回転運動入力型操作シミュレータ
【課題】反力発生ばねが線形的なばね特性を有するものであっても操作手段に対する操作の全域に亘り操作量と操作反力との関係として好ましい連続的な非線形特性を達成する。
【解決手段】ブレーキペダル２１２に対する運転者の制動操作に応じて回転運動する入力部材１４と、軸線１２の周りに回転し入力部材１４に回転運動を付与するブレーキペダル８０と、変形量に応じて線形的に反力を発生する圧縮コイルばね６８と、圧縮コイルばね６８を変形させる出力部材１６と、入力部材と出力部材との間に設けられ入力部材の回転運動を直線運動に変換して出力部材１６に伝達し、圧縮コイルばね６８の反力を出力部材を介して入力部材に伝達する伝達手段８２とを有する回転運動入力型操作シミュレータ。伝達手段８２は入力部材１４の回転運動量に対する出力部材１６の直線運動量の比を入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させる。
【解決手段】ブレーキペダル２１２に対する運転者の制動操作に応じて回転運動する入力部材１４と、軸線１２の周りに回転し入力部材１４に回転運動を付与するブレーキペダル８０と、変形量に応じて線形的に反力を発生する圧縮コイルばね６８と、圧縮コイルばね６８を変形させる出力部材１６と、入力部材と出力部材との間に設けられ入力部材の回転運動を直線運動に変換して出力部材１６に伝達し、圧縮コイルばね６８の反力を出力部材を介して入力部材に伝達する伝達手段８２とを有する回転運動入力型操作シミュレータ。伝達手段８２は入力部材１４の回転運動量に対する出力部材１６の直線運動量の比を入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作シミュレータに係り、更に詳細には自動車等の車両のブレーキ装置のブレーキストロークシミュレータの如く、オペレータによる操作手段の操作を許すと共に操作手段を介してオペレータに所要の操作反力を与える回転運動入力型操作シミュレータに係る。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両のブレーキ装置に於いては、運転者がブレーキペダルを踏み込むことにより制動操作が行われ、運転者の制動操作量に基づいて各車輪の制動圧が制御されるブレーキ装置の場合には、一般に、運転者が感じる操作反力は運転者の制動操作量の増大につれて操作反力の増大率が漸次増大し、これにより運転者の制動操作量（ブレーキストローク）と操作反力（ブレーキ反力）との関係が非線形であることが好ましい。
【０００３】
かかるブレーキストローク−ブレーキ反力の非線形特性を達成するブレーキストロークシミュレータは従来より種々の構成のものが提案されており、例えば下記の特許文献１にはブレーキストローク・ブレーキ反力の非線形特性を調節し得るよう構成されたブレーキストロークシミュレータが記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１１２０３４号公報
【発明の開示】
【０００４】
ブレーキストローク−ブレーキ反力の関係が非線形である従来のブレーキストロークシミュレータは、一般に、ばね定数が一定で互いに異なる複数の反力発生ばねを有し、ブレーキストロークによって反力発生ばね全体としてのばね定数が異なることにより非線形特性を達成するようになっている。そのためブレーキストロークに対するブレーキ反力の関係が不連続な非線形であり、好ましい連続的な非線形ではないという問題がある。
【０００５】
またブレーキストロークに対するブレーキ反力の関係を連続的な非線形にすべく、非線形のばね特性を有する一つの反力発生ばねを使用することが考えられるが、ブレーキストロークの全域に亘りブレーキストロークに対するブレーキ反力の関係を好ましい連続的な非線形にする反力発生ばねを形成することが非常に困難である。
【０００６】
尚、ブレーキストローク−ブレーキ反力の非線形特性に関する上述の問題は、ブレーキストロークシミュレータに限られるものではなく、操作手段がオペレータによって操作され、オペレータによる操作手段の操作を許容すると共に、操作手段を介して運転者に操作反力を付与するフライトシミュレータの如き他の操作シミュレータについても同様に存在する。
本発明は、従来の操作シミュレータに於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、操作手段に対するオペレータの操作量と反力発生ばねに対する変形量との関係を連続的な非線形の関係にすることにより、反力発生ばねが線形的なばね特性を有するものであっても操作手段に対する操作の全域に亘り操作量と操作反力との関係として好ましい連続的な非線形特性を達成する回転運動入力型操作シミュレータを提供することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
【０００７】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち軸線の周りに回転運動する入力部材と、オペレータによって操作されることにより軸線の周りに回転し前記入力部材に回転運動を付与する操作手段と、変形量に応じて反力を発生する反力発生手段を直線運動することにより変形させる出力部材と、前記入力部材と前記出力部材との間に設けられ前記入力部材の回転運動を直線運動に変換して前記出力部材に伝達すると共に、前記反力発生手段の反力を前記出力部材を介して前記入力部材に伝達する伝達手段とを有し、オペレータによる前記操作手段の操作を許容すると共に、前記操作手段を介してオペレータに操作反力を付与する回転運動入力型操作シミュレータにして、前記反力発生手段は変形量に応じて線形的に反力を発生し、前記伝達手段は前記入力部材の回転運動量に対する前記出力部材の直線運動量の比を前記入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成されていることを特徴とする回転運動入力型操作シミュレータによって達成される。
【０００８】
上記請求項１の構成によれば、伝達手段は入力部材の回転運動量に対する出力部材の直線運動量の比を入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させるので、入力部材の回転運動量に対する反力発生手段の変形量の比を入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させることができ、従って反力発生手段がその変形量に応じて線形的に反力を発生するものであっても、入力部材の回転運動量に対する反力発生手段の反力の関係を所望の連続的な非線形の関係にすることができ、これにより操作手段に対する操作の全域に亘り操作量と操作反力との関係として好ましい連続的な非線形特性を達成することができる。
【０００９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記伝達手段は前記入力部材に設けられたカムと、前記出力部材に設けられ前記カムに係合するカムフォロアとを有し、前記カムフォロアが前記カムに従動することにより前記入力部材の回転運動量に対する前記出力部材の直線運動量の比を前記入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成される（請求項２の構成）。
【００１０】
上記請求項２の構成によれば、カムフォロアがカムに従動することにより入力部材の回転運動量に対する出力部材の直線運動量の比が入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化されるので、入力部材の回転運動量に対する出力部材の直線運動量の比を確実に入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させることができると共に、カム及びカムフォロアの設定によって所望の連続的な非線形特性を達成することができる。
【００１１】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記入力部材及び前記出力部材は前記軸線に対し同軸にて互いに他に対し相対運動可能に互いに嵌合しているよう構成される（請求項３の構成）。
【００１２】
上記請求項３の構成によれば、入力部材及び出力部材は軸線に対し同軸にて互いに他に対し相対運動可能に互いに嵌合しているので、例えば入力部材及び出力部材が軸線に沿って配設された構造の場合に比して、操作シミュレータの軸線方向の長さを低減し、操作シミュレータをコンパクト化することができる。
【００１３】
また本発明によれば、上記請求項１乃至３の何れかの構成に於いて、前記伝達手段は前記入力部材の回転運動を直線運動に変換して前記出力部材に伝達し、前記出力部材が前記反力発生手段より受けた反力を前記入力部材の回転運動量の増大方向とは逆方向の反力トルクに変換して前記入力部材に伝達するよう構成される（請求項４の構成）。
【００１４】
上記請求項４の構成によれば、入力部材の回転運動が直線運動に変換されて出力部材に伝達され、出力部材が反力発生手段より受けた反力が入力部材の回転運動量の増大方向とは逆方向の反力トルクに変換されて入力部材に伝達されるので、反力発生手段が出力部材の直線運動方向に変形されることにより発生された反力を操作手段の枢動操作量増大方向とは逆方向の反力として確実に操作手段に伝達させることができる。
【００１５】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項２乃至４の何れかの構成に於いて、前記カム及び前記カムフォロアの一方はカム溝であり、前記カム及び前記カムフォロアの他方は前記カム溝に係合し前記カム溝に沿って移動するカム溝係合部材であり、前記カム溝は前記軸線の周りに周方向に対し傾斜して延在し且つ周方向に対する傾斜角が連続的に漸次変化するよう湾曲しているよう構成される（請求項５の構成）。
【００１６】
上記請求項５の構成によれば、カム溝係合部材がカム溝に係合しカム溝に沿って移動し、カム溝は軸線の周りに周方向に対し傾斜して延在し且つ周方向に対する傾斜角が連続的に漸次変化するよう湾曲しているので、カム溝係合部材がカム溝に係合した状態にてカム溝に沿って移動することにより入力部材の回転運動量に対する出力部材の直線運動量の比を入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させることができ、従ってカム溝の湾曲形状の設定によって所望の連続的な非線形特性を達成することができる。
【００１７】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項３乃至５の何れかの構成に於いて、前記反力発生手段は前記軸線に沿う方向の変形を受けることにより変形量に応じて線形的に前記軸線に沿う方向の反力を発生するよう構成される（請求項６の構成）。
【００１８】
上記請求項６の構成によれば、反力発生手段は軸線に沿う方向の変形を受けることにより変形量に応じて線形的に軸線に沿う方向の反力を発生するので、出力部材の軸線に沿う方向の直線運動量に応じて線形的に増減する軸線に沿う方向の反力を出力部材に対し付与することができる。
【００１９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至６の何れかの構成に於いて、前記入力部材はハウジングにより直線運動可能に支持され、前記ハウジングと共働して両側に二つのシリンダ室を郭定しており、前記入力部材の回転運動量の増大に伴い容積が減少する側のシリンダ室は作動流体にて充填され且つ作動流体の圧力にて作動する装置に連通接続されているよう構成される（請求項７の構成）。
【００２０】
上記請求項７の構成によれば、入力部材の回転運動量の増大に伴い容積が減少する側のシリンダ室は作動流体にて充填され且つ作動流体の圧力にて作動する装置に連通接続されているので、入力部材の回転運動量に対する作動流体の供給量の比が入力部材の回転運動量の増大に伴って漸次増大するよう、作動流体の圧力にて作動する装置へ作動流体を供給することができ、これにより操作手段に対するオペレータの操作量に対する作動流体の供給量の比が入力部材の回転運動量の増大に伴って漸次増大するよう、作動流体の圧力にて作動する装置へ作動流体を供給することができる。
【００２１】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項７の構成に於いて、前記入力部材の回転運動量の増大に伴い容積が増大する側のシリンダ室は該シリンダ室内の圧力を制御する手段に連通接続されているよう構成される（請求項８の構成）。
【００２２】
上記請求項８の構成によれば、入力部材の回転運動量の増大に伴い容積が増大する側のシリンダ室内の圧力を制御することができ、これにより操作手段に対するオペレータの操作を補助することができると共に、操作手段に対するオペレータの操作に依存せずに作動流体の圧力にて作動する装置へ作動流体を供給することができる。
【００２３】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至４の何れかの構成に於いて、前記伝達手段は前記入力部材の回転運動を前記軸線を横切る方向の直線運動に変換して前記出力部材に伝達するよう構成される（請求項９の構成）。
【００２４】
上記請求項９の構成によれば、入力部材の回転運動が軸線を横切る方向の直線運動に変換されて出力部材に伝達されるので、出力部材の直線運動の方向を軸線を横切る方向に設定することができ、従って出力部材による反力発生手段に対する変形方向を軸線を横切る方向に設定することができる。
【００２５】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項５乃至８の何れかの構成に於いて、前記カム溝係合部材は出力部材に固定され径方向に延在する軸部材と、前記軸部材に回転可能に支持され前記カム溝の壁面に転動可能に係合するカムローラとを有するよう構成される（請求項１０の構成）。
【００２６】
上記請求項１０の構成によれば、カム溝係合部材は出力部材に固定され径方向に延在する軸部材と、軸部材に回転可能に支持されカム溝の壁面に転動可能に係合するカムローラとを有するので、カム溝係合部材がカム溝の壁面に転動可能に係合していない構造の場合に比して、カム溝係合部材とカム溝の壁面との間の摩擦を低減し、入力部材の回転運動と出力部材の直線運動との間の運動変換を円滑に行わせることができる。
【００２７】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１０の構成に於いて、前記カム溝係合部材は前記軸部材に回転可能に支持され前記出力部材の直線運動の方向に沿って延在するガイド溝の壁面に転動可能に係合するガイドローラを有するよう構成される（請求項１１の構成）。
【００２８】
上記請求項１１の構成によれば、カム溝係合部材は軸部材に回転可能に支持され出力部材の直線運動の方向に沿って延在するガイド溝の壁面に転動可能に係合するガイドローラを有するので、ガイド溝の壁面に転動可能に係合するガイドローラを有しない構造の場合に比して、軸部材を確実に出力部材の直線運動の方向に沿って移動させることができ、これにより入力部材の回転運動と出力部材の直線運動との間の運動変換を円滑に行わせることができる。
〔課題解決手段の好ましい態様〕
【００２９】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至１１の何れかの構成に於いて、伝達手段は入力部材の回転運動量に対する出力部材の直線運動量の比が入力部材の回転運動量の増大につれて漸次増大するよう、入力部材の回転運動量に対する出力部材の直線運動量の比を入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成される（好ましい態様１）。
【００３０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至１１又は上記好ましい態様１の何れかの構成に於いて、操作手段は軸線の周りに枢動するよう構成される（好ましい態様２）。
【００３１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至１１又は上記好ましい態様１又は２の何れかの構成に於いて、操作手段は一端にて入力部材に一体的に連結されているよう構成される（好ましい態様３）。
【００３２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３乃至８又は１０又は１１又は上記好ましい態様１乃至３の何れかの構成に於いて、入力部材はハウジングを囲繞する状態にてハウジングにより軸線の周りに回転可能に支持され、出力部材はハウジング内にて軸線に沿って直線運動可能にハウジングにより支持されているよう構成される（好ましい態様４）。
【００３３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５乃至８又は１０又は１１又は上記好ましい態様１乃至４の何れかの構成に於いて、軸線の周りに等間隔に隔置された複数のカム溝及びカム溝係合部材が設けられているよう構成される（好ましい態様５）。
【００３４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５乃至８又は１０又は１１又は上記好ましい態様１乃至５の何れかの構成に於いて、カム溝は入力部材に設けられ、カム溝係合部材は出力部材により支持されているよう構成される（好ましい態様６）。
【００３５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５乃至８又は１０又は１１又は上記好ましい態様１乃至６の何れかの構成に於いて、作動流体の圧力にて作動する装置は作動流体の圧力に応じた反力を出力部材に付与することにより反力発生手段として作用するよう構成される（好ましい態様７）。
【００３６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項９又は上記好ましい態様１乃至３の何れかの構成に於いて、伝達手段は偏心カムにより入力部材の回転運動を軸線を横切る方向の直線運動に変換して出力部材に伝達するよう構成される（好ましい態様８）。
【００３７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１１又は上記好ましい態様１乃至７の何れかの構成に於いて、入力部材はハウジングを囲繞する状態にてハウジングにより軸線の周りに回転可能に支持され、ガイド溝はハウジングに設けられているよう構成される（好ましい態様９）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施例について詳細に説明する。
［第一の実施例］
【００３９】
図１はブレーキバイワイヤ式のブレーキ装置に使用されるブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第一の実施例を示す軸線に沿う断面図、図２は第一の実施例の出力ロータを平面に展開して示す展開図、図３は車両に搭載された状態にて第一の実施例の操作シミュレータを示す解図的側面図である。
【００４０】
これらの図に於いて、１０はブレーキストロークシミュレータを全体的に示しており、ストロークシミュレータ１０は軸線１２の周りに回転可能な入力部材としての入力ロータ１４と、軸線１２に沿って直線運動可能な出力部材としての出力ピストン１６と、入力ロータ１４を軸線１２の周りに回転可能に支持すると共に、出力ピストン１６を軸線１２に沿って直線運動可能に支持するハウジング１８とを有している。
【００４１】
ハウジング１８は一端にて開口し軸線１２に沿って延在する円筒形の本体１８Ａと、本体１８Ａの開口端にねじ込み又は圧入等の手段により固定されたエンドキャップ１８Ｂとよりなっている。入力ロータ１４はハウジング１８の円筒部にその外側にて遊嵌合し、その軸線に沿う両端部にて本体１８Ａとの間に設けられたアンギュラベアリング２０及び２２によりハウジング１８に対し相対的に軸線１２の周りに回転可能に支持されている。
【００４２】
アンギュラベアリング２０及び２２は入力ロータ１４がハウジング１８に対し相対的に軸線１２の周りに回転することを許すが、入力ロータ１４がハウジング１８に対し相対的に軸線１２に沿って移動することを阻止する。アンギュラベアリング２０及び２２に対し軸線方向外側には軸線１２の周りに環状に延在するカップシール２４及び２６が装着されている。カップシール２４及び２６はゴムの如き弾性材よりなり、入力ロータ１４がハウジング１８に対し相対的に軸線１２の周りに回転することを許しつつアンギュラベアリング２０及び２２に粉塵や泥水等の異物が侵入することを阻止する。
【００４３】
本体１８Ａの端壁及びエンドキャップ１８Ｂにはそれぞれ軸線１２に沿って互いに離れる方向へ突出する支持軸２８及び３０が一体に設けられている。支持軸２８及び３０はそれぞれ取り付けブラケット３２及び３４の耳部３２Ａ及び３４Ａに設けられた孔３６及び３８に挿通されている。また支持軸２８及び３０は雄ねじを有し、それらの雄ねじにはそれぞれ耳部３２Ａ及び３４Ａに対し本体１８Ａの端壁及びエンドキャップ１８Ｂとは反対の側に於いてナット４０及び４２が螺合し、これによりハウジング１８は取り付けブラケット３２及び３４によりそれらの間に支持されている。
【００４４】
取り付けブラケット３２及び３４はそれぞれ耳部３２Ａ及び３４Ａに対し垂直に延在するベース部３２Ｂ及び３４Ｂを有し、ベース部３２Ｂ及び３４Ｂの両端近傍には二つのボルト孔４４及び４６が設けられている。図３に示されている如く、取り付けブラケット３２及び３４はボルト孔４４及び４６に挿通されたボルト４８により車体５０に取り付けられるようになっている。
【００４５】
特に図示の実施例に於いては、本体１８Ａ及びエンドキャップ１８Ｂにはそれぞれ支持軸２８及び３０より径方向外方へ隔置された位置に於いて軸線１２に沿って支持軸２８及び３０の突出方向に突出する突起５２及び５４が一体に設けられている。突起５２及び５４はそれぞれ取り付けブラケット３２及び３４の耳部３２Ａ及び３４Ａに設けられた係合孔５６及び５８に挿通され、これによりハウジング１８が軸線１２の周りに回転することが確実に防止されるようになっている。
【００４６】
出力ピストン１６はハウジング１８の円筒部内に軸線１２に沿って往復動可能に配置されており、エンドキャップ１８Ｂの側へ向けて開いたコの字形の断面形状を有している。出力ピストン１６はハウジング１８と共働して第一のシリンダ室６０及び第二のシリンダ室６２を郭定しており、これらのシリンダ室は出力ピストン１６に設けられた連通孔１６Ｃにより互いに連通接続されている。出力ピストン１６の両端部の外周にはテフロン（登録商標）リングの如き減摩リング６４及び６６が装着されており、減摩リング６４及び６６は出力ピストン１６がハウジング１８に対し相対的に直線運動する際の摩擦抵抗を低減する。第二のシリンダ室６２内にて出力ピストン１６とエンドキャップ１８Ｂとの間には反力発生手段としての圧縮コイルばね６８が弾装されており、圧縮コイルばね６８は線形のばね特性を有し、軸線１２に沿って延在している。
【００４７】
荷重伝達ロッド７０が出力ピストン１６を貫通して軸線１２に垂直に延在し、圧入等の手段により出力ピストン１６に固定されている。荷重伝達ロッド７０の両端部はハウジング１８の円筒状の側壁に設けられたガイド溝７２を貫通して入力ロータ１４に設けられたカム溝７４内まで延在している。また荷重伝達ロッド７０の両端部は実質的に球形のガイドローラ７６及びカムローラ７８を自らの軸線７０Ａの周りに回転可能に支持している。各ガイドローラ７６は対応するガイド溝７２の壁面に転動可能に係合し、各カムローラ７８はカム溝７４の壁面に転動可能に係合している。ガイド溝７２及びカム溝７４の幅はそれぞれガイドローラ７６及びカムローラ７８の最大直径よりも極僅かに大きい値に設定されている。
【００４８】
二つのガイド溝７２は軸線１２の周りに互いに１８０°隔置されると共に軸線１２に平行に直線的に延在しており、従ってガイドローラ７６は荷重伝達ロッド７０の周りの回転運動を除けば、ガイド溝７２内を軸線１２に沿って直線的にのみ運動可能である。二つのカム溝７４も軸線１２の周りに互いに１８０°隔置されているが、図２に示されている如く、カム溝７４は軸線１２及び周方向に対し傾斜した状態にて湾曲して延在している。従ってカムローラ７８は荷重伝達ロッド７０の周りの回転運動を除けば、カム溝７４内を軸線１２及び周方向に対し傾斜し湾曲した運動軌跡に沿ってのみ運動可能である。
【００４９】
入力ロータ１４の周りにはブレーキペダル８０の円筒部８０Ａが軸線１２に沿って延在するよう配置され、円筒部８０Ａは入力ロータ１４に圧入等の手段により一体的に固定されており、これによりブレーキペダル８０は軸線１２の周りに枢動可能である。円筒部８０Ａはカム溝７７の外周を塞いでおり、これによりカム溝７４は外界と遮断されている。ブレーキペダル８０は円筒部８０Ａとは反対の端部に運転者の足により踏み込み操作されるぺダル部８０Ｂを有し、円筒部８０Ａ及びぺダル部８０Ｂはアーム部８０Ｃにより一体に接続されている。尚図には示されていないストッパによりブレーキペダル８０の戻り方向の枢動が規制され、これにより非制動時にはブレーキペダル８０はストッパにより設定される初期位置に位置決めされるようになっている。
【００５０】
かくして図示の第一の実施例に於いては、荷重伝達ロッド７０、ガイド溝７２、カム溝７４、ガイドローラ７６等は、互いに共働して入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動を軸線１２に沿う直線運動に変換して出力ピストン１６に伝達し、出力ピストン１６を介して圧縮コイルばね６８を変形させると共に、圧縮コイルばね６８の軸線方向の反力を軸線１２の周りにブレーキペダル８０を戻す方向に作用する反力として入力ロータ１４に伝達する伝達手段８２として機能する。
【００５１】
特にこの実施例に於ける伝達手段８２は、入力ロータ１４の回転運動量に対する出力ピストン１６の直線運動量の比が入力ロータ１４の回転運動量の増大につれて漸次増大するよう、入力ロータ１４の回転運動量に対する出力ピストン１６の直線運動量の比を入力ロータ１４の回転運動量に応じて変化させることにより、入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動量に対する圧縮コイルばね６８の変形量の比が入力ロータ１４の回転運動量の増大につれて漸次増大するよう、入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動量に対する圧縮コイルばね６８の変形量の比を入力ロータ１４の回転運動量に応じて変化させる。
【００５２】
特に図示の第一の実施例に於いては、二つのガイド溝７２及び二つのカム溝７４はそれぞれ軸線１２の周りに互いに１８０°隔置された位置に設けられ、ガイド溝７２及びカム溝７４の図にて右端は軸線１２に沿う同一の軸線方向位置に位置している。またブレーキペダル８０に対し踏力が与えられない非制動時には、圧縮コイルばね６８のばね力が出力ピストン１６に与えられることにより、ガイドローラ７６及びカムローラ７８はそれぞれガイド溝７２及びカム溝７４の図にて右端に当接する初期位置に位置するようになっている。またガイドローラ７６及びカムローラ７８が初期位置にあるときには、出力ピストン１６は第一のシリンダ室６０の容積が最小になり且つ第二のシリンダ室６２の容積が最大になって圧縮コイルばね６８の圧縮変形量が最小になる初期位置に位置決めされる。
【００５３】
また各カム溝７４は図２で見て右端より左端へ向かうにつれて周方向に対する傾斜角が漸次小さくなるよう湾曲して延在している。従って伝達手段８２は図４に示されている如く入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動量が増大するにつれて入力ロータ１４の回転運動量に対する出力ピストン１６の直線運動量の比を漸次増大させ、これにより入力ロータ１４の回転運動量に対する圧縮コイルばね６８の圧縮変形量の比を漸次増大する。
【００５４】
尚運転者の制動操作量は運転者によりブレーキペダル８０のぺダル部８０Ｂに与えられる踏力若しくはブレーキペダル８０の枢動角度の如き変位量として検出され、運転者の制動操作量に応じて図には示されていない制御装置によって各車輪の制動圧が制御されることにより各車輪の制動力が制御される。このことは後述の第二の実施例についても同様である。
【００５５】
上述の如く構成された第一の実施例に於いて、運転者によりブレーキペダル８０のぺダル部８０Ｂが踏み込まれることによりブレーキペダル８０が軸線１２の周りに枢動されると、入力ロータ１４がブレーキペダル８０の枢動角度と同一の回転角度軸線１２の周りに回転駆動され、伝達手段８２により入力ロータ１４の回転運動が軸線１２に沿う直線運動に変換されて出力ピストン１６に伝達され、出力ピストン１６の直線運動により圧縮コイルばね６８が変形される。そして圧縮コイルばね６８の軸線方向の反力が伝達手段８２により出力ピストン１６より軸線１２の周りの反力トルクとして入力ロータ１４に伝達され、入力ロータ１４よりブレーキペダル８０へその踏み込み方向とは逆方向の荷重として伝達され、これにより運転者に対し踏み込み操作の反力が与えられる。
【００５６】
この場合ブレーキペダル８０の踏み込み量の増大につれて伝達手段８２により入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動量に対する圧縮コイルばね６８の変形量の比が漸次増大されるので、ブレーキペダル８０の踏み込み量に対するペダル反力の比が漸次増大し、従ってト圧縮コイルばね６８自体のばね特性は線形のばね特性であるが、ブレーキペダル８０の踏み込み量に対するペダル反力の特性は図５に示されている如き連続的な非線形の特性になる。
【００５７】
かくして図示の第一の実施例によれば、ストロークシミュレータ１０は運転者によりブレーキペダル８０のぺダル部８０Ｂが踏み込まれる場合に、運転者によるブレーキペダル８０の踏み込みストロークを許容すると共に、運転者がブレーキペダル８０より感じる制動操作反力をブレーキペダル８０の踏み込み量の増大につれて連続的な非線形の特性にて増大させ、これにより最適な制動操作フィーリングを達成することができる。
【００５８】
特に図示の第一の実施例によれば、入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動が伝達手段８２によって軸線１２に沿う出力ピストン１６の直線運動に変換され、反力発生手段としての圧縮コイルばね６８が軸線１２に沿って変形されるので、例えば反力発生手段が径方向に変形される後述の第二の実施例の場合に比して、ブレーキストロークシミュレータ１０の直径を小さくすることができる。
【００５９】
また図示の第一の実施例によれば、入力ロータ１４はハウジング１８外にて回転動可能にハウジング１８により支持され、出力ピストン１６はハウジング１８内にて往復動可能にハウジング１８により支持され、入力ロータ１４、出力ピストン１６、ハウジング１８は軸線１２に整合して互いに嵌合しているので、例えば入力ロータ１４及び出力ピストン１６が軸線１２に沿って配設されている場合に比して、ストロークシミュレータ１０の軸線方向長さを小さくすることができる。尚このことは後述の第三の実施例についても同様である。
【００６０】
また図示の第一の実施例によれば、入力ロータ１４はハウジング１８外にてハウジング１８により回転可能に支持され、出力ピストン１６はハウジング１８内にてハウジング１８により往復動可能に支持されているので、入力ロータ１４及び出力ピストン１６がハウジング内にて互いに他に対し相対的に回転可能且つ往復動可能にハウジングにより支持される構造の場合に比して入力ロータ１４及び出力ピストン１６の支持剛性を高くすることができる。尚このことも後述の第三の実施例についても同様である。
［第二の実施例］
【００６１】
図６はブレーキバイワイヤ式のブレーキ装置に使用されるブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第二の実施例を示す軸線に沿う断面図である。尚図６に於いて図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。このことは後述の第三の実施例についても同様である。
【００６２】
この第二の実施例に於いては、入力ロータ１４は円柱状の軸部材８４によりアンギュラベアリング２０及び２２を介して軸線１２の周りに回転可能に支持されている。軸部材８４は第一の実施例の支持軸２８及び３０と同様の支持軸８６及び８８を有し、支持軸８６及び８８は軸線１２に沿って軸部材８４の両側に突出している。また支持軸８６及び８８は雄ねじを有し、それらの雄ねじにはそれぞれ取り付けブラケット３２及び３４の耳部３２Ａ及び３４Ａに対し軸部材８４とは反対の側に於いてナット４０及び４２が螺合し、これにより軸部材８４は取り付けブラケット３２及び３４によりそれらの間に軸線１２の周りに回転不能に支持されている。尚軸部材８４には第一の実施例の突起５２及び５４に対応する突起は設けられていないが、突起５２及び５４と同様の突起により軸部材８４が軸線１２の周りに回転することが確実に防止されるようになっていてもよい。
【００６３】
入力ロータ１４の径方向外側には偏心カム部材９０が嵌合し、圧入等の手段により入力ロータ１４に固定されている。偏心カム部材９０は軸線１２に対し平行に偏心した軸線９２を中心とする円筒状の外周面を有し、小径部には大径部に当接する状態にてボールベアリング９４のインナレースが固定されている。ボールベアリング９４のアウタレースは偏心カム部材９０を囲繞するよう軸線９２に沿って延在する円筒体９６の一端部の内周面に圧入等の手段により固定されている。円筒体９６の他端には円筒体９６の内側に粉塵や泥水の如き異物が侵入することを防止するエンドキャップが圧入等の手段により固定されていてもよい。
【００６４】
また軸部材８４には軸線１２に対し垂直に延在するガイド孔９８が設けられており、ガイド孔９８は径方向に延在するばね支持ロッド１００の径方向内端部を往復動可能に支持している。ばね支持ロッド１００の径方向外端部は円筒体９６の他端部に圧入等の手段により固定されており、従って円筒体９６及びばね支持ロッド１００は軸部材８４に対し相対的に回転することなく、軸部材８４に対し相対的にばね支持ロッド１００に沿って直線運動可能に支持されている。
【００６５】
ばね支持ロッド１００には軸部材８４と円筒体９６との間にて二つのばね座部材１０２及び１０４が嵌合している。ばね座部材１０２及び１０４はばね支持ロッド１００に対しその長手方向に相対的に変位可能に嵌合しているが、円筒体９６の側のばね座部材１０２はばね支持ロッド１００又は円筒体９６に固定されていてもよい。ばね座部材１０２及び１０４の間には反力発生部材としての圧縮コイルばね１０６がばね支持ロッド１００を囲繞する状態にて弾装されている。
【００６６】
特に図示の実施例に於いては、軸線１２に対する軸線９２の偏心方向、換言すれば偏心カム部材９０の偏心方向はばね支持ロッド１００に沿うその外端方向に整合している。従ってブレーキペダル８０に踏力が与えられておらず、入力ロータ１４がその初期位置にあるときには、ばね支持ロッド１００の位置に於ける軸部材８４と円筒体９６との距離が最大になり、これによりばね座部材１０２及び１０４の間隔が最大になって、圧縮コイルばね１０６の圧縮変形量が最小になるようになっている。
【００６７】
運転者によってブレーキペダル８０が踏み込まれ、入力ロータ１４が軸線１２の周りに回転されることにより、軸線９２が軸線１２の周りに回転するよう偏心カム部材９０が軸線１２の周りに回転すると、円筒体９６がばね支持ロッド１００に沿って図６で見て下方へ直線運動し、これによりばね支持ロッド１００の位置に於ける軸部材８４と円筒体９６との距離が減少するが、その距離の減少率は偏心カム部材９０の回転量が大きくなるにつれて大きくなる。この第二の実施例の他の点は上述の第一の実施例と同様に構成されている。
【００６８】
この第二の実施例に於いては、偏心カム部材９０、ボールベアリング９４、円筒体９６、ばね支持ロッド１００等は互いに共働して入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動を円筒体９６の軸線１２に垂直な直線運動に変換する伝達手段１０８を構成しており、円筒体９６は反力発生手段としての圧縮コイルばね１０６を圧縮変形させる出力部材として機能する。また伝達手段１０８は圧縮コイルばね１０６により発生された反力を軸線１２の周りの反力トルクとして偏心カム部材９０及び入力ロータ１４へ伝達し、入力ロータ１４へ伝達された反力トルクはブレーキペダル８０を軸線１２の周りに押し戻すトルクとしてブレーキペダル８０へ伝達される。
【００６９】
またこの第二の実施例に於いては、伝達手段１０８は入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動量が増大するにつれて入力ロータ１４の回転運動量に対するばね座部材１０２及び１０４の互いに近づく方向の相対直線運動量の比を漸次増大させ、これにより入力ロータ１４の回転運動量に対する圧縮コイルばね１０６の圧縮変形量の比を漸次増大させ、これにより入力ロータ１４の回転運動量に対する反力トルクの比が漸次増大する。
【００７０】
かくして図示の第二の実施例によれば、上述の第一の実施例の場合と同様、ストロークシミュレータ１０は運転者によりブレーキペダル８０のぺダル部８０Ｂが踏み込まれる場合に、運転者によるブレーキペダル８０の踏み込みストロークを許容すると共に、運転者がブレーキペダル８０より感じる制動操作反力をブレーキペダル８０の踏み込み量の増大につれて連続的な非線形の特性にて増大させ、これにより最適な制動操作フィーリングを達成することができる。
【００７１】
特に図示の第二の実施例によれば、ブレーキペダル８０と共に軸線１２の周りに回転する入力ロータ１４は伝達手段１０８を構成しておらず、入力ロータ１４には上述の第一の実施例に於けるカム溝７４は設けられておらず、軸部材８４により軸線１２の周りに回転可能に支持されているだけであるので、上述の第一の実施例の場合に比してブレーキペダル８０の支持剛性を高くすることができる。
［第三の実施例］
【００７２】
図７はマスタシリンダ内蔵型のブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第三の実施例を示す軸線に沿う断面図である。
【００７３】
この第三の実施例に於いては、ハウジング１８の本体１８Ａの端壁及び支持軸２８には軸線１２に沿って延在し一端にて第一のシリンダ室６０に連通する連通孔１１０が設けられており、連通孔１１０には高圧導管１１２の一端が接続されている。同様に、ハウジング１８のエンドキャップ１８Ｂ及び支持軸３０には軸線１２に沿って延在し一端にて第二のシリンダ室６２に連通する連通孔１１４が設けられており、連通孔１１４にはブレーキ液圧供給導管１１６の一端が接続されている。ブレーキ液圧供給導管１１６の他端は車両の各車輪に対応して設けられた周知の増減圧制御弁１１８を介して制動力発生装置１２０のホイールシリンダ１２２に接続されている。
【００７４】
高圧導管１１２の他端はオイルポンプ１２４の吐出口に接続されており、オイルポンプ１２４の吸入口は低圧導管１２６によりオイルを貯留するリザーバ１２８に接続されている。高圧導管１１２にはリターン導管１３０の一端が接続され、リターン導管１３０の他端はリザーバ１２８に接続されている。リターン導管１３０の途中には常開のリニアソレノイド弁１３２が設けられている。リニアソレノイド弁１３２は図には示されていない電子制御装置によって制御されることにより、リニアソレノイド弁１３２に於ける差圧を制御し、これにより高圧導管１１２内の圧力、従って第一のシリンダ室６０内のオイルの圧力を制御する。従ってオイルポンプ１２４、リニアソレノイド弁１３２、電子制御装置等は互いに共働して必要に応じて第一のシリンダ室６０内のオイルの圧力を制御する圧力制御装置１３４を構成している。
【００７５】
尚圧力制御装置１３４は運転者のブレーキペダル８０の踏み込み操作をアシストする制御の如く任意の要領にて制御されてよい。例えば運転者がブレーキペダル８０を踏み込むことによる制動操作量が図７には示されていない踏力センサ若しくはストロークセンサにより検出され、制動操作量に基づき目標制動圧、即ちホイールシリンダ１２２内の目標圧力が演算され、目標圧力と圧力センサにより検出されるホイールシリンダ１２２内の実際の圧力との偏差が演算され、該偏差が０になるよう第一のシリンダ室６０内の圧力が制御されてよい。
【００７６】
また図７に示されている如く、この第三の実施例に於ける出力ピストン１６には上述の第一の実施例に於ける連通孔１６Ｃに相当する連通孔及び減摩リング６６は設けられておらず、出力ピストン１６の第二のシリンダ室６２の側の端部には軸線１２の周りに環状に延在するカップシール１３６が装着されている。カップシール１３６はゴムの如き弾性材よりなり、出力ピストン１６がハウジング１８に対し相対的に軸線１２に沿って直線運動することを許しつつ第二のシリンダ室６２を第一のシリンダ室６０及びガイド溝７２より遮断している。尚第二のシリンダ室６２もオイルにて充填されている。またこの第三の実施例の他の点は上述の第一の実施例と同様に構成されている。
【００７７】
かくして図示の第三の実施例に於いては、上述の第一の実施例と同様の作用効果を得ることができ、ストロークシミュレータ１０は運転者によりブレーキペダル８０のぺダル部８０Ｂが踏み込まれる場合に、運転者によるブレーキペダル８０の踏み込みストロークを許容すると共に、運転者がブレーキペダル８０より感じる制動操作反力をブレーキペダル８０の踏み込み量の増大につれて連続的な非線形の特性にて増大させ、これにより最適な制動操作フィーリングを達成することができる。
【００７８】
また図示の第三の実施例によれば、ブレーキペダル８０が踏み込まれることにより出力ピストン１６がエンドキャップ１８Ｂへ向けて駆動されると、第二のシリンダ室６２内のオイルがブレーキペダル８０に対する踏力に応じて加圧され、踏力に応じた圧力のオイルをホイールシリンダ１２２へ供給することができるので、出力ピストン１６及びハウジング１８はマスタシリンダ１３８としても機能し、従ってストロークシミュレータ１０をマスタシリンダ内蔵型のブレーキストロークシミュレータとして機能させることができる。
【００７９】
特に図示の第三の実施例によれば、第一のシリンダ室６０は連通孔１１０を介して圧力制御装置１３４に接続されており、第一のシリンダ室６０内の圧力を圧力制御装置１３４によって制御することができるので、運転者によるブレーキペダル８０の踏み込み操作をアシストしたり、運転者によるブレーキペダル８０の踏み込み操作に依存せずに制動圧を制御したりすることができる。
【００８０】
またホイールシリンダ１２２を含む制動力発生装置１２０はホイールシリンダ１２２内の圧力に応じてブレーキパッドの如き摩擦材をブレーキロータの如き車輪と共に回転する回転部材に押し付けることにより制動力を発生し、その際制動力発生装置１２０の構成部品がホイールシリンダ１２２内の圧力に比例して弾性変形し、反力を発生する。従って図７に於いて仮想線にて示されている如く、制動力発生装置１２０はピストン１２０Ａが線形のばね特性を有する圧縮コイルばね１２０Ｂによりシリンダ室１２０Ｃの容積を低減する方向へ付勢されたシリンダ−ピストン装置と等価なものと考えることができる。
【００８１】
よってこの第三の実施例に於いては、制動力発生装置１２０も反力発生手段として作用し、出力ピストン１６の直線運動がブレーキ液圧供給導管１１６内のオイルを介して制動力発生装置１２０のピストン１２０Ａへ伝達され、ピストン１２０Ａが出力部材として機能し圧縮コイルばね１２０Ｂを変形させると考えることができる。また圧縮コイルばね１２０Ｂの反力がピストン１２０Ａ、ブレーキ液圧供給導管１１６及び第二のシリンダ室６２内のオイルの圧力を介して出力ピストン１６へ伝達されると考えることができる。
【００８２】
尚上述の第一乃至第三の実施例によれば、伝達手段８２により入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動が出力ピストン１６の軸線１２に沿う直線運動に変換され、圧縮コイルばね６８が軸線１２に沿って圧縮変形されるので、軸線１２を基準にして全ての構成部材を配設することができる。
【００８３】
また上述の第一乃至第三の実施例によれば、出力ピストン１６が圧縮コイルばね６８によって図にて右方へ付勢されることにより、入力ロータ１４が初期位置にあるときには、荷重伝達ロッド７０等が右端の初期位置に位置決めされるので、非制動時に出力ピストン１６ががたつくことを効果的に防止することができる。
【００８４】
以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例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例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００８５】
例えば上述の第一及び第二の実施例に於いては、本発明による操作シミュレータはブレーキバイワイヤ式のブレーキ装置に使用されるブレーキストロークシミュレータとして構成されているが、第一及び第二の実施例はブレーキペダル８０のアーム部８０Ｃにマスタシリンダ装置のオペレーションロッドが枢着されることにより、液圧式ブレーキ装置に適用されてもよい。
【００８６】
また上述の第三の実施例に於いては、第一のシリンダ室６０は連通孔１１０を介して圧力制御装置１３４に接続され、第一のシリンダ室６０内の圧力が圧力制御装置１３４によって制御されるようになっているが、連通孔１１０及び圧力制御装置１３４が省略されてもよい。また逆に上述の第一の実施例は第三の実施例に於ける連通孔１１０及び圧力制御装置１３４と同様の連通孔及び圧力制御装置が付加され、オペレータの操作がアシストされるよう修正されてもよい。
【００８７】
また上述の第三の実施例に於いては、第二のシリンダ室６２内に圧縮コイルばね６８が弾装されているが、上述の如く制動力発生装置１２０が反力発生手段として作用するので、反力発生手段としての圧縮コイルばね６８が省略されてもよい。またその場合にはブレーキペダル８０を踏み込み方向とは反対の方向へ付勢する復帰ばねがアーム部８０Ｃと車体との間に配設されてもよい。
【００８８】
また上述の第一及び第三の実施例に於いては、入力ロータ１４はハウジング１８外にてハウジング１８により回転可能に支持され、出力ピストン１６はハウジング１８内にてハウジング１８により往復動可能に支持されているが、入力ロータ１４もハウジング１８内に収容され、入力ロータ１４及び出力ピストン１６がハウジング内にて互いに他に対し相対的に回転可能且つ往復動可能にハウジングにより支持されるよう修正されてもよい。
【００８９】
更に上述の各実施例に於いては、操作シミュレータはブレーキストロークシミュレータであり、入力ロータ１４は運転者の制動操作によって軸線１２の周りに回転駆動されるようになっているが、本発明の操作シミュレータは例えば自動車のアクセルペダルの如くオペレータによる操作手段の操作を許すと共に操作手段を介してオペレータに所要の操作反力を与える操作シミュレータに適用されてよく、操作手段としてのブレーキペダル８０は軸線１２の周りに枢動される枢動操作手段であるが、操作手段は軸線１２の周りに回転される回転操作手段であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】ブレーキバイワイヤ式のブレーキ装置に使用されるブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第一の実施例を示す軸線に沿う断面図である。
【図２】第一の実施例の出力ロータを平面に展開して示す展開図である。
【図３】車両に搭載された状態にて第一の実施例の操作シミュレータを示す解図的側面図である。
【図４】入力ロータの回転運動量と出力ピストンの直線運動量との間の関係を示すグラフである。
【図５】ブレーキペダルの踏み込み量とペダル反力との間の関係を示すグラフである。
【図６】ブレーキバイワイヤ式のブレーキ装置に使用されるブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第二の実施例を示す軸線に沿う断面図である。
【図７】マスタシリンダ内蔵型のブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第三の実施例を示す軸線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０…ブレーキストロークシミュレータ、１４…入力ロータ、１６…出力ピストン、１８…ハウジング、２８、３０…支持軸、３２、３４…取り付けブラケット、６０…第一のシリンダ室、６２…第二のシリンダ室、６８…圧縮コイルばね、７０…荷重伝達ロッド、７２…ガイド溝、７４…カム溝、７６…ガイドローラ、７８…カムローラ、８０…ブレーキペダル、８２…伝達手段、８４…軸部材、９０…偏心カム部材、１００…ばね支持ロッド、１０６…圧縮コイルばね、１２０…制動力発生装置、１２４…オイルポンプ、１３２…リニアソレノイド弁、１３４…圧力制御装置、１３８…マスタシリンダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作シミュレータに係り、更に詳細には自動車等の車両のブレーキ装置のブレーキストロークシミュレータの如く、オペレータによる操作手段の操作を許すと共に操作手段を介してオペレータに所要の操作反力を与える回転運動入力型操作シミュレータに係る。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両のブレーキ装置に於いては、運転者がブレーキペダルを踏み込むことにより制動操作が行われ、運転者の制動操作量に基づいて各車輪の制動圧が制御されるブレーキ装置の場合には、一般に、運転者が感じる操作反力は運転者の制動操作量の増大につれて操作反力の増大率が漸次増大し、これにより運転者の制動操作量（ブレーキストローク）と操作反力（ブレーキ反力）との関係が非線形であることが好ましい。
【０００３】
かかるブレーキストローク−ブレーキ反力の非線形特性を達成するブレーキストロークシミュレータは従来より種々の構成のものが提案されており、例えば下記の特許文献１にはブレーキストローク・ブレーキ反力の非線形特性を調節し得るよう構成されたブレーキストロークシミュレータが記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１１２０３４号公報
【発明の開示】
【０００４】
ブレーキストローク−ブレーキ反力の関係が非線形である従来のブレーキストロークシミュレータは、一般に、ばね定数が一定で互いに異なる複数の反力発生ばねを有し、ブレーキストロークによって反力発生ばね全体としてのばね定数が異なることにより非線形特性を達成するようになっている。そのためブレーキストロークに対するブレーキ反力の関係が不連続な非線形であり、好ましい連続的な非線形ではないという問題がある。
【０００５】
またブレーキストロークに対するブレーキ反力の関係を連続的な非線形にすべく、非線形のばね特性を有する一つの反力発生ばねを使用することが考えられるが、ブレーキストロークの全域に亘りブレーキストロークに対するブレーキ反力の関係を好ましい連続的な非線形にする反力発生ばねを形成することが非常に困難である。
【０００６】
尚、ブレーキストローク−ブレーキ反力の非線形特性に関する上述の問題は、ブレーキストロークシミュレータに限られるものではなく、操作手段がオペレータによって操作され、オペレータによる操作手段の操作を許容すると共に、操作手段を介して運転者に操作反力を付与するフライトシミュレータの如き他の操作シミュレータについても同様に存在する。
本発明は、従来の操作シミュレータに於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、操作手段に対するオペレータの操作量と反力発生ばねに対する変形量との関係を連続的な非線形の関係にすることにより、反力発生ばねが線形的なばね特性を有するものであっても操作手段に対する操作の全域に亘り操作量と操作反力との関係として好ましい連続的な非線形特性を達成する回転運動入力型操作シミュレータを提供することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
【０００７】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち軸線の周りに回転運動する入力部材と、オペレータによって操作されることにより軸線の周りに回転し前記入力部材に回転運動を付与する操作手段と、変形量に応じて反力を発生する反力発生手段を直線運動することにより変形させる出力部材と、前記入力部材と前記出力部材との間に設けられ前記入力部材の回転運動を直線運動に変換して前記出力部材に伝達すると共に、前記反力発生手段の反力を前記出力部材を介して前記入力部材に伝達する伝達手段とを有し、オペレータによる前記操作手段の操作を許容すると共に、前記操作手段を介してオペレータに操作反力を付与する回転運動入力型操作シミュレータにして、前記反力発生手段は変形量に応じて線形的に反力を発生し、前記伝達手段は前記入力部材の回転運動量に対する前記出力部材の直線運動量の比を前記入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成されていることを特徴とする回転運動入力型操作シミュレータによって達成される。
【０００８】
上記請求項１の構成によれば、伝達手段は入力部材の回転運動量に対する出力部材の直線運動量の比を入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させるので、入力部材の回転運動量に対する反力発生手段の変形量の比を入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させることができ、従って反力発生手段がその変形量に応じて線形的に反力を発生するものであっても、入力部材の回転運動量に対する反力発生手段の反力の関係を所望の連続的な非線形の関係にすることができ、これにより操作手段に対する操作の全域に亘り操作量と操作反力との関係として好ましい連続的な非線形特性を達成することができる。
【０００９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記伝達手段は前記入力部材に設けられたカムと、前記出力部材に設けられ前記カムに係合するカムフォロアとを有し、前記カムフォロアが前記カムに従動することにより前記入力部材の回転運動量に対する前記出力部材の直線運動量の比を前記入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成される（請求項２の構成）。
【００１０】
上記請求項２の構成によれば、カムフォロアがカムに従動することにより入力部材の回転運動量に対する出力部材の直線運動量の比が入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化されるので、入力部材の回転運動量に対する出力部材の直線運動量の比を確実に入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させることができると共に、カム及びカムフォロアの設定によって所望の連続的な非線形特性を達成することができる。
【００１１】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記入力部材及び前記出力部材は前記軸線に対し同軸にて互いに他に対し相対運動可能に互いに嵌合しているよう構成される（請求項３の構成）。
【００１２】
上記請求項３の構成によれば、入力部材及び出力部材は軸線に対し同軸にて互いに他に対し相対運動可能に互いに嵌合しているので、例えば入力部材及び出力部材が軸線に沿って配設された構造の場合に比して、操作シミュレータの軸線方向の長さを低減し、操作シミュレータをコンパクト化することができる。
【００１３】
また本発明によれば、上記請求項１乃至３の何れかの構成に於いて、前記伝達手段は前記入力部材の回転運動を直線運動に変換して前記出力部材に伝達し、前記出力部材が前記反力発生手段より受けた反力を前記入力部材の回転運動量の増大方向とは逆方向の反力トルクに変換して前記入力部材に伝達するよう構成される（請求項４の構成）。
【００１４】
上記請求項４の構成によれば、入力部材の回転運動が直線運動に変換されて出力部材に伝達され、出力部材が反力発生手段より受けた反力が入力部材の回転運動量の増大方向とは逆方向の反力トルクに変換されて入力部材に伝達されるので、反力発生手段が出力部材の直線運動方向に変形されることにより発生された反力を操作手段の枢動操作量増大方向とは逆方向の反力として確実に操作手段に伝達させることができる。
【００１５】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項２乃至４の何れかの構成に於いて、前記カム及び前記カムフォロアの一方はカム溝であり、前記カム及び前記カムフォロアの他方は前記カム溝に係合し前記カム溝に沿って移動するカム溝係合部材であり、前記カム溝は前記軸線の周りに周方向に対し傾斜して延在し且つ周方向に対する傾斜角が連続的に漸次変化するよう湾曲しているよう構成される（請求項５の構成）。
【００１６】
上記請求項５の構成によれば、カム溝係合部材がカム溝に係合しカム溝に沿って移動し、カム溝は軸線の周りに周方向に対し傾斜して延在し且つ周方向に対する傾斜角が連続的に漸次変化するよう湾曲しているので、カム溝係合部材がカム溝に係合した状態にてカム溝に沿って移動することにより入力部材の回転運動量に対する出力部材の直線運動量の比を入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させることができ、従ってカム溝の湾曲形状の設定によって所望の連続的な非線形特性を達成することができる。
【００１７】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項３乃至５の何れかの構成に於いて、前記反力発生手段は前記軸線に沿う方向の変形を受けることにより変形量に応じて線形的に前記軸線に沿う方向の反力を発生するよう構成される（請求項６の構成）。
【００１８】
上記請求項６の構成によれば、反力発生手段は軸線に沿う方向の変形を受けることにより変形量に応じて線形的に軸線に沿う方向の反力を発生するので、出力部材の軸線に沿う方向の直線運動量に応じて線形的に増減する軸線に沿う方向の反力を出力部材に対し付与することができる。
【００１９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至６の何れかの構成に於いて、前記入力部材はハウジングにより直線運動可能に支持され、前記ハウジングと共働して両側に二つのシリンダ室を郭定しており、前記入力部材の回転運動量の増大に伴い容積が減少する側のシリンダ室は作動流体にて充填され且つ作動流体の圧力にて作動する装置に連通接続されているよう構成される（請求項７の構成）。
【００２０】
上記請求項７の構成によれば、入力部材の回転運動量の増大に伴い容積が減少する側のシリンダ室は作動流体にて充填され且つ作動流体の圧力にて作動する装置に連通接続されているので、入力部材の回転運動量に対する作動流体の供給量の比が入力部材の回転運動量の増大に伴って漸次増大するよう、作動流体の圧力にて作動する装置へ作動流体を供給することができ、これにより操作手段に対するオペレータの操作量に対する作動流体の供給量の比が入力部材の回転運動量の増大に伴って漸次増大するよう、作動流体の圧力にて作動する装置へ作動流体を供給することができる。
【００２１】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項７の構成に於いて、前記入力部材の回転運動量の増大に伴い容積が増大する側のシリンダ室は該シリンダ室内の圧力を制御する手段に連通接続されているよう構成される（請求項８の構成）。
【００２２】
上記請求項８の構成によれば、入力部材の回転運動量の増大に伴い容積が増大する側のシリンダ室内の圧力を制御することができ、これにより操作手段に対するオペレータの操作を補助することができると共に、操作手段に対するオペレータの操作に依存せずに作動流体の圧力にて作動する装置へ作動流体を供給することができる。
【００２３】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至４の何れかの構成に於いて、前記伝達手段は前記入力部材の回転運動を前記軸線を横切る方向の直線運動に変換して前記出力部材に伝達するよう構成される（請求項９の構成）。
【００２４】
上記請求項９の構成によれば、入力部材の回転運動が軸線を横切る方向の直線運動に変換されて出力部材に伝達されるので、出力部材の直線運動の方向を軸線を横切る方向に設定することができ、従って出力部材による反力発生手段に対する変形方向を軸線を横切る方向に設定することができる。
【００２５】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項５乃至８の何れかの構成に於いて、前記カム溝係合部材は出力部材に固定され径方向に延在する軸部材と、前記軸部材に回転可能に支持され前記カム溝の壁面に転動可能に係合するカムローラとを有するよう構成される（請求項１０の構成）。
【００２６】
上記請求項１０の構成によれば、カム溝係合部材は出力部材に固定され径方向に延在する軸部材と、軸部材に回転可能に支持されカム溝の壁面に転動可能に係合するカムローラとを有するので、カム溝係合部材がカム溝の壁面に転動可能に係合していない構造の場合に比して、カム溝係合部材とカム溝の壁面との間の摩擦を低減し、入力部材の回転運動と出力部材の直線運動との間の運動変換を円滑に行わせることができる。
【００２７】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１０の構成に於いて、前記カム溝係合部材は前記軸部材に回転可能に支持され前記出力部材の直線運動の方向に沿って延在するガイド溝の壁面に転動可能に係合するガイドローラを有するよう構成される（請求項１１の構成）。
【００２８】
上記請求項１１の構成によれば、カム溝係合部材は軸部材に回転可能に支持され出力部材の直線運動の方向に沿って延在するガイド溝の壁面に転動可能に係合するガイドローラを有するので、ガイド溝の壁面に転動可能に係合するガイドローラを有しない構造の場合に比して、軸部材を確実に出力部材の直線運動の方向に沿って移動させることができ、これにより入力部材の回転運動と出力部材の直線運動との間の運動変換を円滑に行わせることができる。
〔課題解決手段の好ましい態様〕
【００２９】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至１１の何れかの構成に於いて、伝達手段は入力部材の回転運動量に対する出力部材の直線運動量の比が入力部材の回転運動量の増大につれて漸次増大するよう、入力部材の回転運動量に対する出力部材の直線運動量の比を入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成される（好ましい態様１）。
【００３０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至１１又は上記好ましい態様１の何れかの構成に於いて、操作手段は軸線の周りに枢動するよう構成される（好ましい態様２）。
【００３１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至１１又は上記好ましい態様１又は２の何れかの構成に於いて、操作手段は一端にて入力部材に一体的に連結されているよう構成される（好ましい態様３）。
【００３２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３乃至８又は１０又は１１又は上記好ましい態様１乃至３の何れかの構成に於いて、入力部材はハウジングを囲繞する状態にてハウジングにより軸線の周りに回転可能に支持され、出力部材はハウジング内にて軸線に沿って直線運動可能にハウジングにより支持されているよう構成される（好ましい態様４）。
【００３３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５乃至８又は１０又は１１又は上記好ましい態様１乃至４の何れかの構成に於いて、軸線の周りに等間隔に隔置された複数のカム溝及びカム溝係合部材が設けられているよう構成される（好ましい態様５）。
【００３４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５乃至８又は１０又は１１又は上記好ましい態様１乃至５の何れかの構成に於いて、カム溝は入力部材に設けられ、カム溝係合部材は出力部材により支持されているよう構成される（好ましい態様６）。
【００３５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５乃至８又は１０又は１１又は上記好ましい態様１乃至６の何れかの構成に於いて、作動流体の圧力にて作動する装置は作動流体の圧力に応じた反力を出力部材に付与することにより反力発生手段として作用するよう構成される（好ましい態様７）。
【００３６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項９又は上記好ましい態様１乃至３の何れかの構成に於いて、伝達手段は偏心カムにより入力部材の回転運動を軸線を横切る方向の直線運動に変換して出力部材に伝達するよう構成される（好ましい態様８）。
【００３７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１１又は上記好ましい態様１乃至７の何れかの構成に於いて、入力部材はハウジングを囲繞する状態にてハウジングにより軸線の周りに回転可能に支持され、ガイド溝はハウジングに設けられているよう構成される（好ましい態様９）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施例について詳細に説明する。
［第一の実施例］
【００３９】
図１はブレーキバイワイヤ式のブレーキ装置に使用されるブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第一の実施例を示す軸線に沿う断面図、図２は第一の実施例の出力ロータを平面に展開して示す展開図、図３は車両に搭載された状態にて第一の実施例の操作シミュレータを示す解図的側面図である。
【００４０】
これらの図に於いて、１０はブレーキストロークシミュレータを全体的に示しており、ストロークシミュレータ１０は軸線１２の周りに回転可能な入力部材としての入力ロータ１４と、軸線１２に沿って直線運動可能な出力部材としての出力ピストン１６と、入力ロータ１４を軸線１２の周りに回転可能に支持すると共に、出力ピストン１６を軸線１２に沿って直線運動可能に支持するハウジング１８とを有している。
【００４１】
ハウジング１８は一端にて開口し軸線１２に沿って延在する円筒形の本体１８Ａと、本体１８Ａの開口端にねじ込み又は圧入等の手段により固定されたエンドキャップ１８Ｂとよりなっている。入力ロータ１４はハウジング１８の円筒部にその外側にて遊嵌合し、その軸線に沿う両端部にて本体１８Ａとの間に設けられたアンギュラベアリング２０及び２２によりハウジング１８に対し相対的に軸線１２の周りに回転可能に支持されている。
【００４２】
アンギュラベアリング２０及び２２は入力ロータ１４がハウジング１８に対し相対的に軸線１２の周りに回転することを許すが、入力ロータ１４がハウジング１８に対し相対的に軸線１２に沿って移動することを阻止する。アンギュラベアリング２０及び２２に対し軸線方向外側には軸線１２の周りに環状に延在するカップシール２４及び２６が装着されている。カップシール２４及び２６はゴムの如き弾性材よりなり、入力ロータ１４がハウジング１８に対し相対的に軸線１２の周りに回転することを許しつつアンギュラベアリング２０及び２２に粉塵や泥水等の異物が侵入することを阻止する。
【００４３】
本体１８Ａの端壁及びエンドキャップ１８Ｂにはそれぞれ軸線１２に沿って互いに離れる方向へ突出する支持軸２８及び３０が一体に設けられている。支持軸２８及び３０はそれぞれ取り付けブラケット３２及び３４の耳部３２Ａ及び３４Ａに設けられた孔３６及び３８に挿通されている。また支持軸２８及び３０は雄ねじを有し、それらの雄ねじにはそれぞれ耳部３２Ａ及び３４Ａに対し本体１８Ａの端壁及びエンドキャップ１８Ｂとは反対の側に於いてナット４０及び４２が螺合し、これによりハウジング１８は取り付けブラケット３２及び３４によりそれらの間に支持されている。
【００４４】
取り付けブラケット３２及び３４はそれぞれ耳部３２Ａ及び３４Ａに対し垂直に延在するベース部３２Ｂ及び３４Ｂを有し、ベース部３２Ｂ及び３４Ｂの両端近傍には二つのボルト孔４４及び４６が設けられている。図３に示されている如く、取り付けブラケット３２及び３４はボルト孔４４及び４６に挿通されたボルト４８により車体５０に取り付けられるようになっている。
【００４５】
特に図示の実施例に於いては、本体１８Ａ及びエンドキャップ１８Ｂにはそれぞれ支持軸２８及び３０より径方向外方へ隔置された位置に於いて軸線１２に沿って支持軸２８及び３０の突出方向に突出する突起５２及び５４が一体に設けられている。突起５２及び５４はそれぞれ取り付けブラケット３２及び３４の耳部３２Ａ及び３４Ａに設けられた係合孔５６及び５８に挿通され、これによりハウジング１８が軸線１２の周りに回転することが確実に防止されるようになっている。
【００４６】
出力ピストン１６はハウジング１８の円筒部内に軸線１２に沿って往復動可能に配置されており、エンドキャップ１８Ｂの側へ向けて開いたコの字形の断面形状を有している。出力ピストン１６はハウジング１８と共働して第一のシリンダ室６０及び第二のシリンダ室６２を郭定しており、これらのシリンダ室は出力ピストン１６に設けられた連通孔１６Ｃにより互いに連通接続されている。出力ピストン１６の両端部の外周にはテフロン（登録商標）リングの如き減摩リング６４及び６６が装着されており、減摩リング６４及び６６は出力ピストン１６がハウジング１８に対し相対的に直線運動する際の摩擦抵抗を低減する。第二のシリンダ室６２内にて出力ピストン１６とエンドキャップ１８Ｂとの間には反力発生手段としての圧縮コイルばね６８が弾装されており、圧縮コイルばね６８は線形のばね特性を有し、軸線１２に沿って延在している。
【００４７】
荷重伝達ロッド７０が出力ピストン１６を貫通して軸線１２に垂直に延在し、圧入等の手段により出力ピストン１６に固定されている。荷重伝達ロッド７０の両端部はハウジング１８の円筒状の側壁に設けられたガイド溝７２を貫通して入力ロータ１４に設けられたカム溝７４内まで延在している。また荷重伝達ロッド７０の両端部は実質的に球形のガイドローラ７６及びカムローラ７８を自らの軸線７０Ａの周りに回転可能に支持している。各ガイドローラ７６は対応するガイド溝７２の壁面に転動可能に係合し、各カムローラ７８はカム溝７４の壁面に転動可能に係合している。ガイド溝７２及びカム溝７４の幅はそれぞれガイドローラ７６及びカムローラ７８の最大直径よりも極僅かに大きい値に設定されている。
【００４８】
二つのガイド溝７２は軸線１２の周りに互いに１８０°隔置されると共に軸線１２に平行に直線的に延在しており、従ってガイドローラ７６は荷重伝達ロッド７０の周りの回転運動を除けば、ガイド溝７２内を軸線１２に沿って直線的にのみ運動可能である。二つのカム溝７４も軸線１２の周りに互いに１８０°隔置されているが、図２に示されている如く、カム溝７４は軸線１２及び周方向に対し傾斜した状態にて湾曲して延在している。従ってカムローラ７８は荷重伝達ロッド７０の周りの回転運動を除けば、カム溝７４内を軸線１２及び周方向に対し傾斜し湾曲した運動軌跡に沿ってのみ運動可能である。
【００４９】
入力ロータ１４の周りにはブレーキペダル８０の円筒部８０Ａが軸線１２に沿って延在するよう配置され、円筒部８０Ａは入力ロータ１４に圧入等の手段により一体的に固定されており、これによりブレーキペダル８０は軸線１２の周りに枢動可能である。円筒部８０Ａはカム溝７７の外周を塞いでおり、これによりカム溝７４は外界と遮断されている。ブレーキペダル８０は円筒部８０Ａとは反対の端部に運転者の足により踏み込み操作されるぺダル部８０Ｂを有し、円筒部８０Ａ及びぺダル部８０Ｂはアーム部８０Ｃにより一体に接続されている。尚図には示されていないストッパによりブレーキペダル８０の戻り方向の枢動が規制され、これにより非制動時にはブレーキペダル８０はストッパにより設定される初期位置に位置決めされるようになっている。
【００５０】
かくして図示の第一の実施例に於いては、荷重伝達ロッド７０、ガイド溝７２、カム溝７４、ガイドローラ７６等は、互いに共働して入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動を軸線１２に沿う直線運動に変換して出力ピストン１６に伝達し、出力ピストン１６を介して圧縮コイルばね６８を変形させると共に、圧縮コイルばね６８の軸線方向の反力を軸線１２の周りにブレーキペダル８０を戻す方向に作用する反力として入力ロータ１４に伝達する伝達手段８２として機能する。
【００５１】
特にこの実施例に於ける伝達手段８２は、入力ロータ１４の回転運動量に対する出力ピストン１６の直線運動量の比が入力ロータ１４の回転運動量の増大につれて漸次増大するよう、入力ロータ１４の回転運動量に対する出力ピストン１６の直線運動量の比を入力ロータ１４の回転運動量に応じて変化させることにより、入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動量に対する圧縮コイルばね６８の変形量の比が入力ロータ１４の回転運動量の増大につれて漸次増大するよう、入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動量に対する圧縮コイルばね６８の変形量の比を入力ロータ１４の回転運動量に応じて変化させる。
【００５２】
特に図示の第一の実施例に於いては、二つのガイド溝７２及び二つのカム溝７４はそれぞれ軸線１２の周りに互いに１８０°隔置された位置に設けられ、ガイド溝７２及びカム溝７４の図にて右端は軸線１２に沿う同一の軸線方向位置に位置している。またブレーキペダル８０に対し踏力が与えられない非制動時には、圧縮コイルばね６８のばね力が出力ピストン１６に与えられることにより、ガイドローラ７６及びカムローラ７８はそれぞれガイド溝７２及びカム溝７４の図にて右端に当接する初期位置に位置するようになっている。またガイドローラ７６及びカムローラ７８が初期位置にあるときには、出力ピストン１６は第一のシリンダ室６０の容積が最小になり且つ第二のシリンダ室６２の容積が最大になって圧縮コイルばね６８の圧縮変形量が最小になる初期位置に位置決めされる。
【００５３】
また各カム溝７４は図２で見て右端より左端へ向かうにつれて周方向に対する傾斜角が漸次小さくなるよう湾曲して延在している。従って伝達手段８２は図４に示されている如く入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動量が増大するにつれて入力ロータ１４の回転運動量に対する出力ピストン１６の直線運動量の比を漸次増大させ、これにより入力ロータ１４の回転運動量に対する圧縮コイルばね６８の圧縮変形量の比を漸次増大する。
【００５４】
尚運転者の制動操作量は運転者によりブレーキペダル８０のぺダル部８０Ｂに与えられる踏力若しくはブレーキペダル８０の枢動角度の如き変位量として検出され、運転者の制動操作量に応じて図には示されていない制御装置によって各車輪の制動圧が制御されることにより各車輪の制動力が制御される。このことは後述の第二の実施例についても同様である。
【００５５】
上述の如く構成された第一の実施例に於いて、運転者によりブレーキペダル８０のぺダル部８０Ｂが踏み込まれることによりブレーキペダル８０が軸線１２の周りに枢動されると、入力ロータ１４がブレーキペダル８０の枢動角度と同一の回転角度軸線１２の周りに回転駆動され、伝達手段８２により入力ロータ１４の回転運動が軸線１２に沿う直線運動に変換されて出力ピストン１６に伝達され、出力ピストン１６の直線運動により圧縮コイルばね６８が変形される。そして圧縮コイルばね６８の軸線方向の反力が伝達手段８２により出力ピストン１６より軸線１２の周りの反力トルクとして入力ロータ１４に伝達され、入力ロータ１４よりブレーキペダル８０へその踏み込み方向とは逆方向の荷重として伝達され、これにより運転者に対し踏み込み操作の反力が与えられる。
【００５６】
この場合ブレーキペダル８０の踏み込み量の増大につれて伝達手段８２により入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動量に対する圧縮コイルばね６８の変形量の比が漸次増大されるので、ブレーキペダル８０の踏み込み量に対するペダル反力の比が漸次増大し、従ってト圧縮コイルばね６８自体のばね特性は線形のばね特性であるが、ブレーキペダル８０の踏み込み量に対するペダル反力の特性は図５に示されている如き連続的な非線形の特性になる。
【００５７】
かくして図示の第一の実施例によれば、ストロークシミュレータ１０は運転者によりブレーキペダル８０のぺダル部８０Ｂが踏み込まれる場合に、運転者によるブレーキペダル８０の踏み込みストロークを許容すると共に、運転者がブレーキペダル８０より感じる制動操作反力をブレーキペダル８０の踏み込み量の増大につれて連続的な非線形の特性にて増大させ、これにより最適な制動操作フィーリングを達成することができる。
【００５８】
特に図示の第一の実施例によれば、入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動が伝達手段８２によって軸線１２に沿う出力ピストン１６の直線運動に変換され、反力発生手段としての圧縮コイルばね６８が軸線１２に沿って変形されるので、例えば反力発生手段が径方向に変形される後述の第二の実施例の場合に比して、ブレーキストロークシミュレータ１０の直径を小さくすることができる。
【００５９】
また図示の第一の実施例によれば、入力ロータ１４はハウジング１８外にて回転動可能にハウジング１８により支持され、出力ピストン１６はハウジング１８内にて往復動可能にハウジング１８により支持され、入力ロータ１４、出力ピストン１６、ハウジング１８は軸線１２に整合して互いに嵌合しているので、例えば入力ロータ１４及び出力ピストン１６が軸線１２に沿って配設されている場合に比して、ストロークシミュレータ１０の軸線方向長さを小さくすることができる。尚このことは後述の第三の実施例についても同様である。
【００６０】
また図示の第一の実施例によれば、入力ロータ１４はハウジング１８外にてハウジング１８により回転可能に支持され、出力ピストン１６はハウジング１８内にてハウジング１８により往復動可能に支持されているので、入力ロータ１４及び出力ピストン１６がハウジング内にて互いに他に対し相対的に回転可能且つ往復動可能にハウジングにより支持される構造の場合に比して入力ロータ１４及び出力ピストン１６の支持剛性を高くすることができる。尚このことも後述の第三の実施例についても同様である。
［第二の実施例］
【００６１】
図６はブレーキバイワイヤ式のブレーキ装置に使用されるブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第二の実施例を示す軸線に沿う断面図である。尚図６に於いて図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。このことは後述の第三の実施例についても同様である。
【００６２】
この第二の実施例に於いては、入力ロータ１４は円柱状の軸部材８４によりアンギュラベアリング２０及び２２を介して軸線１２の周りに回転可能に支持されている。軸部材８４は第一の実施例の支持軸２８及び３０と同様の支持軸８６及び８８を有し、支持軸８６及び８８は軸線１２に沿って軸部材８４の両側に突出している。また支持軸８６及び８８は雄ねじを有し、それらの雄ねじにはそれぞれ取り付けブラケット３２及び３４の耳部３２Ａ及び３４Ａに対し軸部材８４とは反対の側に於いてナット４０及び４２が螺合し、これにより軸部材８４は取り付けブラケット３２及び３４によりそれらの間に軸線１２の周りに回転不能に支持されている。尚軸部材８４には第一の実施例の突起５２及び５４に対応する突起は設けられていないが、突起５２及び５４と同様の突起により軸部材８４が軸線１２の周りに回転することが確実に防止されるようになっていてもよい。
【００６３】
入力ロータ１４の径方向外側には偏心カム部材９０が嵌合し、圧入等の手段により入力ロータ１４に固定されている。偏心カム部材９０は軸線１２に対し平行に偏心した軸線９２を中心とする円筒状の外周面を有し、小径部には大径部に当接する状態にてボールベアリング９４のインナレースが固定されている。ボールベアリング９４のアウタレースは偏心カム部材９０を囲繞するよう軸線９２に沿って延在する円筒体９６の一端部の内周面に圧入等の手段により固定されている。円筒体９６の他端には円筒体９６の内側に粉塵や泥水の如き異物が侵入することを防止するエンドキャップが圧入等の手段により固定されていてもよい。
【００６４】
また軸部材８４には軸線１２に対し垂直に延在するガイド孔９８が設けられており、ガイド孔９８は径方向に延在するばね支持ロッド１００の径方向内端部を往復動可能に支持している。ばね支持ロッド１００の径方向外端部は円筒体９６の他端部に圧入等の手段により固定されており、従って円筒体９６及びばね支持ロッド１００は軸部材８４に対し相対的に回転することなく、軸部材８４に対し相対的にばね支持ロッド１００に沿って直線運動可能に支持されている。
【００６５】
ばね支持ロッド１００には軸部材８４と円筒体９６との間にて二つのばね座部材１０２及び１０４が嵌合している。ばね座部材１０２及び１０４はばね支持ロッド１００に対しその長手方向に相対的に変位可能に嵌合しているが、円筒体９６の側のばね座部材１０２はばね支持ロッド１００又は円筒体９６に固定されていてもよい。ばね座部材１０２及び１０４の間には反力発生部材としての圧縮コイルばね１０６がばね支持ロッド１００を囲繞する状態にて弾装されている。
【００６６】
特に図示の実施例に於いては、軸線１２に対する軸線９２の偏心方向、換言すれば偏心カム部材９０の偏心方向はばね支持ロッド１００に沿うその外端方向に整合している。従ってブレーキペダル８０に踏力が与えられておらず、入力ロータ１４がその初期位置にあるときには、ばね支持ロッド１００の位置に於ける軸部材８４と円筒体９６との距離が最大になり、これによりばね座部材１０２及び１０４の間隔が最大になって、圧縮コイルばね１０６の圧縮変形量が最小になるようになっている。
【００６７】
運転者によってブレーキペダル８０が踏み込まれ、入力ロータ１４が軸線１２の周りに回転されることにより、軸線９２が軸線１２の周りに回転するよう偏心カム部材９０が軸線１２の周りに回転すると、円筒体９６がばね支持ロッド１００に沿って図６で見て下方へ直線運動し、これによりばね支持ロッド１００の位置に於ける軸部材８４と円筒体９６との距離が減少するが、その距離の減少率は偏心カム部材９０の回転量が大きくなるにつれて大きくなる。この第二の実施例の他の点は上述の第一の実施例と同様に構成されている。
【００６８】
この第二の実施例に於いては、偏心カム部材９０、ボールベアリング９４、円筒体９６、ばね支持ロッド１００等は互いに共働して入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動を円筒体９６の軸線１２に垂直な直線運動に変換する伝達手段１０８を構成しており、円筒体９６は反力発生手段としての圧縮コイルばね１０６を圧縮変形させる出力部材として機能する。また伝達手段１０８は圧縮コイルばね１０６により発生された反力を軸線１２の周りの反力トルクとして偏心カム部材９０及び入力ロータ１４へ伝達し、入力ロータ１４へ伝達された反力トルクはブレーキペダル８０を軸線１２の周りに押し戻すトルクとしてブレーキペダル８０へ伝達される。
【００６９】
またこの第二の実施例に於いては、伝達手段１０８は入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動量が増大するにつれて入力ロータ１４の回転運動量に対するばね座部材１０２及び１０４の互いに近づく方向の相対直線運動量の比を漸次増大させ、これにより入力ロータ１４の回転運動量に対する圧縮コイルばね１０６の圧縮変形量の比を漸次増大させ、これにより入力ロータ１４の回転運動量に対する反力トルクの比が漸次増大する。
【００７０】
かくして図示の第二の実施例によれば、上述の第一の実施例の場合と同様、ストロークシミュレータ１０は運転者によりブレーキペダル８０のぺダル部８０Ｂが踏み込まれる場合に、運転者によるブレーキペダル８０の踏み込みストロークを許容すると共に、運転者がブレーキペダル８０より感じる制動操作反力をブレーキペダル８０の踏み込み量の増大につれて連続的な非線形の特性にて増大させ、これにより最適な制動操作フィーリングを達成することができる。
【００７１】
特に図示の第二の実施例によれば、ブレーキペダル８０と共に軸線１２の周りに回転する入力ロータ１４は伝達手段１０８を構成しておらず、入力ロータ１４には上述の第一の実施例に於けるカム溝７４は設けられておらず、軸部材８４により軸線１２の周りに回転可能に支持されているだけであるので、上述の第一の実施例の場合に比してブレーキペダル８０の支持剛性を高くすることができる。
［第三の実施例］
【００７２】
図７はマスタシリンダ内蔵型のブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第三の実施例を示す軸線に沿う断面図である。
【００７３】
この第三の実施例に於いては、ハウジング１８の本体１８Ａの端壁及び支持軸２８には軸線１２に沿って延在し一端にて第一のシリンダ室６０に連通する連通孔１１０が設けられており、連通孔１１０には高圧導管１１２の一端が接続されている。同様に、ハウジング１８のエンドキャップ１８Ｂ及び支持軸３０には軸線１２に沿って延在し一端にて第二のシリンダ室６２に連通する連通孔１１４が設けられており、連通孔１１４にはブレーキ液圧供給導管１１６の一端が接続されている。ブレーキ液圧供給導管１１６の他端は車両の各車輪に対応して設けられた周知の増減圧制御弁１１８を介して制動力発生装置１２０のホイールシリンダ１２２に接続されている。
【００７４】
高圧導管１１２の他端はオイルポンプ１２４の吐出口に接続されており、オイルポンプ１２４の吸入口は低圧導管１２６によりオイルを貯留するリザーバ１２８に接続されている。高圧導管１１２にはリターン導管１３０の一端が接続され、リターン導管１３０の他端はリザーバ１２８に接続されている。リターン導管１３０の途中には常開のリニアソレノイド弁１３２が設けられている。リニアソレノイド弁１３２は図には示されていない電子制御装置によって制御されることにより、リニアソレノイド弁１３２に於ける差圧を制御し、これにより高圧導管１１２内の圧力、従って第一のシリンダ室６０内のオイルの圧力を制御する。従ってオイルポンプ１２４、リニアソレノイド弁１３２、電子制御装置等は互いに共働して必要に応じて第一のシリンダ室６０内のオイルの圧力を制御する圧力制御装置１３４を構成している。
【００７５】
尚圧力制御装置１３４は運転者のブレーキペダル８０の踏み込み操作をアシストする制御の如く任意の要領にて制御されてよい。例えば運転者がブレーキペダル８０を踏み込むことによる制動操作量が図７には示されていない踏力センサ若しくはストロークセンサにより検出され、制動操作量に基づき目標制動圧、即ちホイールシリンダ１２２内の目標圧力が演算され、目標圧力と圧力センサにより検出されるホイールシリンダ１２２内の実際の圧力との偏差が演算され、該偏差が０になるよう第一のシリンダ室６０内の圧力が制御されてよい。
【００７６】
また図７に示されている如く、この第三の実施例に於ける出力ピストン１６には上述の第一の実施例に於ける連通孔１６Ｃに相当する連通孔及び減摩リング６６は設けられておらず、出力ピストン１６の第二のシリンダ室６２の側の端部には軸線１２の周りに環状に延在するカップシール１３６が装着されている。カップシール１３６はゴムの如き弾性材よりなり、出力ピストン１６がハウジング１８に対し相対的に軸線１２に沿って直線運動することを許しつつ第二のシリンダ室６２を第一のシリンダ室６０及びガイド溝７２より遮断している。尚第二のシリンダ室６２もオイルにて充填されている。またこの第三の実施例の他の点は上述の第一の実施例と同様に構成されている。
【００７７】
かくして図示の第三の実施例に於いては、上述の第一の実施例と同様の作用効果を得ることができ、ストロークシミュレータ１０は運転者によりブレーキペダル８０のぺダル部８０Ｂが踏み込まれる場合に、運転者によるブレーキペダル８０の踏み込みストロークを許容すると共に、運転者がブレーキペダル８０より感じる制動操作反力をブレーキペダル８０の踏み込み量の増大につれて連続的な非線形の特性にて増大させ、これにより最適な制動操作フィーリングを達成することができる。
【００７８】
また図示の第三の実施例によれば、ブレーキペダル８０が踏み込まれることにより出力ピストン１６がエンドキャップ１８Ｂへ向けて駆動されると、第二のシリンダ室６２内のオイルがブレーキペダル８０に対する踏力に応じて加圧され、踏力に応じた圧力のオイルをホイールシリンダ１２２へ供給することができるので、出力ピストン１６及びハウジング１８はマスタシリンダ１３８としても機能し、従ってストロークシミュレータ１０をマスタシリンダ内蔵型のブレーキストロークシミュレータとして機能させることができる。
【００７９】
特に図示の第三の実施例によれば、第一のシリンダ室６０は連通孔１１０を介して圧力制御装置１３４に接続されており、第一のシリンダ室６０内の圧力を圧力制御装置１３４によって制御することができるので、運転者によるブレーキペダル８０の踏み込み操作をアシストしたり、運転者によるブレーキペダル８０の踏み込み操作に依存せずに制動圧を制御したりすることができる。
【００８０】
またホイールシリンダ１２２を含む制動力発生装置１２０はホイールシリンダ１２２内の圧力に応じてブレーキパッドの如き摩擦材をブレーキロータの如き車輪と共に回転する回転部材に押し付けることにより制動力を発生し、その際制動力発生装置１２０の構成部品がホイールシリンダ１２２内の圧力に比例して弾性変形し、反力を発生する。従って図７に於いて仮想線にて示されている如く、制動力発生装置１２０はピストン１２０Ａが線形のばね特性を有する圧縮コイルばね１２０Ｂによりシリンダ室１２０Ｃの容積を低減する方向へ付勢されたシリンダ−ピストン装置と等価なものと考えることができる。
【００８１】
よってこの第三の実施例に於いては、制動力発生装置１２０も反力発生手段として作用し、出力ピストン１６の直線運動がブレーキ液圧供給導管１１６内のオイルを介して制動力発生装置１２０のピストン１２０Ａへ伝達され、ピストン１２０Ａが出力部材として機能し圧縮コイルばね１２０Ｂを変形させると考えることができる。また圧縮コイルばね１２０Ｂの反力がピストン１２０Ａ、ブレーキ液圧供給導管１１６及び第二のシリンダ室６２内のオイルの圧力を介して出力ピストン１６へ伝達されると考えることができる。
【００８２】
尚上述の第一乃至第三の実施例によれば、伝達手段８２により入力ロータ１４の軸線１２の周りの回転運動が出力ピストン１６の軸線１２に沿う直線運動に変換され、圧縮コイルばね６８が軸線１２に沿って圧縮変形されるので、軸線１２を基準にして全ての構成部材を配設することができる。
【００８３】
また上述の第一乃至第三の実施例によれば、出力ピストン１６が圧縮コイルばね６８によって図にて右方へ付勢されることにより、入力ロータ１４が初期位置にあるときには、荷重伝達ロッド７０等が右端の初期位置に位置決めされるので、非制動時に出力ピストン１６ががたつくことを効果的に防止することができる。
【００８４】
以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例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例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００８５】
例えば上述の第一及び第二の実施例に於いては、本発明による操作シミュレータはブレーキバイワイヤ式のブレーキ装置に使用されるブレーキストロークシミュレータとして構成されているが、第一及び第二の実施例はブレーキペダル８０のアーム部８０Ｃにマスタシリンダ装置のオペレーションロッドが枢着されることにより、液圧式ブレーキ装置に適用されてもよい。
【００８６】
また上述の第三の実施例に於いては、第一のシリンダ室６０は連通孔１１０を介して圧力制御装置１３４に接続され、第一のシリンダ室６０内の圧力が圧力制御装置１３４によって制御されるようになっているが、連通孔１１０及び圧力制御装置１３４が省略されてもよい。また逆に上述の第一の実施例は第三の実施例に於ける連通孔１１０及び圧力制御装置１３４と同様の連通孔及び圧力制御装置が付加され、オペレータの操作がアシストされるよう修正されてもよい。
【００８７】
また上述の第三の実施例に於いては、第二のシリンダ室６２内に圧縮コイルばね６８が弾装されているが、上述の如く制動力発生装置１２０が反力発生手段として作用するので、反力発生手段としての圧縮コイルばね６８が省略されてもよい。またその場合にはブレーキペダル８０を踏み込み方向とは反対の方向へ付勢する復帰ばねがアーム部８０Ｃと車体との間に配設されてもよい。
【００８８】
また上述の第一及び第三の実施例に於いては、入力ロータ１４はハウジング１８外にてハウジング１８により回転可能に支持され、出力ピストン１６はハウジング１８内にてハウジング１８により往復動可能に支持されているが、入力ロータ１４もハウジング１８内に収容され、入力ロータ１４及び出力ピストン１６がハウジング内にて互いに他に対し相対的に回転可能且つ往復動可能にハウジングにより支持されるよう修正されてもよい。
【００８９】
更に上述の各実施例に於いては、操作シミュレータはブレーキストロークシミュレータであり、入力ロータ１４は運転者の制動操作によって軸線１２の周りに回転駆動されるようになっているが、本発明の操作シミュレータは例えば自動車のアクセルペダルの如くオペレータによる操作手段の操作を許すと共に操作手段を介してオペレータに所要の操作反力を与える操作シミュレータに適用されてよく、操作手段としてのブレーキペダル８０は軸線１２の周りに枢動される枢動操作手段であるが、操作手段は軸線１２の周りに回転される回転操作手段であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】ブレーキバイワイヤ式のブレーキ装置に使用されるブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第一の実施例を示す軸線に沿う断面図である。
【図２】第一の実施例の出力ロータを平面に展開して示す展開図である。
【図３】車両に搭載された状態にて第一の実施例の操作シミュレータを示す解図的側面図である。
【図４】入力ロータの回転運動量と出力ピストンの直線運動量との間の関係を示すグラフである。
【図５】ブレーキペダルの踏み込み量とペダル反力との間の関係を示すグラフである。
【図６】ブレーキバイワイヤ式のブレーキ装置に使用されるブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第二の実施例を示す軸線に沿う断面図である。
【図７】マスタシリンダ内蔵型のブレーキストロークシミュレータとして構成された本発明による操作シミュレータの第三の実施例を示す軸線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０…ブレーキストロークシミュレータ、１４…入力ロータ、１６…出力ピストン、１８…ハウジング、２８、３０…支持軸、３２、３４…取り付けブラケット、６０…第一のシリンダ室、６２…第二のシリンダ室、６８…圧縮コイルばね、７０…荷重伝達ロッド、７２…ガイド溝、７４…カム溝、７６…ガイドローラ、７８…カムローラ、８０…ブレーキペダル、８２…伝達手段、８４…軸部材、９０…偏心カム部材、１００…ばね支持ロッド、１０６…圧縮コイルばね、１２０…制動力発生装置、１２４…オイルポンプ、１３２…リニアソレノイド弁、１３４…圧力制御装置、１３８…マスタシリンダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線の周りに回転運動する入力部材と、オペレータによって操作されることにより軸線の周りに回転し前記入力部材に回転運動を付与する操作手段と、変形量に応じて反力を発生する反力発生手段を直線運動することにより変形させる出力部材と、前記入力部材と前記出力部材との間に設けられ前記入力部材の回転運動を直線運動に変換して前記出力部材に伝達すると共に、前記反力発生手段の反力を前記出力部材を介して前記入力部材に伝達する伝達手段とを有し、オペレータによる前記操作手段の操作を許容すると共に、前記操作手段を介してオペレータに操作反力を付与する回転運動入力型操作シミュレータにして、前記反力発生手段は変形量に応じて線形的に反力を発生し、前記伝達手段は前記入力部材の回転運動量に対する前記出力部材の直線運動量の比を前記入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成されていることを特徴とする回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項２】
前記伝達手段は前記入力部材に設けられたカムと、前記出力部材に設けられ前記カムに係合するカムフォロアとを有し、前記カムフォロアが前記カムに従動することにより前記入力部材の回転運動量に対する前記出力部材の直線運動量の比を前記入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させることを特徴とする請求項１に記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項３】
前記入力部材及び前記出力部材は前記軸線に対し同軸にて互いに他に対し相対運動可能に互いに嵌合していることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項４】
前記伝達手段は前記入力部材の回転運動を直線運動に変換して前記出力部材に伝達し、前記出力部材が前記反力発生手段より受けた反力を前記入力部材の回転運動量の増大方向とは逆方向の反力トルクに変換して前記入力部材に伝達することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項５】
前記カム及び前記カムフォロアの一方はカム溝であり、前記カム及び前記カムフォロアの他方は前記カム溝に係合し前記カム溝に沿って移動するカム溝係合部材であり、前記カム溝は前記軸線の周りに周方向に対し傾斜して延在し且つ周方向に対する傾斜角が連続的に漸次変化するよう湾曲していることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項６】
前記反力発生手段は前記軸線に沿う方向の変形を受けることにより変形量に応じて線形的に前記軸線に沿う方向の反力を発生することを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項７】
前記入力部材はハウジングにより直線運動可能に支持され、前記ハウジングと共働して両側に二つのシリンダ室を郭定しており、前記入力部材の回転運動量の増大に伴い容積が減少する側のシリンダ室は作動流体にて充填され且つ作動流体の圧力にて作動する装置に連通接続されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項８】
前記入力部材の回転運動量の増大に伴い容積が増大する側のシリンダ室は該シリンダ室内の圧力を制御する手段に連通接続されていることを特徴とする請求項７に記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項９】
前記伝達手段は前記入力部材の回転運動を前記軸線を横切る方向の直線運動に変換して前記出力部材に伝達することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項１０】
前記カム溝係合部材は前記出力部材に固定され径方向に延在する軸部材と、前記軸部材に回転可能に支持され前記カム溝の壁面に転動可能に係合するカムローラとを有することを特徴とする請求項５乃至８の何れかに記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項１１】
前記カム溝係合部材は前記軸部材に回転可能に支持され前記出力部材の直線運動の方向に沿って延在するガイド溝の壁面に転動可能に係合するガイドローラを有することを特徴とする請求項１０に記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項１】
軸線の周りに回転運動する入力部材と、オペレータによって操作されることにより軸線の周りに回転し前記入力部材に回転運動を付与する操作手段と、変形量に応じて反力を発生する反力発生手段を直線運動することにより変形させる出力部材と、前記入力部材と前記出力部材との間に設けられ前記入力部材の回転運動を直線運動に変換して前記出力部材に伝達すると共に、前記反力発生手段の反力を前記出力部材を介して前記入力部材に伝達する伝達手段とを有し、オペレータによる前記操作手段の操作を許容すると共に、前記操作手段を介してオペレータに操作反力を付与する回転運動入力型操作シミュレータにして、前記反力発生手段は変形量に応じて線形的に反力を発生し、前記伝達手段は前記入力部材の回転運動量に対する前記出力部材の直線運動量の比を前記入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させるよう構成されていることを特徴とする回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項２】
前記伝達手段は前記入力部材に設けられたカムと、前記出力部材に設けられ前記カムに係合するカムフォロアとを有し、前記カムフォロアが前記カムに従動することにより前記入力部材の回転運動量に対する前記出力部材の直線運動量の比を前記入力部材の回転運動量に応じて連続的に非線形に変化させることを特徴とする請求項１に記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項３】
前記入力部材及び前記出力部材は前記軸線に対し同軸にて互いに他に対し相対運動可能に互いに嵌合していることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項４】
前記伝達手段は前記入力部材の回転運動を直線運動に変換して前記出力部材に伝達し、前記出力部材が前記反力発生手段より受けた反力を前記入力部材の回転運動量の増大方向とは逆方向の反力トルクに変換して前記入力部材に伝達することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項５】
前記カム及び前記カムフォロアの一方はカム溝であり、前記カム及び前記カムフォロアの他方は前記カム溝に係合し前記カム溝に沿って移動するカム溝係合部材であり、前記カム溝は前記軸線の周りに周方向に対し傾斜して延在し且つ周方向に対する傾斜角が連続的に漸次変化するよう湾曲していることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項６】
前記反力発生手段は前記軸線に沿う方向の変形を受けることにより変形量に応じて線形的に前記軸線に沿う方向の反力を発生することを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項７】
前記入力部材はハウジングにより直線運動可能に支持され、前記ハウジングと共働して両側に二つのシリンダ室を郭定しており、前記入力部材の回転運動量の増大に伴い容積が減少する側のシリンダ室は作動流体にて充填され且つ作動流体の圧力にて作動する装置に連通接続されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項８】
前記入力部材の回転運動量の増大に伴い容積が増大する側のシリンダ室は該シリンダ室内の圧力を制御する手段に連通接続されていることを特徴とする請求項７に記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項９】
前記伝達手段は前記入力部材の回転運動を前記軸線を横切る方向の直線運動に変換して前記出力部材に伝達することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項１０】
前記カム溝係合部材は前記出力部材に固定され径方向に延在する軸部材と、前記軸部材に回転可能に支持され前記カム溝の壁面に転動可能に係合するカムローラとを有することを特徴とする請求項５乃至８の何れかに記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【請求項１１】
前記カム溝係合部材は前記軸部材に回転可能に支持され前記出力部材の直線運動の方向に沿って延在するガイド溝の壁面に転動可能に係合するガイドローラを有することを特徴とする請求項１０に記載の回転運動入力型操作シミュレータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１４３３３４（Ｐ２００８−１４３３３４Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３２３１７（Ｐ２００６−３３２３１７）
【出願日】平成１８年１２月８日（２００６．１２．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月８日（２００６．１２．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]