及びこれに起因して摩擦力や摩擦力による抗力トルクが不自然に変動することを効果的に抑制することができる。
また第三の実施形態によれば、スペーサは当接部材と一体であるので、上述の第一の実施形態の場合よりも部品点数を低減することができる。また当接部材68、70及び当接部材78、80はそれぞれ互いに同一の部材であってよいので上述の第二の実施形態の場合よりも構造を単純化し、コストを低減することができる。
尚押圧体90及び92はそれぞれボス部40及び42内に圧入式に弾装されているが、外面にてボス部40及び42の内面に接着等により固定されていてもよい。更に押圧体90及び92は例えばそれらの外周に金属製の円筒体が装着されることにより、それぞれ軸線36及び38に沿ってボス部40及び42に対し相対的に変位可能にボス部内に配置されてもよい。この後者の構成によれば、押圧体がボス部に圧入式に弾装されたり固定されたりする場合に比して、左右のボルトに付与されるスラスト荷重を容易に等しくすることができる。
第四の実施形態
図8はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第四の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
この第四の実施形態に於いては、上述の第三の実施形態の場合と同様、スペーサ64及び66はそれぞれ当接部材68及び70と一体に形成されているが、ボス部40内には押圧体90は配置されていない。ボス部40の両端にはゴムの如き弾性材よりなるOリング94及び96が配設されており、Oリング94及び96はそれぞれスペーサ64及び66のフランジ部とボス部40の端部との間に弾装されている。
よって当接部材68及び70はそれぞれスペーサ64及び66のフランジ部がOリング94及び96によって互いに離れる方向へ押圧されることにより、それぞれボルト56及び58に対し押圧されている。尚それぞれOリング94、96とスペーサ64、66のフランジ部との間の摩擦係数は非常に低い値に設定されている。
当接部材68及び70はそれぞれ第一の実施形態のスペーサ64、66及び当接部材68、70と同様に機能すると共に、Oリング94及び96と共働してボス部40が軸線36に沿って支持ブラケット18に対し相対的に変位することを抑制する。またOリング94及び96は、第一の軸受20の第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間に、即ちボルト56及び58の先端と当接部材68及び70の外側の端面との間にスラスト荷重を付与する。
同様に、スペーサ74及び76はそれぞれ当接部材78及び80と一体に形成されているが、ボス部42内には押圧体92は配置されていない。ボス部42の両端にはゴムの如き弾性材よりなるOリング98及び100が配設されており、Oリング98及び100はそれぞれスペーサ74及び76のフランジ部とボス部42の端部との間に弾装されている。
よって当接部材78及び80はそれぞれスペーサ74及び76のフランジ部がOリング98及び100によって互いに離れる方向へ押圧されることにより、それぞれボルト60及び62に対し押圧されている。尚それぞれOリング98、100とスペーサ74、76のフランジ部との間の摩擦係数も非常に低い値に設定されている。
当接部材78及び80はそれぞれ第一の実施形態のスペーサ74、76及び当接部材78、80と同様に機能すると共に、Oリング98及び100と共働してボス部42が軸線38に沿って支持ブラケット18に対し相対的に変位することを抑制する。またOリング98及び100は、第二の軸受22の第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間に、即ちボルト60及び62の先端と当接部材78及び80の外側の端面との間にスラスト荷重を付与する。
尚図8と図2との比較より解る如く、この第四の実施形態の他の点は上述の第一の実施形態の場合と同様に構成されている。
従って第四の実施形態によれば、上述の第一の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また上述の第二及び第三の実施形態と同様に、第一のアーム部材12や第二のアーム部材14がそれぞれ軸線36及び38に沿う方向にがたつくこと及びこれに起因して摩擦力や摩擦力による抗力トルクが不自然に変動することを効果的に抑制することができる。
また第四の実施形態によれば、上述の第三の実施形態の場合と同様、当接部材68、70及び当接部材78、80はそれぞれ互いに同一の部材でよいので、上述の第二の実施形態の場合よりも構造を単純化し、コストを低減することができる。
尚アーム部材のボス部に対し相対的に各スペーサのフランジ部を互いに離れる方向へ押圧する手段は、Oリングに限定されるものではなく、低摩擦係数の他の弾性部材であってもよい。
第五の実施形態
図9はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第五の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
この第五の実施形態に於いては、第一のアーム部材12のボス部40内には円筒体102が配置されており、円筒体102はその両端部の外周に配置されたOリング104及び106を介してボス部40に嵌合している。Oリング104及び106はゴムの如き弾性材にて形成されており、Oリング104、106とボス部40及び円筒体102との間の摩擦係数は高い値に設定されている。
円筒体102の両端部の内周には円筒状のブッシュ108及び110が圧入式に嵌合しており、ブッシュ108及び110は樹脂の如き弾性変形可能な材料にて形成されている。ボルト56及び58の先端部は円柱状をなし、それぞれブッシュ108及び110に実質的に密に嵌合している。ボルト56、58の円柱状の先端部及びブッシュ108、110は、円筒体102、ボス部40等と同様に軸線36に整合している。
従ってボルト56、58及びブッシュ108、110は円筒体102等と共働してボス部40を軸線36の周りに回転可能に支持している。またボルト56、58及びブッシュ108、110は軸線36に近接した位置に第一の軸受20の第一の摩擦接触部を形成し、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には、第二の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間と同様に、主としてラジアル荷重が作用する。
同様に、第二のアーム部材14のボス部42内には円筒体112が配置されており、円筒体112はその両端部の外周に配置されたOリング114及び116を介してボス部42に嵌合している。Oリング114及び116はゴムの如き弾性材にて形成されており、Oリング114、116とボス部42及び円筒体112との間の摩擦係数は高い値に設定されている。
円筒体112の両端部の内周には円筒状のブッシュ118及び120が圧入式に嵌合しており、ブッシュ118及び120は樹脂の如き弾性変形可能な材料にて形成されている。ボルト60及び62の先端部は円柱状をなし、それぞれブッシュ118及び120に実質的に密に嵌合している。ボルト60、62の円柱状の先端部及びブッシュ118、120は、円筒体112、ボス部42等と同様に軸線38に整合している。
従ってボルト60、62及びブッシュ118、120は円筒体112等と共働してボス部42を軸線38の周りに回転可能に支持している。またボルト60、62及びブッシュ118、120は軸線38に近接した位置に第二の軸受22の第一の摩擦接触部を形成し、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には、第二の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間と同様に、主としてラジアル荷重が作用する。
尚図9と図2との比較より解る如く、この第五の実施形態の他の点は上述の第一の実施形態の場合と同様に構成されている。
第一のアーム部材12がペダル部12Aにて踏力Finを受けると、第一のアーム部材12は軸線36の周りに枢動し、第二のアーム部材14は軸線38の周りに枢動する。そしてボス部40は円筒体102及びスペーサ64、66と共に軸線36の周りに回転し、ボス部42は円筒体112及びスペーサ74、76と共に軸線38の周りに回転する。
また第一のアーム部材12がペダル部12Aにて踏力Finを受けると、第一の軸受20及び第二の軸受22の何れに於いても、ラジアル荷重が漸次増大する。ラジアル荷重が増大すると、第一の摩擦接触部に於ける摩擦力はその初期値より踏力Finの増大に伴って漸次増大する。この場合ラジアル荷重が増大し始めるときのボルトの先端部とブッシュとの間の面圧は低いので、第一の摩擦接触部に於ける摩擦力の初期値は上述の第一乃至第五の実施形態の場合よりも小さい。
またラジアル荷重が増大すると、第一の軸受20のOリング104、106及び第二の軸受22のOリング114、116が弾性変形する。その結果踏力Finがある値Finsよりも大きい領域に於いては、第一の軸受20及び第二の軸受22の第二の摩擦接触部の軸受支持板のボス部とスペーサとが接触する。また第二の摩擦接触部の軸受支持板のボス部とスペーサとが接触すると、ラジアル荷重の増大に伴う第一の摩擦接触部のボルトの先端部とブッシュとの間の面圧の増大率は低下する。
従ってラジアル荷重の増大に伴う第一の摩擦接触部に於ける摩擦力の増大率は、踏力Finがある値Finsよりも大きい領域に於いては踏力Finがある値Fins以下の領域に於けるよりも低下する。また第二の摩擦接触部に於ける摩擦力は踏力Finがある値Fins以下の領域に於いては0である。これに対し踏力Finがある値Finsよりも大きい領域に於いては、第一の摩擦接触部の摩擦力による第二の摩擦接触部に於ける摩擦力は踏力Finの増大に伴って第一の摩擦接触部に於ける摩擦力よりも急峻に漸次増大する。
従って図10に示されている如く、第一の摩擦接触部の摩擦力による抗力トルクTdrag1はその初期値Tdrag10より駆動トルクTpの増大に伴って漸次増大する。この場合第一の摩擦接触部に於ける摩擦力の初期値は上述の第一乃至第五の実施形態の場合よりも小さいが、軸線36、38と第一の摩擦接触部との間の径方向の距離は上述の第一乃至第五の実施形態の場合よりも大きい。よって初期値Tdrag10は上述の第一乃至第五の実施形態の場合と同程度である。また駆動トルクTpの増大に伴う抗力トルクTdrag1の増大率は、駆動トルクTpが基準値Tpsよりも大きい領域に於いては駆動トルクTpが基準値Tps以下の領域に於けるよりも低下する。
これに対し第二の摩擦接触部の摩擦力による抗力トルクTdrag2は駆動トルクTpが基準値Tps以下の領域に於いては0である。そして駆動トルクTpが基準値Tpsよりも大きい領域に於いては、抗力トルクTdrag2は駆動トルクTpの増大に伴って抗力トルクTdrag1よりも急峻に増大する。
従って第五の実施形態に於いて、踏力Finが0より増大された後0に低減される際の踏力Finとオペレーションロッド32の軸力Fopとの関係は図11に於いて実線にて示されている如き関係になる。尚図11に於いて、二点鎖線A、B及び破線Cは図5の場合と同様である。
第五の実施形態によれば、図11より解る如く、第一の実施形態の場合と同様、踏力Finが基準値Fins以下の領域に於いては軸力Fopの変化を示す線を二点鎖線Bに近づけつつ、踏力Finが基準値Finsよりも高い領域に於いて軸力Fopの変化を示す線を二点鎖線Bより離すことができる。
よって制動開始時の踏力Finが低い領域に於いては抗力を低減してペダルアームの動き易さを確保することができ、また踏力Finが高い領域に於いてはヒステリシス幅を大きくし、軸受の摩擦力によってペダルアームの不要な枢動を効果的に阻止し、制動力を安定的に維持することができる。
また第五の実施形態によれば、第一の実施形態の場合と同様、踏力Finが基準値Finsよりも高い領域に於いては、軸力Fopの変化を示す線が二点鎖線Bより離れる度合は踏力Finが増大するにつれて漸次増大する。よって踏力Finが高くなるほど運転者がペダル部12Aにて受ける反力を高くし、これにより良好な制動操作感を確保することができる。
特に第五の実施形態によれば、軸線36、38と第一の摩擦接触部との間の径方向の距離を小さくすることにより、制動開始時の第一の摩擦接触部の摩擦力による抗力トルクTdrag1、即ち初期値Tdrag10を上述の第一乃至第五の実施形態の場合よりも低くすることができる。よって制動開始時に於けるペダルアームの動き易さを上述の第一乃至第五の実施形態の場合よりも高くすることができる。
第六の実施形態
図12はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第六の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
この第六の実施形態に於いては、ボルト56及び58の先端部は第五の実施形態の場合と同様に円柱状をなしているが、円筒体102、Oリング104及び106、ブッシュ108、110は設けられていない。ボルト56及び58の先端部にはそれぞれ円筒体122及び124が実質的に密に嵌合している。円筒体122及び124はそれぞれスペーサ64及び66と一体に形成されている。尚少なくとも円筒体とスペーサとを一体に接続する部分は弾性変形可能な材料にて形成されている。
同様に、ボルト60及び62の先端部も第五の実施形態の場合と同様に円柱状をなしているが、円筒体112、Oリング114及び116、ブッシュ118、120は設けられていない。ボルト60及び62の先端部にはそれぞれ円筒体126及び128が実質的に密に嵌合している。円筒体126及び128はそれぞれスペーサ74及び76と一体に形成されている。尚少なくとも円筒体とスペーサとを一体に接続する部分は弾性変形可能な材料にて形成されている。
尚図12と図9との比較より解る如く、この第六の実施形態の他の点は上述の第一及び第五の実施形態の場合と同様に構成されている。
従って第六の実施形態によれば、上述の第五の実施形態と同様の作用効果を得ることができることに加えて、第五の実施形態の場合に比して部品点数及びコストを低減することができる。また円筒体とスペーサとが一体であるので、上述の第五の実施形態の場合に比してブレーキ装置10の組み立てを容易に且つ能率よく行うことができる。
第七の実施形態
図13はブレーキペダル装置に適用され第三の実施形態の修正例として構成された本発明による枢動アーム型操作装置の第七の実施形態の第一及び第二の軸受を示す拡大断面図である。
この第七の実施形態に於いては、上述の第三の実施形態の場合と同様、スペーサ64及び66はそれぞれ当接部材68及び70と一体に形成されている。またボス部40内には両端が切頭円錐形をなすゴムの如き弾性材よりなる押圧体90が圧入式に弾装されており、当接部材68及び70は押圧体90により軸線36に沿ってそれぞれボルト56及び58に対し押圧されている。
同様に、スペーサ74及び76はそれぞれ当接部材78及び80と一体に形成されている。またボス部42内には両端が切頭円錐形をなすゴムの如き弾性材よりなる押圧体92が圧入式に弾装されており、当接部材78及び80は押圧体92により軸線38に沿ってそれぞれボルト60及び62に対し押圧されている。
第一の軸受用の円筒形のボス部48及び50は軸線36に沿って互いに離れる方向へ突出し、第二の軸受用の円筒形のボス部52及び54は軸線38に沿って互いに離れる方向へ突出している。支持ブラケット18の支持部18B、18Cもそれぞれ第一の軸受用の円筒形のボス部130B及び130Cと、第二の軸受用の円筒形のボス部132B及び132Cとを有している。
ボス部130B及び130Cはそれぞれボス部48及び50の外側にてこれらに嵌合し、ボス部132B及び132Cはそれぞれボス部52及び54の外側にてこれらに嵌合している。ボルト56及び58のヘッド部はそれぞれボス部130B及び130Cの先端に当接し、ボルト60及び62のヘッド部はそれぞれボス部132B及び132Cの先端に当接している。
またボルト56及び58の先端部はねじを有しない円柱状をなし、それぞれ当接部材68及び70の円筒部に嵌合している。ボルト56及び58の先端部はそれぞれ当接部材68及び70の円筒部の内径よりも小さい外径を有している。同様にボルト60及び62の先端部はねじを有しない円柱状をなし、それぞれ当接部材78及び80の円筒部に嵌合している。ボルト60及び62の先端部はそれぞれ当接部材78及び80の円筒部の内径よりも小さい外径を有している。
よってこの第七の実施形態においては、第一の軸受20に於ける第二の摩擦接触部は、ボルト56及び58の先端部と当接部材68及び70の円筒部とにより形成される。同様に第二の軸受22に於ける第二の摩擦接触部は、ボルト60及び62の先端部と当接部材78及び80の円筒部とにより形成される。
尚図13と図7との比較より解る如く、この第七の実施形態の他の点は上述の第一及び第三の実施形態の場合と同様に構成されている。
従って第七の実施形態によれば、上述の第一の実施形態と同様の作用効果を得ることができることに加えて、上述の第三の実施形態と同様の作用効果が得られる。また支持部18B、18Cのボス部と軸受支持板44及び46のボス部とが互いに嵌合するので、他の実施形態の場合に比して支持部18B、18Cに対する軸受支持板44及び46の位置決めを容易に行うことができる。
第八の実施形態
図14はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第八の実施形態のクレビス連結部を示す拡大断面図である。
図14に於いて、符号14及び28はそれぞれ第二のアーム及びクレビスを示し、符号32はオペレーションロッドを示している。クレビス28はU形をなし、互いに平行に隔置された一対の支持部28A及び28Bとこれらを一体に接続する接続部28Cとを有している。接続部28Cにはオペレーションロッド32の一端がねじ込まれ、ロックナット134により接続部28Cに固定されている。オペレーションロッド32の軸線32Aは第二のアーム14の中心平面PBに整合している。
第二のアーム14の端部には中心平面PBに垂直に延在するボス部136が一体に設けられている。ボス部136は一対の支持部28A及び28Bより隔置された状態にてそれらの間に配置され、軸線138に整合している。ボス部136にはカップ形をなす一対の当接部材140及び142が配置されており、当接部材140及び142は底壁と一端にて底壁に接続された円筒部と該円筒部の他端と一体をなすフランジ部とを有している。当接部材140及び142の少なくとも底壁は樹脂の如き弾性変形可能な材料にて形成されている。
当接部材140及び142の円筒部はボス部136に密に嵌合しており、フランジ部はクレビス28の支持部28A、28B及びボス部136の端面より隔置されている。支持部28A及び28Bには軸線138に整合してボルト144及び146がねじ込まれており、先端部にてそれぞれ当接部材140及び142の円筒部に嵌入している。ボルト144及び146の先端部の外径はそれぞれ当接部材140及び142の円筒部の内径よりも大きい値に設定されている。
当接部材140及び142の底壁は第二のアーム14の中心平面PBの両側にて中心平面PBより等距離の位置に位置し、中央部に軸線138に整合する球面部を有している。ボルト144及び146の先端部の端面も軸線138に整合する球面部を有している。当接部材140及び142の底壁の球面部の半径はボルト144及び146の端面の球面部の半径よりも小さい値に設定されている。
当接部材140及び142の底壁の間には軸線138に整合して球面部の周りに環状に延在する押圧リング148が弾装されている。押圧リング148はゴムの如き弾性材にて形成され、これにより当接部材140及び142をそれぞれボルト144及び146に対し押圧している。従って当接部材140及び142の底壁の球面部及びボルト144及び146の端面の球面部は軸線138上の位置及びその周囲の領域に於いて互いに当接しており、ボルト144及び146は上述の第一乃至第七の実施形態に於ける枢軸26として機能する。
図には示されていないが、第一のアーム部材12がペダル部12Aにて踏力Finを受けると、第二のアーム14はクレビス28の支持部28A及び28Bに対し相対的に軸線138の周りに枢動する。従って当接部材140及び142の底壁の球面部及びボルト144及び146の端面の球面部は、軸線138上及びその近傍に第一の摩擦接触部を形成しており、第一の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には主としてスラスト荷重が作用する。
また第二のアーム部材14が軸線138の周りに枢動すると、当接部材140及び142の円筒部はボス部136に対し相対的に回転することなくボルト144及び146に対し相対的に回転する。また軸線138に対し垂直な方向へボス部136を付勢する荷重が作用し、当接部材140及び142の底壁の球面部が弾性変形することにより、ボス部136がボルト144及び146に対し相対的に変位すると、当接部材140及び142の円筒部の内面がボルト144及び146の先端部の外面に接触する。従って当接部材140、142の円筒部及びボルト144、146の先端部は軸線138より離れた位置に第二の摩擦接触部を形成し、第二の摩擦接触部の二つの摩擦接触面の間には主としてラジアル荷重が作用する。
尚図には示されていないが、この第八の実施形態の第一及び第二の軸受は上述の第一乃至第七の実施形態の何れかの場合と同様に構成されていてもよいが、高いラジアル荷重が作用しても高い摩擦力を発生しない単純なラジアル軸受であることが好ましい。
以上の説明より解る如く、この第八の実施形態の第一及び第二の摩擦接触部はそれぞれ上述の第一乃至第四の何れかの実施形態の第一の軸受20及び第二の軸受22の第一及び第二の摩擦接触部と同様に機能する。従って第八の実施形態によれば、上述の第一の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また第八の実施形態によれば、第一及び第二の軸受の構造を単純化することができるので、上述の第一乃至第七の実施形態の場合に比してブレーキ装置10のコストを低減することができる。
第九の実施形態
図15はブレーキペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第九の実施形態を示す概略構成図である。
この第九の実施形態に於いては、ブレーキペダル装置10は一つのペダルアーム150を有する一般的なペダル形式のものである。ペダルアーム150は一端にボス部152を有し、ボス部152に挿通された枢軸154により軸線156の周りに枢動可能に支持されている。枢軸154の両端は支持ブラケット18の互いに平行に隔置された一対の支持部18Dにより支持されている。
ペダルアーム150の他端には運転者による踏力を受けるペダル部150Aが設けられている。枢軸154とペダル部150Aとの間のペダルアーム150の中間部には、枢軸158によりクレビス160の一端が枢着されている。クレビス160の他端には図には示されていないマスタシリンダ装置のオペレーションロッド162が連結されている。ボス部152と枢軸154との間及び枢軸158とクレビス160との間の摩擦係数は潤滑剤の適用等により非常に低い値に設定されている。
尚ペダルアーム150は、マスタシリンダ装置のブースタに内蔵される図に示されていない復帰ばねの復帰付勢力Frtnにより、初期位置、即ちペダル部150Aに踏力Finが作用していないときの位置に付勢されている。
図示の如く、ボス部152は軸線156に垂直な方向へ偏心する円形の外形を有する偏心カム164を郭定している。支持ブラケット18には弾性付勢部材としての板ばね166の一端が固定されており、板ばね166の他端には摩擦材168が固定されている。摩擦材168は偏心カム164に当接し、板ばね166の付勢力により偏心カム164に対し押圧されている。従って摩擦材168及び偏心カム164は互いに共働して摩擦接触部Pを形成しており、摩擦材168に対し偏心カム164が相対的に回転することにより摩擦力を発生する。
摩擦接触部Pと軸線156との間の径方向の距離をLとすると、偏心カム164の外形はペダルアーム150がその初期位置、即ちペダル部150Aに与えられる踏力が0であるときに距離Lが最も小さくなるよう設定されている。従って距離Lはペダル部150Aに与えられる踏力Finが増大しペダルアーム150が軸線154の周りに枢動するにつれて漸次増大する。
また板ばね166が摩擦材168を偏心カム164に対し付勢する荷重は偏心カム164による板ばね166の弾性変形量に比例する。また板ばね166の弾性変形量は距離Lに比例する。従って偏心カム164と摩擦材168との間に作用する押圧荷重も、ペダルアーム150が軸線154の周りに枢動するにつれて漸次増大する。
ペダルアーム150が踏み込み操作され、軸線156の周りに枢動される際には、摩擦材168及び偏心カム164の摩擦接触による摩擦力と距離Lとの積に相当する抗力トルクTdragがペダルアーム150に作用する。よって抗力トルクTdragはペダルアーム150がその初期位置にあるときに最も小さく、ペダルアーム150が軸線156の周りに枢動するにつれて距離Lの二乗に比例して漸次増大する。
従って第九の実施形態に於いては、踏力Finと抗力トルクTdragとの関係は図16に示されている如き関係になり、よって踏力Finとオペレーションロッド162の軸力Fopとの関係は図17に示されている如き関係になる。
従ってこの第九の実施形態によれば、枢動アーム型操作装置が一般的なペダル形式のブレーキペダル装置である場合にも、上述の第一乃至第八の実施形態と同様に、ペダルアームの枢動変位量に応じて変化する復帰はねの復帰付勢力とは独立に、ペダルアームに対する踏力に応じて摩擦力による抗力を変化させることができる。
また第九の実施形態によれば、上述の第一乃至第八の実施形態と同様に、制動開始時の踏力Finが低い領域に於いては抗力を低減してペダルアームの動き易さを確保することができる。また踏力Finが高い領域に於いてはヒステリシス幅を大きくし、軸受の摩擦力によってペダルアームの不要な枢動を効果的に阻止し、制動力を安定的に維持することができる。
特にこの第九の実施形態によれば、偏心カム164の外形の設定により容易に所望の特性を達成することができ、また上述の第一乃至第八の実施形態の場合に比して、ブレーキペダル装置の構造を簡略化し、コストを大幅に低減することができる。
また例えばボス部152に偏心カム164が設けられず、軸線156に整合する円筒状のボス部152に摩擦材168が当接し、ボス部152と摩擦材168との間の摩擦係数がペダルアーム150の枢動量の増大につれて高くなるよう構成される場合に比して、所望の特性を容易に且つ確実に達成することができる。
第十の実施形態
図18はクラッチペダル装置に適用された本発明による枢動アーム型操作装置の第十の実施形態を示す概略構成図である。
図18に於いて、符号170はクラッチペダル装置を全体的に示しており、クラッチペダル装置170は第九の実施形態のブレーキペダル装置10と同様に構成されている。即ちクラッチペダル装置170は一つのペダルアーム180を有する一般的なペダル形式のものである。ペダルアーム180は一端にボス部182を有し、ボス部182に挿通された枢軸184により軸線186の周りに枢動可能に支持されている。枢軸184の両端は支持ブラケット18の互いに平行に隔置された一対の支持部18Dにより支持されている。
ペダルアーム180の他端には運転者による踏力を受けるペダル部180Aが設けられている。枢軸184とペダル部180Aとの間のペダルアーム180の中間部には、枢軸188によりクレビス190の一端が枢着されている。クレビス190の他端には図には示されていないクラッチ装置のプッシュロッド192が連結されている。ボス部182と枢軸184との間及び枢軸188とクレビス190との間の摩擦係数は潤滑剤の適用等により非常に低い値に設定されている。
尚ペダルアーム180は、クラッチ装置に内蔵される図には示されていない復帰ばねの復帰付勢力Frtnにより、初期位置、即ちペダル部180Aに踏力Finが作用していないときの位置に付勢されている。
図示の如く、ボス部182は軸線186に垂直な方向へ偏心する円形の外形を有する偏心カム194を郭定している。支持ブラケット18には弾性付勢部材としての板ばね196の一端が固定されており、板ばね196の他端には摩擦材198が固定されている。摩擦材198は偏心カム194に当接し、板ばね196の付勢力により偏心カム194に対し押圧されている。従って摩擦材198及び偏心カム194は互いに共働して摩擦接触部Pを形成しており、摩擦材198に対し偏心カム194が相対的に回転することにより摩擦力を発生する。
摩擦接触部Pと軸線186との間の径方向の距離をLとすると、偏心カム194の外形はペダルアーム180がその初期位置、即ちペダル部180Aに与えられる踏力が0であるときに距離Lが最も大きくなるよう設定されている。従って距離Lはペダル部180Aに与えられる踏力Finが増大しペダルアーム180が軸線184の周りに枢動するにつれて漸次減少する。
また板ばね196が摩擦材198を偏心カム194に対し付勢する荷重は偏心カム194による板ばね196の弾性変形量に比例する。また板ばね196の弾性変形量は距離Lに比例する。従って偏心カム194と摩擦材198との間に作用する押圧荷重も、ペダルアーム180が軸線184の周りに枢動するにつれて漸次増大する。
ペダルアーム180が踏み込み操作され、軸線186の周りに枢動される際には、摩擦材198及び偏心カム194の摩擦接触による摩擦力と距離Lとの積に相当する抗力トルクTdragがペダルアーム180に作用する。よって抗力トルクTdragはペダルアーム180がその初期位置にあるときに最も大きく、ペダルアーム180が軸線186の周りに枢動するにつれて距離Lの二乗に比例して漸次減少する。
従って第十の実施形態に於いては、踏力Finと抗力トルクTdragとの関係は図19に示されている如き関係になり、よって踏力Finと摩擦力による抗力Frefとの関係は図20に示されている如き関係になる。尚運転者がペダル部180Aに於いて感じる反力は摩擦力による抗力Frefと図20に於いて記号Bにて示された復帰はねの反力Fresとの和に比例する。
従ってこの第十の実施形態によれば、枢動アーム型操作装置が一般的なペダル形式のクラッチペダル装置である場合にも、上述の第一乃至第九の実施形態と同様に、ペダルアームの枢動変位量に応じて変化する復帰はねの復帰付勢力とは独立に、ペダルアームに対する踏力に応じて摩擦力による抗力を変化させることができる。
また第十の実施形態によれば、上述の第一乃至第九の実施形態とは逆に、クラッチ操作開始時の踏力Finが低い領域に於いては摩擦力による抗力を高くしてペダルアームの不用意な動きを抑制することができる。また踏力Finが高い領域に於いては摩擦力による抗力を低くすることによってペダルアームの動き易さを向上させ、これによりクラッチ操作を容易に行うことができる。
特にこの第十の実施形態によれば、上述の第九の実施形態の場合と同様に偏心カム194の外形の設定により容易に所望の特性を達成することができる。
また例えばボス部182に偏心カム194が設けられず、軸線186に整合する円筒状のボス部182に摩擦材198が当接し、ボス部182と摩擦材198との間の摩擦係数がペダルアーム180の枢動量の増大につれて低くなるよう構成される場合に比して、所望の特性を容易に且つ確実に達成することができる。
尚第九及び第十の実施形態に於いて、ボス部182と摩擦材198との間の摩擦係数はペダルアーム180の全ストローク域に亘り一定でなくてもよく、例えばペダルアーム180の枢動量に応じてボス部182と摩擦材198との間の摩擦係数が変化するよう、偏心カム164、194の外面の表面粗さが設定されてもよい。
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。
例えば上述の第一乃至第八の実施形態に於いては、第一の軸受20及び第二の軸受22の踏力Finついての「ある値Fins」は同一である。しかし二つの軸受の「ある値Fins」は互いに異なる値Fins1、Fins2であってもよい。その場合にはペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係は、例えば第一の実施形態については図21に示された関係になる。
また上述の第一乃至第八の実施形態に於いては、踏力Finがある値Fins以下であるときには、第二の摩擦接触部を構成する二つの部材は径方向に互いに離間している。しかし第一の軸受20及び第二の軸受22の少なくとも一方に於いて、二つの部材は踏力Finがある値Fins以下であるときにも互いに当接していてもよい。
その場合には例えば第一の実施形態の修正例として図22に示されている如く、第二の摩擦接触部を構成する一方の部材であるスペーサ74の如きスペーサが低剛性の層(74A)と高剛性の層(74B)とを有するよう形成されてよい。そして低剛性の層の径方向の剛性は第一の摩擦接触部の径方向の剛性よりも低い値に設定され、高剛性の層の剛性は第一の摩擦接触部の径方向の剛性よりも高い値に設定される。
この構成によれば、軸受にラジアル荷重が作用すると、まず低剛性の層が第一の摩擦接触部よりも優先的に径方向に弾性変形し、ラジアル荷重が更に増大すると、低剛性の層の弾性変形量の増加率が低下すると共に高剛性の層の弾性変形量の増加率が増加する。これによりラジアル荷重の増大につれてスペーサ全体としての剛性が漸次増大する。
よって第一の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重に対する第二の摩擦接触部へ伝達されるラジアル荷重の比をラジアル荷重の分担比Rrとすると、ラジアル荷重の分担比Rrは踏力Finが小さいときには1以下であり、踏力Finが大きいときには1よりも大きくなる。
従ってアーム部材に与えられる駆動トルクTpとアーム部材に作用する抗力トルクTdragとの間の関係は例えば図23に示された関係になり、ペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係は例えば図24に示された関係になる。
また上述の各実施形態に於いては、アーム部材を初期位置、即ち踏力Finが0のときの位置へ付勢する復帰ばねのばね定数は一定であるが、本発明の枢動アーム型操作装置は、アーム部材の枢動量が大きいときには枢動量が小さいときに比して復帰ばねのばね定数が高い値になるよう、復帰ばねがプログレッシブなばね定数を有する操作装置に適用されてもよい。
例えば復帰ばねのばね定数がアーム部材の枢動量に応じて2段階に変化する場合には、ペダル部に与えられる踏力Finとオペレーションロッドの軸力Fopとの間の関係は例えば図25に示された関係になる。
また上述の第一乃至第八の実施形態に於いては、ブレーキペダル装置10はペダルアームとしての第一のアーム部材12と補助アームとしての第二のアーム部材14と中間リンク16とを有するリンクペダルである。しかし本発明の枢動アーム型操作装置は補助アームや中間リンクが設けられずペダルアームが一つの軸受により枢支された一般的なペダル形式の操作装置に適用されてもよい。その場合にはペダルアームを枢支する軸受に上述の各実施形態の第一の軸受20又は第二の軸受22の構造が適用される。
また上述の第一乃至第四の実施形態に於いては、第二の摩擦接触部を構成するボルト及び当接部材は球面状をなす部分にて互いに当接している。しかし第二の摩擦接触部を構成する二つの部材が、互いに他に対しスラスト荷重を作用させつつアーム部材を軸線の周りに回転可能に支持し、ラジアル荷重を受けると二つの部材の間にラジアル荷重をも伝達することができる限り、球面状以外の形状が採用されてもよい。例えば二つの部材の互いに当接する部分は、球面と切頭円錐面の関係や切頭円錐面と切頭円錐面の関係をなしていてもよい。
また上述の第五及び第六の実施形態に於いては、第一の実施形態等と同様に第一の軸受20及び第二の軸受22の一対のボルトは互いに独立しているが、ボルト56と58及びボルト60と62は知問えば先端にて互いに螺合することにより一体的に連結されてもよい。
また上述の第九及び第十の実施形態に於いては、偏心カム164、194のカム面は軸線156、186に垂直な方向へ偏心した円であるが、偏心カムの回転によって軸線と摩擦接触部Pとの間の径方向の距離を変化させることができる限り、カム面は楕円、ハート形の如き任意の形状であってよい。
また上述の第九及び第十の実施形態に於いては、摩擦材168、198をそれぞれ偏心カム164、194のカム面に対し押圧する弾性付勢部材は板ばね166、196である。しかし軸線と摩擦接触部Pとの間の径方向の距離の変化に伴って弾性変形量及び弾性付勢力を変化せるものである限り、弾性付勢部材はコイルばね、ゴム状弾性体、トーションばねの如き任意の弾性材よりなる付勢手段であってよい。
Claims (10)
- 操作されることにより軸線の周りに枢動するアーム部材を有する枢動アーム型操作装置に於いて、前記アーム部材の枢動に伴って摩擦力を発生する摩擦接触部を有し、前記摩擦力により前記軸線の周りに前記アーム部材に抗力トルクが与えられ、前記アーム部材に対する操作量が小さい第一の領域に於ける前記抗力トルクは前記アーム部材に対する操作量が前記第一の領域よりも大きい第二の領域に於ける前記抗力トルクよりも小さく、前記アーム部材の操作量の変化量に対する前記抗力トルクの変化量の比は、前記第一の領域に於けるよりも前記第二の領域に於いて大きく、前記摩擦接触部は第一及び第二の少なくとも二つの摩擦接触部を含み、前記軸線と前記第二の摩擦接触部との間の径方向の距離は前記軸線と前記第一の摩擦接触部との間の径方向の距離よりも大きく、前記第二の摩擦接触部を構成する二つの部材は、前記アーム部材に対する操作量が前記第一の領域にあるときには互いに離間し、前記アーム部材に対する操作量が前記第二の領域にあるときには互いに当接することを特徴とする枢動アーム型操作装置。
- 前記摩擦接触部を構成する二つの部材の間の摩擦係数及び前記摩擦接触部を構成する二つの部材の間に作用する押圧荷重の少なくとも一方を前記第一の領域と前記第二の領域とに於いて異ならせることを特徴とする請求項1に記載の枢動アーム型操作装置。
- 前記枢動アーム型操作装置は前記アーム部材が受ける操作力の一部をラジアル荷重として前記第二の摩擦接触部へ伝達する操作力伝達手段を有し、前記ラジアル荷重により前記第二の摩擦接触部の前記二つの部材が互いに他に対し押圧されることを特徴とする請求項1に記載の枢動アーム型操作装置。
- 前記第一の摩擦接触部を構成する二つの部材間に作用する主たる荷重は前記軸線に沿って作用するスラスト荷重であり、前記第二の摩擦接触部を構成する二つの部材間に作用する主たる荷重は前記ラジアル荷重であることを特徴とする請求項3に記載の枢動アーム型操作装置。
- 前記枢動アーム型操作装置は前記アーム部材が受ける操作力の一部をラジアル荷重として前記第一及び第二の摩擦接触部へ伝達する操作力伝達手段を有し、前記第一の摩擦接触部へ伝達される前記ラジアル荷重に対する前記第二の摩擦接触部へ伝達される前記ラジアル荷重の比をラジアル荷重の分担比として、前記アーム部材に対する操作量が前記第二の領域にあるときに於ける前記ラジアル荷重の分担比は前記アーム部材に対する操作量が前記第一の領域にあるときに於ける前記ラジアル荷重の分担比よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の枢動アーム型操作装置。
- 前記第一の摩擦接触部を構成する二つの部材間に作用する主たる荷重及び前記第二の摩擦接触部を構成する二つの部材間に作用する主たる荷重は前記ラジアル荷重であることを特徴とする請求項5に記載の枢動アーム型操作装置。
- 前記枢動アーム型操作装置はブレーキ力を調節するためのブレーキペダル装置であることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一つに記載の枢動アーム型操作装置。
- 前記枢動アーム型操作装置は前記軸線に沿う方向への前記アーム部材の変位を抑制する変位抑制手段を有していることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一つに記載の枢動アーム型操作装置。
- 前記アーム部材は復帰付勢力により初期位置へ付勢されており、前記枢動アーム型操作装置は、前記復帰付勢力により前記軸線の周りに前記アーム部材に与えられる反力トルクとは独立に、前記抗力トルクを前記アーム部材に対する操作量に応じて変化させる抗力トルク可変機構を有することを特徴とする請求項1乃至8の何れか一つに記載の枢動アーム型操作装置。
- 前記抗力トルク可変機構は前記摩擦接触部を構成する二つの部材の間の摩擦係数、前記摩擦接触部を構成する二つの部材の間に作用する押圧荷重、前記軸線と前記摩擦接触部との間の径方向の距離の少なくとも一つを前記アーム部材に対する操作量に応じて変化させることを特徴とする請求項9に記載の枢動アーム型操作装置。
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