JP2007283895A - アクセル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、殊に、アクセルペダルの操作初期段階において、ペダルに印加される踏力を軽くすることができ、これによりアクセルペダルの操作フィーリングを向上することができるアクセル装置を提供する。
【解決手段】内側に軸部(4)を有するハウジング(2)と、軸部に係合する軸受部(26)を有し、ハウジングの外側に位置する他端側に踏力が印加されることにより軸部の周りを枢動するペダルレバー(15)と、ペダルレバーの一端側に係合状態で取り付けられ、ペダルレバーと共に枢動するロータ(5)と、一端をハウジングの壁部に当接させ、他端をロータの表側に当接させてロータを戻り方向に付勢する主弾性要素(7)と、ロータを介して主弾性要素の反対側に設けられ、一端をロータの裏側に当接させて、ロータを主弾性要素によってばね力を受ける方向とは反対方向に付勢する補助弾性要素(8)と、を備える。
【選択図】図3
【解決手段】内側に軸部(4)を有するハウジング(2)と、軸部に係合する軸受部(26)を有し、ハウジングの外側に位置する他端側に踏力が印加されることにより軸部の周りを枢動するペダルレバー(15)と、ペダルレバーの一端側に係合状態で取り付けられ、ペダルレバーと共に枢動するロータ(5)と、一端をハウジングの壁部に当接させ、他端をロータの表側に当接させてロータを戻り方向に付勢する主弾性要素(7)と、ロータを介して主弾性要素の反対側に設けられ、一端をロータの裏側に当接させて、ロータを主弾性要素によってばね力を受ける方向とは反対方向に付勢する補助弾性要素(8)と、を備える。
【選択図】図3
Description
本発明は、移動体としての車両に適用され、車両に搭載されるスロットル装置のスロットル操作をアクセルペダルの操作量に基づいて電子制御するアクセル装置に関する。
一般に、移動体としての車両のスロットル操作を行うアクセル装置として、スロットルとアクセルペダルを直接に連結してスロットルバルブの開閉を機械的に行う機械式アクセル装置と、スロットルとアクセルペダルを直接に連結せず、スロットルバルブを電子制御で開閉する電子式(アクセルバイワイヤ方式)アクセル装置とが知られている。電子式アクセル装置は、アクセル開度センサ信号をECUに送り、その時点のガソリン噴射量や、タイヤの摩擦量(トラクション)などの条件に基づき、モータでスロットルバルブを制御するものである。センサには、回転角を検出する磁気センサなどが用いられ、一端にペダルを有するペダルレバーの回転ストロークと出力電圧との関係から、スロットルバルブの開度が制御されるようになっている。
図7には、この種の電子式アクセル装置が示されている。図示されるアクセル装置100は、ハウジングと、ハウジングの開口端に取り付けられ、ハウジング内を覆うカバー101と、一端がハウジング内に収容され、他端がハウジングの外側に延出している枢動自在に軸支されたペダルレバー102と、ペダルレバー102の他端側に設けられたアクセルペダル103と、を備えている。
電子式アクセル装置は、良好な操作フィーリングを実現できるように種々の工夫がなされている。その一つには、ペダルレバー102の動作に要する踏力にヒステリシスを発生させる機構(摩擦力発生機構)がある。図8には、ペダルレバー102の回転ストローク(アクセルペダルの操作量)と踏力との関係が示されている。図より明らかなように、アクセルペダル103の踏み込み時の曲線と踏み込み解除時の曲線とには、ヒステリシスaが形成されている。ヒステリシスaが形成されることで、図示しないスロットルバルブの開閉動作がスムーズに行われ、走行安定性が向上するようになっている。
ヒステリシスを発生させる機構の一例としては、ハウジングの壁部に回転しないように取り付けられたフリクション要素を用い、このフリクション要素にペダルレバーを摺接させることで摩擦力を発生させるものがある(例えば、特許文献1)。特許文献1のアクセル装置に類似したアクセル装置の他の一例を図9に示す(ヒステリシス発生機構の構成要素であるフリクション要素は図示せず)。
このアクセル装置110は、ペダルレバー111の一端側にばね要素112のばね力を受けた状態でペダルレバー111と共に枢動するロータ113を備えている。ばね要素112は、大小一対の圧縮コイルばねからなっていて、一端がハウジング114の一方の壁部に当接し、他端がロータ113に当接し、ロータ113を戻し方向に常時付勢した状態に設けられている。戻し方向に付勢されたロータ113がハウジング114の他方の壁部に当接することで、ロータ113ないしはペダルレバー111の初期状態の位置としての枢動開始位置が決まる。一方、このペダルレバー111を枢動する際は、ばね要素112のばね力より大きい力をペダルレバー111の一端に印加する必要がある。踏力が印加されると、ばね要素112のばね力に抗してロータ113ないしはペダルレバー111がばね要素112を縮める方向に枢動し、ペダルレバー111のストロークに応じたスロットル操作が行われるようになっている。踏力特性は図8に示すようになる。
しかしながら、ロータ113をばね要素112で戻り方向に付勢する構成のアクセル装置110では、アクセルペダルを踏み始めた初期段階(バルブ開度の小さい段階)において大きな踏力が必要とされ、踏み始めにおいて低い踏力特性を再現することができないという問題があった。このため、アクセルペダルの操作初期段階において、微妙なアクセルワークがしづらいという問題があった。
そこで、本発明は、上記した点に鑑み、殊に、アクセルペダルの操作初期段階において、ペダルに印加される踏力を軽くすることができ、アクセルペダルの操作フィーリングを向上することができるアクセル装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、アクセル装置において、内側に軸部を有するハウジングと、前記軸部に係合する軸受部を有し、前記ハウジングの内側から外側に延出した端部に踏力が印加されることにより前記軸部の周りを枢動するペダルレバーと、該ペダルレバーの他方の端部に取り付けられ、該ペダルレバーと共に枢動するロータと、一端を前記ハウジングの壁部に当接させ、他端を前記ロータの表側に当接させて該ロータを戻り方向に付勢する主弾性要素と、前記ロータを介して前記主弾性要素の反対側に設けられ、一端を前記ロータの裏側に当接させて、前記ロータを前記主弾性要素によってばね力を受ける方向とは反対方向に付勢する補助弾性要素と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載のアクセル装置において、前記ハウジングの内壁に、前記主弾性要素と前記補助弾性要素の配置されるそれぞれの空間を規定する隔壁が設けられ、該隔壁の裏面側において該隔壁に形成された開口を通して前記補助弾性要素の一端と前記ロータの裏面とが当接した状態で、前記隔壁の表面側に前記主弾性要素に付勢された前記ロータが当接可能である。
また、請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のアクセル装置において、前記補助弾性要素が位置する側で、前記隔壁と対向する前記ハウジングの壁部に前記隔壁との対向する間隔を調節できる調節部材が設けられている。
また、請求項4記載の発明は、請求項3記載のアクセル装置において、前記補助弾性要素の自由長が、前記隔壁及び前記調節部材の対向間隔に対して長くとも同等の長さであり、かつ、前記補助弾性要素が圧縮状態から自由状態に変わる際に、前記隔壁から前記ロータが離間している。
以上の如く、請求項1記載の発明によれば、ロータを戻り方向に付勢する主弾性要素の反対側で、ロータを主弾性要素によって付勢力を受ける方向とは反対方向に付勢する補助弾性要素が設けられているから、この補助弾性要素の付勢力が機能する範囲内でペダルレバーの一端側に印加される踏力がアシストされる。したがって、アクセルペダルの操作初期段階において、ペダルに印加される踏力を軽くすることができ、これによりアクセルペダルの操作フィーリングを向上することができる。
また、請求項2記載の発明によれば、ハウジングに設けられた隔壁の位置によって、ロータが補助弾性要素の付勢力を受ける範囲を決めることができ、すなわち、補助弾性要素が機能する範囲ではペダルレバーに印加される踏力を軽くすることができ、補助弾性要素が機能しない範囲ではペダルレバーに印加される踏力を重くすることができる。このため、良好な操作フィーリングを実現することができる。
また、請求項3記載の発明によれば、ハウジングに対する補助弾性要素のセット(組み付け)時に、補助弾性要素の自由長のばらつきや許容差を調整ねじによって調整することができ、個々のアクセル装置の操作フィーリングのばらつきが軽減され、品質信頼性の高いアクセル装置が提供される。
また、請求項4記載の発明によれば、ロータが主弾性要素と補助弾性要素の両方のばね力を受けている状態から、ロータが補助弾性要素から離れることで主弾性要素だけの影響を受ける状態に変わる際に、ペダルストロークと踏力との関係を示す踏力特性曲線にステップ状の段差が形成されることを回避することができ、スムーズなアクセル操作フィーリングを得ることができる。
以下、本発明に係るアクセル装置の一実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。図1は、本発明によるアクセル装置の分解斜視図である。
本発明のアクセル装置1は、内面に突設された軸部14を有するハウジング2と、ハウジング2の開口端に取り付けられ、ハウジング2内を覆うカバー3(図3、従来例の図6参照)と、軸部14に係合する軸受部26を有し、一端側がハウジング2に挿入された状態で、ハウジング2の外側に位置する他端側のアクセルペダル25に踏力が印加されることにより軸部14の周りを枢動するペダルレバー4と、ペダルレバー4の一端側に取り付けられ、ペダルレバー4と共に枢動するロータ5、ハウジング2に取り付けられ、枢動するペダルレバー4に摺接してアクセル装置1の踏力特性にヒステリシスを生じさせるフリクション要素8と、ハウジング2に収容され、一端をハウジング2の周壁内面に当接させ、他端をロータ7の表側に当接させてロータ5を戻り方向に付勢するメインばね要素(主弾性要素)7と、ロータ5を介してメインばね要素7の反対側に設けられ、一端をロータ5の裏側に当接させて、ロータ5をメインばね要素7によってばね力を受ける方向とは反対方向に付勢するサブばね要素(補助弾性要素)8と、を備えている。ロータ5とフリクション要素6は、摩擦力発生機構の構成要素となっている。
ハウジング2は、開口部を有して箱形に一体樹脂成形されたものである。壁部12,13で囲まれた内部空間は、ペダルレバー4の一端側を枢動自在に保持する保持空間となっている。また、ハウジング2の内部空間は、壁部12,13に設けられた隔壁15によって、メインばね要素7とサブばね要素8の収容される領域が区画されている。隔壁15は、ハウジング2に設けられている。隔壁15の外側でハウジング2の周壁13に沿ってメインばね要素7が収容され、ハウジング2の壁部12,13と隔壁15とによって形成される空間にサブばね要素8が収容されるようになっている。
サブばね要素8の一端が当接する隔壁15部分には、サブばね要素8の外径より小径で、ロータ5の裏面に突設されたサブボス36bを通過させるための孔15aが形成されている。この孔15aにより、サブばね要素8の一端とロータ5とが当接するようになっている。なお、両ばね要素7,8については後述するが、両ばね要素7,8がロータ5を付勢する方向は、それぞれ反対方向になっている。
壁部としての基壁12内面の中央には軸部14が突設され、この軸部14にペダルレバー4の軸受部24が軸支されることで、ペダルレバー4は軸部14の周りを正転方向P及び逆転方向(戻り方向)Qに枢動できるようになっている(図3)。また、サブばね要素8を収容する側の周壁13部分には、調整ねじ(調整部材)17が螺合する大きいねじ孔13aと、止めねじ18が螺合する小さいねじ孔13bとが、互いに直交する方向に設けられている。
調節ねじ17は、自身の先端と隔壁5との対向する間隔を調節するためのものであり、先端が平先の六角穴付きねじなどが用いられる。調整ねじ17によって、サブばね要素8の組付け時に、サブばね要素8の自由長のばらつきや許容差を調整することができる。このため、個々のアクセル装置1の操作フィーリングのばらつきを軽減でき、高品質のアクセル装置1を提供することができる。止めねじ18は、ねじ孔13aに螺合する調整ねじ17の側面に当接し、調整ねじ17を抜け止めするために設けられている。
ハウジング2の周壁13外側部分には、貫通形成されたねじ穴を有するブラケットが一体に設けられている(図示せず)。このブラケットを運転席前側の図示しない車体パネルに宛がい、ねじ穴に螺合するボルトと車体パネルとの間でブラケットを挟むことにより、ハウジング2(アクセル装置1)が車体パネルに固定されるようになっている。
図2に示すように、カバー3は、従来例(図7)に示されているものと略同様であり、樹脂成形により一体的に作られている。カバー3とペダルレバー4との間には摺動リング44が介設され、両者が直接摺動しないようになっている。カバー3の内面には、枢動するペダルレバー4の回転角を検出する回転角センサとしてのホール素子21が設けられている。ホール素子21は、磁気量を電圧に変換する素子であり、ステータ20付近に設けられていて、ステータ20の周囲で回転対称の位置に配置された磁石31がペダルレバー4と共に回転することで、ペダルレバー4のストロークに対応する回転角度を検出することができるようになっている。
また、カバー3には、ホール素子21の端子と電気的に相互接続する電気接触部を一端に有するターミナル22がインサート成形されている。ターミナル22の他端に形成された電気接触部は、カバー3に埋設されたコネクタ部23の端子に相互接続する。カバー3のその他の説明については、従来例と同様であるため省略することとする。
ペダルレバー4は、基端側に軸受部26を有するアーム24と、アーム24の先端側に設けられたアクセルペダル25とから構成されている。アーム24の壁部を構成する基壁27の両側には、相対向する一対の側壁28が設けられている。一対の側壁28,29のうち一方の側壁28には、ハウジング2の軸部14に回転自在に係合して軸支される軸受部26が設けられている。軸部14と軸受部26との間には、摺動リング43(図2参照)が介設されていて、軸部14と軸受部26は摺接するようになっている。
ロータ5は、樹脂材料で一体形成されており、フリクション要素6に当接する部分である円盤状の当接部33と、メインばね要素7のばね力を受ける付勢部34とから構成されている。当接部33は、一方の片面にフリクション要素6の対向面と摺接する平坦な摩擦面35aを有し、反対側の他方の片面にペダルレバー4の側壁29内面に設けられたはず歯状の被係合面32と係合するはす歯状の係合面35bを有している。
ペダルレバー4が枢動して、ペダルレバー4のはす歯状の被係合面32にロータ5のはす歯状の係合面35bが係合することで、ロータ5がペダルレバー4の被係合面32(側壁29内面)から離れる方向、すなわちペダルレバー4の回転する方向に直交する方向から力を受けて、軸部14の軸方向に沿ってスライドし、ロータ5の摩擦面35aがフリクション要素6の対向面に所定の押圧力で当接する(図2参照)。ロータ5とフリクション要素6とが両対向面で当接した状態で、ペダルレバー4を枢動させることで、ロータ5とフリクション要素6の接触面に摩擦力を発生させることができる。この場合、ロータ5とペダルレバー4が一体的に枢動することとなるが、フリクション要素6は動かないことが摩擦力を発生させるための条件となっている。
図3に示すように、付勢部34は、ハウジング2に圧縮状態で収容されたメインばね要素7のばね力を受ける部分であり、ロータ5の回転方向Pと略直交する径方向外側に突出して設けられている。付勢部34の表面には、メインボス36aが突設されていて、メインボス36aの外側に直径の小さいコイルばね40が配置され、直径の小さいコイルばね40の外側に直径の大きいコイルばね41が配設されるようになっている。メインばね要素7を二重のコイルばね40,41から構成することで、アクセル装置1の信頼性が高められるようになっている。
付勢部34の裏面には、表面のメインボス36aから偏倚した位置でサブボス36bが突設されている。サブボス36bは、隔壁15に貫通形成された孔15aより小さい外径寸法に形成されている。このため、ペダルレバー4に踏力を印加させない状態、言い換えると、付勢部34の裏面の一部が隔壁15の表面の一部に当接した状態において、サブボス36bの先端は孔15aを挿通してサブばね要素8の一端に当接し、サブばね要素8を圧縮するようになっている。すなわち、付勢部34ないしはロータ5が枢動前の操作初期位置(基準位置)にあるとき、付勢部34は、一対のコイルばね40,41から逆転方向Qへのばね力と、サブばね要素8から正転方向Pへのばね力を同時に受ける状態となっている。
ロータ5と協働して摩擦力を発生させるフリクション要素6(図2)は、ロータ5や摺動リング43,44などと同様に、樹脂材料から一体形成されている。フリクション要素6の一方の片面は、対向するペダルレバー4の側壁28に摺接する摩擦面となっており、フリクション要素6の他方の片面は、対向するロータ5の当接部33の摩擦面35aに摺接する摩擦面となっている。すなわち、フリクション要素6の両面は摩擦面として形成されている。
次に、図3において最も良く示されているメインばね要素7及びサブばね要素8について説明する。メインばね要素7は、一対の圧縮コイルばね40,41から構成されており、それらを二重に重ねたものである。サブばね要素8は一巻きの圧縮コイルばねである。メインばね要素7は、一端がハウジング2の周壁13内面に当接し、他端がロータ5の付勢部34の表面に当接した状態で、隔壁15で区画形成された一方の広い空間内にセットされている(図3)。メインばね要素7の材質、長さ、ばね定数は任意であり、アクセルワークの操作性を考慮して決定される。
サブばね要素8は、一端が隔壁15の裏面又はロータ5の付勢部34の裏面に突設されたサブボス36bに当接し、他端がハウジング2の壁部13に設けられた調整ねじ17の先端に当接した状態で、隔壁15で区画形成された他方の狭い空間内にセットされる。ロータ5が正転方向Pに枢動し、サブボス36bが隔壁15の孔15aから抜け出した状態にあるときは、サブばね要素10の一端が隔壁15の裏面に当接した状態となる。
メインばね要素7とサブばね要素8のそれぞれがロータ5を付勢する方向は、互いに反対方向である。すなわち、メインばね要素7はロータ5を逆転方向Qに付勢し、ペダルレバー4に踏力が印加されていない状態でロータ5を隔壁15の表面側に当接させる。サブばね要素8は、ペダルレバー4に踏力が印加されて、ロータ5が隔壁15の表面から所定量だけ離間するまで、ロータ5を正転方向Pに付勢する。このように、メインばね要素7と付勢方向の異なるサブばね要素8を設けることで、図8において点線で示されるように、ペダル操作の初期段階において、アクセルペダル25に印加される踏力を軽くすることができ、ペダル操作のフィーリングを高めることができる。
さらにまた、サブばね要素8は所定の自由長に形成されていて、このサブばね要素8が隔壁15で区画形成された他方の狭い空間内にセットされた際に、調整ねじ17を使用してサブばね要素8の自由長が隔壁15裏面と調整ねじ17先端の対向する間隔に等しくなるように調整される。すなわち、サブばね要素8は、隔壁15裏面と調整ねじ17先端との間で自由状態になることができる。サブばね要素8の自由状態において、ロータ5は隔壁15から離れた状態となる。
このようにすると、ロータ5がメインばね要素7とサブばね要素8の両方のばね力を受けている状態から(図4(a)参照)、ロータ5がメインばね要素7だけの力を受ける状態(図4(b)参照)に変わる際に、踏力特性曲線にステップ状の段差が形成されることを回避することができ、踏力特性曲線を全体として滑らかに形成することが可能となる。
これは、サブばね要素8からロータ5が離れたときにばねが完全に伸びきった状態(自然状態)となって、ロータ5の枢動前の初期位置におけるサブばね要素8の圧縮状態から、ロータ5が正転方向Pに枢動してサブばね要素8の圧縮状態が解除されるまでに、ロータ5に対するサブばね要素8によるばね力が連続して減少するためである。要するに、サブばね要素8からロータ5が離れたときに、ばね力が急激にゼロになることを回避できるためである。このため、ロータ5がメインばね要素7とサブばね要素8の両方のばね力を受けている状態から、ロータ5がメインばね要素だけ7の力を受ける状態に変わる部分で、踏力特性曲線が滑らかに形成され、これにより、アクセル操作フィーリングを高めることが可能となる。
なお、サブばね要素8の材質、長さ、ばね定数などは、メインばね要素7と同様に任意であり、アクセルワークの操作性を考慮して決定される。また、ばね力と同様の付勢力を生じるものであれば、ばね要素に代えて他の弾性要素を適用することもできる。
以上のように、本実施形態によれば、ロータ5を戻り方向に付勢するメインばね要素7の反対側で、ロータ5をメインばね要素7によってばね力を受ける方向とは反対方向に付勢するサブばね要素8が設けられているから、このサブばね要素8の付勢力が機能する範囲内でペダルレバー4の一端側に印加される踏力がアシストされることができる。このため、ペダル25に印加される踏力を軽くすることができ、アクセルペダル25の操作フィーリングを向上することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、本実施形態では、サブばね要素8の自由長が隔壁15裏面と調整ねじ17先端の対向する間隔に等しく形成されているが、サブばね要素8の自由長を隔壁15裏面と調整ねじ17先端の対向する間隔より短くすることもできる。この場合も、サブばね要素8の自由状態において、隔壁15からロータ5が離間している必要がある。
また、本実施形態の変形例として、図5に示される構成とすることもできる。この変形例では、サブばね要素8Aの一端がロータ5Aの付勢部34Aの裏面に固定されたものである。この変形例は、比較的簡単な構成で、全体として滑らかな踏力特性を得ることが可能となる。図6には、アクセルペダル25に踏力が印加されていない状態のモデル(a)と、アクセルペダル25に踏力が印加されている状態のモデル(b)が示されている。アクセルペダル25に踏力が印加されていない状態は図4(a)と同じ状態であるが、アクセルペダル25に踏力が印加されている状態では図4(b)とは反対にサブばね要素10の他端がハウジング2の壁部から離れた状態となる。
1 アクセル装置
2 ハウジング
4 ペダルレバー
5 ロータ
6 フリクション要素
7 メインばね要素(主弾性要素)
8 サブばね要素(補助弾性要素)
13a ねじ孔
14 軸部
15 隔壁
15a 孔(開口)
17 調整ねじ(調整部材)
24 軸受部
2 ハウジング
4 ペダルレバー
5 ロータ
6 フリクション要素
7 メインばね要素(主弾性要素)
8 サブばね要素(補助弾性要素)
13a ねじ孔
14 軸部
15 隔壁
15a 孔(開口)
17 調整ねじ(調整部材)
24 軸受部
Claims (4)
- 内側に軸部(14)を有するハウジング(2)と、
前記軸部(14)に係合する軸受部(26)を有し、前記ハウジング(2)の内側から外側に延出した端部に踏力が印加されることにより前記軸部(14)の周りを枢動するペダルレバー(4)と、
該ペダルレバー(4)の他方の端部に取り付けられ、該ペダルレバー(4)と共に枢動するロータ(5)と、
一端を前記ハウジング(2)の壁部に当接させ、他端を前記ロータ(5)の表側に当接させて該ロータ(5)を戻り方向に付勢する主弾性要素(7)と、
前記ロータ(5)を介して前記主弾性要素(7)の反対側に設けられ、一端を前記ロータ(5)の裏側に当接させて、前記ロータ(5)を前記主弾性要素(7)によってばね力を受ける方向とは反対方向に付勢する補助弾性要素(8)と、
を備えたことを特徴とするアクセル装置(1)。 - 前記ハウジング(2)の内壁に、前記主弾性要素(7)と前記補助弾性要素(8)の配置されるそれぞれの空間を規定する隔壁(15)が設けられ、該隔壁(15)の裏面側において該隔壁(15)に形成された開口(15a)を通して前記補助弾性要素(8)の一端と前記ロータ(5)の裏面とが当接した状態で、前記隔壁(15)の表面側に前記主弾性要素(7)に付勢された前記ロータ(5)が当接可能である請求項1記載のアクセル装置(1)。
- 前記補助弾性要素(8)が位置する側で、前記隔壁(15)と対向する前記ハウジング(2)の壁部(13)に前記隔壁(15)との対向する間隔を調節できる調節部材(17)が設けられた請求項1又は2記載のアクセル装置(1)。
- 前記補助弾性要素(8)の自由長が、前記隔壁(15)及び前記調節部材(17)の対向間隔に対して長くとも同等の長さであり、かつ、前記補助弾性要素(8)が圧縮状態から自由状態に変わる際に、前記隔壁(15)から前記ロータ(5)が離間している請求項3記載のアクセル装置(1)。
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- 2006-04-17 JP JP2006113251A patent/JP2007283895A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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