JP2005512868A - 迅速スラストリターンペダル - Google Patents

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Abstract

スラストリターン機構
このスラストリターン機構(4)はスラストリターンペダルのためのものである。スラストリターン機構は、伝動手段を介して制御部材(30)を位置決めするための電気モータ(28)を有している。伝動手段は少なくとも1つのケーブル(48,52)を含んでおり、ケーブルの一端は第1のプーリ(42,54)に固定されており、ケーブルは次いで第2のプーリ(40,50)の周囲に巻き付けられており、ケーブルの第2の端部は第1のプーリ(42,54)に固定されている。
自動車のアクセルペダルへの適用。

Description

本発明は、迅速スラストリターンペダルに関する。
スラストリターンペダルは、自動車のための運転補助の分野において使用され、したがって、車両と運転者との間のインタフェースとして働く。
この形式のペダルは、例えば速度調整の分野において使用される。車両の速度を自動的に管理するレギュレータが存在する。したがって、巡航速度を選択すれば十分であり、電子管理システムが、車両がこの速度で維持されることを保証する。アクセルペダルの踏み込み中に堅い箇所を形成することによって、速度調整を行うこともできる。設定された速度が達せられると、運転者はこのペダルに堅い箇所を感じ、設定された速度が達せられたことが分かる。
スラストリターンペダルは、この場合、運転者に警告する照明式又は聴覚式アラームのように作用する。運転者は、この警告に注意するかどうかは自由である。この形式の情報手段は、運転者のみによって認識され、その他の乗員によって認識されないという利点を有する。
文書FR2685667はスラストリターンペダルを開示している。モータ減少ユニットを含むスラストリターンペダルは、ばねと協働するレバーの動きを制御する。レバーの位置に応じて、ばねは、制御ペダルを休止位置へ戻す傾向のあるより大きな又はより小さな牽引力を提供する。
文書FR2480224も、制御ペダルを含む自動車のための速度レギュレータ装置を開示しており、この制御ペダルにおいてペダルの動程の3分の2において使用者によって堅い箇所が感じられる。個々で使用されるスラストリターン機構は遊星歯車装置を使用する。
使用される機構は、寸法が比較的大きく、コストが高く、迅速性が制限されるという欠点を有する。
現在では、ある自動車において、アクセルペダルは単に車両の床にねじ込まれかつ電気的に接続されるモジュールの部分である。これにより、アクセルペダルは単純かつ迅速に組み立てられることができる。従来のスラストリターン機構の大きな寸法は、アクセルペダルモジュールにおけるこのような機構のいかなる組み込みをも妨げる。
したがって、本発明の目的は、隣接するブレーキペダルを妨害することなくアクセルペダルモジュールに組み込まれることができる寸法の小さなスラストリターン機構を提供することである。
このために、本願で提案される機構は、伝動手段を介して制御部材を位置決めするための電気モータを含む、スラストリターンペダルのためのスラストリターン機構である。
本発明によれば、伝動手段は少なくとも1つのケーブルであり、このケーブルの一端は第1のプーリに固定されており、ケーブルは次いで第2のプーリに巻き付けられており、ケーブルの第2の端部は第1のプーリに固定されている。
伝動装置においてケーブルを使用することは複数の利点を有する。この解決策によりまつ小さな寸法の機構を得ることができる。実際には、全体の寸法を小さくすることができるのは、伝動手段のコンパクト製によるものというよりもケーブルの使用により伝動装置における摩擦損失を制限することができることによるものである。つまり、使用されるモータは、よりパワーの低いモータであることができ、制限された寸法のモータであることができる。さらに、減少は最小限であることができ、これにより機構は極めて短い反応時間を有することができる。ケーブルの柔軟性は、利用可能な空間も最大限に使用することを可能にする。なぜならば、ケーブルを用いて動作の反転を達成することが極めて容易であるからである。最後に、このような伝動装置は、ギヤと同様に信頼性がよく、メンテナンスを必要としない。
第2のプーリ上でのケーブルの滑りを制限するために、前記ケーブルは有利には前記プーリの周囲に少なくとも2周巻き付けられている。同じ目的のために、ケーブルに、第2のプーリの周囲に形成された対応する凹所に配置された余分な厚さを付与することが可能である。
有利な実施形態は、それぞれのケーブル端部に、第1のプーリの周囲に形成された対応する凹所に配置された端部片が設けられていることを保証する。
モータの運動のよりよい伝動のために、有利にはケーブルを緊張させるための手段が設けられている。これらの緊張手段の1つの実施形態によれば、第1のプーリは2つのツインプーリから成る二重プーリであり、それぞれのケーブル端部は別個のツインプーリに固定されており、ケーブルを緊張させるために弾性手段が捻り形式で2つのツインプーリの間で作用する。
本発明は、持ち上げられた休止位置と最大押し下げ位置との間で移動する制御部材を有する制御装置と、制御部材を休止位置へ戻す制御装置の戻し手段と、制御部材の押し下げ時に堅い箇所を形成するように設計されたスラストリターン機構とを含むスラストリターンペダルにも関し、スラストリターン機構は前記のような機構である。
このようなスラストリターン機構の使用は、スラストリターンペダルにおいて特に有利であり、このスラストリターンペダルにおいて、スラストリターン機構が、制御装置の戻し手段と同じ方向で一方向である結合手段を介して制御装置に作用し、一方向結合が、戻し手段の作用方向とは反対方向での制御装置へのスラストリターン機構のあらゆる作用を妨げる。
本発明の詳細及び利点は、添付の概略的な図を参照した以下の説明からより明らかとなるであろう。
図示されたスラストリターンペダルは、一方では、以下では制御装置とも呼ばれる作動機構2を、他方では、スラストリターン機構4を有している。これらの2つの機構は、以下に記載される一方向結合によって結合されており、同じ支持部に取り付けられている。
作動機構2は当業者に知られた機構である。このような機構は多くの自動車に連続して取り付けられている。
図示された制御装置は制御ペダル6を有しており、この制御ペダル6は、スピンドル8を中心に旋回するように取り付けられている。制御ペダルの、スピンドルとは反対側の端部において、ペダルは、玉軸受を介してコネクティングロッド10に結合されており、これにより、定置のスピンドル14を中心に旋回するように取り付けられたリング12に作用する。コネクティングロッド10とリング12との結合も玉軸受によって行われており、この玉軸受は、リング12と一体形成されたアーム16の端部に枢着されている。この結合により、制御ペダル6がスピンドル8を中心に旋回すると、定置のスピンドル14を中心とするリング12の回転を生じる。ホール効果位置センサ18が定置のスピンドル14に取り付けられており、この定置のスピンドル14に対するリング12の位置を測定する。
リング12を休止位置へ戻すために2つの戻しばね20がリング12に作用する。休止位置は、制御ペダル6にスラストが加えられてない場合に作動機構によって占められる位置に対応する。戻しばね20は、端部の一方においてリング12に固定されたケーブル22を介してリング12に作用し、ケーブルの別の端部のそれぞれは戻しばね20に固定されている。それぞれの戻しばね20はさらにスラストリターンペダルの支持部の定置の箇所に取り付けられている。図面では、戻しばねはリング12に作用し、リング12を時計回りに回転させる(図2と同じ方向で見た場合)。
制御ペダル6の休止位置は、フック24によって規定されており(図2)、このフック24は、制御ペダル6の下方に固定されていて、定置のストッパ26と協働する。リング12と制御ペダル6との間の結合が玉軸受であるので、ケーブル22及びばね20によってリング12に加えられる力は、制御ペダル6へ及びその逆に再び伝達される(玉軸受の僅かな摩擦損失を除く)。
前記のような作動機構は慣用の機構に対応する。対応する自動車の運転者は制御ペダル6に作用する。以下では、この制御ペダルがアクセルペダルであると考える。エンジンが提供しなければならないパワーに応じて、運転者は制御ペダル6を様々な程度に押し下げる。位置センサ18により、この制御ペダル6の位置及び押し下げ量を正確に知ることができる。この情報はエンジン管理装置へ提供され、例えば新鮮空気取入れバタフライ弁の開放角度を調節するために使用される。
スラストリターン機構4は、旋回するスピンドル30の位置を調節するために使用される電気モータ28を有している。スピンドル30は、定置のスピンドル14に対して平行である。それぞれのこれらのスピンドル14,30は、それぞれプーリ32及び34を有しており、2つのプーリは互いに面している。定置のスピンドル14に取り付けられたプーリ32はリング12と一体であるのに対し、プーリ34は、旋回するスピンドル30を備えた1つの部材を形成しているだけである。2つのプーリ32及び34は、例えば鋼(箔)又は複合材料から形成されたフレキシブルなストリップ36によって互いに結合されている。
ストリップ36は、プーリ34の回転方向がいずれであろうとも、ストリップ36が休止位置に向かって制御ペダル6の戻し方向でのみリング12に作用することができるように、プーリ32に固定されている。図示された実施形態において、リング12及び関連するプーリ32は、60°のオーダ、すなわち180°よりも著しく小さな角度方向動程を有する。この場合、プーリ34に面することがなくかつ常にプーリ34に背いたプーリ32の領域がある。したがって、フレキシブルなストリップ36は、このような領域に、プーリ32に対して接線方向に固定される。制御ペダル6の押し下げに続いてリング12が旋回すると、フレキシブルなストリップ36は、折目を形成することなくプーリ32の周縁部の一部に平坦に巻きつく。このフレキシブルなストリップ36は同様の形式でプーリ34に固定される。しかしながら、このプーリ34の移動の振幅は180°よりも大きくなるおそれがあるので、フレキシブルなストリップ36の接触領域は、必ずしもプーリ32から逸れて面しているわけではない。スラストリターンペダル管理装置は、フレキシブルなストリップ36が折目を形成することなくプーリ34の周囲に巻き付けられるようにモータ28がプーリ34の動きを駆動することを保証するであろう。
モータ28は、減少ユニットを介して、旋回するスピンドル30に作用する。寸法の理由から、モータ28は、旋回するスピンドル30の軸線に対して平行ではなく垂直に取り付けられている。減少の2つのステージは、モータ28と旋回するスピンドル30との間で提供される。
電気モータ28は、小さな直径のプーリ40と一体的な出力シャフト38を有している。金属ケーブルはこのプーリ40を大きな直径のプーリ42に接続している。プーリ42は、旋回するスピンドル30と定置のスピンドル14とに対して平行な中間スピンドル44において旋回するように取り付けられている。プーリ40と42とを接続するケーブル48のために、戻しプーリ46が設けられている。
中間スピンドル44は小さな直径のプーリ50をも有しており、このプーリ50は、ケーブル52を介して大きな直径のプーリ54と協働する。このプーリ54は、旋回するスピンドル30と一体的である。
それぞれのケーブル48,52は減少ステージに対応する。このようなステージは図4に示されている。これは、ケーブル52を使用するステージである。
プーリ54は、2つのプーリ半部54a及び54bから成っている。これらの2つのプーリ半部は、同じ直径であり、旋回するスピンドル30に同軸的に取り付けられている。ねじれるように作用するばね56は2つのプーリ半部54aと54bとを接続している。
ケーブル52のそれぞれの端部にはストッパボール58が設けられており、それぞれのプーリ半部54aおよび54bには、ストッパボール58を受容するための対応する凹所60が装備されている。つまり、ケーブル52の一端は、ストッパボール58及び対応する凹所60を介してプーリ半部54aに固定されている。次いで、ケーブルは、プーリ半部54aの周縁部の一部に巻き付き、次いで小さな直径のプーリ50の周囲に数回巻き付けられ、最後に第2のプーリ半部54bの周縁部の一部に巻き付けられ、ケーブル52の他方の端部は、第2のストッパボール58及び対応する凹所60を介してこのプーリ半部54bに固定されている。ばね56と、2つのプーリ半部54aと54bとの間の回転の自由度とにより、ケーブル52は常に緊張させられている。
ケーブル52が第3のストッパボール62を有していることが図4に示されている。ストッパボール62は、例えばケーブル52の長さの中間に配置されている。ストッパボールは、プーリ50に形成された対応する凹所64に位置する。この形式において、滑りは、プーリ50からプーリ54への、若しくはより正確に言えばプーリ半部54aへのモータ28の動きの伝達を妨害することはできない。
プーリ40とプーリ42との間の伝達は同様の形式で行われる。既に上に述べたように、この伝達機構に戻しプーリ46が設けられており、この戻しプーリ46は、向きの変化の他には、いかなる形式でも機構の運動学を変化させない。別の小さな相違は、ケーブル48の中央にストッパボールが設けられているということである。このようなボール及び対応する凹所はもちろん設けられていないことができるが、ケーブル48に加えられる僅かな力、ひいてはプーリ40の周囲におけるこのケーブルの滑りの極めて低い危険性を考慮すると選択的である。
旋回するスピンドル30の位置はポテンショメータ66によって測定される。このポテンショメータ66によって提供される情報により、旋回するスピンドル30、ひいてはプーリ34の角度位置を正確に知ることができる。この情報は、ホール効果センサ18によって与えられる情報と組み合わされて、フレキシブルなストリップ36に存在する遊びを知ることを可能にする。
したがって、図1から図4までを参照して説明したスラストリターンペダルの機能は以下のようなものである。
このスラストリターンペダルはまず慣用のペダルのように機能することができる。ここでは、スラストリターンペダルはアクセルペダルであると仮定する。したがって、リング12、ひいてはプーリ32の位置がどこにあろうとも、フレキシブルなストリップ36が緊張させられないような位置に、旋回するスピンドル30を位置決めすれば十分である。したがって、十分な長さのフレキシブルなストリップ36を提供すれば十分である。この長さは、定置のスピンドル14と旋回するスピンドル30とを分離させている距離と、プーリ32及び34の直径と、これらのプーリへのフレキシブルなストリップ36の取り付けの位置とに従って計算される。
スラストリターン機構が装備されていない制御ペダル6の動作は図5に概略的に示されている。この図では、スピンドル8に対する制御ペダル6の位置に相当する、ペダルの押し下げ角度A、リング12の回転角度に正比例する位置が、横軸にプロットされている。制御ペダル6に運転者の足によって加えられる力Fが縦軸にプロットされている。図5に示された曲線において、制御ペダル6を作動させるために加えられる力はまず、前記ペダルを休止位置へ戻そうとするばね20の戻し力を克服しなければならず(参照符号80参照)、法則は線形になる(符号82参照)。制御ペダル6が解放されると、休止位置への戻りも線形の法則になる(符号84参照)。図5に示された曲線は、特にケーブル22とリング12との間に生ぜしめられる摩擦による制御ペダル6のヒステリシスを示している。この動作は、この制御ペダル6の快適性及び人間工学を増大させるために求められる。
運転者がペダルの押し下げ時に堅い箇所を感じることが望ましい場合、電気モータ28が作動させられ、制御ペダル6が、堅い箇所が現れなければならない所に到達した時にフレキシブルなストリップ36が緊張させられるように、フレキシブルなストリップ36は緊張させられる。制御ペダル6を押し下げ続けるために、制御ペダル6が、フレキシブルなストリップ36が単に緊張させられる所に到達した場合、一方では、ばね20の戻し力を克服し続ける必要があり、他方では、旋回するスピンドル30を、前記減少手段を介して作用する、モータ28によってこのスピンドルに加えられる力に抗して旋回させる必要がある。
この動作が図6に概略的に示されている。この図では、図5に示されたようなスラストリターンを備えない慣用のペダルの動作が参考としてプロットされている。新たな曲線は、制御ペダル6の押し下げ角度αのための堅い箇所の存在を表している。この堅い箇所は、曲線の準垂直部分によって曲線に表されている。
堅い箇所を越えると、動作法則は、ヒステリシスが存在することにより、慣用の線形となる(符号88参照)。
堅い箇所は移行なしに現れる。運転者によって感じられる剛性は突然変化する。実際には、この場合、スラストリターン機構は作動機構から独立して働く。与えられた命令が、制御ペダル6の押し下げ角度がαと等しい場合に堅い箇所を形成することであるならば、電気モータ28はその結果、旋回するスピンドル30を正確に位置決めするために作用する。この調節は、命令値が分かるやいなや行われ、制御ペダル6が、対応する位置に到達する前に行われる。したがって、スラストリターンは制御ペダル6が特定の位置に到達した場合に存在し、制御ペダルがこの位置に到達しない場合にのみ確立されない。
電気モータ28に供給される電流の値を変化させることによりフレキシブルなストリップ36が緊張させられると、堅い箇所の振幅を変化させることができる。これらの異なる振幅は、点線(ペダル6の押し下げ)と一点鎖線(ペダル6の解放)とによって図6に概略的に示されている。つまり、容易に克服されることができる硬い箇所又は運転者によって克服するのが困難な堅い箇所を形成することができる。これにより、運転者に種々異なる情報を提供することができる。
本発明によるスラストリターン機構により、制御ペダル6を介して運転者は足に振動を感じることもできる。これを行うために、電気モータ28に電流を交流で供給すれば十分である。つまり、付加的な手段は、運転者に情報を提供するために利用可能である。
極端な場合、制御ペダル6を休止位置へ戻すために、モータは、旋回するスピンドル30、ひいてはフレキシブルなストリップ36及びリング12に十分な力を加えることを想像することさえできる。これは、例えば、運転者が眠ったこと又はその他のパラメータを検出する安全装置と共に実現されることができる。
1つの理由又は別の理由から、スラストリターン機構が故障した場合、いかなる場合にも制御ペダル6がロックされることはなく、常に制御ペダルは休止位置へ戻される。
大きな力が制御ペダル6に加えられるのに対しフレキシブルなストリップ36が緊張させられるような例外的な場合、この大きな力を電気モータ28に伝達しないために及び電気モータ28を保護するために、旋回するスピンドル30と電気モータ28との間に、噛み合い解除装置68が設けられている。この噛み合い解除装置68は、例えば、旋回するスピンドル30とプーリ54との間に配置されている。つまり、所定のトルクよりも大きなトルクが電気モータ28に伝達されることができないことを保証する。
前記スラストリターンペダルにおいて、電気モータは制御ペダル6に直接に作用する。ここで使用されるケーブル及びプーリによる元来の伝動により、電気モータは、最小限の力(減じられた摩擦)を供給し、寸法の小さなモータの範囲から選択されることができ、このモータのコストは有利には比較的低い。例えばギヤによる別の伝動形式は、より大きくかつコストのかかるモータを必要とする。減少は、もちろん、制御ペダル6に対する運転者の足の押圧力が、運転者がスラストリターン機構によって与えられる警告を無視しようと決心した場合でさえも、モータに過剰な電流を生ぜしめることがなく、モータに損傷を与える危険性を生じることがないように選択される。
ここではスラストリターン機構と制御ペダル作動機構との間のフレキシブルなストリップ36によって達成された一方向結合により、戻しばね20はスラストリターン機構から独立して自由に制御ペダルに作用することができる。これは、第1に、堅い箇所を越える制御ペダルの押し下げのみが機械的に制動されるのに対し、休止位置への戻しはいかなる制動をも受けず、フレキシブルなストリップが戻しばねの動作に抵抗しないことを保証する。このスラストリターン機構と制御ペダル作動機構との間の全体的な分離により、本発明によるスラストリターンペダルの(電子的な)管理における大きな柔軟性が提供される。
前記のようなスラストリターンペダルは、自動車のアクセルペダルに割り当てられた場所に単に螺合及び結合されるモジュールの形式で形成されることができる。この装置は、隣接するブレーキ制御ペダルを妨害しないように十分にコンパクトである。
このペダルは、1つの同じ装置が極めて可変の動作法則を有することを可能にするという利点も有する:制御ペダルの押し下げ範囲全体に亘る堅い位置の位置決め、堅い箇所の振幅、制御ペダルへの振動の送り等である。
本発明は、非制限的な実施例によって前記の実施形態に限定されない。本発明は、請求項によって網羅される当業者の能力の範囲での全ての変化実施形態にも関連する。
つまり、本発明は、自動車のアクセルペダルに関連した主な用途を有する。しかしながら、その他の用途、例えばあらゆるタイプの機械、産業機械、家庭用機械、ゲームのジョイスティックのための制御レバーを考慮することができる。
減少ステージの数は、前記実施例では2である。単一ステージ、これに対して複数のステージも考えられる。
ペダル作動機構とスラストリターン機構との間の一方向結合を形成するフレキシブルなストリップは、例えば自由なホイールと交換されることができる。
それぞれの減少ステージにおけるたるみ長さの張力は、前記のように、テンションばねを組み込んだスプリットプーリを使用せずに別の形式で達成することもできる。
本発明によるスラストリターンペダルの斜視図である。
図1に示された装置の側面図である。
図2のIII−III線に沿って見た断面図である。
ケーブル及びプーリ式の伝達システムの詳細を拡大して示す斜視図である。
スラストリターンを備えない慣用のペダルの応答曲線である。
図1から図3までに示されたスラストリターンペダルの応答曲線である。
符号の説明
2 作動機構、 4 スラストリターン機構、 6 制御ペダル、 8 スピンドル、 10 コネクティングロッド、 12 リング、 14 スピンドル、 16 アーム、 18 ホール効果位置センサ、 20 戻しばね、 22 ケーブル、 24 フック、 26 ストッパ、 28 電気モータ、 30 スピンドル、 32,34 プーリ、 36 ストリップ、 38 出力シャフト、 40,42 プーリ、 44 中間スピンドル、 46 戻しプーリ、 48 ケーブル、 50 プーリ、 52 ケーブル、 54 プーリ、 54a,54b プーリ半部、 58 ストッパボール、 60 凹所、 62 ストッパボール、 64 凹所、 66 ポテンショメータ

Claims (8)

  1. スラストリターンペダルのためのスラストリターン機構(4)において、伝動手段を介して制御部材(30)を位置決めするための電気モータ(2)が設けられている形式のものにおいて、前記伝動手段が少なくとも1つのケーブル(48,50)を含んでおり、該ケーブルの一端が第1のプーリ(42,54)に固定されており、前記ケーブルが次いで第2のプーリ(40,50)の周囲に巻き付けられ、ケーブルの第2の端部が第2のプーリ(42,50)に固定されていることを特徴とする、スラストリターン機構。
  2. 前記ケーブル(48,50)が第2のプーリ(40,50)の周囲に少なくとも2周巻き付けられている、請求項1記載のスラストリターン機構。
  3. 前記ケーブル(48,50)に、第2のプーリの円周に形成された対応する凹所(64)に配置された余分な厚さ(62)が設けられている、請求項1又は2記載のスラストリターン機構。
  4. それぞれのケーブル端部に、第1のプーリ(42,54)の円周に形成された対応する凹所(60)に配置された端部片(58)が設けられている、請求項1から3までのいずれか1項記載のスラストリターン機構。
  5. ケーブル(48,52)を緊張させるための手段が設けられている、請求項1から4までのいずれか1項記載のスラストリターン機構。
  6. 前記第1のプーリ(42,54)が、2つのツインプーリ(42a,42b;54a,54b)から成る二重プーリであり、それぞれのケーブル端部が別個のツインプーリに固定されており、ケーブルを緊張させるために弾性手段(56)が捻り形式で2つのツインプーリ(42a,42b;54a,54b)の間に作用する、請求項5記載のスラストリターン機構。
  7. スラストリターンペダルにおいて、持ち上げられた休止位置と最大押し下げ位置との間を移動する制御部材(6)を有する制御装置と、前記制御部材を休止位置へ戻す制御装置の戻し手段(20,22)と、制御部材(6)の押し下げ時に堅い箇所を形成するように設計されたスラストリターン機構とが設けられている形式のものにおいて、スラストリターン機構が、請求項1から6までのいずれか1項記載の機構であることを特徴とする、スラストリターンペダル。
  8. 前記スラストリターン機構が、制御装置(2)の戻し手段(20,22)と同じ方向で一方向である結合手段(36)を介して制御装置(2)に作用し、一方向結合が、戻し手段(20,22)の作用方向とは反対方向での制御装置(2)へのスラスト戻し機構(4)のあらゆる作用を妨げるようになっている、請求項7記載のスラストリターンペダル。
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