JP6140590B2 - 反力出力装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載のアクセルペダル装置は、ペダルアームの基端を回動可能に軸支するハウジングに、ペダルアームを初期位置に戻すためのリターンスプリングと、反力を作り出すためのモータと、そのモータの回転をペダルアームに伝達するための伝達レバーが内蔵されている。このアクセルペダル装置では、モータが制御装置によってアクセルペダルの踏み込み状態に応じた出力に制御され、その出力が伝達レバーを通してペダルアームに付与されるようになっている。
反力を操作ペダルに出力する反力出力装置において、反力を作り出す駆動源であるモータと、反力を前記操作ペダルに伝達する反力出力軸と、前記モータの回転軸と前記反力出力軸の間に介装され、前記モータの駆動時に前記モータの回転軸と前記反力出力軸とを接続状態にし、前記モータの非駆動時に前記モータの回転軸と前記反力出力軸を遮断状態にするクラッチ機構と、を備え、前記クラッチ機構は、前記モータから前記反力出力軸に駆動力を伝達する経路中で前記モータの回転軸側に接続される第1の回転体と、前記第1の回転体と同軸にかつ相対回転可能に配置され、前記経路中で前記反力出力軸側に接続される第2の回転体と、前記第1の回転体と前記第2の回転体の間に、当該第1の回転体と第2の回転体に対して同軸にかつ相対回動可能に配置され、クラッチピンを進退自在に保持するホルダブロックと、を備え、前記第2の回転体が、前記ホルダブロックから突出した前記クラッチピンの先端部と動力伝達可能に当接するクラッチ係合部を有し、前記クラッチピンが、リターンスプリングによって後退方向に付勢されるとともに、前記第1の回転体の前記モータによる回転時に前記クラッチピンの基端部に前記第1の回転体が当接して突出方向に押圧操作される構成とした。
この発明の場合、反力制御のためにモータが駆動されると、クラッチ機構がモータの回転軸と反力出力軸とを接続するようになる。これにより、モータのトルクはクラッチ機構と反力出力軸を介して操作ペダルに出力される。また、モータが非駆動の状況では、クラッチ機構がモータの回転軸と反力出力軸を遮断状態にする。このため、この状態から反力出力軸が回動操作されると、反力出力軸がモータ側のコギングトルク等の回転フリクションの影響を受けることなく回動するようになる。
具体的には、モータが非駆動の状態にあるときには、ホルダブロック上のクラッチピンがリターンスプリングの付勢力を受けて後退し、クラッチピンの先端部が第2の回転体のクラッチ係合部から離間している。このとき、第1の回転体と第2の回転体は遮断状態に維持される。また、この状態からモータが駆動されて第1の回転体が回転すると、第1の回転体がホルダブロック上のクラッチピンの基端部に当接し、クラッチピンをリターンスプリングの付勢力に抗してホルダブロックから突出させる。これにより、クラッチピンの先端部が第2の回転体のクラッチ係合部に当接し、第1の回転体の回転がクラッチピンを通して第2の回転体に伝達されるようになる。
この場合、モータが駆動されると、ホルダブロック上の一のクラッチピンと他のクラッチピンのいずれか一方が先に第2の回転体側のクラッチ係合部と当接するようになる。このため、第2の回転体側に設置するクラッチ係合部の数を増やすことなく、迅速なクラッチ接続を実現することができる。
これにより、モータの駆動に伴ってホルダブロック上の一のクラッチピンと他のクラッチピンが第1の回転体に押圧されて突出すると、第1の回転体と第2の回転体が、少なくともクラッチ係合部のピッチ角の半分のピッチ角分だけ相対回動する間に、一のクラッチピンと他のクラッチピンのいずれか一方がクラッチ係合部と当接するようになる。この結果、より迅速なクラッチ接続が可能になる。
この場合、モータのトルクを減速機構によって増大させ、操作ペダルに反力として力を作用させることができるため、小型の汎用モータを用いることが可能になる。これにより、反力出力装置全体の小型・軽量化を図ることが可能になる。
この場合、最終段の減速ギヤ部よりも経路の上流側(モータ側)にクラッチ機構が介装されているため、最終減速される前の比較的速い回転速度の中でクラッチ機構の断接操作が行われることになる。したがって、断接のために比較的大きな相対変位を要する簡単なクラッチ機構であっても短時間で動力の断接を行うことができる。
図1は、この実施形態に係る反力出力装置10を採用した車両のアクセルペダル装置1を示す図である。
アクセルペダル装置1は、運転席の足元前方に設置されるペダル本体ユニット2と、運転席の足元前方のペダル本体ユニット2の上方位置に設置される反力出力装置10と、を備えている。
なお、この実施形態においては、ペダルアーム4とペダル本体部5とが操作ペダルを構成している。
反力出力装置10は、反力を作り出すための駆動源であるモータ12と、ハウジング11に回動可能に軸支される反力出力軸13と、モータ12の回転を減速しトルクを増大させて反力出力軸13に伝達する減速機構14と、を備えている。反力出力軸13の軸方向の一端部は、ハウジング11の側面から外側に突出し、その突出した端部に出力レバー15が一体に連結されている。出力レバー15の先端部は、図1に示すように、ペダル本体ユニット2の反力伝達レバー6に回動方向で当接可能とされている。出力レバー15と反力伝達レバー6とは、ペダル本体部5が運転者によって踏み込まれたときに相互に当接する。なお、図2中符号16は、モータ12を駆動するための制御回路を実装した回路基板である。
図2に示すように、減速機構14は、モータ12の回転軸12aに同軸に結合されたウォーム軸17と、ウォーム軸17と噛合するウォームホイール18と、クラッチ機構19(図4参照)を介してウォームホイール18に一体回転可能に接続されるピニオンギヤ20と、ピニオンギヤ20と噛合するセクタギヤ21と、を備え、セクタギヤ21が反力出力軸13に一体に結合されている。クラッチ機構19は、後に詳述するようにモータ12の作動時にのみウォームホイール18とピニオンギヤ20を接続する。
この実施形態の減速機構14では、ウォーム軸17とウォームホイール18の間で第1段の減速ギヤ部が構成され、ピニオンギヤ20とセクタギヤ21の間で第2段の減速ギヤ部(最終段の減速ギヤ部)が構成されている。
クラッチ機構19は、図4〜図6に示すように、ウォーム軸17(図2参照)とウォームホイール18を介してモータ12の回転軸12aに接続される第1の回転体22と、ピニオンギヤ20とセクタギヤ21を介して反力出力軸13(図2参照)に接続される第2の回転体24と、第1の回転体22と第2の回転体24の間に回動可能に配置されるホルダブロック33と、を備えている。ホルダブロック33は、保持シャフト26の一端部の二面幅部26aに嵌合固定される軸部33aと、軸部33aから径方向外側に突出する一対のアーム部33b,33cとを備えている。各アーム部33b,33cには、ホルダブロック33の径方向と交差する方向に延出する保持孔34が形成され、その各保持孔34にクラッチピン35が進退自在に保持されている。なお、ホルダブロック33は、第1の回転体22に相対回動可能に嵌入された第2の回転体24の筒壁部の内側に配置されている。
ところで、この実施形態の場合、クラッチピン35を保持する各アーム部33b,33cとそれらに形成される保持孔34は、保持シャフト26を中心とした回転対称形状には形成されていない。各アーム部33b,33cと保持孔34は、以下の(a)条件を満たすように形成されている。
(a)一方のクラッチピン35の先端部が一のクラッチ係合部37の起立面に当接するときの第1の回転体22と第2の回転体24の回動位相と、他方のクラッチピン35の先端部が、一のクラッチ係合部37と対角位置にある他の一のクラッチ係合部37と当接するときの第1の回転体22と第2の回転体24の回動位相が、第2の回転体24上の隣接するクラッチ係合部37のピッチ角θの半分のピッチ角分ずれる。
図1に示すペダル本体部5が運転者によって踏み込まれると、ペダルアーム4が支軸3aを中心として図中半時計回りに回転し、その回転角に応じて内燃機関のスロットルバルブの開度が調整される。一方、ペダルアーム4が初期位置から半時計回りに回転すると、ペダルアーム4に固定された反力伝達レバー6が、ペダルアーム4とともに半時計回りに回転し、反力伝達レバー6の先端部に当接している反力出力装置10の出力レバー15が反力出力軸13とともに図1中の時計回り方向に回転する。
こうして、第1の回転体22が正転方向に回転すると、第1の回転体22の押圧ブロック38が、図5,図6に示すようにホルダブロック33上のクラッチピン35の後端部に当接し、さらに第1の回転体22の正転方向の回転が進むことにより、図8に示すように、各クラッチピン35をリターンスプリング36の付勢力に抗して正転方向前方側に突出させる。このとき、ホルダブロック33上のいずれか一方のクラッチピン35の先端部が第2の回転体24側の任意のクラッチ係合部37に当接し、図9に示すように第2の回転体24が第1の回転体22とともに一体に回転する。クラッチ機構19はこのとき接続状態となる。
また、クラッチ機構19が遮断された状態で、ペダルアーム4が初期位置に戻される場合には、反力出力軸13と出力レバー15がコイルスプリング27の付勢力を受けて初期位置方向に回動するが、このとき反力出力軸13はモータ12の回転軸12a側から切り離されていることから、反力出力軸13と出力レバー15はモータ12の回転フリクションの影響を受けずに迅速に初期位置に戻される。
したがって、この実施形態の反力出力装置10を採用することにより、モータ12による反力制御が行われていないときにおけるペダル操作感を向上させることができる。
ここで、減速機構14の最終段の減速ギヤ部よりも反力出力軸13側にクラッチ機構が介装されていた場合には、比較的遅い回転速度の中でクラッチ機構の断接を行う必要が生じ、僅かな相対変位の間に断接を完了できる精度の高いクラッチ機構を採用しなければならない。しかし、この実施形態の反力出力装置10では、上述のように比較的速い回転速度の中でクラッチ機構19の断接を行うことができるため、断接を完了するまでに大きな相対変位を要する比較的簡素なクラッチ機構19を採用しても動力の迅速な断接を行うことができる。
12…モータ
13…反力出力軸
14…減速機構
19…クラッチ機構
22…第1の回転体
24…第2の回転体
33…ホルダブロック
35…クラッチピン
36…リターンスプリング
37…クラッチ係合部
Claims (5)
- 反力を操作ペダルに出力する反力出力装置において、
反力を作り出す駆動源であるモータと、
反力を前記操作ペダルに伝達する反力出力軸と、
前記モータの回転軸と前記反力出力軸の間に介装され、前記モータの駆動時に前記モータの回転軸と前記反力出力軸とを接続状態にし、前記モータの非駆動時に前記モータの回転軸と前記反力出力軸を遮断状態にするクラッチ機構と、を備え、
前記クラッチ機構は、
前記モータから前記反力出力軸に駆動力を伝達する経路中で前記モータの回転軸側に接続される第1の回転体と、
前記第1の回転体と同軸にかつ相対回転可能に配置され、前記経路中で前記反力出力軸側に接続される第2の回転体と、
前記第1の回転体と前記第2の回転体の間に、当該第1の回転体と第2の回転体に対して同軸にかつ相対回動可能に配置され、クラッチピンを進退自在に保持するホルダブロックと、を備え、
前記第2の回転体が、前記ホルダブロックから突出した前記クラッチピンの先端部と動力伝達可能に当接するクラッチ係合部を有し、
前記クラッチピンが、リターンスプリングによって後退方向に付勢されるとともに、前記第1の回転体の前記モータによる回転時に前記クラッチピンの基端部に前記第1の回転体が当接して突出方向に押圧操作されることを特徴とする反力出力装置。 - 前記第2の回転体のクラッチ係合部は、当該第2の回転体の回転軸心を中心とする円周方向に沿って等間隔に複数設けられ、
前記ホルダブロックのクラッチピンは、当該ホルダブロックに複数保持され、
前記ホルダブロック上の一のクラッチピンと前記第2の回転体側のクラッチ係合部が当接するときの前記第1の回転体と前記第2の回転体の回動位相と、前記ホルダブロック上の他のクラッチピンと前記第2の回転体側のクラッチ係合部が当接するときの前記第1の回転体と前記第2の回転体の回動位相がずらして設定されていることを特徴とする請求項1に記載の反力出力装置。 - 前記ホルダブロック上の一のクラッチピンと前記第2の回転体側のクラッチ係合部が当接するときの前記第1の回転体と前記第2の回転体の回動位相と、前記ホルダブロック上の他のクラッチピンと前記第2の回転体側のクラッチ係合部が当接するときの前記第1の回転体と前記第2の回転体の回動位相は、前記第2の回転体側の隣接するクラッチ係合部のピッチ角の半分のピッチ角分ずれて設定されていることを特徴とする請求項2に記載の反力出力装置。
- 前記モータの回転軸と前記反力出力軸との間には、前記経路中で回転を減速しトルクを増大させる減速機構が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の反力出力装置。
- 前記減速機構は、前記経路中で、段階的に回転を減速させる複数段の減速ギヤ部を備え、
前記クラッチ機構は、前記経路中の、前記反力出力軸に最も近い最終段の減速ギヤ部よりもモータ側に介装されていることを特徴とする請求項4に記載の反力出力装置。
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