JP4831499B2 - スプリングダンパ及びこれを用いたアクセル装置 - Google Patents
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Description
特許文献1のアクセル装置では、2重コイルばねを構成する外側コイルばねと内側コイルばねとの隙間に弾性変形可能な十字形スプリングダンパを備え、外側コイルばね及び内側コイルばねの振動を減衰し、この振動から生じる異音の発生を抑制している。
この種の十字形スプリングダンパでは、2重コイルばねの伸長時に外側コイルばねのばね線の隙間から十字形スプリングダンパの先端部がはみ出すことが懸念される。ばね線の隙間からはみ出した十字形スプリングダンパの先端部が2重コイルばねの収縮時にばね線間で圧縮されると、外側コイルばね及び内側コイルばねの振動を十分に減衰することができなくなる虞がある。
また、アクセル装置に適用される2重コイルばねは、アクセル装置の搭載される車両の踏力特性の違いから、コイル径の異なる外側コイルばね及び内側コイルばねのバリエーションにより、外側コイルばねと内側コイルばねとの隙間が変わる。このため、一種類の十字形スプリングダンパでは、外側コイルばね及び内側コイルばねの双方を確実に押圧し、振動を減衰することが困難になることが懸念される。
さらに、筒部の横断面形状が円形から多角形との間で弾性的に形状変形することで、外壁凸条部と外側コイルばねとの外接円の実効半径、及び、内壁凸条部と内壁凸条部との内接円との実効半径が可変になる。これにより、この単一のスプリングダンパを使用すれば、コイル径が多様に異なる複数の外側コイルばね及び複数の内側コイルばねに共用することができる。
スプリングダンパは、コイル径が多様に異なる複数の外側コイルばね及び複数の内側コイルばねに共用することができる。
筒部は、コイル径の異なる外側コイルばね及び内側コイルばねのバリエーションに対応し、頂部が径内側に変形し、辺部が径外側に変形することで、弾性変形の反力を確実に発生する。筒部の反力により、外壁凸条部が外側コイルばねに弾性変形の反力を印加し、内側コイルばねが内側コイルばねに弾性変形の反力を印加する。これにより、スプリングダンパは、2重コイルばねの振動を確実に減衰することができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態は、車両に搭載されるアクセル装置にスプリングダンパを適用したものである。このアクセル装置は、運転者によるアクセルペダルの踏込量に応じて車両の運転状態を制御する。アクセル装置はアクセルバイワイヤ方式を採用しており、アクセルペダルは車両のスロットル装置に機械的に連結されていない。その代わり、アクセル装置は、アクセルペダルの回転角度を車両のエンジン制御装置(ECU)に伝達し、その回転角度に基づいてECUがスロットル装置を制御する。
ハウジング3は樹脂で箱形に形成され、底板11、底板11に向き合う天板12、底板11及び天板12に対して垂直に互いに向き合う二つの側板13、14から構成されている。底板11はボルト等により車体に固定可能である。
アクセルペダル2は、ペダルアーム50、操作部40、ペダルロータ60、スプリングロータ70及び軸部材80から構成されている。ペダルアーム50は、棒状の金属から形成されている。ペダルアーム50の一方の端部には、運転者が足で踏込み操作する操作部40が取付けられている。
ホルダ90は、樹脂により略円盤状に形成されている。ホルダ90は、突出部74側で凸状面75の曲率半径より大きい曲率半径で形成される曲面形状の凹状面91を形成する。凹状面91とスプリングロータ70の凸状面75とは、相対運動可能に当接する。
外側コイルばね41は、一端が天板12の係止面123に係止され、他端がホルダ90の係止面94に係止されている。内側コイルばね45は、一端が天板12の係止面124に係止され、他端がホルダ90の係止面95に係止されている。
スプリングロータ70が、回転軸線Oを中心に円弧運動をするとき、ホルダ90がスプリングロータ70と相対運動可能に当接することで、2重コイルばね4は直線的な伸縮運動をすることができる。
外側コイルばね41と内側コイルばね45との隙間に設けられている。スプリングダンパ20は、外側コイルばね41及び内側コイルばね45の固有振動を減衰し、この固有振動から生じる異音の発生を抑制する。
スプリングダンパ20は、筒部21、外壁凸条部22、及び内壁凸条部23を備えている。筒部21は、2重コイルばねに取付け前の状態において、横断面が外側に凸状の略6角形状に形成されている。この略6角形状は各辺部の長さが均等に形成されている。筒部21の軸方向の長さは、2重コイルばね4が収縮したときの一端と他端との間の距離以下に形成されている。
外壁凸条部22は、筒部21の頂部の外壁から径外方向に突出し、筒部21の軸方向の一端から他端に亘って設けられる。外壁凸条部22の横断面は、略扇形状に形成されている。外壁凸条部22は、軸方向の両端に、筒部21の外壁からの突出量が軸方向の先端に向かって小さくなるテーパ部24を有している。
内壁凸条部23は、筒部21の辺部の中央の内壁から径内方向に突出し、筒部21の軸方向の一端から他端に亘って設けられている。内壁凸条部23の横断面は、起伏のなだらかな山形形状に形成されている。内壁凸条部23は、軸方向の両端に、筒部21の内壁からの突出量が軸方向の先端に向かって小さくなるテーパ部25を有している。
2重コイルばねに取付けていない状態のスプリングダンパ20を図3に示す。R1〜R6は、スプリングダンパ20の軸中心からの距離を示している。このとき、スプリングダンパ20の外径は、R6×2であり、内径は、R1×2である。
次に、外側コイルばねと内側コイルばねとの形成する隙間がスプリングダンパ20の適用可能な最大の隙間のときのスプリングダンパ20の状態を図7に示す。このとき、スプリングダンパ20の外径は、R5×2であり、内径は、R2×2である。スプリングダンパ20は、2重コイルばねに取付け前の状態と比較して、外壁凸条部22と軸中心との間の距離がR6からR5へ変位している。また、内壁凸条部23と軸中心との間の距離がR1からR2へ変位している。このため、筒部21は、弾性変形することで、各辺部と辺部とのなす内角を大きくし、各辺部を略円弧形状にしている。これにより、筒部21の横断面形状は略円形に近似する形状となる。
スプリングダンパ20の適用可能な最大の隙間を形成する2重コイルばねを図8に模式的に示す。スプリングダンパ20は、筒部21の弾性変形の反力により、外壁凸条部22が径外方向へ外側コイルばね410を押圧し、内壁凸条部23が径内方向へ内側コイルばね450を押圧する。
スプリングダンパ20の適用可能な最小の隙間を形成する2重コイルばねを図10に模式的に示す。スプリングダンパ20は、筒部21が弾性変形した反力により、外壁凸条部22が径外方向へ外側コイルばね411を押圧し、内壁凸条部23が径内方向へ内側コイルばね451を押圧する。また、スプリングダンパ20は、スプリングダンパ20の適用可能な最小の隙間のときであっても、辺部の中央の径外方向の外壁と、外側コイルばね411の径内方向の内壁との間にクリアランスC1を有する。頂部の径内方向の外壁と、内側コイルばね451の径外方向の内壁との間にクリアランスC2を有する。これにより、筒部21と、外側コイルばね411及び内側コイルばね451との接触が防止される。
また、テーパ部24、25は、外側コイルばね41及び内側コイルばね45のばね線と、筒部21の軸方向の両端部とが接触することを抑制し、スプリングダンパ20の軸方向の端部が径外側又は径内側に捲れることを防止することができる。
アクセルペダル2を運転者が踏込む前、アクセルペダル2は、2重コイルばね4によって踏込方向とは逆方向に付勢されている。このとき、ペダルロータ60の当接部68は、天板12に形成されたストッパ125に当接している。
運転者がアクセルペダル2に踏力を与え、アクセルペダルがX方向に回転を始めると、はす歯65とはす歯73とが噛み合うことでペダルロータ60とスプリングロータ70とが一緒に回転する。回転角センサ30は、ペダルロータ60と一体で回転する軸部材80の回転角度を磁石部84、85の形成磁界に基づいて検出する。回転角センサ30の検出した検出信号は、コネクタ16を経由してECUへ伝送される。
運転者がアクセルペダル2をX方向にさらに回転させると、当接部69と底板11に形成されたストッパ111とが当接する。これにより、アクセルペダル2の回転が制限される。
一方、アクセルペダル2がY方向に回転するとき、摩擦力f1、f2がアクセルペダル2の回転運動の抵抗として働くので、運転者の踏力Fを減少させる。
スプリングダンパ20は、図11に示すように、外側コイルばね41と内側コイルばね45との間に挿入されている。筒部21は、外側コイルばね41と内側コイルばね45との隙間に適応して、横断面の6角形状を変形し、隙間の変動を吸収している。筒部21が弾性変形する反力によって、外壁凸条部22が外側コイルばね41を径外方向に押圧し、内壁凸条部23が内側コイルばね45を径内方向に押圧している。
アクセルペダルがX方向へ回転し、2重コイルばね4が軸方向に収縮するとき、外壁凸条部22と外側コイルばね41とが摺動し、内壁凸条部23と内側コイルばね45とが摺動する。このとき、外壁凸条部22及び内壁凸条部23のテーパ部24、25は、外側コイルばね41及び内側コイルばね45のばね線と、筒部21の軸方向の両端部とが接触することを抑制する。このため、筒部21の軸方向の両端部が外側コイルばね41又は内側コイルばね45のばね線に引っ掛かり、スプリングダンパ20の軸方向の端部が径外側又は径内側に捲れることを防止することができる。
アクセルペダルがY方向へ回転し、2重コイルばね4が軸方向に伸長するとき、図12に示すように、外壁凸条部22と外側コイルばね41とが摺動し、内壁凸条部23と内側コイルばね45とが摺動する。このとき、外壁凸条部22が外側コイルばね41を径外方向に押圧し、内壁凸条部23が内側コイルばね45を径内方向に押圧する。このため、スプリングダンパ20は、外側コイルばね41及び内側コイルばね45の固有振動を防止することができる。
比較例のスプリングダンパ201は、弾性変形可能な十字形の板状部材から形成される。スプリングダンパ201は、内側コイルばね452のばね線の間に十字の中央部分291を挿入した後、スプリングダンパ201と一体になった内側コイルばね452の径外側に外側コイルばね412を嵌め込むことで組付けられる。しかし、この種の十字形のスプリングダンパ201は、図15に示すように、2重コイルばねの伸長時に外側コイルばね412のばね線の隙間からスプリングダンパ201の先端部281がはみ出すことが懸念される。ばね線の隙間からはみ出したスプリングダンパ201の先端部281が2重コイルばねの収縮時にばね線間で圧縮されると、スプリングダンパ201は、外側コイルばね412及び内側コイルばね452を適切に押圧することが困難になる。
また、筒部21は、横断面が略6角形状に形成されている。このため、外側コイルばね41と内側コイルばね45との形成する隙間の異なる各種の2重コイルばねにスプリングダンパを組付けるとき、頂部がR5〜R4の範囲で径内方向に撓み、辺部の中央部がR2〜R3の範囲で径外方向に撓むことで、外側コイルばねと内側コイルばねとの隙間の変動を吸収する。このため、スプリングダンパ20は、コイル径の異なる各種の2重コイルばねに共用することができる。
さらに、外壁凸条部22は筒部21の頂部の径外方向外壁に設けられ、内壁凸条部23は辺部の中央部分の径内方向内壁に設けられている。このため、筒部21は、頂部及び辺部の中央部の変位量を大きくする。これにより、スプリングダンパ20は、筒部21の弾性変形による反力を確実に発生し、外側コイルばね41及び内側コイルばね45を確実に押圧することができる。
さらに、外壁凸条部22及び内壁凸条部23は、軸方向の両端部にテーパ部24、25を有する。このため、2重コイルばね4の伸縮作動時にスプリングダンパ20と外側コイルばね41及び内側コイルばね45とが軸方向に相対的に移動するとき、スプリングダンパ20の軸方向の両端部が外側コイルばね41又は内側コイルばね45のばね線の間に引っ掛かることを抑制する。このため、スプリングダンパ20の軸方向の端部が捲れることを防止することができる。
したがって、スプリングダンパは、2重コイルばねの固有振動を確実に減衰することができる。よって、このスプリングダンパを適用したアクセル装置は、2重コイルばねの固有振動による異音の発生を防止することができる。
第2実施形態のスプリングダンパ200を図13に示す。
スプリングダンパ200は、筒部210、外壁凸条部220、及び内壁凸条部230を備えている。筒部210は、横断面が略円形状に形成されている。
外壁凸条部220は、筒部210の径外方向の外壁から径外方向に突出し、径方向に対して傾斜するように設けられている。外壁凸条部220は、筒部210の円周上に6個、等間隔で配置されている。外壁凸条部220は、筒部210の軸方向の一端から他端に亘って設けられ、軸方向の両端に、筒部210の外壁からの突出量が軸方向の先端に向かって小さくなる図示しないテーパ部を有している。
内壁凸条部230は、筒部210の径内方向の内壁から径内方向に突出し、径方向に対して傾斜するように設けられている。内壁凸条部230の傾斜角と外壁凸条部220の傾斜角とは略同じである。内壁凸条部230は、筒部210の円周上に6個、等間隔で配置されている。内壁凸条部230は、筒部210の軸方向の一端から他端に亘って設けられ、軸方向の両端に、筒部210の内壁からの突出量が軸方向の先端に向かって小さくなる図示しないテーパ部を有している。
また、外壁凸条部220及び内壁凸条部230は、径方向に対して傾斜して設けられている。このため、外側コイルばねと内側コイルばねとの形成する隙間の異なる各種の2重コイルばねにスプリングダンパを組付けるとき、外壁凸条部220と筒部210の外壁凸条部220近傍部分が径内方向に撓み、また、内壁凸条部230と筒部210の内壁凸条部230近傍部分が径外方向に撓むことで、外側コイルばねと内側コイルばねとの隙間の変動を吸収する。このため、スプリングダンパ200は、コイル径の異なる各種の2重コイルばねに共用することができる。
さらに、外壁凸条部220と内壁凸条部230とは、周方向に隣接した位置に設けられている。このため、外壁凸条部220及び内壁凸条部230は、弾性変形の反力により、外側コイルばねと内側コイルばねを確実に押圧する。したがって、スプリングダンパ200は、2重コイルばねの振動を確実に減衰し、異音の発生を防止することができる。
上述した第1実施形態では、筒部の横断面を6角形状に形成したスプリングダンパについて説明した。これに対し、本発明のスプリングダンパの筒部の横断面は、多角形状であればよい。
上述した複数の実施形態では、外側凸条部及び内側凸条部をそれぞれ6個づつ設けた。これに対し、本発明のスプリングダンパは、外側凸条部及び内側凸条部の個数に制限はない。
上述した複数の実施形態では、アクセル装置に適用したスプリングダンパについて説明した。これに対し、本発明のスプリングダンパは、2重コイルばねを用いる種々の装置に適用することができる。
このように、本発明のスプリングダンパは、上述した実施形態に制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態が可能である。
Claims (4)
- 外側コイルばねと、この外側コイルばねの径内方向の空間に設けられる内側コイルばねとを有する2重コイルばねの振動を減衰するスプリングダンパであって、
外径及び内径が前記外側コイルばねと前記内側コイルばねとの隙間に対応した筒状に形成され、横断面形状が多角形状にかつ当該多角形状の頂部が径外方向に凸状に形成され、前記隙間に挿入されて前記隙間の変動を多角形状の弾性変形により吸収する筒部と、
前記筒部の頂部の外壁から径外方向に突出し、前記筒部の軸方向に亘って設けられ、前記外側コイルばねを径外方向へ押圧する外壁凸条部と、
前記筒部の辺部の中央の内壁から径内方向に突出し、前記筒部の軸方向に亘って設けられ、前記内側コイルばねを径内方向へ押圧する内壁凸条部と、を備えることを特徴とするスプリングダンパ。 - 前記外壁凸条部は、前記外壁からの突出量が軸方向の先端に向かって小さくなるテーパ部を有することを特徴とする請求項1に記載のスプリングダンパ。
- 前記内壁凸条部は、前記内壁からの突出量が軸方向の先端に向かって小さくなるテーパ部を有することを特徴とする請求項1または2に記載のスプリングダンパ。
- 支持部材と、
前記支持部材に回転可能に支持され、運転者により踏込操作されるアクセルペダルと、
外側コイルばね及び前記外側コイルばねの内側に設けられる内側コイルばねを有し、前記アクセルペダルの踏込方向とは逆方向に前記アクセルペダルを付勢する2重コイルばねと、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のスプリングダンパと、を備えることを特徴とするアクセル装置。
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