CN105706015A - 反力发生装置 - Google Patents

Abstract

反力发生装置具有：马达，其是产生反力的驱动源；反力输出轴(13)，其与马达的输出轴联动而旋转；联动臂(15)，其将输入到反力输出轴(13)的马达的输出扭矩传递给操作踏板。在所述反力输出轴(13)和联动臂(15)之间，安装有扭矩限制机构(18)，其限制反力输出轴(13)和联动臂(15)之间规定值以上的扭矩的传递。

Description

反力发生装置

技术领域

本发明涉及一种对车辆的油门踏板等操作踏板产生反力的反力发生装置。

本申请要求2013年10月8日提交的日本国专利申请2013-211110号的优先权，并在此引用其内容。

背景技术

近年来，为了在车辆起步时及行驶时，抑制过度地踩下油门踏板的情况发生，开发出了一种油门踏板装置，该油门踏板装置对油门踏板施加与油门踏板的踩踏状态相对应的反力(例如，参照专利文献1)。

专利文献1所记载的油门踏板装置在其壳体内具有复位弹簧、马达和联动臂，其中，壳体支承踏板臂的基端且该基端能够转动，复位弹簧用于使踏板臂回到初始位置，马达用于产生反力，联动臂用于将马达的旋转传递给踏板臂。在该油门踏板装置中，由控制装置控制马达，以使其输出的力与油门踏板的踩踏状态相对应，其输出的力通过联动臂传递给踏板臂。

背景技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明专利公开公报特开2010-111379号

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，由于专利文献1所记载的油门踏板装置采用马达的转轴与联动臂以始终处于能够联动的方式连接的结构，因而，由于某种原因有阻碍马达旋转的较大的力作用时，可能会由于踏板踩踏力输入到联动臂，而导致在联动臂与马达之间的扭矩传递机构部及马达中产生过大的内部应力。

因而，本发明所涉及的方案的目的在于，提供一种能够抑制在联动臂和马达之间的扭矩传递机构部及马达上，产生过大内部应力作用的反力发生装置。

解决技术问题的方案

为了解决上述问题，本发明所涉及的反力发生装置采用如下结构。

技术方案1：一种反力发生装置，其对操作踏板输出反力，其具有：马达，其是产生反力的驱动源；反力输出轴，其与所述马达的输出轴联动而旋转；联动臂，其将输入到所述反力输出轴的、所述马达的输出扭矩传递给所述操作踏板；扭矩限制机构，其安装于所述反力输出轴和所述联动臂之间，限制所述反力输出轴和所述联动臂之间产生在规定值以上的扭矩的传递。

采用上述的技术方案1，在作用于反力输出轴和联动臂之间的扭矩不足规定值的通常动作时，扭矩限制机构不限制扭矩的传递，因而，反抗操作踏板的踩踏力的、电机的扭矩能够传递给联动臂。另外，在由于有某种阻碍马达旋转的较大的力作用，而使作用于反力输出轴和联动臂之间的扭矩在规定值以上时，扭矩限制机构限制扭矩的传递，从而抑制在联动臂15和马达12之间的减速机构14及马达12中产生过大的内部应力作用。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述联动臂具有：枢支部，其支承在所述反力输出轴上，能够转动；齿轮部，其设置在与所述枢支部分开的部位上，所述扭矩限制机构具有：动作传递杆，其通过所述反力输出轴与所述联动臂连接，能够相对于所述联动臂旋转；旋转齿轮，其通过支承轴与所述动作传递杆连接，能够相对于所述动作传递杆旋转，并且，始终与所述联动臂的所述齿轮部啮合；弹簧部件，其安装在所述动作传递杆和所述旋转齿轮之间，在通过所述齿轮部作用于所述旋转齿轮的扭矩在规定值以上时发生弹性变形，容许所述旋转齿轮的相对于所述动作传递杆的旋转。

采用上述的技术方案2，马达被驱动时，反力输出轴旋转，并且，动作传递杆和旋转齿轮欲以反力输出轴为中心回旋。此时，由于旋转齿轮与联动臂的齿轮部啮合，因而，对操作踏板的踩踏力通过联动臂作用于旋转齿轮。

另外，在通过齿轮部作用于旋转齿轮的旋转扭矩在不足规定值时，弹簧部件使旋转齿轮维持非旋转状态，齿轮部与旋转齿轮的啮合位置维持在恒定的位置。

因此，此时联动臂和反力输出轴一起旋转，联动臂和马达之间的扭矩的传递不受到限制，而保持原样地传递扭矩。另外，在通过齿轮部作用于旋转齿轮的旋转扭矩在规定值以上时，弹簧部件发生变形，伴随于此，旋转齿轮相对于动作传递杆旋转，齿轮部和旋转齿轮的啮合位置发生移动。此时，联动臂和反力输出轴相对转动，联动臂和马达之间的扭矩传递受到限制。因此，扭矩限制机构不仅结构紧凑、结构简单，而且能够抑制联动臂和马达之间传递过大的扭矩。

技术方案3：在技术方案2的基础上，所述弹簧部件由涡卷弹簧构成。

采用上述的技术方案3，涡卷弹簧与螺旋弹簧等相比，易于将弹簧常数设定的较小，因而易于在作用于旋转齿轮的旋转扭矩在规定值以上时，确保用于限制扭矩的、反力输出轴和联动臂的相对转动行程较大。

发明效果

采用本发明的方案，由于在反力输出轴和联动臂之间设有扭矩限制机构，该扭矩限制机构限制反力输出轴和联动臂之间的规定值以上的扭矩的传递，因而，能够抑制在联动臂15和马达12之间的减速机构14及马达12中产生过大的内部应力作用。

附图说明

图1是采用本发明的一个实施方式所涉及的反力发生装置的油门踏板装置的侧视图。

图2是本发明的一个实施方式所涉及的反力发生装置的侧视图。

图3是本发明的一个实施方式所涉及的反力发生装置的主要部分的放大侧视图。

图4是本发明的一个实施方式所涉及的反力发生装置的沿图3中IV-IV线的剖视图。

图5A是表示本发明的一个实施方式所涉及的反力发生装置在踩踏力施加初期的状态的侧视图。

图5B是表示本发明的一个实施方式所涉及的反力发生装置在踩踏力施加后期的状态的侧视图。

图6A是表示本发明的一个实施方式所涉及的反力发生装置在踩踏力施加初期的状态的侧视图。

图6B是表示本发明的一个实施方式所涉及的反力发生装置在踩踏力施加后期的状态的侧视图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1是表示车辆的油门踏板装置1的图，该油门踏板装置1采用了本实施方式所涉及的反力发生装置10。

油门踏板装置1具有踏板主体单元2和反力发生装置10，其中，踏板主体单元2设置在驾驶席的脚下前方，反力发生装置10设置在位于驾驶席的脚下前方的踏板主体单元2的上方位置。

踏板主体单元2具有：保持基座3，其安装在车身上；踏板臂4，其支承在保持基座3的基端，且能够转动；踏板主体部5，其设置在踏板臂4的顶端侧的前表面上，驾驶员对其施加踩踏力。其中，在保持基座3上设有未图示的复位弹簧，该复位弹簧始终对踏板臂4施加使其位于初始位置的力。踏板臂4上连接有未图示的连接线，该连接线用于根据对踏板臂4的操作量(转动角度)来对内燃机的未图示的节气门的开度进行操作。但是，在内燃机采用电子控制式节气门时，也可以在踏板主体单元2上设置用于检测踏板臂4的转动角度的旋转传感器，基于该旋转传感器的检测信号来控制节气门的开度。另外，在踏板臂4的基端附近的部位，连接有与之形成一体的反力传递杆6，该反力传递杆6向与踏板臂4的延伸方向大致相反的方向延伸。

此外，在本实施方式中，踏板臂4和踏板主体部5构成操作踏板。

图2是表示整个反力发生装置10的图，图3是将反力发生装置10的主要部分扩大表示的图。

反力发生装置10具有：马达12，其为驱动源，用于产生反力；反力输出轴13，其支承在壳体11上，能够转动；减速机构14，其将马达12的转轴12a的旋转减速而使扭矩增大后传递给反力输出轴13。反力输出轴13的轴向上的一个端部从壳体11的侧表面向外侧突出，突出的该端部上连接着联动臂15，该联动臂15能够转动。联动臂15具有：枢支部15a，其支承在反力输出轴13的端部，能够转动；臂主体部15b，其从枢支部15a向反力输出轴13的径向外侧方向延伸；扭矩传递片15c，其从枢支部15a向与臂主体部15b相反的一侧延伸。如图1所示，臂主体部15b的顶端部能够在转动方向上与踏板主体单元2的反力传递杆6抵接。臂主体部15b和反力传递杆6在踏板主体部5被驾驶员踩下时相互抵接。另外，扭矩传递片15c的延伸端形成为以枢支部15a的旋转中心为中心的圆弧形，在该圆弧部分上形成有多个啮合用齿，该圆弧部分作为齿轮部17。此外，图1、图2中标记16表示安装有用于驱动马达12的控制电路的电路基板。

图4是反力发生装置10的沿图3中IV-IV线的剖视图。

如图3、图4所示，在反力输出轴13和联动臂15之间，安装有扭矩限制机构18，该扭矩限制机构18限制反力输出轴13和联动臂15之间传递规定值以上的扭矩。反力发生装置13和联动臂15通过扭矩限制机构18以能够传递扭矩的方式连接。在作用于反力输出轴13和联动臂15之间的扭矩达到规定值之前，扭矩限制机构18容许两者间的扭矩的传递，在作用于反力输出轴13和联动臂15之间的扭矩在规定值以上时，扭矩限制机构18限制两者间传递规定值以上的扭矩。

在反力输出轴13的轴向上的一个端部附近的部分，连接有与之形成一体的动作传递杆19，该动作传递杆19从反力输出轴13向径向外侧延伸。本实施方式的动作传递杆19由金属板形成，其基端部嵌合固定于反力输出轴13的外表面的平切部13a，并且，其顶端侧的缘部上形成有非圆形的销固定孔19a。动作传递杆19的顶端侧的缘部的面对联动臂15一侧的表面上，安装有有底圆筒形的旋转体20，该旋转体20的开口一侧朝向动作传递杆19一侧，且该旋转体20能够转动。

在旋转体20的底壁的外表面上，安装有与该旋转体在同一轴线上的旋转齿轮21，该旋转齿轮21始终与联动臂15的齿轮部17啮合。旋转体20和旋转齿轮21被安装在动作传递杆19的顶端侧的缘部上的支承销(支承轴)支承，二者能够旋转。支承销22安装在动作传递杆19的销固定孔19a中，不能旋转。此外，本实施方式的旋转齿轮21在外周面的所有部分均形成有啮合用齿，不过，啮合用齿也可以仅形成在旋转齿轮21的外周面的一部分上。

另外，在有底圆筒形的旋转体20的内部收装有涡卷弹簧23(弹簧部件)，涡卷弹簧23用于束缚旋转齿轮21的相对于动作传递杆19的旋转。涡卷弹簧23的内周侧的端部与支承销22连接，涡卷弹簧23的外周侧的端部与旋转体20连接。在作用于支承销22和旋转体20之间的旋转扭矩不足规定值时，涡卷弹簧23利用其弹簧刚性来限制旋转体20(旋转齿轮21)的相对于支承销22的旋转，在作用于支承销22和旋转体20之间的旋转扭矩超过规定值时，涡卷弹簧23通过开始向其卷绕方向发生弹性变形来容许旋转体20(旋转齿轮21)的相对于支承销22的旋转。

在此，由于旋转齿轮21通过支承销22支承在动作传递杆19的顶端侧的缘部，因而，当反力输出轴13旋转时，旋转齿轮21随着反力输出轴13的旋转而与动作传递杆19一起回旋。另外，由于旋转齿轮21处于始终与联动臂15的齿轮部17啮合的状态，因而，只要其自身不以支承销22为中心旋转，就会与联动臂15的齿轮部17一起回旋。因此，只要旋转齿轮21不旋转，则反力输出轴13和联动臂15一起转动。涡卷弹簧23的弹簧刚性设定为，在作用于反力输出轴13和联动臂15之间的扭矩不足规定值的通常动作时，涡卷弹簧23不发生弹性变形，旋转齿轮21的旋转受到束缚，而在作用于反力输出轴13和联动臂15之间的扭矩在规定值以上时，涡卷弹簧23发生弹性变形，容许旋转齿轮21的旋转。

本实施方式的扭矩限制机构18包括：联动臂15的齿轮部17；动作传递杆19，其固定在反力输出轴13上；旋转齿轮21，其支承在突出设置于动作传递杆19的支承销22上且能够转动，其始终与齿轮部17啮合；涡卷弹簧23，其连接支承销22和旋转齿轮21。

接下来，参照图5A和5A、图6A和6B对本实施方式的反力发生装置10的动作进行说明。图5A、5B分别是表示在作用于反力输出轴13和联动臂15之间的扭矩不足规定值的通常动作时，踩踏力施加初期的状态和踩踏力施加后期的状态的图，图6A、6B是分别表示在作用于反力输出轴13和联动臂15之间的扭矩在规定值以上时，踩踏力施加初期的状态和踩踏力施加后期的状态的图。

如图5A、5B所示，当踩踏力从踏板主体单元2(参照图1)输入联动臂15后，该踩踏力使联动臂15以反力输出轴13为中心转动，与联动臂15的齿轮部17啮合的旋转齿轮21与动作传递杆19一起，与联动臂15向相同的方向转动，伴随于此，反力输出轴13与联动臂15一起转动。此时，与驾驶员对踏板主体部5的踩踏状态以及车辆的驾驶速度等相对应的扭矩，从马达12输入反力输出轴13。

该扭矩欲使支承销22、旋转体20及旋转齿轮21与动作传递杆19一起如图5A中的箭头所示那样回旋，其作为与踩踏力的输入方向相反的方向的扭矩传递给联动臂15。结果使得，马达12所产生的反力通过踏板主体部5传递到乘员的足底。

由此，在驾驶员踩踏踏板主体部5的状态持续的期间，如果此时为通常动作时，由于作用于反力输出轴13和联动臂15之间的扭矩不足规定值，因而，涡卷弹簧23的弹簧刚性使得旋转齿轮21保持在非旋转状态。由此，联动臂15的齿轮部17和旋转齿轮21的啮合位置如图5B所示，维持在恒定的位置，联动臂15和反力输出轴13不相对转动而一起转动。结果使得，在反力输出轴13和联动臂15之间，扭矩的传递不会受到限制，而是保持原样地传递扭矩。

另外，如6A、6B所示，在驾驶员踩踏踏板主体部5(参照图1)时，由于某种原因致使有阻碍马达12旋转的较大的力作用，而使得作用于反力输出轴13和联动臂15之间的扭矩在规定值以上时，保持旋转齿轮21的涡卷弹簧23开始向卷绕方向发生弹性变形，旋转齿轮21如图6A中的箭头所示那样旋转。由此，如图6B所示，联动臂15的齿轮部17和旋转齿轮21的啮合位置逐渐发生移动，联动臂15和反力输出轴13相对旋转。结果使得，反力输出轴13和联动臂15之间扭矩的传递受到限制。

因此，此时驾驶员不会受到反力发生装置10所产生的过大的反力，能够踩下踏板主体部5。

另外，在对反力发生装置10的马达12的反力进行控制时，在驾驶员施加较大的踩踏力来克服马达12产生的力的情况下，也会使作用于反力输出轴13和联动臂15之间的扭矩在规定值以上的情况出现。在这种情况下，与上述情况同样，在反力输出轴13和联动臂15之间扭矩的传递被扭矩限制机构18限制。

因此，此时驾驶员不会受到过大的反力，能够按照自己的踩下踏板的意思来提高内燃机的输出。

如上所述，本实施方式的反力发生装置10在反力输出轴13和联动臂15之间设有扭矩限制机构18，该扭矩限制机构18限制反力输出轴13和联动臂15之间的规定值以上的扭矩的传递。因而，能够抑制在联动臂15和马达12之间的减速机构14及马达12中产生过大的内部应力作用。

尤其是，本实施方式的反力发生装置10的情况下，扭矩限制机构18包括：联动臂15的齿轮部17；动作传递杆19，其固定在反力输出轴13上；旋转齿轮21，其支承在突出设置于动作传递杆19的支承销22上且能够转动，其始终与齿轮部17啮合；涡卷弹簧23，其连接支承销22和旋转齿轮21。在通过齿轮部17作用于旋转齿轮21的扭矩在规定值以上时，涡卷弹簧23发生弹性变形，容许旋转齿轮21的旋转。

即，本实施方式的反力发生装置10的情况下，联动臂15具有：枢支部15a，其支承在反力输出轴13上，能够转动；齿轮部17，其设置在与枢支部15a分开的位置上。扭矩限制机构18具有：动作传递杆19，其通过反力输出轴13与联动臂15连接，且能够相对于联动臂15旋转；旋转齿轮21，其通过支承销22与动作传递杆19连接，且能够相对于动作传递杆19转动，并且，其始终与联动臂15的齿轮部17啮合；涡卷弹簧23，其安装于动作传递杆19和旋转齿轮21之间，在通过上述齿轮部作用于上述旋转齿轮的扭矩在规定值以上时发生弹性变形，容许旋转齿轮21的相对于动作传递杆19的旋转。

因此，扭矩限制机构18不仅结构紧凑，结构简单，而且能够抑制马达12和联动臂15之间传递过大的扭矩。

另外，在本实施方式中，在扭矩限制机构18中以涡卷弹簧23作为连接支承销22和旋转齿轮21的弹簧部件，但是，扭矩限制机构18所使用的弹簧部件并不局限于涡卷弹簧23，也可以是螺旋弹簧等其他的弹簧部件。不过，在本实施方式这样以涡卷弹簧23作为弹簧部件的情况下，涡卷弹簧23与螺旋弹簧等相比，易于将弹簧常数设定的较小，因而易于确保用于限制扭矩的、反力输出轴13和联动臂15的相对转动行程较大。即，在涡卷弹簧23中，在作用于旋转齿轮21的旋转扭矩在规定值以上时，负载不会相对于旋转齿轮21的转动的进行而急剧上升，因而能够容易地加大用于限制扭矩传递的、反力输出轴13和联动臂15的相对转动行程。

此外，本发明并不局限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种设计变更。例如，上述实施方式中，反力发生装置针对车辆的油门踏板使用，其实，反力发生装置也可以适用于油门踏板以外的车辆的操作踏板、模拟设备等的操作踏板等。

【附图标记说明】

4：踏板臂(操作踏板)；5：踏板主体部(操作踏板)；10：反力发生装置；12：马达；12a：输出轴；13：反力输出轴；15：联动臂；17：齿轮部；18：扭矩限制机构；19：动作传递杆；21：旋转齿轮；23：涡卷弹簧(弹簧部件)。

Claims (3)

1.一种反力发生装置，其对操作踏板产生反力，其特征在于，

具有：

马达，其是产生反力的驱动源；

反力输出轴，其与所述马达的输出轴联动而旋转；

联动臂，其将输入到所述反力输出轴的、所述马达的输出扭矩传递给所述操作踏板；

扭矩限制机构，其安装于所述反力输出轴和所述联动臂之间，限制所述反力输出轴和所述联动臂之间产生在规定值以上的扭矩的传递。

2.根据权利要求1所述的反力发生装置，其特征在于，

所述联动臂具有：

枢支部，其支承在所述反力输出轴上，能够转动；

齿轮部，其设置在与所述枢支部分开的部位上，

所述扭矩限制机构具有：

动作传递杆，其通过所述反力输出轴与所述联动臂连接，能够相对于所述联动臂旋转；

旋转齿轮，其通过支承轴与所述动作传递杆连接，能够相对于所述动作传递杆旋转，并且，始终与所述联动臂的所述齿轮部啮合；

弹簧部件，其安装在所述动作传递杆和所述旋转齿轮之间，在通过所述齿轮部作用于所述旋转齿轮的扭矩在规定值以上时发生弹性变形，容许所述旋转齿轮相对于所述动作传递杆旋转。

3.根据权利要求2所述的反力发生装置，其特征在于，

所述弹簧部件由涡卷弹簧构成。