JP2008281547A - 荷重センサ付き車両用操作ペダル装置、および荷重センサ付き操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸状部材とケース部材との相対変位に基づいて操作力を電気的に検出する荷重センサが回動連結部に設けられ、連結ピンを介して伝達される操作力を検出できる操作装置において、その荷重センサの検出精度を向上させる。
【解決手段】荷重センサ３０のケース部材３４は、所定の頂角αで凸形状を成すように設けられた一対の取付壁部６２ａ、６２ｂを備えており、センサ取付穴２８に設けられた一対の受け面２８ａ、２８ｂに面接触させられて一定の姿勢に位置決めされるとともに、クレビスピン２６から加えられる入力荷重（反力）の方向が操作ペダル１６の踏込み操作に伴って変化しても、その入力荷重が常に一対の取付壁部６２ａ、６２ｂを介して一対の受け面２８ａ、２８ｂによって受け止められる。これにより、応力集中によるケース部材３４の撓み変形が抑制されるとともに、入力荷重の方向の変化に拘らずセンサの位置ずれが防止され、検出精度が向上する。
【選択図】図３

Description

本発明は車両用操作ペダル装置等の操作装置に係り、特に、操作力を電気的に検出する荷重センサを備えている荷重センサ付き操作装置の改良に関するものである。

(a) 移動操作される操作部材と、(b) その操作部材の操作力が伝達されるとともに、その操作力に対応する反力が作用させられる反力部材と、(c) 前記操作部材と前記反力部材との間に介在させられ、連結ピンまわりに相対回動可能に一対の部材を連結するとともに、その連結ピンを介して前記操作力を伝達する少なくとも１箇所の回動連結部と、(d) 前記操作力を電気的に検出する荷重センサと、を有する荷重センサ付き操作装置が知られている。特許文献１に記載の車両用ブレーキペダル装置はその一例で、操作ペダルの側部に突設された連結ピンに対して、マスタシリンダから突き出すプッシュロッド（反力部材）を軸方向の相対移動可能に連結し、スプリングの付勢力に抗して連結ピンに対して変位するプッシュロッドの変位量をセンサによって検出するようになっている。
米国特許第５５６３３５５号公報

しかしながら、このような引用文献１に記載の装置では、プッシュロッドに長穴を設けて軸方向の相対移動可能に連結する必要があるため、通常のプッシュロッドをそのまま使用することができない。また、そのプッシュロッドは操作ペダルの踏込み操作に伴って連結ピンに対して相対回動するため、そのプッシュロッドを付勢するスプリングや変位量を検出するセンサも連結ピンに対して回動可能に配設する必要があり、構造が複雑になるとともに、これ等のプッシュロッドやスプリング、センサは操作ペダルの側方に配設されるため、特にブレーキペダル等では安定した作動状態を確保するために強固な構造とする必要があり、全体として装置が大掛かりで高価になる。

これに対し、未だ公知ではないが、図２１に示すように、クレビスピンの連結位置に荷重センサをコンパクトに配設する技術が考えられている。図２１は車両用の常用ブレーキ用の操作ペダル装置２００を示す図で、(a) は正面図、(b) は(a) におけるXXIA−XXIA断面の拡大図であり、車両に一体的に固設されるペダルサポート１２には、略水平な支持軸１４の軸心まわりに回動可能に板状の操作ペダル１６が配設されている。操作ペダル１６は、制動要求に応じて運転者により踏込み操作されるもので、下端部には踏部（パッド）１８が設けられているとともに、中間部分には回動連結部２０を介してブレーキブースタのオペレーティングロッド２２が連結されている。回動連結部２０は、オペレーティングロッド２２の端部にねじ結合等により一体的に固設されたＵ字形状のクレビス２４と、操作ペダル１６に前記支持軸１４と平行に配設されたクレビスピン２６とを備えており、そのクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動可能にオペレーティングロッド２２と操作ペダル１６とを連結している。クレビスピン２６は連結ピンに相当するもので、両端部がそれぞれ操作ペダル１６の側方へ突き出しており、Ｕ字形状のクレビス２４にスナップリングや抜止めピン等により抜出し不能に保持されている。オペレーティングロッド２２には、操作ペダル１６の操作力に応じた出力が回動連結部２０を介して伝達されるとともに、その出力に相当する反力がブレーキブースタによって作用させられる。このオペレーティングロッド２２は反力部材に相当し、電気的にホイールブレーキを制御するバイワイヤ方式の操作ペダル装置の場合には、反力機構等によって所定の反力が作用させられる反力部材がオペレーティングロッド２２の代りに連結される。

上記操作ペダル１６には、クレビスピン２６との連結位置にそのクレビスピン２６よりも大径のセンサ取付穴２０２が設けられており、そのセンサ取付穴２０２とクレビスピン２６との間の環状空間に荷重センサ２０４が配設されている。荷重センサ２０４は、円筒形状の起歪体２０６を備えていて、その起歪体２０６の径方向に加えられる荷重を検出するもので、起歪体２０６の外周側に配設された環状のケース部材２０８と、起歪体２０６の内周側に配設された軸状部材２１０とを備えている。ケース部材２０８は、起歪体２０６の一端部（図２１(b) における上端部）が圧入や溶接等により一体的に固設される内周側の円筒形状の連結部２０８ａと、その連結部２０８ａを取り囲むように連結部２０８ａの外周側に設けられた円筒形状の外周壁２０８ｂと、それ等の連結部２０８ａと外周壁２０８ｂとを一端部において一体的に連結する板状の連結フランジ２０８ｃと、連結フランジ２０８ｃに連続して外周壁２０８ｂよりも外周側へ突き出すように設けられた位置決めフランジ２０８ｄとを備えており、全体として２重円筒構造を成している。そして、その外周壁２０８ｂが上記センサ取付穴２０２内に嵌め入れられ、且つ位置決めフランジ２０８ｄが操作ペダル１６の一方の側面に当接させられた状態で、図示しない板ばね等により離脱不能に保持される。また、軸状部材２１０は、起歪体２０６の軸方向の他端部（図２１(b) における下端部）を圧入や溶接等により一体的に保持しているとともに、軸心部分に設けられた挿通孔２１０ｈ内を前記クレビスピン２６が挿通させられるようになっている。クレビスピン２６と挿通孔２１０ｈおよび前記クレビス２４との間は何れも相対回転可能で、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って摩擦が小さい方で相対回転させられるが、摩擦を低減するために必要に応じてベアリングや軸受等を介在させることもできる。

このようにケース部材２０８および軸状部材２１０は、起歪体２０６を介して互いに連結されており、外部から径方向すなわち軸心と直角方向に加えられる荷重が略０の時には、各部材２０６、２０８、２１０がクレビスピン２６の軸心と略同心になる状態に保持される。一方、操作ペダル１６の踏込み操作に伴ってオペレーティングロッド２２の反力でケース部材２０８と軸状部材２１０との間に径方向の荷重が加えられると、起歪体２０６がせん断変形させられ、操作ペダル１６側のケース部材２０８が軸状部材２１０に対して相対的にオペレーティングロッド２２に接近する方向（図２１の左方向）へ変位させられる。ケース部材２０８と軸状部材２１０との間には、両者の径方向の相対変位や起歪体２０６のせん断変形を許容するように環状空間が設けられているとともに、起歪体２０６は、径方向から荷重を受けることにより弾性変形可能なフェライト系ステンレス鋼等の金属材料にて構成されており、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って、その操作力に応じてせん断変形させられる。そして、その起歪体２０６のせん断歪を検出するために、起歪体２０６の外周面或いは内周面には歪抵抗素子等の歪検知素子が取り付けられ、ワイヤハーネス５６を介して車両の制御回路部に接続されており、その歪検知素子から出力される電気信号に基づいて踏込み操作力を検出することができる。

このような車両用操作ペダル装置２００においては、操作ペダル１６に加えられた操作力をオペレーティングロッド２２に伝達する回動連結部２０において、クレビスピン２６を介してオペレーティングロッド２２に相対回動可能に連結される操作ペダル１６にセンサ取付穴２０２が設けられ、そのセンサ取付穴２０２とクレビスピン２６との間の環状空間に円筒形状の荷重センサ２０４が配設されているため、ねじれ等の回転モーメントが抑制されて、操作ペダル装置２００全体を簡単で且つコンパクトに構成できる。また、オペレーティングロッド２２やクレビス２４等の周辺部材は従来のペダル装置と同じものを使用できるため、安価に構成することができる。

しかしながら、このような車両用操作ペダル装置２００においては、荷重センサ２０４のケース部材２０８が円筒形状を成しており、クレビスピン２６から軸状部材２１０および起歪体２０６を経てケース部材２０８に伝達される入力荷重（この場合は反力）Ｆにより、そのケース部材２０８は実質的に外周壁２０８ｂの１箇所でセンサ取付穴２０２の内周面に押圧され、そこで入力荷重Ｆを受け止めることになるため、図２２に変形を強調して示すように応力集中によりケース部材２０８が撓み変形する恐れがある。そして、このようなケース部材２０８の撓み変形に起因して、起歪体２０６に曲げやねじれ等の不要な変形が生じたり、或いは起歪体２０６の変形量が少なくなったりして、操作力の検出精度が損なわれる可能性があった。図２２の(a) は無負荷の状態で、(b) は荷重Ｆが加えられた状態であり、何れも上段は正面図、下段は縦断面図である。

また、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って、その操作ペダル１６が支持軸１４まわりに回動させられると、オペレーティングロッド２２および操作ペダル１６もクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動させられるため、上記入力荷重Ｆの方向が変化し、それに伴ってケース部材２０８とセンサ取付穴２０２との間の隙間に起因してケース部材２０８が揺動変位する可能性があり、この点でも操作力の検出精度が損なわれる恐れがある。更に、ケース部材２０８が撓み変形した状態で入力荷重Ｆの方向が変化すると、図２３に変形を強調して示すように起歪体２０６の変形態様が複雑で変形量にばらつきが生じ易くなり、検出精度が更に悪化したり不安定になったりする可能性がある。図２３の(a) は、ケース部材２０８の外周壁２０８ｂおよび起歪体２０６が共に撓み変形させられた状態で、(b) は撓み変形したまま入力荷重Ｆの方向を変化させた場合で、入力荷重Ｆの作用部位以外の部分も変形しており、入力荷重Ｆが同じでも(a) に比較して歪検知素子２１２、２１４の平均歪量が小さくなる。なお、実際の操作ペダル装置２００においては、入力荷重Ｆは操作ペダル１６の踏込みストロークに応じて増大するため、その増大した時の入力荷重Ｆすなわち操作力を正しく検出することができなくなる恐れがある。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、軸状部材とケース部材とが軸状部材の軸心と直角方向へ相対変位させられることに基づいて操作力を電気的に検出する荷重センサが回動連結部に設けられ、連結ピンを介して伝達される操作力を検出できる操作装置において、その荷重センサの検出精度を向上させることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 車両に固設されるペダルサポートに支持軸心まわりに回動可能に配設され、運転者によって踏込み操作される操作ペダルと、(b) 前記操作ペダルの操作力が伝達されるとともに、その操作力に対応する反力が作用させられる反力部材と、(c) 前記操作ペダルと前記反力部材との間に介在させられ、連結ピンまわりに相対回動可能に一対の部材を連結するとともに、その連結ピンを介して前記操作力を伝達する少なくとも１箇所の回動連結部と、(d) 前記操作力を電気的に検出する荷重センサと、を有する荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、(e) 前記荷重センサは、(e-1) 軸状部材と、(e-2) その軸状部材の軸心と直角方向の相対変位可能に且つその軸状部材を取り囲むようにその軸状部材の外周側に配設された環状のケース部材と、(e-3) それ等の軸状部材とケース部材とに跨がって配設された起歪体と、(e-4) その起歪体に固定された歪検知素子とを備え、(e-5) 前記反力で軸状部材とケース部材とが軸状部材の軸心と直角方向へ相対変位して起歪体が変形させられることにより、その起歪体の変形を歪検知素子によって検出するもので、(f) 前記ケース部材は、前記回動連結部において前記連結ピンを介して連結される一対の部材の何れか一方のセンサ配設部材に配設され、前記軸状部材はその連結ピンを介して他方の部材に連結される一方、(g) 前記ケース部材は複数の取付部を有し、前記センサ配設部材に設けられた複数の荷重受け部にその取付部がそれぞれ係合させられることにより、そのケース部材は一定の姿勢に位置決めされてそのセンサ配設部材に配設されるようになっており、(h) 前記軸状部材から前記起歪体を経て前記ケース部材に伝達される入力荷重Ｆの方向が、前記操作ペダルの踏込み操作に伴う前記回動連結部の相対回動で相対的に変化しても、その入力荷重Ｆが常に前記複数の取付部を介して前記複数の荷重受け部によって受け止められることを特徴とする。

第２発明は、第１発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、(a) 前記複数の取付部は、前記軸状部材の軸心と直角な平面において所定の頂角αで凸形状を成すように設けられた一対の平坦な取付面で、前記複数の荷重受け部は、その取付面に対応して前記センサ配設部材に凹形状を成すように設けられた一対の平坦な受け面であり、(b) 前記ケース部材は、前記一対の取付面がそれぞれ前記一対の受け面に面接触させられるよう一定の姿勢に位置決めされるとともに、前記入力荷重Ｆにより前記一対の取付面が前記一対の受け面に押圧されるよう配置されていることを特徴とする。

第３発明は、第２発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記入力荷重Ｆの方向が、前記操作ペダルの踏込み操作に伴う前記回動連結部の相対回動で相対的に変化しても、前記一対の取付面がその入力荷重Ｆに基づいて常に前記一対の受け面にそれぞれ押圧されるように、その受け面の向きおよび前記頂角αが定められていることを特徴とする。

第４発明は、第３発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記受け面の向きおよび前記頂角αは、前記入力荷重Ｆの方向が前記操作ペダルの踏込み操作に伴う前記回動連結部の相対回動で相対的に変化しても、前記一対の取付面がその受け面から受ける反力により常に前記凸形状の頂点側に向かう方向の分力が発生するように定められていることを特徴とする。

第５発明は、第２発明〜第４発明の何れかの荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記頂角αは、前記操作ペダルの踏込み操作に伴う前記回動連結部の相対回動によって変化する前記入力荷重Ｆの方向の変化角度をβとした時、（１８０°−β）よりも小さいことを特徴とする。

第６発明は、第２発明〜第５発明の何れかの荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記一対の取付面は、その一対の取付面によって形成される前記凸形状の頂点と、無負荷の状態における前記軸状部材の軸心とを含む中立面Ｓに対して対称的に設けられていることを特徴とする。

第７発明は、第６発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、(a) 前記ケース部材は、(a-1) 前記起歪体が一体的に連結される内周側の連結部と、(a-2) その連結部を取り囲むように該連結部の外周側に設けられた筒状の外周壁と、(a-3) その外周壁と前記連結部とを一体的に連結する板状の連結フランジとを備えている一方、(b) 前記外周壁は、(b-1) 外側面が前記一対の取付面を構成する一対の平板状の取付壁部と、(b-2) その一対の取付壁部に連続して前記中立面Ｓと平行で且つその中立面Ｓに対して対称的に設けられた一対の並列壁部とを有し、且つ、(b-3) その取付壁部以外は前記センサ配設部材との間に隙間を有することを特徴とする。

第８発明は、第６発明または第７発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、(a) 前記起歪体は円筒形状を成していて、前記軸状部材と同心に設けられており、(b) 前記歪検知素子は、前記中立面Ｓに対して対称形状となるように前記起歪体の外周面または内周面に所定の角度範囲に亘って複数設けられていることを特徴とする。

第９発明は、第８発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記歪検知素子は、前記中立面Ｓと、前記起歪体の軸心を通り且つその中立面Ｓに対して直角な面とで区分される４箇所に、それぞれその中立面Ｓに対して対称の位置関係となるように計４個設けられていることを特徴とする。

第１０発明は、第２発明〜第９発明の何れかの荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、(a) 前記センサ配設部材は、前記反力部材に対して前記連結ピンまわりに相対回動可能に連結される板状の部材で、前記一対の受け面を有するセンサ取付穴が貫通して設けられており、(b) 前記荷重センサは、前記一対の取付面が前記一対の受け面に面接触させられるように前記ケース部材が前記センサ取付穴内に配設されており、(c) 前記連結ピンは、前記軸状部材の軸心を挿通させられて前記センサ取付穴の両側へ突き出すように配設されており、(d) その連結ピンの両端部は、前記反力部材に一体的に固設されたＵ字形状のクレビスによって保持されていることを特徴とする。

第１１発明は、第２発明〜第１０発明の何れかの荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記起歪体は円筒形状を成していて、その円筒形状の一端部および他端部がそれぞれ前記ケース部材および前記軸状部材に一体的に固定されており、前記反力に基づいてそれ等のケース部材と軸状部材とが相対変位させられることにより、その起歪体に生じるせん断歪が前記歪検知素子によって検出されることを特徴とする。

第１２発明は、第２発明〜第７発明の何れかの荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記起歪体は、前記軸状部材の軸心まわりに互いに離間してその軸心と平行に複数配設され、それぞれ両端部においてその軸状部材および前記ケース部材に一体的に固定された平坦な板状部材で、前記反力に基づいてそれ等のケース部材と軸状部材とが相対変位させられることにより、その板状部材に生じるせん断歪が前記歪検知素子によって検出されることを特徴とする。

第１３発明は、第１発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、(a) 前記複数の取付部は、前記軸状部材の軸心に対して直角な方向に延び出すように前記ケース部材に一体に設けられた取付用フランジのうち、前記軸状部材の軸心まわりに所定の開き角度γだけ隔てて定められた２箇所の固設部で、前記荷重受け部は、その固設部が所定の固定手段によって一体的に固定される被固設部であり、(b) 前記開き角度γは、前記操作ペダルの踏込み操作に伴う前記回動連結部の相対回動によって変化する前記入力荷重Ｆの方向の変化角度βよりも大きく、その入力荷重Ｆの方向が常に前記２箇所の固設部の間に入るようにその２箇所の固設部が設定されていることを特徴とする。

第１４発明は、第１３発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置おいて、前記固定手段はねじ部材であることを特徴とする。

第１５発明は、第１３発明または第１４発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記２箇所の固設部は、前記入力荷重Ｆの方向の変化角度βの範囲内の中間位置において前記軸状部材の軸心を含んで定められた対称面Ｇを挟んで対称位置に設定されていることを特徴とする。

第１６発明は、第１３発明〜第１５発明の何れかの荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記ケース部材は、前記起歪体が一体的に連結される内周側の連結部と、その連結部を取り囲むようにその連結部の外周側に設けられた筒状の外周壁と、その外周壁と前記連結部とを一体的に連結する板状の連結フランジとを備えており、その外周壁の一端部から略直角に外側へ延び出すように前記取付用フランジが設けられていることを特徴とする。

第１７発明は、第１５発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、(a) 前記起歪体は円筒形状を成していて、前記軸状部材と同心に設けられており、(b) 前記歪検知素子は、前記対称面Ｇに対して対称形状となるように前記起歪体の外周面または内周面に所定の角度範囲に亘って複数設けられていることを特徴とする。

第１８発明は、第１７発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記歪検知素子は、前記対称面Ｇと、前記起歪体の軸心を通り且つ該対称面Ｇに対して直角な面とで区分される４箇所に、それぞれ該対称面Ｇに対して対称の位置関係となるように計４個設けられていることを特徴とする。

第１９発明は、第１６発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、(a) 前記センサ配設部材は、前記反力部材に対して前記連結ピンまわりに相対回動可能に連結される板状の部材で、センサ取付穴が貫通して設けられており、(b) 前記荷重センサは、前記ケース部材の外周壁が前記センサ取付穴内に全周に亘って遊びを有するように挿入され、且つ前記取付用フランジが前記センサ配設部材の側面に当接する状態で配設されており、(c) 前記連結ピンは、前記軸状部材の軸心を挿通させられて前記センサ取付穴の両側へ突き出すように配設されており、(d) その連結ピンの両端部は、前記反力部材に一体的に固設されたＵ字形状のクレビスによって保持されていることを特徴とする。

第２０発明は、第１３発明〜第１９発明の何れかの荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記起歪体は円筒形状を成していて、その円筒形状の一端部および他端部がそれぞれ前記ケース部材および前記軸状部材に一体的に固定されており、前記反力に基づいてそのケース部材と軸状部材とが相対変位させられることにより、その起歪体に生じるせん断歪が前記歪検知素子によって検出されることを特徴とする。

第２１発明は、第１３発明〜第１６発明および第１９発明の何れかの荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、前記起歪体は、前記軸状部材の軸心まわりに互いに離間してその軸心と平行に複数配設され、それぞれ両端部においてその軸状部材および前記ケース部材に一体的に固定された平坦な板状部材で、前記反力に基づいてそのケース部材と軸状部材とが相対変位させられることにより、その板状部材に生じるせん断歪が前記歪検知素子によって検出されることを特徴とする。

第２２発明は、(a) 移動操作される操作部材と、(b) その操作部材の操作力が伝達されるとともに、その操作力に対応する反力が作用させられる反力部材と、(c) 前記操作部材と前記反力部材との間に介在させられ、連結ピンまわりに相対回動可能に一対の部材を連結するとともに、その連結ピンを介して前記操作力を伝達する少なくとも１箇所の回動連結部と、(d) 前記操作力を電気的に検出する荷重センサと、を有する荷重センサ付き操作装置において、(e) 前記荷重センサは、(e-1) 軸状部材と、(e-2) その軸状部材の軸心と直角方向の相対変位可能に且つその軸状部材を取り囲むようにその軸状部材の外周側に配設された環状のケース部材と、(e-3) それ等の軸状部材とケース部材とに跨がって配設された起歪体と、(e-4) その起歪体に固定された歪検知素子とを備え、(e-5) 前記反力で軸状部材とケース部材とが軸状部材の軸心と直角方向へ相対変位して起歪体が変形させられることにより、その起歪体の変形を歪検知素子によって検出するもので、(f) 前記ケース部材は、前記回動連結部において前記連結ピンを介して連結される一対の部材の何れか一方のセンサ配設部材に配設され、前記軸状部材はその連結ピンを介して他方の部材に連結される一方、(g) 前記ケース部材は複数の取付部を有し、前記センサ配設部材に設けられた複数の荷重受け部にその取付部が係合させられることにより、そのケース部材は一定の姿勢に位置決めされてそのセンサ配設部材に配設されるようになっており、(h) 前記軸状部材から前記起歪体を経て前記ケース部材に伝達される入力荷重Ｆの方向が、前記操作部材の踏込み操作に伴う前記回動連結部の相対回動で相対的に変化しても、その入力荷重Ｆが常に前記複数の取付部を介して前記複数の荷重受け部によって受け止められることを特徴とする。

第１発明の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置においては、ケース部材と軸状部材との相対変位に基づいて操作力を電気的に検出する荷重センサが、所定のセンサ配設部材の回動連結部に配設され、その回動連結部の連結ピンを介して伝達される操作力を検出するようになっているため、例えばセンサ配設部材にセンサ取付穴を設けて荷重センサを配設することにより、装置全体を簡単で且つコンパクトに構成できる。また、ロッドやクレビス等の周辺部材は従来のペダル装置と同じものを使用できるため、安価に構成することができる。

また、ケース部材の複数の取付部がセンサ配設部材に設けられた複数の荷重受け部にそれぞれ係合させられることにより、ケース部材は一定の姿勢に位置決めされてそのセンサ配設部材に配設されるとともに、軸状部材から起歪体を経てケース部材に伝達される入力荷重Ｆの方向が、操作ペダルの踏込み操作に伴う回動連結部の相対回動で相対的に変化しても、その入力荷重Ｆが常に複数の取付部を介して複数の荷重受け部によって受け止められるようになっているため、応力集中によるケース部材の撓み変形が抑制される。これにより、ケース部材の撓み変形に起因する起歪体の不要な変形、或いはその変形量（歪量）の減少が防止され、操作力の検出精度が向上するとともに、撓み変形が生じ難い高強度材を用いたり大型のケース部材を採用したりする場合に比較して、軽量で且つ安価に構成できる。

また、操作ペダルの踏込み操作に伴う回動連結部の相対回動で入力荷重Ｆの方向が変化しても、その入力荷重Ｆは常に複数の取付部を介して複数の荷重受け部によって受け止められるため、荷重センサの位置および姿勢が一定に維持され、円筒形状のケース部材のように揺動変位して操作力の検出精度が損なわれる恐れがない。更に、ケース部材の撓み変形が抑制されることから、入力荷重Ｆの方向が変化しても、起歪体の変形位置が変化するだけで変形形態が複雑になることはなく、変形量のばらつきが抑制されて、入力荷重Ｆを一定とした場合の起歪体の歪量がその入力荷重Ｆの方向変化に拘らず略一定になり、入力荷重Ｆが次第に大きくなる実際のペダル操作時における検出精度が安定して高い信頼性が得られるようになる。

また、荷重センサのケース部材は、複数の取付部を複数の荷重受け部にそれぞれ係合させるだけで良いため、荷重センサの組付性が向上するとともに、センサ配設部材に対する組付に関しては、取付部および荷重受け部以外の部位では必ずしも高い寸法精度が要求されないため、部品形状の要求精度等が緩和されて製造コストが低減される。

第２発明の荷重センサは、軸状部材の軸心と直角な平面において所定の頂角αで凸形状を成すように設けられた一対の平坦な取付面を有するケース部材を備えており、センサ配設部材に設けられた一対の平坦な受け面にその取付面がそれぞれ面接触させられることにより、一定の姿勢に位置決めされるとともに、軸状部材から起歪体を経てケース部材に伝達される入力荷重Ｆの方向が、操作ペダルの踏込み操作に伴う回動連結部の相対回動で相対的に変化しても、その入力荷重Ｆが常に一対の取付面を介して一対の受け面によって受け止められるようになっているため、応力集中によるケース部材の撓み変形が抑制される。これにより、ケース部材の撓み変形に起因する起歪体の不要な変形、或いはその変形量（歪量）の減少が防止され、操作力の検出精度が向上するとともに、撓み変形が生じ難い高強度材を用いたり大型のケース部材を採用したりする場合に比較して、軽量で且つ安価に構成できる。

第３発明は、操作ペダルの踏込み操作に伴う回動連結部の相対回動で入力荷重Ｆの方向が変化しても、その入力荷重Ｆが常に一対の取付面を介して一対の受け面によって受け止められるための条件を、受け面の向きおよび頂角αに基づいて具体的に規定したものである。

第４発明では、入力荷重Ｆの方向の変化に拘らず一対の取付面が受け面から受ける反力により常に凸形状の頂点側に向かう方向の分力が発生するように、受け面の向きおよび頂角αが定められているため、取付面と受け面との間の摩擦力とは無関係に両者の相対移動が阻止され、入力荷重Ｆが常に確実に一対の取付面を介して一対の受け面によって受け止められるようになり、荷重センサの位置ずれや姿勢変化が一層確実に防止されて検出精度が向上する。

第５発明では、入力荷重Ｆの方向の変化角度βに対して、頂角αが（１８０°−β）よりも小さいため、取付面と受け面との間の摩擦力とは無関係に両者の相対移動が阻止され、入力荷重Ｆが常に確実に一対の取付面を介して一対の受け面によって受け止められるようにすることができ、荷重センサの位置ずれや姿勢変化が一層確実に防止されて検出精度が向上する。

第６発明では、一対の取付面が中立面Ｓに対して対称的に設けられているため、操作ペダルの踏込み操作に伴う回動連結部の相対回動で入力荷重Ｆの方向が変化しても、その入力荷重Ｆが常に一対の取付面を介して一対の受け面によって受け止められるようにするための受け面の向き等の設計が容易になる。例えば操作ペダルの踏込みストロークの中間点で、入力荷重Ｆの方向と中立面Ｓとが略一致するように受け面の向きを設定すれば、その中立面Ｓを中心として略対称的に入力荷重Ｆの方向が変化させられるようになり、頂角αが適切であれば入力荷重Ｆの方向の変化に拘らず常に一対の取付面を介して入力荷重Ｆが好適に受け止められるようになる。第１４発明においても、対称面Ｇを適当に設定することにより、第６発明と同様の効果が得られる。

第７発明は、ケース部材が連結部、外周壁、および連結フランジを備えている２重筒構造で、その外周壁に、外側面が一対の取付面を構成する一対の取付壁部が設けられており、軽量で且つ安価に構成できる反面、一対の取付壁部が入力荷重Ｆによって比較的撓み変形し易いが、それ等の取付壁部に連続して一対の並列壁部が設けられているため、外周壁の剛性が高くなって取付壁部の撓み変形が好適に防止される。また、外周壁のうち取付壁部以外はセンサ配設部材との間に隙間を有するため、取付壁部の外側面すなわち取付面が確実にセンサ配設部材の一対の受け面に面接触させられるように、ケース部材をそのセンサ配設部材に容易に配設することが可能で、その取付壁部のみで入力荷重Ｆが受け止められるようになり、高い検出精度が確実に得られる。

第８発明は、起歪体が円筒形状を成していて軸状部材と同心に設けられている場合で、歪検知素子が中立面Ｓに対して対称形状となるように起歪体の外周面または内周面に所定の角度範囲に亘って複数設けられているため、ブリッジ回路等により操作力を良好に検出できる。特に、中立面Ｓの両側に互いに離間して複数の歪検知素子を対称的に配置した場合には、両側の歪検知素子の信号（歪量）の変化に基づいて操作ペダルの踏込みストロークを検出することもできる。第９発明は、このように中立面Ｓの両側に対称的に複数の歪検知素子を配置する場合の一実施態様である。第１７発明、第１８発明においても、対称面Ｇを適当に設定することにより、実質的に第８発明、第９発明と同様の効果が得られる。

第１０発明では、反力部材に対して連結ピンまわりに相対回動可能に連結される部材がセンサ配設部材とされて荷重センサが配設されるため、連結ピンから反力部材に伝達される最終的な操作力（出力）が検出され、例えば反力部材を介して機械的に油圧ブレーキ等を作動させる場合のそのブレーキ力等を高い精度で検出できる。また、センサ配設部材に設けられたセンサ取付穴内にケース部材が配設されるとともに、軸状部材の軸心を挿通してセンサ取付穴の両側へ突き出す連結ピンの両端部がクレビスによって保持されるため、荷重センサにねじれ等の回転モーメントが作用せず、一層高い精度で操作力を検出できる。第１９発明においても、実質的に第１０発明と同様の効果が得られる。

第１２発明では、軸状部材の軸心まわりに互いに離間して配設された複数の平坦な板状部材が起歪体として用いられるため、その数や位置を適当に設定することにより、その板状部材に入力荷重Ｆが集中して作用させられるようになり、円筒形状の起歪体に比較してせん断歪が大きくなり、感度や検出精度が向上する。第２１発明においても、実質的に第１２発明と同様の効果が得られる。

第１３発明の荷重センサは、ケース部材に一体に設けられた取付用フランジに開き角度γだけ隔てて定められた２箇所の固設部が、センサ配設部材の２箇所の被固設部に固定手段を介して一体的に固定される場合で、開き角度γは、操作ペダルの踏込み操作に伴う回動連結部の相対回動によって変化する入力荷重Ｆの方向の変化角度βよりも大きく、且つ、その入力荷重Ｆの方向が常に２箇所の固設部の間に入るように２箇所の固設部が設定されているため、入力荷重Ｆは常に２箇所の固設部および被固設部を介してセンサ配設部材によって受け止められるようになり、応力集中によるケース部材の撓み変形が抑制される。これにより、ケース部材の撓み変形に起因する起歪体の不要な変形、或いはその変形量（歪量）の減少が防止され、操作力の検出精度が向上するとともに、撓み変形が生じ難い高強度材を用いたり大型のケース部材を採用したりする場合に比較して、軽量で且つ安価に構成できる。

また、第２発明のように一対の取付面と受け面とを面接触させる場合、寸法のばらつきや取付誤差等により偏当たりしたりケース部材の姿勢が変化したりする可能性があり、その場合には操作力の検出精度が損なわれる恐れがあるが、第１３発明では、ねじ部材等の固定手段により２箇所の固設部を被固設部に一体的に固定するため、ケース部材がセンサ配設部材に対して常に一定の姿勢で配設され、検出精度が安定して高い信頼性が得られる。

第１４発明では、固定手段としてねじ部材が用いられ、そのねじ部材によって固設部が被固設部に一体的に締結されるため、装置が一層安価に構成される。

第２２発明は、車両用操作ペダル装置に限定されるものではなく、車両用以外の操作ペダル装置や手動操作装置など種々の操作装置に適用可能であるが、荷重センサの構成や配設構造などは第１発明と同じで、実質的に第１発明と同様の作用効果が得られる。第１発明は、この第２２発明の一実施態様と見做すことが可能で、操作ペダルは操作部材に相当する。

本発明は、常用ブレーキ用のブレーキペダル装置に好適に適用されるが、アクセル用やパーキングブレーキ用の操作ペダル装置に適用することも可能で、第２２発明は、車両用以外の操作ペダル装置や手動操作される操作装置など種々の操作装置に適用され得る。反力部材は、例えばブレーキブースタのオペレーティングロッドやブレーキマスタシリンダのプッシュロッドなどで、機械的にホイールブレーキ等を作動させるように構成されるが、荷重センサによって検出した操作力に応じて電気的にホイールブレーキや駆動装置等を制御する電気式（バイワイヤ方式）の操作ブレーキ装置に適用することも可能で、その場合は、ストロークシミュレータや反力機構等を反力部材に連結して所定の反力が加えられるようにすれば良い。

操作ペダルと反力部材とを、単一の連結ピンを介して直接連結することも可能で、その場合は、その連結部が回動連結部で、操作ペダルをセンサ配設部材として使用することが望ましい。また、ペダルサポートに回動可能に中間レバーを配設し、その中間レバーと操作ペダルとを連結リンクによって連結するとともに、中間レバーと反力部材とを連結ピンによって相対回動可能に連結することも可能で、その場合は中間レバーと反力部材との連結部、連結リンクと中間レバーとの連結部、連結リンクと操作ペダルとの連結部は、何れも回動連結部に相当し、何れかの回動連結部に荷重センサを配設して操作力を検出することができる。操作ペダルを支持軸心まわりに回動可能に支持する連結部分にも、操作力に対応する反力が作用するため、この回動連結部に荷重センサを配設して操作力を検出することも可能である。

荷重センサは、弾性変形させられる起歪体の歪を歪検知素子により電気的に検出するもので、予め定められたマップや演算式などによりその歪を荷重すなわち操作力に換算すれば良い。歪検知素子としては、薄膜型や厚膜型の半導体歪ゲージ、通常の歪ゲージ等の歪抵抗素子が好適に用いられるが、ピエゾ素子や圧電変換素子等を用いることも可能である。

荷重センサは、例えば板状のセンサ配設部材を貫通して設けられたセンサ取付穴内に配設されるが、荷重センサをセンサ配設部材の一方の側面側に配設することも可能である。また、軸状部材には、例えば軸心を挿通するように連結ピンが配設されるが、軸状部材と連結ピンとを一体に構成することもできるし、軸状部材と連結ピンとを離間して配設して連結リンク等の連動機構を介して機械的に連結することもできるなど、種々の態様が可能である。

第２発明の荷重センサは、ケース部材の一対の取付面が一対の受け面に面接触させられ、入力荷重Ｆがそれ等の取付面を介して受け面によって受け止められるように配設されるため、入力荷重Ｆによって取付面が受け面に押圧されることになり、必ずしも強固な固定手段は必要でなく、例えば板ばね等のばね部材により取付面が受け面に押圧されるようにワンタッチで組み付けできるように構成されても良く、また必要に応じてボルト等の固定手段で一体的に固定することも可能である。

起歪体は、例えば第８発明、第１７発明のように円筒形状が適当であるが、例えば軸状部材とケース部材との相対変位に基づいて変形させられる部分が少なくとも円弧形状とされた長円形状などでも良く、円弧形状の円弧の両端に引張荷重または圧縮荷重が印加されることにより、円弧形状部分が伸び変形或いは撓み変形させられるように配設されても良い。また、軸状部材とケース部材との間の環状空間に対応するドーナツ形状を成し、軸状部材とケース部材との相対変位に基づいて引張変形や圧縮変形、或いは撓み変形させられるような起歪体を用いることもできる。更に、第１２発明、第２１発明のように、軸心まわりに互いに離間して配設された複数の平坦な板状部材を採用することもできるなど、種々の態様が可能である。

第５発明では、頂角αが、入力荷重Ｆの方向の変化角度βを用いて（１８０°−β）よりも小さい値とされるが、頂角αが小さくなるに従って、一対の取付面に作用する反力のうち頂点に向かう方向の分力が大きくなり、応力集中によって撓み変形が生じ易くなるため、頂角αは６０°以上、更には８０°以上とすることが望ましい。

第６発明では、一対の取付面が中立面Ｓに対して対称的に設けられるが、所期の作用効果が得られる範囲で多少ずれていても差し支えないことは勿論、他の発明の実施に際しては積極的に非対称とすることも可能である。中立面Ｓに対して対称的に一対の取付面を設けた場合、例えば操作ペダルの踏込みストロークの中間点で、入力荷重Ｆの方向と中立面Ｓとが略一致するように、センサ配設部材の受け面の向きが設定されるが、入力荷重Ｆが最大になる踏込みストロークの終端付近で入力荷重Ｆの方向と中立面Ｓとが略一致するようにすれば、その最大の入力荷重Ｆを一対の取付面に略均等に分散させることができるなど、受け面の向きは適宜設定される。

第７発明の外周壁は、互いに平行な一対の並列壁部および一対の取付壁部を有するが、並列壁部の他端すなわち取付壁部と反対側の端部は、円弧形状や湾曲形状等の適宜の形状の背面壁部によって連結される。背面壁部を、並列壁部に対して直角な平板形状とすることにより、全体として略五角形の野球のホームベース形状とすることもできる。他の発明の実施に際しては、必ずしも並列壁部を設ける必要はなく、一対の取付壁部以外は円弧形状としても良いなど、種々の態様が可能である。また、連結部と外周壁と連結フランジとを有する必要もなく、外周壁の一部が内周側へ延び出して連結部を構成するようになっていても良いなど、種々の態様が可能である。

第８発明では、歪検知素子が中立面Ｓに対して対称形状となるように起歪体に所定の角度範囲に亘って複数設けられており、例えば中立面Ｓの両側に互いに離間して複数の歪検知素子が設けられるが、中立面Ｓとの交点が中心位置となるように所定の角度範囲に亘って歪検知素子を設けることも可能で、その中立面Ｓと交差する２箇所に一対の歪検知素子を設けるようにしても良い。その場合は、入力荷重Ｆの方向の変化角度βの範囲を総て含む比較的大きな角度範囲に歪検知素子を設けることが望ましい。なお、中立面Ｓの方向に離間して設けられる複数の歪検知素子は、互いに同じ角度範囲で設けられる必要はなく、それぞれ中立面Ｓに対して対称形状であれば良い。また、他の発明の実施に際しては、必ずしも中立面Ｓに対して対称形状である必要はなく、歪検知素子の配設形態は適宜定められる。第１７発明についても、入力荷重Ｆに対して中立面Ｓと同じ位置関係となるように対称面Ｇを設定することにより、対称面Ｇに対する歪検知素子の配設位置を上記と同様に設定することができる。

第９発明、第１８発明では、中立面Ｓまたは対称面Ｇの両側の４つの区分に互いに離間して、且つ中立面Ｓまたは対称面Ｇに対して対称的に計４個の歪検知素子が設けられるが、他の発明の実施に際しては、例えば起歪体の軸心まわりにおいて前記一対の取付面が設けられた位置と略同じ位置に、中立面Ｓまたは対称面Ｇに対して対称的に一対の歪検知素子を設けるだけでも、操作力および操作ペダルの踏込みストロークを検出することができる。

第１１発明、第２０発明では、起歪体が円筒形状を成していて、その円筒形状の一端部および他端部がそれぞれケース部材および軸状部材に一体的に固定され、それ等の相対変位に伴ってせん断変形させられるようになっているが、円筒形状の起歪体の中心線まわりの一部をケース部材に一体的に固定するとともに、その起歪体の円筒形状の内部を挿通するように軸状部材を配設し、反力に基づいてケース部材と軸状部材とが相対変位させられることにより、その起歪体に生じる引張歪を歪検知素子によって検出するようにしても良い。

第１２発明、第２１発明の実施に際して、前記複数の板状部材は、例えば前記中立面Ｓまたは対称面Ｇに対して対称形状となるように複数配設される。より具体的には、例えば上記中立面Ｓまたは対称面Ｇと、軸状部材の軸心を通り且つその中立面Ｓまたは対称面Ｇに対して直角な面とで区分される４箇所に、それぞれその中立面Ｓまたは対称面Ｇに対して対称の位置関係となるように計４枚の板状部材が設けられるが、他の態様で配設することも可能である。これ等の板状部材の全部に歪検知素子を設けることもできるが、その一部に歪検知素子を設けるだけでも良い。

第１３発明では、例えば第２発明において、一対の取付面と受け面との間に所定の隙間が形成されるように、２箇所の固設部においてボルト等の固定手段によりケース部材がセンサ配設部材に一体的に固定されるようにするだけでも良い。或いは、前記図２１の荷重センサ２０４をそのまま用いるとともに、センサ取付穴２０２を大きくして全周に遊びを設け、位置決めフランジ２０８ｄの一部を突出させて所定の２箇所を固設部としてボルト等によりセンサ配設部材（操作ペダル１６）に一体的に固定するようにしても良く、センサ取付穴とケース部材との間に所定の隙間が形成されていれば、センサ取付穴とケース部材はどのような形状であっても良い。

第１３発明の２箇所の固設部は、例えば第２発明の取付面および受け面と同様に、軸状部材の軸心まわりにおいて入力荷重Ｆによりケース部材がセンサ配設部材に対して押圧される側、すなわち入力荷重Ｆの方向の下流側に設定されるが、反対側すなわち入力荷重Ｆの方向の上流側に２箇所の固設部を設定することもできる。

第１４発明では固定手段としてねじ部材が用いられるが、スポット溶接等によって一体的に固定することもできるなど、他の種々の固定手段を採用できる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である車両の常用ブレーキ用の操作ペダル装置１０を示す図で、(a) は操作ペダル１６が踏込みストロークの中間点まで踏込み操作された状態、(b) は踏込みストロークの終端まで踏込み操作された状態である。この車両用操作ペダル装置１０は、前記図２１の操作ペダル装置２００に本発明が適用された場合で、操作ペダル１６にはセンサ取付穴２８が設けられ、そのセンサ取付穴２８内に荷重センサ３０が配設されている。荷重センサ３０には、前記荷重センサ２０４と同様にワイヤハーネス５６が設けられているとともに、そのワイヤハーネス５６の先端部にはコネクタ５８が設けられており、そのコネクタ５８を介して車両の制御回路部に接続されるようになっている。操作ペダル装置１０は操作装置に相当し、操作ペダル１６はセンサ配設部材に相当する。

図２および図３は、本実施例の荷重センサ３０およびセンサ取付穴２８を具体的に示す図で、図２は図１に対応する拡大正面図、すなわち図３の(a) における下方から見た図であり、図３の(a) は図２における中立面Ｓで切断した断面図、(b) は(a) における IIIA−IIIA 断面を示す断面図である。この荷重センサ３０は、円筒形状の起歪体３２を備えていて、その起歪体３２の径方向に加えられる荷重を検出するもので、起歪体３２の外周側に配設された環状のケース部材３４と、起歪体３２の内周側に配設された軸状部材３６とを備えている。ケース部材３４は、起歪体３２の一端部（図３(a) における上端部）が圧入や溶接等により一体的に固設される内周側の円筒形状の連結部６０と、その連結部６０を取り囲むように連結部６０の外周側に設けられた外周壁６２と、それ等の連結部６０と外周壁６２とを一端部において一体的に連結する板状の連結フランジ６４と、連結フランジ６４に連続して外周壁６２よりも外周側へ突き出すように設けられた位置決めフランジ６６とを備えており、全体として２重筒構造を成している。そして、その外周壁６２がセンサ取付穴２８内に嵌め入れられ、且つ位置決めフランジ６６が操作ペダル１６の一方の側面に当接させられた状態で、図示しない板ばね等の固定手段により外周壁６２の一部がセンサ取付穴２８の内壁面に押圧されることにより、一定の姿勢に位置決めされた状態で離脱不能に保持される。

また、軸状部材３６は、起歪体３２の軸方向の他端部（図３(a) における下端部）を圧入や溶接等により一体的に保持しているとともに、軸心部分に設けられた挿通孔３８内を前記クレビスピン２６が挿通させられるようになっている。クレビスピン２６と挿通孔３８および前記クレビス２４との間は何れも相対回転可能で、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って摩擦が小さい方で相対回転させられるが、摩擦を低減するために必要に応じてベアリングや軸受等を介在させることもできる。

このようにケース部材３４および軸状部材３６は、起歪体３２を介して互いに連結されており、外部から径方向すなわち中心線Ｏと直角方向に加えられる入力荷重Ｆが略０の時には、図２および図３に示すように軸状部材３６やクレビスピン２６の軸心Ｑが荷重センサ３０の中心線Ｏと略一致する状態に保持され、起歪体３２も全長に亘って中心線Ｏを中心とする円筒形状を維持している。荷重センサ３０の中心線Ｏは、操作ペダル１６に一体的に配設されるケース部材３４の中心線で、具体的には円筒形状の連結部６０の中心線である。一方、操作ペダル１６の踏込み操作に伴ってオペレーティングロッド２２の反力でケース部材３４と軸状部材３６との間に径方向の荷重Ｆが加えられると、操作ペダル１６側のケース部材３４が軸状部材３６に対して相対的にオペレーティングロッド２２に接近する方向（図３の左方向）へ変位させられ、図４に示すように起歪体３２がせん断変形させられる。ケース部材３４と軸状部材３６との間には、両者の径方向の相対変位や起歪体３２のせん断変形を許容するように環状空間が設けられているとともに、起歪体３２は、径方向から荷重を受けることにより弾性変形可能なフェライト系ステンレス鋼等の金属材料にて構成されており、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って、その操作力に応じてせん断変形させられる。図４の(a) 、(b) はそれぞれ図３の(a) 、(b) に対応する図で、図４の(b) は(a) におけるIVA −IVA 断面図である。なお、起歪体３２の変形量は極僅かで、操作ペダル１６の踏込みストロークには殆ど影響しないが、図面では理解を容易とするために変形量を拡大して示してある。他の図面も同じである。

上記起歪体３２のせん断歪を検出するために、図５に示すように、起歪体３２の外周面には歪検知素子として４個の歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄが取り付けられている。歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄとしては、例えば薄膜型や厚膜型の半導体歪ゲージ、通常の歪ゲージ等が好適に用いられる。図５の(a) は、図４(a) に対応する図で、起歪体３２がせん断変形させられた状態であり、(b) は(a) の上方から見た平面図、(c) は起歪体３２の外周面の展開図である。４個の歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄは、外部荷重によって起歪体３２がせん断歪を生じる方向において、中心線Ｏ（Ｑ）を挟んで対称的な２箇所に、それぞれそのせん断歪により軸方向において引張変形、圧縮変形させられる部分に１個ずつ離間して設けられている。

そして、それ等の歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄが導電性回路パターン５０（図５(c) 参照）によって接続されることにより図６に示すブリッジ回路が形成され、その導電性回路パターン５０の電源電極４２とＧＮＤ（接地）電極４４との間に電源Ｅが接続されることにより、一対の出力電極４６と４８との間から歪に応じた電気信号が出力されるようになっている。電源電極４２に電源Ｅを接続したり、出力電極４６、４８から出力される電気信号を取り出したりするために、それ等の電極に接続されたワイヤハーネス５６（図１参照）が荷重センサ３０から延び出し、コネクタ５８を介して車両の制御回路部に接続されている。起歪体３２の外周面には、予めガラスペースト等の絶縁膜５２（図５(c) 参照）が設けられており、その上に銀等の導電体によって前記導電性回路パターン５０が形成されているとともに、更にその導電性回路パターン５０に一部が接触するように前記歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄが焼成等により一体的に設けられている。なお、荷重センサ３０の内部に制御回路部を設けることも可能である。また、本実施例ではフルブリッジ回路を用いているが、例えば操作ペダル１６の操作力に基づく荷重を受ける部分のみが円弧形状とされた起歪体を用いる場合等には、ハーフブリッジ回路を用いることもできる。

一方、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って、その操作ペダル１６が支持軸１４まわりに回動させられると、オペレーティングロッド２２および操作ペダル１６もクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動させられるため、クレビスピン２６から荷重センサ３０に加えられる入力荷重Ｆの方向が変化し、それに伴って起歪体３２の変形位置も変化する。その入力荷重Ｆの方向の変化に拘らず略一定の検知性能が得られるように、前記歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄの大きさや配設位置等が設定されており、起歪体３２の周方向において入力荷重Ｆの方向の変化角度β（図２参照）よりも大きい所定の角度範囲をカバーする長さ寸法を有するとともに、中立面Ｓに対して対称形状となるように設けられている。中立面Ｓは、荷重センサ３０の中心線Ｏを含む平面で、踏込みストロークの中間点において入力荷重Ｆが中立面Ｓと略一致するように定められており、入力荷重Ｆは、中心線Ｏまわりにおいて中立面Ｓよりも左右の一方に作用する初期状態から、中立面Ｓと一致する状態を経由して反対方向へ作用する状態へ変化する。

ここで、上記ケース部材３４の外周壁６２は、軸状部材３６の軸心Ｑと直角な平面、すなわち図２および図３(b) において、所定の頂角αで凸形状を成すように設けられた平坦な一対の取付壁部６２ａ、６２ｂを備えている。それ等の取付壁部６２ａ、６２ｂの外側面は取付面として機能し、センサ取付穴２８には、その取付壁部６２ａ、６２ｂに対応して頂角αと同じ角度で凹形状を成すように一対の平坦な受け面２８ａ、２８ｂが設けられている。そして、ケース部材３４は、一対の取付壁部６２ａ、６２ｂがそれぞれ一対の受け面２８ａ、２８ｂに面接触させられるように、前記板ばね等の固定手段により図２において下方へ押圧された状態でセンサ取付穴２８内に配設され、一定の姿勢に位置決めされる。なお、図２は、図３(b) に比較して反対の正面側から見た図であり、中立面Ｓに対して取付壁部６２ａ、６２ｂ等の位置が左右反対になっている。上記取付壁部６２ａ、６２ｂは取付部に相当し、受け面２８ａ、２８ｂは荷重受け部に相当する。

上記受け面２８ａ、２８ｂの向きおよび頂角αは、入力荷重Ｆの方向が操作ペダル１６の踏込み操作に伴って前記変化角度βの範囲で変化しても、一対の取付壁部６２ａ、６２ｂが入力荷重Ｆに基づいて常に一対の受け面２８ａ、２８ｂにそれぞれ押圧されるように定められており、具体的には、一対の取付壁部６２ａ、６２ｂが受け面２８ａ、２８ｂから受ける反力により常に前記凸形状の頂点Ｔ側に向かう方向の分力が発生するように定められている。また、前記中立面Ｓは、頂点Ｔと無負荷の状態における軸状部材３６の軸心Ｑすなわち中心線Ｏとを含む平面で、一対の取付壁部６２ａ、６２ｂはその中立面Ｓに対して対称的に設けられているとともに、頂角αは、入力荷重Ｆの方向の変化角度βに対して、（１８０°−β）よりも小さい角度で設定されている。これにより、入力荷重Ｆの方向が変化角度βの範囲で変化しても、その入力荷重Ｆが常に一対の取付壁部６２ａ、６２ｂを介して一対の受け面２８ａ、２８ｂによって受け止められるようになる。なお、頂角αが小さくなると、頂点Ｔに向かう分力が大きくなって撓み変形を生じ易くなるため、例えば８０°以上の角度で設定される。

上記外周壁６２はまた、一対の取付壁部６２ａ、６２ｂに連続して中立面Ｓと平行で且つ中立面Ｓに対して対称的に設けられた一対の並列壁部６２ｃ、６２ｄと、その並列壁部６２ｃ、６２ｄの他端すなわち取付壁部６２ａ、６２ｂと反対側の端部に直角に接続され、それ等の取付壁部６２ｃ、６２ｄを一体的に連結する平板形状の背面壁部６２ｅとを有し、全体として略五角形の野球のホームベース形状とされている。これにより、外周壁６２を薄肉で軽量に維持しつつ、高い剛性が得られて入力荷重Ｆによる変形が防止される。前記センサ取付穴２８は、受け面２８ａ、２８ｂが上記外周壁６２の取付壁部６２ａ、６２ｂに面接触させられるが、それ以外の部分は、外周壁６２との間に所定の隙間を有するように設けられており、取付壁部６２ａ、６２ｂが確実に受け面２８ａ、２８ｂに面接触させられるとともに、その取付壁部６２ａ、６２ｂのみで入力荷重Ｆが受け止められるようになっている。

このような車両用操作ペダル装置１０においては、ケース部材３４と軸状部材３６との相対変位に基づいて操作力を電気的に検出する荷重センサ３０が、操作ペダル１６とオペレーティングロッド２２とを相対回動可能に連結する回動連結部２０に配設され、その回動連結部２０のクレビスピン２６を介して伝達される操作力を検出するようになっており、操作ペダル１６に形成されたセンサ取付穴２８内に荷重センサ３０が配設されるため、操作ペダル装置１０全体を簡単で且つコンパクトに構成でき、従来のペダル装置の搭載条件に何等影響を及ぼすことがない。また、オペレーティングロッド２２やクレビス２４、クレビスピン２６等の周辺部材は従来のペダル装置と同じものを使用できるため、安価に構成することができる。

一方、荷重センサ３０のケース部材３４は、所定の頂角αで凸形状を成すように設けられた一対の平坦な取付壁部６２ａ、６２ｂを備えており、センサ取付穴２８に設けられた一対の平坦な受け面２８ａ、２８ｂにその取付壁部６２ａ、６２ｂの外側面がそれぞれ面接触させられることにより、一定の姿勢に位置決めされる。また、軸状部材３６から起歪体３２を経てケース部材３４に伝達される入力荷重Ｆの方向が、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って変化しても、その入力荷重Ｆが常に一対の取付壁部６２ａ、６２ｂを介して一対の受け面２８ａ、２８ｂによって受け止められるようになっている。これにより、応力集中によるケース部材３４の撓み変形が抑制され、ケース部材３４の撓み変形に起因する起歪体３２の不要な変形、或いはその変形量（歪量）の減少が防止され、操作力の検出精度が向上するとともに、撓み変形が生じ難い高強度材を用いたり大型のケース部材を採用したりする場合に比較して、軽量で且つ安価に構成できる。

また、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って入力荷重Ｆの方向が変化しても、その入力荷重Ｆは常に一対の取付壁部６２ａ、６２ｂを介して一対の受け面２８ａ、２８ｂによって受け止められるようになっているため、荷重センサ３０の位置および姿勢が一定に維持され、円筒形状のケース部材のように揺動変位して操作力の検出精度が損なわれる恐れがない。更に、ケース部材３４の撓み変形が抑制されることから、入力荷重Ｆの方向が変化しても、起歪体３２の変形位置が変化するだけで変形形態が複雑になることはなく、変形量のばらつきが抑制されて入力荷重Ｆを一定とした場合の各歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄの平均歪量がそれぞれ略一定になり、入力荷重Ｆが次第に大きくなる実際のペダル操作時においても検出精度が安定して高い信頼性が得られるようになる。

また、操作ペダル１６の踏込み操作に伴う入力荷重Ｆの方向の変化に拘らず、一対の取付壁部６２ａ、６２ｂが受け面２８ａ、２８ｂから受ける反力により常に凸形状の頂点Ｔ側に向かう方向の分力が発生するように、受け面２８ａ、２８ｂの向きおよび頂角αが定められているため、取付壁部６２ａ、６２ｂと受け面２８ａ、２８ｂとの間の摩擦力とは無関係にそれ等の相対移動が阻止され、入力荷重Ｆが常に確実に一対の取付壁部６２ａ、６２ｂを介して一対の受け面２８ａ、２８ｂによって受け止められるようになり、荷重センサ３０の位置ずれや姿勢変化が一層確実に防止されて検出精度が向上する。

また、入力荷重Ｆの方向の変化角度βに対して、頂角αが（１８０°−β）よりも小さいため、取付壁部６２ａ、６２ｂと受け面２８ａ、２８ｂとの間の摩擦力とは無関係にそれ等の相対移動が阻止され、入力荷重Ｆが常に確実に一対の取付壁部６２ａ、６２ｂを介して一対の受け面２８ａ、２８ｂによって受け止められるようになり、この点でも荷重センサ３０の位置ずれや姿勢変化が更に一層確実に防止されて検出精度が向上する。

また、荷重センサ３０のケース部材３４は、一対の取付面すなわち取付壁部６２ａ、６２ｂがそれぞれセンサ取付穴２８の一対の受け面２８ａ、２８ｂに係合するように配設するだけで良いため、荷重センサ３０の組付性が向上するとともに、操作ペダル１６に対する組付に関して、それ等の取付壁部６２ａ、６２ｂおよび受け面２８ａ、２８ｂ以外の部位では必ずしも高い寸法精度が要求されないため、部品形状の要求精度等が緩和されて製造コストが低減される。

また、一対の取付壁部６２ａ、６２ｂが中立面Ｓに対して対称的に設けられているため、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って入力荷重Ｆの方向が変化しても、その入力荷重Ｆが常に一対の取付壁部６２ａ、６２ｂを介して一対の受け面２８ａ、２８ｂによって受け止められるようにするための受け面２８ａ、２８ｂの向き等の設計が容易になる。本実施例では、操作ペダル１６の踏込みストロークの中間点で、入力荷重Ｆの方向と中立面Ｓとが略一致するように受け面２８ａ、２８ｂの向きが設定されているため、その中立面Ｓを中心として略対称的に入力荷重Ｆの方向が変化させられるようになり、頂角αが適切であれば入力荷重Ｆの方向の変化に拘らず常に一対の取付壁部６２ａ、６２ｂを介して入力荷重Ｆが好適に受け止められる。

また、ケース部材３４は、連結部６０、外周壁６２、および連結フランジ６４を備えている２重筒構造で、その外周壁６２に一対の取付壁部６２ａ、６２ｂが設けられており、軽量で且つ安価に構成できる反面、一対の取付壁部６２ａ、６２ｂが入力荷重Ｆによって比較的撓み変形し易いが、本実施例ではそれ等の取付壁部６２ａ、６２ｂに連続して一対の並列壁部６２ｃ、６２ｄが設けられているため、外周壁６２の剛性が高くなって取付壁部６２ａ、６２ｂの撓み変形が好適に防止される。

また、外周壁６２のうち取付壁部６２ａ、６２ｂ以外はセンサ取付穴２８との間に隙間を有するため、取付壁部６２ａ、６２ｂの外側面すなわち取付面が確実にセンサ取付穴２８の一対の受け面２８ａ、２８ｂに面接触させられるように、ケース部材３４をそのセンサ取付穴２８内に容易に配設することが可能で、その取付壁部６２ａ、６２ｂのみで入力荷重Ｆが受け止められるようになり、高い検出精度が確実に得られる。

また、本実施例は起歪体３２が円筒形状を成していて軸状部材３６と同心に設けられている場合で、４つの歪抵抗素子４０ａ〜４０ｄがそれぞれ中立面Ｓに対して対称形状となるように、その中立面Ｓを跨いで起歪体３２の外周面に所定の角度範囲に亘って設けられているため、ブリッジ回路により操作力を良好に検出できる。

また、オペレーティングロッド２２に対してクレビスピン２６の軸心まわりに相対回動可能に連結される操作ペダル１６がセンサ配設部材とされ、その操作ペダル１６に荷重センサ３０が配設されるため、クレビスピン２６からオペレーティングロッド２２に伝達される最終的な操作力（出力）が荷重センサ３０によって検出され、そのオペレーティングロッド２２の出力に応じて発生させられるブレーキ力を高い精度で検知することができる。

また、操作ペダル１６に設けられたセンサ取付穴２８内にケース部材３４が配設されるとともに、軸状部材３６の軸心Ｑを挿通してセンサ取付穴２８の両側へ突き出すクレビスピン２６の両端部がクレビス２４によって保持されるため、荷重センサ３０にねじれ等の回転モーメントが作用せず、一層高い精度で操作力を検出できる。

図７は、踏込みストロークの中間点における荷重センサ３０を示す図で、前記図２２に対応する図であり、入力荷重Ｆが一対の取付壁部６２ａ、６２ｂを介して一対の受け面２８ａ、２８ｂによって受け止められることから、図２２のような応力集中が防止され、その応力集中に起因するケース部材３４の撓み変形が抑制されて、入力荷重Ｆすなわち操作力を高い検出精度で検出することができる。図７の(a) は無負荷の状態で、(b) は所定の入力荷重Ｆが加えられた状態である。

また、図８は、入力荷重Ｆが加えられた時の力の伝達状態を示す図で、(a) は上記図７(b) と同じ踏込みストロークが中間点の時のものであり、取付壁部６２ａ、６２ｂには、受け面２８ａ、２８ｂから受ける反力により凸形状の頂点Ｔ側に向かう方向の分力が発生し、荷重センサ３０が一対の受け面２８ａ、２８ｂによって確実に位置決めされ、位置ずれや姿勢変化が防止される。そして、その状態から操作ペダル１６が更に踏込み操作されると、図８の(b) に示す状態となり、入力荷重Ｆの方向が変化するが、受け面２８ａ、２８ｂから受ける反力により取付壁部６２ａ、６２ｂには依然として凸形状の頂点Ｔ側に向かう方向の分力が発生するため、荷重センサ３０の位置ずれや姿勢変化が防止される。また、ケース部材３４の撓み変形が抑制されることから、入力荷重Ｆの方向が変化しても、起歪体３２の変形位置が変化し、一対の取付壁部６２ａ、６２ｂの分担荷重が変化するだけで、変形形態が複雑になることはなく、高い検出精度が安定して得られる。なお、この図８は、図７の上段の正面図に比較して、裏側から見た断面図で、取付壁部６２ａ、６２ｂの位置が左右反対になっている。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記実施例と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

図９は、前記図１に対応する図で、(a) は踏込みストロークが中間点の状態で、(b) は踏込みストロークの終端まで踏込み操作された状態である。この車両用操作ペダル装置８０は中間レバー８２を備えており、その中間レバー８２を介して操作ペダル１６からオペレーティングロッド２２に操作力が伝達される。中間レバー８２は、前記支持軸１４と平行な支持ピン８４によって前記ペダルサポート１２に回動可能に配設されているとともに、連結リンク８６を介して操作ペダル１６に連結され、その操作ペダル１６の踏込み操作に連動して機械的に支持ピン８４まわりに回動させられる。連結リンク８６は、その両端部において支持軸１４と平行な一対の連結ピン８８、９０を介してそれぞれ操作ペダル１６、中間レバー８２に相対回動可能に連結されている。

また、中間レバー８２の先端部には、回動連結部９２を介してオペレーティングロッド２２が連結されている。回動連結部９２は、前記回動連結部２０と同様に構成されており、中間レバー８２に設けられたセンサ取付穴内に荷重センサ３０が配設されている。したがって、本実施例でも前記実施例と同様の作用効果が得られる。

なお、連結リンク８６が連結ピン８８を介して操作ペダル１６に相対回動可能に連結される回動連結部や、連結リンク８６が連結ピン９０を介して中間レバー８２に相対回動可能に連結される回動連結部、或いは中間レバー８２が支持ピン８４を介してペダルサポート１２に回動可能に取り付けられる回動連結部に荷重センサ３０を配設して操作力を検出することもできる。

図１０の荷重センサ１００は、起歪体３２、ケース部材３４、および軸状部材３６から成る基本構造は前記実施例と同じであるが、４つの歪抵抗素子１０２ａ〜１０２ｄの配設箇所が相違し、中立面Ｓと、起歪体３２の軸心すなわち中心線Ｏを通り且つ中立面Ｓに対して直角な面とで区分される４箇所に、それぞれ中立面Ｓに対して対称の位置関係となるように設けられている。具体的には、センサ中心線Ｏ（軸心Ｑ）を通り且つ中立面Ｓに対して略４５°で交差する２本の直線と交わる部分が、各歪抵抗素子１０２ａ〜１０２ｄの中心位置となるように、略９０°間隔で所定の角度範囲に設けられている。この場合は、入力荷重Ｆの方向が中立面Ｓと一致する時に、中立面Ｓを挟んで反対側に互いに離間して対称的に設けられた歪抵抗素子１０２ｂと１０２ｄ、および１０２ｃと１０２ａは、それぞれ略同じ変形となり同等の歪量となる。そして、入力荷重Ｆの方向が変化すると、歪抵抗素子１０２ｂと１０２ｄ、１０２ｃと１０２ａは、それぞれ異なった変形となり歪量も変化する。歪抵抗素子１０２ｂおよび１０２ｄの歪量について具体的に説明すると、一定の大きさの入力荷重Ｆを加えて方向を変化させた場合、図１１に示すように、中立面Ｓと一致するセンサ入力角（入力荷重Ｆの方向に相当）＝０°を挟んで反対の特性で変化し、それ等のトータルの歪量はセンサ入力角の変化に拘らず略一定に維持される。歪抵抗素子１０２ａおよび１０２ｃについても同様である。

したがって、中立面Ｓの両側に位置する歪抵抗素子１０２ｂと１０２ｄ、或いは１０２ａと１０２ｃのトータルの歪量を検出することにより、センサ入力角の変化に拘らず操作力を高い精度で検出することができる。図１２は、これ等の歪抵抗素子１０２ａ〜１０２ｄを用いて操作力（入力荷重Ｆに相当）を検出するブリッジ回路を示す図であり、(a) は前記図５の(c) に相当し、(b) は図６に相当する。図１２(b) の回路の「Ｒｃ」は固定抵抗で、起歪体３２とは別の部分、例えばワイヤハーネス５６およびコネクタ５８を介して接続された車両の制御回路部等に設けられている。また、入力荷重Ｆの方向の変化に伴って、各歪抵抗素子１０２ａ〜１０２ｄの歪量（抵抗値）はそれぞれ連続的に変化するため、その歪量（抵抗値）の変化に基づいてセンサ入力角すなわち操作ペダル１６の踏込みストロークを検出することもできる。

図１３および図１４は、荷重センサ３０の更に別の例を示す図で、前記図３および図４に相当する断面図で、各図の(a) は中立面Ｓで切断した縦断面図、(b) は(a) におけるXIIIA −XIIIA 断面図、XIVA−XIVA断面図である。この荷重センサ１１０は、円筒形状の起歪体１１２を備えていて、その起歪体１１２の径方向に加えられる荷重を検出するもので、起歪体１１２の外周側にはケース部材１１４が配設されている。ケース部材１１４は、前記ケース部材３４の外周壁６２と同じホームベース形状の外周面を備えており、一対の取付面１１４ａ、１１４ｂがそれぞれ前記受け面２８ａ、２８ｂに面接触させられる状態で、前記センサ取付穴２８内に一定の姿勢で組み付けられるとともに、起歪体１１２の中心線まわりの一部（図１３、図１４における左側の側壁部分）を溶接等により一体的に保持している。そして、その起歪体１１２の円筒形状の内部を軸状部材１１６が挿通させられ、その両端部が前記クレビス２４に相対回動可能に保持されている。この場合の軸状部材１１６は、クレビスピンすなわち回動連結部２０の連結ピンを兼ねている。

このような荷重センサ１１０は、入力荷重Ｆが略０の時には、図１３に示すようにケース部材１１４が軸状部材１１６の軸心Ｑと略同心になる状態に保持されるとともに、起歪体１１２は、ケース部材１１４に固設された側と反対側、すなわち図１３における右側の側壁部分の内周面が軸状部材１１６に略接するように、軸心Ｑに対して偏心した状態に保持される。これは、図示しないリターンスプリング等の作用でオペレーティングロッド２２が図１(a) の右方向へ押圧されるとともに、操作ペダル１６が図示しないストッパに当接して初期位置に位置決めされることによって規定され、この状態で起歪体１１２は略真円の円筒形状である。一方、操作ペダル１６の踏込み操作に伴ってオペレーティングロッド２２の反力でケース部材１１４と軸状部材１１６との間に径方向の荷重が加えられると、軸状部材１１６がケース部材１１４に対して相対的に図１３、図１４の右方向へ変位させられ、起歪体１１２が図１４に示すように楕円形に引張変形させられる。ケース部材１１４は、軸状部材１１６との相対変位や起歪体１１２の引張変形を許容するように、その環状の内部空間の大きさが定められているとともに、起歪体１１２は、径方向から荷重を受けることにより弾性変形可能なフェライト系ステンレス鋼等の金属材料にて構成されており、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って、その操作力に応じて引張変形させられる。

上記起歪体１１２の引張歪を検出するために、その起歪体１１２の外周面であって、図１４(b) において上下に位置する側壁部分、すなわち引張歪を生じる部分には、歪検知素子として歪抵抗素子が固定されており、これにより操作力を検出することができる。起歪体１１２の外周面には、前記実施例と同様に予めガラスペースト等の絶縁膜が設けられ、その上に銀等の導電体によって導電性回路パターンが形成されるとともに、更にその導電性回路パターンに一部が接触するように歪抵抗素子が焼成等により一体的に設けられている。

本実施例においても、前記ケース部材３４の外周壁６２と同じホームベース形状の外周面を有するケース部材１１４が用いられており、一対の取付面１１４ａ、１１４ｂがそれぞれ受け面２８ａ、２８ｂに面接触させられる状態で、センサ取付穴２８内に一定の姿勢で組み付けられるため、応力集中によるケース部材１１４の撓み変形や入力荷重Ｆの方向の変化による位置ずれ、姿勢変化等が抑制されて高い検出精度が得られるなど、前記実施例と同様の作用効果が得られる。

図１５の荷重センサ１２０は、ケース部材１２２の連結部１２４が八角形の筒形状を成しているとともに、軸状部材１２６も平面視（図１５(a) の正面図と同じ）において連結部１２４と略重なる八角形を成しており、その八角形の８つの辺のうち一つ飛びに位置する４つの辺に相当する部分、すなわち中立面Ｓと、軸心Ｑを通り且つ中立面Ｓに対して直角な面とで区分される４箇所には、それ等の連結部１２４および軸状部材１２６に跨がって４枚の平坦な板状部材１２８ａ〜１２８ｄが一体的に固設されている。板状部材１２８ａ〜１２８ｄは起歪体として機能するもので、板厚方向にせん断荷重を受けることにより弾性変形可能なフェライト系ステンレス鋼等の金属材料にて構成されており、軸心Ｑまわりにおいて軸心Ｑと平行で且つ中立面Ｓに対して対称の位置関係となるように、具体的には中立面Ｓに対して約４５°で傾斜する姿勢で配設されている。そして、それ等の板状部材１２８ａ〜１２８ｄの外側面にはそれぞれ前記歪抵抗素子１０２ａ〜１０２ｄが取り付けられており、前記荷重センサ１００と同様にして操作力（入力荷重Ｆに相当）や操作ペダル１６の踏込みストロークを検出することができる。図１５の(a) は前記図２や図１０に対応する正面図で、(b) は軸状部材１２６および板状部材１２８ａ〜１２８ｄの一部を示す斜視図であり、この板状部材１２８ａ〜１２８ｄの下端部はそれぞれケース部材１２２の連結部１２４に一体的に固設される。

本実施例においても、前記図１０の荷重センサ１００と同様の作用効果が得られる。加えて、本実施例では、軸状部材１２６の軸心Ｑまわりに互いに離間して配設された４枚の平坦な板状部材１２８ａ〜１２８ｄが起歪体として用いられており、その板状部材１２８ａ〜１２８ｄに入力荷重Ｆが集中して作用させられるため、図１６に示すように円筒形状の起歪体３２に比較してせん断歪の歪量が大きくなり、感度や検出精度が向上する。図１６の(c) において一点鎖線で示す歪量のグラフは、(a) に示すように前記荷重センサ１００の起歪体３２に関するもので、実線で示す歪量のグラフ（２箇所）は、(b) に示す本実施例の荷重センサ１２０の下側の一対の板状部材１２８ｂ、１２８ｄに関するものである。

なお、上記実施例では４枚の板状部材１２８ａ〜１２８ｄにそれぞれ１つずつ歪抵抗素子１０２ａ〜１０２ｄが取り付けられていたが、図１７に示すように歪抵抗素子等の歪検知素子１３０を上下に離間して２つずつ取り付け、圧縮変形部分と引張変形部分の２箇所の歪を検出して、前記図６と同様にブリッジ回路により歪信号を取り出すようにしても良い。

図１８の荷重センサ１４０は、前記図３の荷重センサ３０に比較して、位置決めフランジ６６の代わりに外周壁６２の全周に亘って外周側へ延び出す取付用フランジ１４２が設けられたケース部材１５０を有する場合で、その取付フランジ１４２の所定の２位置に挿通孔１４６が設けられている。そして、ケース部材１５０は、外周壁６２がセンサ取付穴２８内に挿入され且つ全周に亘って所定の遊びを有する状態で、２本の固定ボルト１４４がそれぞれ上記挿通孔１４６内を挿通して操作ペダル１６のねじ穴１４８にねじ込まれることにより、その固定ボルト１４４を介して操作ペダル１６に一体的に固定されている。取付用フランジ１４２のうち挿通孔１４６が設けられた部分は固設部で、取付部に相当し、操作ペダル１６のうちねじ穴１４８が設けられた部分は被固設部で、荷重受け部に相当し、固定ボルト１４４はねじ部材で、固定手段に相当する。図１８の(a) は、操作ペダル１６のセンサ取付部位の近傍を示す斜視図で、(b) は(a) におけるXVIIIA−XVIIIA断面の拡大図である。

上記固定ボルト１４４によって操作ペダル１６に固定される２箇所の固設部、すなわち挿通孔１４６が設けられた部分は、図１９に示すように、前記入力荷重Ｆと同じ方向、すなわち図１９の(a) 、(b) において下方となる下流側であって、中立面Ｓに対して対称位置で、且つ軸状部材３６の軸心Ｑすなわちセンサ中心線Ｏまわりに所定の開き角度γだけ隔てた位置である。開き角度γは、入力荷重Ｆの方向の変化角度βよりも大きく、操作ペダル１６の踏込み操作に伴って入力荷重Ｆの方向が変化しても、その入力荷重Ｆの方向が常に開き角度γの範囲内に入るように設定されている。図１９の(a) は、図１８の(b) における上方から見た平面図で、(b) は反対の下方から見た底面図（図２の正面図に相当）である。中立面Ｓは、操作ペダル１６の踏込みストロークの中間点で入力荷重Ｆの方向と略一致する軸心Ｏと平行な面であり、対称面Ｇに相当する。

そして、このような荷重センサ１４０においても、ケース部材１５０に一体に設けられた取付用フランジ１４２に開き角度γだけ隔てて定められた２箇所の固設部（挿通孔１４６が設けられた部分）が、操作ペダル１６の２箇所の被固設部（ねじ穴１４８が設けられた部分）に固定ボルト１４４を介して一体的に固定される一方、開き角度γは、操作ペダル１６の踏込み操作に伴う回動連結部２０の相対回動によって変化する入力荷重Ｆの方向の変化角度βよりも大きく、且つ、その入力荷重Ｆの方向が常に２箇所の固設部（挿通孔１４６）の間に入るように２箇所の固設部（挿通孔１４６）の位置が設定されているため、入力荷重Ｆは常にその２箇所の固設部（挿通孔１４６）および被固設部（ねじ穴１４８）を介して操作ペダル１６によって受け止められるようになり、応力集中によるケース部材１５０の撓み変形が抑制される。これにより、ケース部材１５０の撓み変形に起因する起歪体３２の不要な変形、或いはその変形量（歪量）の減少が防止され、操作力の検出精度が向上するとともに、撓み変形が生じ難い高強度材を用いたり大型のケース部材を採用したりする場合に比較して、軽量で且つ安価に構成できるなど、前記実施例と同様の効果が得られる。

また、前記図３の荷重センサ３０のように一対の取付壁部６２ａ、６２ｂと受け面２８ａ、２８ｂとを面接触させる場合、寸法のばらつきや取付誤差等により例えば図２０の(a) に示すようにケース部材３４の姿勢が変化したり、図２０の(b) に示すように偏当たりしたりする可能性があり、その場合には操作力の検出精度が損なわれる恐れがあるが、本実施例では、一対の固定ボルト１４４により２箇所の固設部（挿通孔１４６）を被固設部（ねじ穴１４８）に一体的に固定するため、ケース部材１５０が操作ペダル１６に対して常に一定の姿勢で配設され、検出精度が安定して高い信頼性が得られる。

また、本実施例では、固定手段として固定ボルト１４４が用いられ、その固定ボルト１４４によって固設部（挿通孔１４６形成部位）が被固設部（ねじ穴１４８形成部位）に一体的に締結されるため、溶接等によって固設する場合に比較して装置が一層安価に構成される。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

本発明が適用された常用ブレーキ用の車両用操作ペダル装置の一例を示す正面図で、(a) は踏込みストロークが中間点の状態、(b) は終端まで踏込み操作された状態である。 図１の実施例の荷重センサを拡大して示す正面図である。 図１の実施例における回動連結部の断面図で、(a) は中立面Ｓで切断した縦断面図、(b) は(a) におけるIIIA−IIIA断面図である。 図３の状態から入力荷重Ｆが加えられて起歪体がせん断変形させられた状態を示す図で、(a) は中立面Ｓで切断した縦断面図、(b) は(a) におけるIVA −IVA 断面図である。 (a) は図４(a) における起歪体を拡大して示す断面図で、(b) は(a) の上方から見た平面図、(c) は起歪体の展開図で、外周面に設けられた歪抵抗素子を説明する図である。 図５(c) に示されている歪抵抗素子が導電性回路パターンで接続されることによって形成されたブリッジ回路を示す回路図である。 図１の実施例の荷重センサの作動を説明する図で、(a) は無負荷状態、(b) は荷重入力状態である。 図１の実施例の荷重センサにおける力の伝達状態を説明する図で、(a) は踏込みストロークが中間点の状態、(b) は更に踏込み操作された状態である。 本発明が中間レバーを有する車両用操作ペダル装置に適用された場合を説明する図で、図１に対応する正面図である。 荷重センサの別の例を説明する図で、図２に対応する正面図である。 図１０の荷重センサにおいて中立面Ｓの両側に対称的に配置された一対の歪検知素子の歪量の変化特性を示す図である。 図１０の荷重センサの電気回路を説明する図で、(a) は起歪体の外周面に設けられた歪抵抗素子を示す図で、図５の(c) に対応する展開図であり、(b) は図６に対応する回路図である。 荷重センサの更に別の例を説明する図で、図３に相当する図であり、(a) は中立面Ｓで切断した縦断面図、(b) は(a) におけるXIIIA −XIIIA 断面図である。 図１３の状態から入力荷重Ｆが加えられて起歪体が楕円形に引張変形させられた状態を示す図で、(a) は中立面Ｓで切断した縦断面図、(b) は(a) におけるXIVA−XIVA断面図である。 荷重センサの更に別の例を説明する図で、(a) は図２に対応する正面図、(b) は軸状部材および板状部材を示す斜視図である。 図１５の実施例の検出感度の向上効果を、図１０の荷重センサ１００と比較して説明する図である。 図１５の実施例において、１枚の板状部材に一対の歪検知素子を取り付けた場合で、図１５の(b) に対応する斜視図である。 荷重センサの更に別の例を説明する図で、(a) はセンサ取付部位の近傍を示す斜視図、(b) は(a) におけるXVIIIA−XVIIIA断面の拡大図である。 図１８の荷重センサを示す図で、(a) は図１８の(b) における上方から見た平面図、(b) は反対の下方から見た底面図である。 図３の荷重センサの検出性能がばらつく可能性を説明する図で、(a) はケース部材の取付姿勢がずれた場合、(b) は形状の寸法誤差で偏当たりが生じる場合である。 本発明の背景技術を説明する図で、(a) は荷重センサ付きの車両用操作ペダル装置の正面図、(b) は(a) におけるXXIA−XXIA断面の拡大図である。 図２１の荷重センサの作動を説明する図で、(a) は無負荷状態、(b) は荷重入力状態である。 図２１の荷重センサにおける力の伝達状態を説明する図で、(a) は踏込みストロークが中間点の状態、(b) は更に踏込み操作された状態である。

符号の説明

１０、８０：車両用操作ペダル装置（操作装置） １６：操作ペダル（センサ配設部材） ２０、９２：回動連結部 ２２：オペレーティングロッド（反力部材） ２６：クレビスピン（連結ピン） ２８：センサ取付穴 ２８ａ、２８ｂ：受け面（荷重受け部） ３０、１００、１１０、１２０、１４０：荷重センサ ３２、１１２：起歪体 ３４、１１４、１２２、１５０：ケース部材 ３６、１１６、１２６：軸状部材 ４０ａ〜４０ｄ、１０２ａ〜１０２ｄ：歪抵抗素子（歪検知素子） ６０、１２４：連結部 ６２：外周壁 ６２ａ、６２ｂ：取付壁部（取付面、取付部） ６２ｃ、６２ｄ：並列壁部 ８２：中間レバー（センサ配設部材） １１４ａ、１１４ｂ：取付面（取付部） １２８ａ〜１２８ｄ：板状部材（起歪体） １３０：歪検知素子 １４２：取付用フランジ １４４：固定ボルト（ねじ部材、固定手段） １４６：挿通孔（固設部、取付部） １４８：ねじ穴（被固設部、荷重受け部） Ｆ：入力荷重 Ｏ：センサの中心線 Ｑ：軸状部材の軸心 Ｓ：中立面 Ｇ：対称面 Ｔ：頂点 α：頂角 β：入力荷重の変化角度 γ：開き角度

Claims (22)

1. 車両に固設されるペダルサポートに支持軸心まわりに回動可能に配設され、運転者によって踏込み操作される操作ペダルと、
   前記操作ペダルの操作力が伝達されるとともに、該操作力に対応する反力が作用させられる反力部材と、
   前記操作ペダルと前記反力部材との間に介在させられ、連結ピンまわりに相対回動可能に一対の部材を連結するとともに、該連結ピンを介して前記操作力を伝達する少なくとも１箇所の回動連結部と、
   前記操作力を電気的に検出する荷重センサと、
   を有する荷重センサ付き車両用操作ペダル装置において、
   前記荷重センサは、軸状部材と、該軸状部材の軸心と直角方向の相対変位可能に且つ該軸状部材を取り囲むように該軸状部材の外周側に配設された環状のケース部材と、該軸状部材と該ケース部材とに跨がって配設された起歪体と、該起歪体に固定された歪検知素子とを備え、前記反力で該軸状部材と該ケース部材とが該軸状部材の軸心と直角方向へ相対変位して該起歪体が変形させられることにより、該起歪体の変形を該歪検知素子によって検出するもので、
   前記ケース部材は、前記回動連結部において前記連結ピンを介して連結される一対の部材の何れか一方のセンサ配設部材に配設され、前記軸状部材は該連結ピンを介して他方の部材に連結される一方、
   前記ケース部材は複数の取付部を有し、前記センサ配設部材に設けられた複数の荷重受け部に該取付部がそれぞれ係合させられることにより、該ケース部材は一定の姿勢に位置決めされて該センサ配設部材に配設されるようになっており、
   前記軸状部材から前記起歪体を経て前記ケース部材に伝達される入力荷重Ｆの方向が、前記操作ペダルの踏込み操作に伴う前記回動連結部の相対回動で相対的に変化しても、該入力荷重Ｆが常に前記複数の取付部を介して前記複数の荷重受け部によって受け止められる
   ことを特徴とする荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
2. 前記複数の取付部は、前記軸状部材の軸心と直角な平面において所定の頂角αで凸形状を成すように設けられた一対の平坦な取付面で、前記複数の荷重受け部は、該取付面に対応して前記センサ配設部材に凹形状を成すように設けられた一対の平坦な受け面であり、
   前記ケース部材は、前記一対の取付面がそれぞれ前記一対の受け面に面接触させられるよう一定の姿勢に位置決めされるとともに、前記入力荷重Ｆにより前記一対の取付面が前記一対の受け面に押圧されるよう配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
3. 前記入力荷重Ｆの方向が、前記操作ペダルの踏込み操作に伴う前記回動連結部の相対回動で相対的に変化しても、前記一対の取付面が該入力荷重Ｆに基づいて常に前記一対の受け面にそれぞれ押圧されるように、該受け面の向きおよび前記頂角αが定められている
   ことを特徴とする請求項２に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
4. 前記受け面の向きおよび前記頂角αは、前記入力荷重Ｆの方向が前記操作ペダルの踏込み操作に伴う前記回動連結部の相対回動で相対的に変化しても、前記一対の取付面が該受け面から受ける反力により常に前記凸形状の頂点側に向かう方向の分力が発生するように定められている
   ことを特徴とする請求項３に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
5. 前記頂角αは、前記操作ペダルの踏込み操作に伴う前記回動連結部の相対回動によって変化する前記入力荷重Ｆの方向の変化角度をβとした時、（１８０°−β）よりも小さい
   ことを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
6. 前記一対の取付面は、該一対の取付面によって形成される前記凸形状の頂点と、無負荷の状態における前記軸状部材の軸心とを含む中立面Ｓに対して対称的に設けられている
   ことを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
7. 前記ケース部材は、前記起歪体が一体的に連結される内周側の連結部と、該連結部を取り囲むように該連結部の外周側に設けられた筒状の外周壁と、該外周壁と前記連結部とを一体的に連結する板状の連結フランジとを備えている一方、
   前記外周壁は、外側面が前記一対の取付面を構成する一対の平板状の取付壁部と、該一対の取付壁部に連続して前記中立面Ｓと平行で且つ該中立面Ｓに対して対称的に設けられた一対の並列壁部とを有し、且つ、該取付壁部以外は前記センサ配設部材との間に隙間を有する
   ことを特徴とする請求項６に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
8. 前記起歪体は円筒形状を成していて、前記軸状部材と同心に設けられており、
   前記歪検知素子は、前記中立面Ｓに対して対称形状となるように前記起歪体の外周面または内周面に所定の角度範囲に亘って複数設けられている
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
9. 前記歪検知素子は、前記中立面Ｓと、前記起歪体の軸心を通り且つ該中立面Ｓに対して直角な面とで区分される４箇所に、それぞれ該中立面Ｓに対して対称の位置関係となるように計４個設けられている
   ことを特徴とする請求項８に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
10. 前記センサ配設部材は、前記反力部材に対して前記連結ピンまわりに相対回動可能に連結される板状の部材で、前記一対の受け面を有するセンサ取付穴が貫通して設けられており、
    前記荷重センサは、前記一対の取付面が前記一対の受け面に面接触させられるように前記ケース部材が前記センサ取付穴内に配設されており、
    前記連結ピンは、前記軸状部材の軸心を挿通させられて前記センサ取付穴の両側へ突き出すように配設されており、
    該連結ピンの両端部は、前記反力部材に一体的に固設されたＵ字形状のクレビスによって保持されている
    ことを特徴とする請求項２〜９の何れか１項に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
11. 前記起歪体は円筒形状を成していて、該円筒形状の一端部および他端部がそれぞれ前記ケース部材および前記軸状部材に一体的に固定されており、前記反力に基づいて該ケース部材と該軸状部材とが相対変位させられることにより、該起歪体に生じるせん断歪が前記歪検知素子によって検出される
    ことを特徴とする請求項２〜１０の何れか１項に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
12. 前記起歪体は、前記軸状部材の軸心まわりに互いに離間して該軸心と平行に複数配設され、それぞれ両端部において該軸状部材および前記ケース部材に一体的に固定された平坦な板状部材で、前記反力に基づいて該ケース部材と該軸状部材とが相対変位させられることにより、該板状部材に生じるせん断歪が前記歪検知素子によって検出される
    ことを特徴とする請求項２〜７の何れか１項に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
13. 前記複数の取付部は、前記軸状部材の軸心に対して直角な方向に延び出すように前記ケース部材に一体に設けられた取付用フランジのうち、前記軸状部材の軸心まわりに所定の開き角度γだけ隔てて定められた２箇所の固設部で、前記荷重受け部は、該固設部が所定の固定手段によって一体的に固定される被固設部であり、
    前記開き角度γは、前記操作ペダルの踏込み操作に伴う前記回動連結部の相対回動によって変化する前記入力荷重Ｆの方向の変化角度βよりも大きく、該入力荷重Ｆの方向が常に前記２箇所の固設部の間に入るように該２箇所の固設部が設定されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
14. 前記固定手段はねじ部材である
    ことを特徴とする請求項１３に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
15. 前記２箇所の固設部は、前記入力荷重Ｆの方向の変化角度βの範囲内の中間位置において前記軸状部材の軸心を含んで定められた対称面Ｇを挟んで対称位置に設定されている
    ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
16. 前記ケース部材は、前記起歪体が一体的に連結される内周側の連結部と、該連結部を取り囲むように該連結部の外周側に設けられた筒状の外周壁と、該外周壁と前記連結部とを一体的に連結する板状の連結フランジとを備えており、該外周壁の一端部から略直角に外側へ延び出すように前記取付用フランジが設けられている
    ことを特徴とする請求項１３〜１５の何れか１項に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
17. 前記起歪体は円筒形状を成していて、前記軸状部材と同心に設けられており、
    前記歪検知素子は、前記対称面Ｇに対して対称形状となるように前記起歪体の外周面または内周面に所定の角度範囲に亘って複数設けられている
    ことを特徴とする請求項１５に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
18. 前記歪検知素子は、前記対称面Ｇと、前記起歪体の軸心を通り且つ該対称面Ｇに対して直角な面とで区分される４箇所に、それぞれ該対称面Ｇに対して対称の位置関係となるように計４個設けられている
    ことを特徴とする請求項１７に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
19. 前記センサ配設部材は、前記反力部材に対して前記連結ピンまわりに相対回動可能に連結される板状の部材で、センサ取付穴が貫通して設けられており、
    前記荷重センサは、前記ケース部材の外周壁が前記センサ取付穴内に全周に亘って遊びを有するように挿入され、且つ前記取付用フランジが前記センサ配設部材の側面に当接する状態で配設されており、
    前記連結ピンは、前記軸状部材の軸心を挿通させられて前記センサ取付穴の両側へ突き出すように配設されており、
    該連結ピンの両端部は、前記反力部材に一体的に固設されたＵ字形状のクレビスによって保持されている
    ことを特徴とする請求項１６に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
20. 前記起歪体は円筒形状を成していて、該円筒形状の一端部および他端部がそれぞれ前記ケース部材および前記軸状部材に一体的に固定されており、前記反力に基づいて該ケース部材と該軸状部材とが相対変位させられることにより、該起歪体に生じるせん断歪が前記歪検知素子によって検出される
    ことを特徴とする請求項１３〜１９の何れか１項に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
21. 前記起歪体は、前記軸状部材の軸心まわりに互いに離間して該軸心と平行に複数配設され、それぞれ両端部において該軸状部材および前記ケース部材に一体的に固定された平坦な板状部材で、前記反力に基づいて該ケース部材と該軸状部材とが相対変位させられることにより、該板状部材に生じるせん断歪が前記歪検知素子によって検出される
    ことを特徴とする請求項１３〜１６および１９の何れか１項に記載の荷重センサ付き車両用操作ペダル装置。
22. 移動操作される操作部材と、
    該操作部材の操作力が伝達されるとともに、該操作力に対応する反力が作用させられる反力部材と、
    前記操作部材と前記反力部材との間に介在させられ、連結ピンまわりに相対回動可能に一対の部材を連結するとともに、該連結ピンを介して前記操作力を伝達する少なくとも１箇所の回動連結部と、
    前記操作力を電気的に検出する荷重センサと、
    を有する荷重センサ付き操作装置において、
    前記荷重センサは、軸状部材と、該軸状部材の軸心と直角方向の相対変位可能に且つ該軸状部材を取り囲むように該軸状部材の外周側に配設された環状のケース部材と、該軸状部材と該ケース部材とに跨がって配設された起歪体と、該起歪体に固定された歪検知素子とを備え、前記反力で該軸状部材と該ケース部材とが該軸状部材の軸心と直角方向へ相対変位して該起歪体が変形させられることにより、該起歪体の変形を該歪検知素子によって検出するもので、
    前記ケース部材は、前記回動連結部において前記連結ピンを介して連結される一対の部材の何れか一方のセンサ配設部材に配設され、前記軸状部材は該連結ピンを介して他方の部材に連結される一方、
    前記ケース部材は複数の取付部を有し、前記センサ配設部材に設けられた複数の荷重受け部に該取付部がそれぞれ係合させられることにより、該ケース部材は一定の姿勢に位置決めされて該センサ配設部材に配設されるようになっており、
    前記軸状部材から前記起歪体を経て前記ケース部材に伝達される入力荷重Ｆの方向が、前記操作部材の踏込み操作に伴う前記回動連結部の相対回動で相対的に変化しても、該入力荷重Ｆが常に前記複数の取付部を介して前記複数の荷重受け部によって受け止められる
    ことを特徴とする荷重センサ付き操作装置。

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