JP6140590B2

JP6140590B2 - 反力出力装置

Info

Publication number: JP6140590B2
Application number: JP2013211136A
Authority: JP
Inventors: 宏行高妻; 康平廣谷
Original assignee: Honda Lock Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Honda Lock Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-10-08
Also published as: JP2015074312A

Description

この発明は、車両のアクセルペダル等の操作ペダルに反力を出力する反力出力装置に関するものである。

近年、車両の発進時や走行時に、必要以上にアクセルペダルが踏まれるのを抑制するために、踏み込み状態に応じた反力をアクセルペダルに付与するアクセルペダル装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
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。

特開２０１０−１１１３７９号公報

しかし、特許文献１に記載のアクセルペダル装置は、反力をペダルアームに出力するための伝達レバーの軸と、駆動源であるモータの回転軸が直結された構造とされているため、モータによる反力制御時（モータの通電時）だけでなく、モータによる反力制御が行われないとき（モータが非通電のとき）にも伝達レバーの軸とモータの回転軸とが連動し、伝動レバーの回動に伴ってモータの回転軸が連れ回されてしまう。そして、モータが非通電の状態で回転軸が回されると、モータ内のマグネットとコアの間で生じるコギングトルク等の回転フリクションが伝動レバーの軸側に作用し、アクセルペダルを踏み込む運転者に違和感を与えることがある。

そこでこの発明は、モータによる反力制御が行われていないときに、モータ側の回転フリクションが反力出力軸側に作用しないようにして、操作者に違和感を与えることのない反力出力装置を提供しようとするものである。

この発明に係る反力出力装置では、上記課題を解決するために以下の構成を採用した。
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。

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るようにしても良い。
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。

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ることが望ましい。
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。

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るようにしても良い。
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。

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るようにすることが望ましい。
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。

この発明によれば、モータの回転軸と反力出力軸の間に、モータの駆動時にモータの回転軸と反力出力軸とを接続状態にし、モータの非駆動時にモータの回転軸と反力出力軸とを遮断状態にするクラッチ機構が介装されているため、モータによる反力制御が行われていないときに、モータ側の回転フリクションが反力出力軸側に作用するのを規制することができる。したがって、モータによる反力制御が行われていないときにおける操作感を向上させることができる。

この発明の一実施形態の反力出力装置を用いたアクセルペダル装置の側面図である。この発明の一実施形態の反力出力装置のハウジングカバーを取り去った正面図である。この発明の一実施形態の反力出力装置の一部の分解斜視図である。この発明の一実施形態の反力出力装置の一部の分解斜視図である。この発明の一実施形態の反力出力装置の一部部品を破断した正面図である。この発明の一実施形態の反力出力装置の一部部品を破断した正面図である。この発明の一実施形態の反力出力装置の抵抗付与機構部の断面図である。この発明の一実施形態の反力出力装置の一部部品を破断した正面図である。この発明の一実施形態の反力出力装置の一部部品を破断した正面図である。この発明の一実施形態の反力出力装置の一部の正面図である。この発明の一実施形態の反力出力装置の一部部品を破断した正面図である。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
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。

ペダル本体ユニット２は、車体に取り付けられる保持ベース３と、保持ベース３に設けられた支軸３ａに基端が回動可能に支持されるペダルアーム４と、ペダルアーム４の先端側の前面に設けられ、運転者によって踏力を付与されるペダル本体部５と、を備え、保持ベース３には、ペダルアーム４を初期位置に常時付勢する図示しないリターンスプリングが設けられている。ペダルアーム４には、ペダルアーム４の操作量（回動角度）に応じて内燃機関の図示しないスロットルバルブの開度を操作するための図示しないケーブルが接続されている。ただし、内燃機関が電子制御スロットルを採用する場合には、ペダル本体ユニット２にペダルアーム４の回動角度を検出するための回転センサを設け、その回転センサの検出信号を基にしてスロットルバルブの開度を制御するようにしても良い。また、ペダルアーム４の基端の近傍部には、ペダルアーム４の延出方向とほぼ相反する方向に延出する反力伝達レバー６が一体に連結されている。
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。

図２は、反力出力装置１０の内部の構造を示す図である。図２では、樹脂製のハウジング１１のハウジングカバーを取り去った状態を示している。
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３，図４は、減速機構１４を構成する部品を含む要部の分解斜視図である。
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。

ウォームホイール１８は、図４に示すように、底壁部２２ａに軸孔２３を有する有底円筒状の第１の回転体２２の筒壁部２２ｂに形成されている。ピニオンギヤは２０は、第１の回転体２２の筒壁部２２ｂに相対回動可能に嵌入される有底円筒状の第２の回転体２４に取り付けられている。この実施形態の場合、ピニオンギヤ２０は、その基部側が第２の回転体２４の底壁部２４ａの外面に同軸に埋め込み固定されている。ピニオンギヤ２０と第２の回転体２４は、これらを貫通する支持ピン２５を介してハウジング１１に支持されている。第１の回転体２２の底壁部２２ａの軸孔２３には、支持ピン２５に同軸に嵌合された保持シャフト２６が回転可能に嵌入されている。

ここで、図３に示すように、反力出力軸１３の軸方向の他端側には上記のセクタギヤ２１が一体に取り付けられ、そのセクタギヤ２１には、セクタギヤ２１と反力出力軸１３を初期位置方向に回動付勢するコイルスプリング２７の一端部が係止されている。コイルスプリング２７の他端部は、ハウジング１１に係止される略筒状のスプリングホルダ２８に係止されている。なお、図３中の符号２９Ａ，２９Ｂは、反力出力軸１３をハウジング１１に回転自在に支持させるためのベアリングであり、符号３０は、出力レバー１５を反力出力軸１３に締結固定するためのナット、符号３１，３２は、出力レバー１５とナット３０の間に介装されるカラーとワッシャである。

図５，図６は、第２の回転体２４の底壁部２４ａを破断して反力出力装置１０の内部構造を示す図である。
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。

ここで、モータ１２の駆動時に第１の回転体２２が回転する方向（図５，図６中で矢印で示す方向）を正転方向と呼ぶものとすると、クラッチピン３５は、正転方向に向かって保持孔３４から前方に突出可能とされるとともに、リターンスプリング３６によって後退方向に常時付勢されている。そして、クラッチピン３５は、リターンスプリング３６によって付勢されて最大に後退した状態において、後端部がアーム部３３ｂ，３３ｃから正転方向と逆側に設定長突出している。

一方、ホルダブロック３３の外周側を取り囲む第２の回転体２４の筒壁部の内周面には、クラッチピン３５の先端部が当接可能な、略三角形状の６つのクラッチ係合部３７が突設されている。６つのクラッチ係合部３７は、筒壁部の内周面に円周方向に沿って等間隔に突設されている。各クラッチ係合部３７は、正転方向と逆側の面が筒壁部の中心方向に向かって略直角に起立し、その起立面の頂部からは正転方向前方側に向かって傾斜する傾斜面が連続している。クラッチ係合部３７の起立面にはクラッチピン３５の先端部が当接可能とされている。各クラッチ係合部３７の突出高さは、ホルダブロック３３が第２の回転体２４の内側で相対回動するときに、ホルダブロック３３のアーム部３３ｂ，３３ｃが接触しない高さに設定されている。
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。

また、第１の回転体２２の底壁部２２ａの前面には、直方体状の一対の押圧ブロック３８が突設されている。この各押圧ブロック３８は、ホルダブロック３３のクラッチピン３５の後端部の突出部に対向する回転軌道上に配置されている。

また、ホルダブロック３３に一体に連結されている保持シャフト２６は、図４，図７に示す抵抗付与機構部４０によって回転抵抗を受けるようになっている。抵抗付与機構部４０は、保持シャフト２６の外周面の略半分の領域に摺動可能に当接する円弧面４１ａを有する第１ホルダ４１と、保持シャフト２６の外周面の残余の略半分の領域に摺動可能に当接する円弧面４２ａを有する第２ホルダ４２と、第１ホルダ４１と第２ホルダ４２の円弧面４１ａ，４２ａを保持シャフト２６の外周面方向に付勢する付勢スプリング４３と、を備えている。第１ホルダ４１には、第２ホルダ４２の一部がスライド可能に嵌入される収容溝４４が設けられ、収容溝４４の底部と第２ホルダ４２の間に付勢スプリング４３が介装されている。なお、第１ホルダ４１はハウジング１１に移動不能に係止されている。

抵抗付与機構部４０は、保持シャフト２６の外周面に、付勢スプリング４３の力によって第１ホルダ４１と第２ホルダ４２の円弧面４１ａ，４２ａを押し当てることにより、保持シャフト２６に回転抵抗を付与する。このため、ホルダブロック３３に保持されている各クラッチピン３５の後端部に、第１の回転体２２の押圧ブロック３８から回転方向の押圧力が加えられると、抵抗付与機構部４０による回転抵抗を受けている保持シャフト２６とホルダブロック３３が現在位置に留まろうとし、各クラッチピン３５が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する。この結果、いずれか一方のクラッチピン３５が、第２の回転体２４のクラッチ係合部３７に正転方向で当接することになる。

図８〜図１１は、反力出力装置１０の作動を示す図である。以下、これらの図を参照して反力出力装置１０の作動について説明する。
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。

このとき、ペダル本体部５の踏込速度や車両の運転状況に応じて反力出力装置１０のモータ１２が駆動されると、そのモータ１２の駆動力がウォーム軸１７とウォームホイール１８の噛み合い部を通して、第１の回転体２２を正転方向（図５，図６中の矢印で示す方向）に回転させる。
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。

こうして、クラッチ機構１９が接続されると、図１０に示すように、第２の回転体２４のピニオンギヤ２０が正転方向に回転し、ピニオンギヤ２０に噛合されているセクタギヤ２１を同図中時計回り方向に回転させる。この結果、セクタギヤ２１に一体に結合された反力出力軸１３と出力レバー１５が、図１０中の矢印で示すようにコイルスプリング２７の付勢力に抗して同図中時計回り方向に回転し、図１中の矢印で示すように、出力レバー１５がペダル本体ユニット２の反力伝達レバー６を介してペダルアーム４に反力を伝達する。このとき、モータ１２からペダルアーム４にはペダル本体部５の踏込速度や車両の運転状況に応じたトルクが出力されるため、運転者には、ペダル本体部５を踏む足裏を通して、内燃機関の加速状態や「踏み込み過ぎ」等の情報が伝えられる。

また、この状態からペダル本体部５に対する運転者の踏力が解除される等してモータ１２が非駆動状態になると、反力出力装置１０のクラッチ機構１９では、図１１に示すように、ホルダブロック３３の各クラッチピン３５に作用するリターンスプリング３６の付勢力により、同図中の矢印で示すように第１の回転体２２の押圧ブロック３８が正転方向と逆向きに押し戻される。この結果、各クラッチピン３５がホルダブロック３３内に後退し、クラッチピン３５と第２の回転体２４のクラッチ係合部３７との係合が解除される。これにより、クラッチ機構１９が第１の回転体２２と第２の回転体２４を遮断状態にし、反力出力軸１３側からモータ１２の回転軸１２ａ側が切り離される。

したがって、この状態で、例えばペダル本体ユニット２のペダル本体部５が運転者によって踏み込まれると、反力伝達レバー６を通して反力出力装置１０の出力レバー１５と反力出力軸１３が回動するようになるものの、このときモータ１２の回転軸１２ａは連れ回されなくなる。このため、モータ１２のコギングトルク等の回転フリクションはペダルアーム４の回動操作に影響を与えなくなる。
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。

以上のように、この実施形態の反力出力装置１０は、モータ１２の回転軸１２ａと反力出力軸１３の間に、モータ１２の駆動時にはモータ１２の回転軸１２ａと反力出力軸１３とを接続状態にし、モータ１２の非駆動時にはモータ１２の回転軸１２ａと反力出力軸１３とを遮断状態にするクラッチ機構１９が介装されているため、モータ１２による反力制御が行われていないときに、モータ１２の回転フリクションが反力出力軸１３側に作用するの規制することができる。
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。

また、この実施形態の反力出力装置１０の場合、モータ１２の回転軸１２ａと反力出力軸１３の間に、モータ１２のトルクを増大させる減速機構１４が設けられているため、モータ１２が小トルクの小型の汎用モータであっても、ペダル本体ユニット２のペダルアーム４に充分な反力を作用させることができる。したがって、この反力出力装置１０では、小型の汎用モータを採用して反力出力装置１０の小型・軽量化を図ることができる。

特に、この実施形態の反力出力装置１０においては、モータ１２の回転軸１２ａと反力出力軸１３の間の経路中の、減速機構１４の最終段の減速ギヤ部（ピニオンギヤ２０とセクタギヤ２１の噛み合い部）よりもモータ１２側にクラッチ機構１９が介装されているため、モータ１２の出力が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１９の断接操作を行うことができる。
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。

また、この実施形態の反力出力装置１０で採用するクラッチ機構１９は、クラッチピン３５を進退自在に保持するホルダブロック３３が、第１の回転体２２と第２の回転体２４の間に同軸にかつ相対回動可能に配置され、第２の回転体２４の内周部にクラッチピン３５の突出作動時にクラッチピン３５の先端部に当接するクラッチ係合部３７が設けられ、クラッチピン３５がリターンスプリング３６によって後退方向に付勢されるとともに、第１の回転体２２のモータ１２による回転時にクラッチピン３５の基端部に第１の回転体２２の押圧ブロック３８が当接して突出方向に押圧操作する構成とされているため、極めて簡単な構成でありながら、モータ１２の駆動時にのみモータ１２の回転軸１２ａ側との反力出力軸１３側とを相互に接続することができる。

特に、この実施形態の反力出力装置１０で採用するクラッチ機構１９は、クラッチピン３５とクラッチ係合部３７がそれぞれ複数設けられ、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の回動位相がずらして設定されているため、モータ１２の駆動開始時に、ホルダブロック３３上の一のクラッチピン３５と他のクラッチピン３５のいずれか一方が先に第２の回転体２４側のクラッチ係合部３７と当接する。このため、第２の回転体２４側に設置するクラッチ係合部３７の数を増やすことなく、迅速なクラッチ接続を実現でき、第２の回転体２４の構造の簡素化を図ることができる。

さらに、この実施形態で採用するクラッチ機構１９は、上述のように第２の回転体２４側に設置するクラッチ係合部３７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ため、各クラッチ係合部３７の剛性を高く維持することができる。即ち、仮に、迅速なクラッチ接続を実現するためにクラッチ係合部３７の数を増やした場合には、クラッチ係合部３７の一つ当たりの肉厚（第２の回転体２４の円周方向に沿う方向の肉厚）を薄くせざるを得なくなり、その分個々のクラッチ係合部３７の剛性は低下することになる。しかし、この実施形態で採用するクラッチ機構１９では、クラッチ係合部３７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ため、各クラッチ係合部３７の剛性を高く維持することができる。

さらに、この実施形態で採用するクラッチ機構１９は、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側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らして設定されているため、モータ１２の駆動開始時に、第１の回転体２２と第２の回転体２４が、少なくともクラッチ係合部３７のピッチ角θ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３５と他のクラッチピン３５のいずれかをクラッチ係合部３７に確実に当接させることができる。したがって、モータ１２の駆動開始時に、迅速にかつ効率よくクラッチ機構１９を接続することができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態においては、反力出力装置を車両のアクセルペダルに用いているが、反力出力装置は、アクセルペダル以外の車両の操作ペダルや、シミュレーション機器の操作ペダル等にも適用することができる。

１０…反力出力装置
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

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。