JP2004155374A - アクセルペダル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクセルペダルの踏み込み量を検出する磁気式センサを備えたアクセルペダル装置において、外乱磁界の影響を防止する。
【解決手段】アクセルペダル３５を有するペダルアーム３０、ペダルアームを揺動自在に支持する本体１０，２０、ペダルアームを休止位置に戻すリターンスプリング４０、ペダルアーム３０の角度位置を検出する非接触の磁気式センサ６０を備える構成において、磁気式センサ６０に影響を及ぼす外乱磁界を遮断する遮磁板８１，８２等を設けた。これにより、本体の外側に強力な外乱磁界を生じる部品等が配置されあるいは不注意に近づけられても、遮磁板８１，８２が侵入する外乱磁界を遮断する。その結果、磁気式センサは誤検出することなくペダルアームの角度位置を高精度に検出することができる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライブバイワイヤシステムを採用した車両等に適用されるアクセルペダル装置に関し、特にアクセルペダルの踏み込み量を検出する位置センサを備えたアクセルペダル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に搭載されるエンジンを制御する電子制御スロットルシステム（ドライブバイワイヤシステム）に適用されるアクセルペダル装置には、アクセルペダルの踏み込み量を検出する位置センサが一体的に設けられており、この位置センサが検出した信号に基づいて、エンジンの出力制御を行なうようになっている。
【０００３】
例えば、従来のアクセルペダル装置における位置センサとしては、アクセルペダルの回転軸と同軸に回転するセンサロータ等を設け、このロータの角度位置に応じた電圧信号を出力する接触式の位置センサが採用されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３２６７５４号公報
【特許文献２】
特開２００１−１８０３２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のアクセルペダル装置においては、装置の近傍に強力な磁界を発生する部品等を配置しても、位置センサそのものが磁界の影響を受けないあるいは受け難いものであるため、誤検出を生じることはない。
一方、位置センサとして、磁束密度の変化に応じた電圧信号を出力するホール素子、所定の磁界を生じる永久磁石片等を含む磁気式センサを採用する場合には、装置の近傍に他の強力な磁界（外乱磁界）があると、磁気式センサがその外乱磁界の影響を受けて誤検出を招く虞がある。
また、それ故に、磁気式センサを用いたアクセルペダル装置を搭載する車両においては、このアクセルペダル装置の近傍に、他の強力な磁界を発生する部品を配置できないという問題も生じる。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、ペダルアームの踏み込み量を検出する磁気式の位置センサ等を備える構成において、位置センサの誤検出を防止でき、又、位置センサに対して外乱磁界を発生するその他の部品等を装置の近傍に配置することも許容するアクセルペダル装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のアクセルペダル装置は、踏力を加えるアクセルペダルを有するペダルアームと、ペダルアームを揺動自在に支持する本体と、ペダルアームを休止位置に戻すように付勢するリターンスプリングと、ペダルアームの角度位置を検出する位置センサと、を備えたアクセルペダル装置であって、上記位置センサは、非接触式の磁気式センサからなり、上記本体は、磁気式センサに影響を及ぼす外部の磁界を遮断する遮磁手段を有する、構成となっている。
この構成によれば、例えば、本体の外側に強力な磁界を生じる部品等が配置された場合、本体に設けられた遮磁手段が、この部品が発生する磁界（外乱磁界）を遮断して磁気式センサに影響を及ぼすのを防止する。これにより、磁気式センサは、誤検出することなく、ペダルアームの角度位置を高精度に検出することができる。
【０００８】
上記構成において、遮磁手段は、所定の距離を隔てて磁気式センサの周りに配置された磁性材料からなる遮磁板を含む、構成を採用できる。
この構成によれば、外乱磁界を生じる部品等が本体の周りに配置されると、外乱磁界の磁力線は遮磁板を通って発生源（部品）との間に磁気回路を形成し、外乱磁界の磁力線が磁気式センサに流れ込むのを防止できる。
【０００９】
上記構成において、遮磁板は、磁気式センサの周りにおいて本体の内部に配置された筒状遮磁板と、磁気式センサが配置された領域において本体の表面に固定された外側遮磁板と、を含む、構成を採用できる。
この構成によれば、遮磁板が、筒状遮磁板と外側遮磁板とを含むため、磁気式センサを効率良く取り囲むことができ、外乱磁界の影響を効率良く遮断することができる。
【００１０】
上記構成において、ペダルアームは、外側遮磁板と協働して磁気式センサを挟む領域に位置する磁性材料からなる平板状のアームプレートを含み、遮磁板は、筒状遮磁板及び外側遮磁板の他に、このアームプレートを含む、構成を採用できる。
この構成によれば、遮磁板として、外側遮磁板と協働して磁気式センサは挟み込むアームプレートが追加されるため、磁気式センサをさらに効率良く取り囲むことができ、外乱磁界の影響をさらに効率良く遮断することができる。また、遮磁板として、ペダルアームの一部を兼用するため、その分だけ部品点数を削減でき、構造の簡略化、低コスト化を行なえる。
【００１１】
上記構成において、外側遮磁板は、外側に向けて凸状に形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、本体の表面に取り付けられる外側遮磁板が、外側に向けて凸状に形成されているため、外側遮磁板の軽量化を図りつつ、外乱磁界を生じる部品等が、所定の距離を越えて不注意に本体に近づけられるのを防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図７は、本発明に係るアクセルペダル装置の一実施形態を示すものである。このアクセルペダル装置は、図１ないし図３に示すように、自動車等の車体に固定される本体としてのハウジング１０及びカバー２０、本体により回動自在に支持されたペダルアーム３０、ペダルアーム３０を休止位置に戻すリターンスプリング４０、本体１０に収容され踏力にヒステリシス荷重を生じさせるヒステリシス発生機構５０、ペダルアーム３０の回転角度位置を検出する位置センサとしての磁気式センサ６０、本体に設けられて外部からの外乱磁界の影響を遮断する遮磁手段８０等を備えている。
【００１３】
ハウジング１０は、樹脂材料により成形され、図１ないし図３に示すように、後述するペダル軸３１を支持する軸受穴１１、リターンスプリング４０を収容する環状凹部１２、ヒステリシス発生機構５０を収容する凹部１３、車体に接合して固定するための接合面をもつフランジ部１４，１５、カバー２０との連結のための嵌合突起１６及び爪１７等を備えている。
【００１４】
フランジ部１４，１５には、締結ボルト（あるいは締結ネジ）を通す孔及び座面を画定する金属製のスリーブ１４ａ，１５ａが一体的にモールドされている。
ここで、スリーブ１４ａは、図２に示すように、その一部が略直角に折り曲げられた屈曲片１４ａ´を有する。
屈曲片１４ａ´には、一端７１がリターンスプリング４０（後述する他端４２）に接触させられた導電配線７０の他端７２が電気的に接続されている。
【００１５】
カバー２０は、樹脂材料により成形され、図１、図２、図５に示すように、ペダル軸３１を支持する軸受穴２１、軸受穴２１を画定する円柱部２２、円柱部２２の周りに形成された環状凹部２３、環状凹部２３の周りにおいて同軸に形成された環状溝２４、磁気式センサ６０の配線を接続するためのコネクタ２５、ハウジング１０との連結のための嵌合溝２６及び掛止片２７等を備えている。
【００１６】
ペダルアーム３０は、図１ないし図３に示すように、ハウジング１０及びカバー２０の軸受穴１１，２１に嵌合されて回動自在に支持されるペダル軸３１、ペダル軸３１に固着された平板状のアームプレート３２、アームプレート３２の上端に固着され水平方向に突出するピン３３、アームプレート３２の下端に固着されたアームロッド３４、アームロッド３４に取り付けられたアクセルペダル３５等により形成されている。
ここで、ペダル軸３１、アームプレート３２、ピン３３、及びアームロッド３４は、全て導電性及び磁性を有する金属材料により形成されており、アクセルペダル３５は樹脂材料により形成されている。
【００１７】
また、ペダルアーム３０（アームプレート３２）は、図３に示すように、ハウジング１０に対して所定の角度範囲を回動し得るように規制されている。すなわち、ハウジング１０には、ペダルアーム３０を休止位置に位置決めして停止させるストッパ１８、ペダルアーム３０を最大踏み込み位置に位置決めして停止させるストッパ１９ａ，１９ｂが設けられている。
【００１８】
ストッパ１８は、突起部１８ａ及び平坦部１８ｂを有するように樹脂材料により成形されて、凹部１３の側壁に取り付けられている。突起部１８ａは、平坦部１８ｂに比べて若干弾性変形可能で柔軟性を有し、衝撃力等を吸収すると共に所定位置に弾性復帰できるようになっている。ストッパ１９ａ，１９ｂは、ハウジング１０に一体的に堅固に形成されかつペダル軸３１に対して点対称の位置に位置付けられている。
【００１９】
すなわち、ペダルアーム３０が休止位置に停止する際に、戻りの衝撃力が小さい場合にはピン３３が突起部１８ａに当接して停止する。一方、戻りの衝撃力が大きい場合はピン３３が突起部１８ａに当接し続いて縁部３２ａが平坦部１８ｂに当接し、その後、突起部１８ａが弾性復帰して縁部３２ａを平坦部１８ｂから離脱させ停止する。
これにより、衝撃力が効率良く吸収される。ここで、ペダルアーム３０が休止位置にあるとき、縁部３２ａと平坦部１８ｂとの間には、初期設定の状態で、所定の隙間（例えば、０．５ｍｍ程度）が形成されるようになっている。
【００２０】
一方、ペダルアーム３０が最大踏み込み位置に停止する際において、踏力がそれ程大きくない場合には縁部３２ｂがストッパ１９ａに当接して停止する。一方、踏力が所定レベルを超える場合には先ず縁部３２ｂがストッパ１９ａに当接した後、縁部３２ｃがストッパ１９ｂに当接して停止する。ここで、縁部３２ｃとストッパ１９ｂとの間には、縁部１９ｂがストッパ１９ａに当接した時点で、所定の隙間（例えば、０．５ｍｍ程度）が形成されるようになっている。
これにより、過度の踏力が加わっても、ペダルアーム３０は、ペダル軸３１に対して点対称の位置にあるストッパ１９ａ，１９ｂにより保持されるため、ストッパ１９ａを支点としてペダルアーム３０が回転するのを防止でき、ペダル軸３１の位置ずれ、ペダル軸３１周りに配置された部品のずれ等を防止できる。
【００２１】
リターンスプリング４０は、図２、図３、図４に示すように、導電性のばね鋼（金属材料）により形成され捩り変形により付勢力を発生するコイルスプリングであり、ハウジング１０の環状凹部１２に収容され、その外側から取り付けられたスペーサリング４５により所定位置に保持されている。
そして、組付け時に所定の付勢力を生じるように、その一端４１がペダルアーム３０（アームプレート３２）の切り欠き部（一部）３２ｄに掛止され、その他端４２が環状凹部１２を画定する円柱部に形成された掛止溝１２ａに掛止されて、ペダルアーム３０を休止位置に戻すように付勢力を発生する。
【００２２】
ヒステリシス発生機構５０は、図２及び図３に示すように、ハウジング１０の凹部１３に収容されており、第１スライダ５１、第２スライダ５２、小径スプリング５３、大径スプリング５４等により形成されている。
第１スライダ５１は、含油ポリアセタール等の高摺動性材料により形成されており、凹部１３の壁面１３ａを摺動する摺動面５１ａ、傾斜面５１ｂ、小径スプリング５３を位置決めする突起５１ｃ、座面５１ｄ等を有する。
第２スライダ５２は、含油ポリアセタール等の高摺動性材料により形成されており、凹部１３の壁面１３ｂを摺動する摺動面５２ａ、傾斜面５２ｂ、大径スプリング５４を位置決めする突起５２ｃ、座面５２ｄ等を有する。
小径スプリング５３及び大径スプリング５４は、それらの一端が第１スライダ５１及び第２スライダ５２の座面５１ｄ，５２ｄに当接され、それらの他端が凹部１３の壁面に形成された座面１３ｃ，１３ｄに当接されている。
【００２３】
すなわち、ペダルアーム３０の踏み込み動作の場合には、小径スプリング５３及び大径スプリング５４の付勢力に抗して、ピン３３が第１スライダ５１を図３中の左向きに押すことで、傾斜面５１ｂ，５２ｂのくさび作用により、摺動面５１ａ，５２ａがそれぞれ壁面１３ａ，１３ｂに押し付けられつつ移動することで摩擦力を生じる。
また、ペダルアーム３０の戻し動作の場合には、小径スプリング５３及び大径スプリング５４の付勢力により第１スライダ５１及び第２スライダ５２が元の位置に戻され、この際には踏み込み動作のときよりも小さい摩擦力を生じる。
これらの摩擦力が、リターンスプリング４０の付勢力に対して加減されることにより、踏力にヒステリシス荷重を生じることになる。
【００２４】
磁気式センサ６０は、図２、図３、図５に示すように、ペダルアーム３０と一体的に回動するロータ６１、カバー２０の円柱部２２に埋設された第１ステータ６２及び第２ステータ６３、第１ステータ６２と第２ステータ６３との間に埋設されたホール素子６４等により形成され、その他に関連する部品として、コネクタ２５内に露出する端子６５、カバー２０内に埋設され種々の電子部品が実装された回路基板（不図示）等が設けられている。
【００２５】
ロータ６１は、図２及び図３に示すように、アームプレート３２に形成された扇状の開口部３２ｅを通して第１ステータ６２に対向するように形成され、円弧状のアーマチャ６１ａ及び永久磁石片６１ｂを保持している。
永久磁石片６１ｂは、図２に示すように、第１ステータ６２と所定の間隔をあけて非接触の状態で回動するように形成されている。第２ステータ６３は、図２に示すように、ペダル軸３１と所定の間隔をあけて非接触の状態に配置されている。したがって、ロータ６１（永久磁石片６１ｂ）が回動することにより、第１ステータ６２と第２ステータ６３との間を通過する磁束密度が変化し、この変化をホール素子６４が検出して電圧信号として出力する。これにより、ペダルアーム３０の角度位置が検出されることになる。
【００２６】
遮磁手段８０は、図１、図２、図５ないし図７に示すように、カバー２０の表面に取り付けられた外側遮磁板８１、カバー２０の内部に形成された環状溝２４に挿入された筒状遮磁板８２、ペダルアーム３０のアームプレート３２等により形成されている。
【００２７】
外側遮磁板８１は、図２及び図６（ａ），（ｂ）に示すように、磁性材料の金属板により、外側に向けて凸状にすなわち寸法Ｄの高さをなす複数の突条部８１ａをもつように形成されている。したがって、外側遮磁板８１が、ネジ等によりカバー２０の表面に取り付けられた状態では、他の部品（例えば、強力な外乱磁界を生じる部品等）が不注意に装置に近づけられても、この寸法Ｄを越えて、内側にある磁気式センサ６０に近づくことができないようになっている。ここで、寸法Ｄとしては、装置の小型化を図りつつも、外乱磁界の影響を遮断し得るに十分な寸法とするのが好ましい。すなわち、外側遮磁板８１によれば、カバー２０の外側から侵入する外乱磁界を遮断することができる。
【００２８】
筒状遮磁板８２は、図２、図５、図７（ａ），（ｂ）に示すように、磁性材料の金属板により略円筒状に形成され、その一部にスリットを入れて４つの屈曲片８２ａが形成され、又、切り欠き８２ｂが設けられて周方向において切断されている。したがって、図７（ｂ）に示すように、切り欠き８２ｂの縁同士が接触するように弾性変形可能となっている。
【００２９】
筒状遮磁板８２を嵌め込むカバー２０の環状溝２４には、図５に示すように、径方向外側に突出しかつ円弧状に伸びる４つの凹部２４ａが形成されている。この凹部２４ａは、ハウジング１０に形成された嵌合突起１６を受け入れる嵌合溝の役割もなす。
そして、筒状遮磁板８２は、屈曲片８２ａを凹部２４ａに嵌合させかつ切り欠き８２ｂの縁を近づけるように弾性変形（縮径）させた状態で、環状溝２４に挿入され、その後、変形状態が開放される。すると、筒状遮磁板８２は、弾性復帰して径方向外側に拡がり、環状溝２４内に確実に固定される。
さらに、カバー２０がハウジング１０に対して嵌合により結合される際に、４つの屈曲片８２ａは、図４に示す円弧状の４つの嵌合突起１６により押圧されて堅固に位置決めされる。
【００３０】
このように、磁気式センサ６０の外周領域を囲繞するように筒状遮磁板８２が設けられているため、外周方向から侵入する外乱磁界を遮断することができる。
また、筒状遮磁板８２は、締結ネジ、接着剤等の特別な固定手段を用いることなく、嵌合作用のみによりカバー２０の所定位置（環状溝２４）に固定される。したがって、締結ネジ等を用いる場合に比べて、取り付け工程が簡略化され、部品点数を削減でき、低コスト化を行なえる。
【００３１】
さらに、ペダルアーム３０のアームプレート３２は、磁性材料により形成されており、図２及び図３に示すように、外側遮磁板８１と協働して磁気式センサ６０を挟む領域に配置され、かつ、磁気式センサ６０と対向する領域において平板状となっている。したがって、このアームプレート３２は、図２中の左側から侵入する外乱磁界を遮断することができる。
【００３２】
上記のように、遮磁手段８０（外側遮磁板８１、筒状遮磁板８２、アームプレート３２）は、所定の間隔を隔てて磁気式センサ６０の周囲を囲繞するように配置されているため、装置の外部から侵入する外乱磁界を、全域において効率良くかつ確実に遮断することができる。これにより、磁気式センサ６０は、誤検出を招くことなく、ペダルアーム３０の角度位置を高精度に検出することができる。
【００３３】
上記実施形態においては、遮磁手段として、外側遮磁板８１、筒状遮磁板８２、さらにペダルアーム３０のアームプレート３２を含める構成を示したが、これに限定されるものではなく、外乱磁界を遮断できる限りにおいて、外側遮磁板８１又は筒状遮磁板８２の一方だけ、あるいは、外側遮磁板８１及び筒状遮磁板８２だけからなる構成を採用してもよい。
【００３４】
また、上記実施形態においては、遮磁手段として、磁性材料により形成された金属製の遮磁板を採用したが、金属板のものに限らず、外乱磁界を遮断できるものであればその他の材料、形状、構造等を採用することができる。
【００３５】
さらに、上記実施形態においては、位置センサとしてホール素子６４を含む非接触式の磁気式センサ６０を示したが、これに限定されるものではなく、磁束密度の変化を検出するその他の素子を含む磁気式センサを備えた構成において、本発明に係る遮磁手段を採用してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のアクセルペダル装置によれば、ペダルアームの角度位置を検出する位置センサとして非接触式の磁気式センサを備える構成において、この磁気式センサの周りに外乱磁界を遮断する遮磁手段を設けたことにより、磁気式センサに影響を及ぼす外乱磁界を遮断することができる。これにより、磁気式センサは、誤検出することなく、ペダルアームの角度位置を高精度に検出することができる。
遮磁手段として、磁性材料からなる遮磁板、特に、磁気式センサの外周を囲繞する筒状遮磁板、磁気式センサの外側面領域を覆う外側遮磁板を採用することにより、磁気式センサを効率良く取り囲むことができ、外乱磁界の影響を効率良く遮断することができる。
さらに、遮磁板として、ペダルアームの一部をなす平板状のアームプレートを含めることにより、外乱磁界の影響をさらに効率良く遮断することができると共に、ペダルアームの一部を遮磁板として兼用するため、その分だけ部品点数を削減でき、構造の簡略化、低コスト化を行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアクセルペダル装置の一実施形態を示す正面図である。
【図２】アクセルペダル装置の内部構造を示す断面図である。
【図３】アクセルペダル装置の内部構造を示す断面図である。
【図４】ペダルアーム及びリターンスプリングを示す側面図である。
【図５】磁気式センサ及び筒状遮磁板を示す側面図である。
【図６】遮磁手段の一部をなす外側遮磁板を示すものであり、（ａ）はその側面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ−Ｅ部における断面図である。
【図７】遮磁手段の一部をなす筒状遮磁板を示すものであり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその端面図である。
【符号の説明】
１０ ハウジング（本体）
１１ 軸受穴
１６ 嵌合突起
２０ カバー（本体）
２１ 軸受穴
２２ 円柱部
２４ 環状溝
２４ａ 凹部
２５ コネクタ
３０ ペダルアーム
３１ ペダル軸
３２ アームプレート（遮磁手段）
３５ アクセルペダル
４０ リターンスプリング
５０ ヒステリシス発生機構
６０ 磁気式センサ（位置センサ）
６１ ロータ
６１ａ アーマチャ
６１ｂ 永久磁石片
６２ 第１ステータ
６３ 第２ステータ
６４ ホール素子
６５ 端子
７０ 導電配線
８０ 遮磁手段
８１ 外側遮磁板（遮磁手段）
８１ａ 突条部
８２ 筒状遮磁板（遮磁手段）
８２ａ 屈曲片
８２ｂ 切り欠き

Claims (5)

1. 踏力を加えるアクセルペダルを有するペダルアームと、前記ペダルアームを揺動自在に支持する本体と、前記ペダルアームを休止位置に戻すように付勢するリターンスプリングと、前記ペダルアームの角度位置を検出する位置センサと、を備えたアクセルペダル装置であって、
   前記位置センサは、非接触式の磁気式センサからなり、
   前記本体は、前記磁気式センサに影響を及ぼす外部の磁界を遮断する遮磁手段を有する、
   ことを特徴とするアクセルペダル装置。
2. 前記遮磁手段は、所定の距離を隔てて前記磁気式センサの周りに配置された磁性材料からなる遮磁板を含む、
   ことを特徴とする請求項１記載のアクセルペダル装置。
3. 前記遮磁板は、前記磁気式センサの周りにおいて前記本体の内部に配置された筒状遮磁板と、前記磁気式センサが配置された領域において前記本体の表面に固定された外側遮磁板と、を含む、
   ことを特徴とする請求項２記載のアクセルペダル装置。
4. 前記ペダルアームは、前記外側遮磁板と協働して前記磁気式センサを挟む領域に位置する磁性材料からなる平板状のアームプレートを含み、
   前記遮磁板は、前記アームプレートを含む、
   ことを特徴とする請求項３記載のアクセルペダル装置。
5. 前記外側遮磁板は、外側に向けて凸状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載のアクセルペダル装置。

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