JP2007045286A - アクセル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 回転軸方向の体格を小型化し、局所摩耗を防止するアクセル装置を提供する。
【解決手段】 アクセルペダル12が操作されると、歯車20は回転軸22を中心として矢印A、B方向に回転し、ラック30は矢印C、Dの直線方向に往復移動する。ラック30は摺動面52と摺動する。歯車20の歯24はインボリュート歯である。ラック30の歯32は、歯24との噛み合い面がテーパ状のテーパ歯である。コイルスプリング40の荷重FSに抗してアクセルペダル12を踏み込み歯車20が矢印A方向に回転すると、ラック30と摺動面52との間に働く摩擦力μFHが大きくなる。アクセルペダル12の回転角度が変化し歯車20からラック30に加わる作用力Fが増減すると、摩擦力μFHも一定の割合で増減する。歯車20の歯24とラック30の歯32との接点Eの位置は、歯車20の回転に応じて歯元から歯先、ならびに歯先から歯元へと順次移動する。
【選択図】 図1
【解決手段】 アクセルペダル12が操作されると、歯車20は回転軸22を中心として矢印A、B方向に回転し、ラック30は矢印C、Dの直線方向に往復移動する。ラック30は摺動面52と摺動する。歯車20の歯24はインボリュート歯である。ラック30の歯32は、歯24との噛み合い面がテーパ状のテーパ歯である。コイルスプリング40の荷重FSに抗してアクセルペダル12を踏み込み歯車20が矢印A方向に回転すると、ラック30と摺動面52との間に働く摩擦力μFHが大きくなる。アクセルペダル12の回転角度が変化し歯車20からラック30に加わる作用力Fが増減すると、摩擦力μFHも一定の割合で増減する。歯車20の歯24とラック30の歯32との接点Eの位置は、歯車20の回転に応じて歯元から歯先、ならびに歯先から歯元へと順次移動する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、アクセル装置に関し、特にアクセルの操作量とアクセルの操作力との対応にヒステリシス特性を発生させるアクセル装置に関する。
近年、アクセルの操作量を回転角度センサ等で電気的に検出し、アクセルの操作量に応じてスロットル開度等を制御するアクセル装置が用いられている(例えば、特許文献1、2、3参照)。
このようなアクセル装置においては、アクセルの操作量とアクセルの操作力との対応にヒステリシス特性を発生させるために、アクセル操作に応じて移動する移動部材を摺動部材に押し付け、アクセルの操作量が大きくなると摺動部材に移動部材を押し付ける押付力が増加する構成を採用している。これにより、アクセルの操作量が大きくなるにしたがい移動部材と摺動部材との間に働く摩擦力が大きくなる。
このようなアクセル装置においては、アクセルの操作量とアクセルの操作力との対応にヒステリシス特性を発生させるために、アクセル操作に応じて移動する移動部材を摺動部材に押し付け、アクセルの操作量が大きくなると摺動部材に移動部材を押し付ける押付力が増加する構成を採用している。これにより、アクセルの操作量が大きくなるにしたがい移動部材と摺動部材との間に働く摩擦力が大きくなる。
しかしながら、特許文献1では、移動部材がアクセルの回転軸方向に移動することにより摩擦力を増減しているので、アクセル装置が回転軸方向に大型化するという問題がある。
また特許文献2、3では、傾斜面同士が摺動する構成を採用することにより摺動部材に移動部材を押し付けているので、傾斜面同士の摺動箇所に局所摩耗が発生する恐れがある。
また特許文献2、3では、傾斜面同士が摺動する構成を採用することにより摺動部材に移動部材を押し付けているので、傾斜面同士の摺動箇所に局所摩耗が発生する恐れがある。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、回転軸方向の体格を小型化し、局所摩耗を防止するアクセル装置を提供することにある。
請求項1から3記載の発明では、アクセルの操作力を回転方向の一方に受ける歯車との噛み合いにより、ラックは摺動部材に押し付けられ摺動部材と摺動する。そして、ばね部材の荷重に抗してラックが直線移動する移動量、すなわちアクセルの操作量が大きくなるとばね部材の荷重が増加するので、歯車がラックを直線移動させる力であるアクセルの操作力が増加する。その結果、ラックが摺動部材に押し付けられる力が増加するのでラックと摺動部材との間に働く摩擦力が増加する。したがって、アクセルの操作量とアクセルの操作力との対応にヒステリシス特性が発生する。
また、歯車の第1歯とラックの第2歯とが噛み合う接点は、歯車の回転方向に応じて第1歯または第2歯の一方の歯元側から歯先側、ならびに他方の歯先側から歯元側に向けて順次移動する。このように、第1歯と第2歯とが噛み合う接点が移動するので、噛み合い箇所における局所摩耗を防止できる。
また、ラックおよび摺動部材が歯車の回転軸と直交する方向に設置されるので、アクセル装置の回転軸方向の体格を小型化できる。
また、ラックおよび摺動部材が歯車の回転軸と直交する方向に設置されるので、アクセル装置の回転軸方向の体格を小型化できる。
請求項2記載の発明では、第1歯と第2歯とは複数の歯で噛み合うので、特定の歯に局所摩耗が生じることを防止できる。
請求項3記載の発明では、第1歯はインボリュート歯であり第2歯はテーパ歯である。テーパ歯とは、歯元から歯先に向けて歯幅が狭まり、噛合面が平面の歯を表している。インボリュート歯とテーパ歯との噛み合いにおいては、歯車が回転して第1歯と第2歯との接点が移動しても、第1歯から第2歯に同じ角度で力が加わる。その結果、第1歯から第2歯に加わる力に関し、ばね部材の荷重と反対方向にラックに加わる分力と、摺動部材に押し付けられる方向にラックに加わる分力との比は一定である。これにより、第1歯から第2歯に加わる力に対し一定比率の摩擦力がラックと摺動部材との間に働くので、アクセルの操作量とアクセルの操作力との対応に規則正しいヒステリシス特性を発生させることができる。
請求項3記載の発明では、第1歯はインボリュート歯であり第2歯はテーパ歯である。テーパ歯とは、歯元から歯先に向けて歯幅が狭まり、噛合面が平面の歯を表している。インボリュート歯とテーパ歯との噛み合いにおいては、歯車が回転して第1歯と第2歯との接点が移動しても、第1歯から第2歯に同じ角度で力が加わる。その結果、第1歯から第2歯に加わる力に関し、ばね部材の荷重と反対方向にラックに加わる分力と、摺動部材に押し付けられる方向にラックに加わる分力との比は一定である。これにより、第1歯から第2歯に加わる力に対し一定比率の摩擦力がラックと摺動部材との間に働くので、アクセルの操作量とアクセルの操作力との対応に規則正しいヒステリシス特性を発生させることができる。
以下、本発明の一実施形態によるアクセル装置について説明する。
図1に示すように、アクセル装置10のアクセルペダル12と歯車20とは、アーム14により結合している。歯車20とラック30とは歯24と歯32で噛み合い、ハウジング50内に収容されている。この構成において、アクセルペダル12が操作されると、歯車20は回転軸22を中心として矢印A、B方向に回転し、ラック30は矢印C、Dの直線方向に往復移動する。歯車20、ラック30およびハウジング50は、POM(ポリアセタール)、テフロン(登録商標)樹脂等の耐摩耗性に優れた樹脂材で形成されている。
図1に示すように、アクセル装置10のアクセルペダル12と歯車20とは、アーム14により結合している。歯車20とラック30とは歯24と歯32で噛み合い、ハウジング50内に収容されている。この構成において、アクセルペダル12が操作されると、歯車20は回転軸22を中心として矢印A、B方向に回転し、ラック30は矢印C、Dの直線方向に往復移動する。歯車20、ラック30およびハウジング50は、POM(ポリアセタール)、テフロン(登録商標)樹脂等の耐摩耗性に優れた樹脂材で形成されている。
歯車20には、ラック30と向き合う側に複数の歯24が回転方向に設置されている。第1歯としての歯24はインボリュート歯である。
ラック30には、歯車20と向き合う側に直線方向に複数の歯32が設置されている。第2歯としての歯32は、歯元から歯先に向けて歯幅が狭くなっており、歯24との噛み合い面が平面のテーパ歯である。ばね部材としてのコイルスプリング40は、矢印D方向に向けてラック30に荷重FSを加えている。
ラック30には、歯車20と向き合う側に直線方向に複数の歯32が設置されている。第2歯としての歯32は、歯元から歯先に向けて歯幅が狭くなっており、歯24との噛み合い面が平面のテーパ歯である。ばね部材としてのコイルスプリング40は、矢印D方向に向けてラック30に荷重FSを加えている。
次に、歯車20からラック30に加わる力について説明する。
アクセルペダル12が踏み込まれ歯車20に矢印A方向に回転する力が加わると、歯車20の歯24とラック30の歯32との接点Eにおいて、作用力Fが歯車20からラック30に作用角度φで加わる。図1において作用角度φは、ラックの直線移動方向に対して作用力Fがなす角度である。作用力Fは、コイルスプリング40に対し矢印C方向に向かうラック30の直線移動方向の分力FVと、ラック30に対して歯車20と反対側に位置するハウジング50の摺動面52に向かう分力FHとに分解される。特許請求の範囲に記載した摺動部材としての摺動面52とラック30との間の摩擦係数をμとすると、μFHの摩擦力がラック30と摺動面52との間に働く。
アクセルペダル12が踏み込まれ歯車20に矢印A方向に回転する力が加わると、歯車20の歯24とラック30の歯32との接点Eにおいて、作用力Fが歯車20からラック30に作用角度φで加わる。図1において作用角度φは、ラックの直線移動方向に対して作用力Fがなす角度である。作用力Fは、コイルスプリング40に対し矢印C方向に向かうラック30の直線移動方向の分力FVと、ラック30に対して歯車20と反対側に位置するハウジング50の摺動面52に向かう分力FHとに分解される。特許請求の範囲に記載した摺動部材としての摺動面52とラック30との間の摩擦係数をμとすると、μFHの摩擦力がラック30と摺動面52との間に働く。
ここで、歯車20の歯24はインボリュート歯であり、ラック30の歯32はテーパ歯であるから、図2に示すように、歯車20の歯24とラック30の歯32との接点Eは、同じ作用線100上を例えばE0からE1に移動する。したがって、歯車20が回転し接点Eの位置が移動しても、歯車20からラック30に同じ作用角度φで作用力Fが働く。したがって、接点Eの位置が移動しても、作用力Fは同じ比率で分力FVと分力FHとに分解される。また、歯車20の歯24とラック30の歯32との接点Eの位置は、歯車20の回転に応じて、歯24または歯32の一方の歯元から歯先、ならびに他方の歯先から歯元へと移動するので、歯24、32の局所摩耗を防止できる。さらに、複数の歯24と複数の歯32とが噛み合うので、特定の歯24、32に局所摩耗が生じることを防止できる。
また、歯車20が矢印A方向に回転し、ラック30がコイルスプリング40に向かって矢印C方向に移動するにしたがい、ラック30がコイルスプリング40から受ける荷重FSは大きくなる。荷重FSが大きくなると、荷重FSに抗して歯車20を矢印A方向に回転、あるいは荷重FSに抗して歯車20を保持するために必要なアクセルペダル12を踏み込む踏力が大きくなり、作用力Fも大きくなる。作用力Fが大きくなると、図2に示すように、摺動面52にラック30を押し付ける分力FHがFH0からFH1へと大きくなるので、ラック30と摺動面52との間に働く摩擦力μFHも大きくなる。また、前述したように、歯車20が回転し接点Eの位置が移動しても、作用力Fは同じ比率で分力FVと分力FHとに分解されるので、アクセルペダル12の回転角度が変化し歯車20からラック30に加わる作用力Fが増減すると、摩擦力μFHも一定の割合で増減する。したがって、図3に示すように、アクセルペダル12の回転角度とアクセルペダル12の踏力との対応関係に規則正しいヒステリシス特性が生じる。
また、歯車20に対して、ラック30および摺動面52が回転軸22と直交する方向に設置されているので、アクセル装置10の回転軸22方向の体格を小型化できる。
(他の実施形態)
本実施形態では、歯車20の歯24をインボリュート歯、ラック30の歯32をテーパ歯にしたが、歯車20の歯とラック30の歯との噛み合う接点が、歯車20の回転に応じて、一方の歯の歯元側から歯先側、ならびに他方の歯先側から歯元側に向けて順次移動し、摺動面52側にラック30を押し付ける力が働くのであれば、歯車20およびラック30の歯の形状は本実施形態の形状に限るものではない。
(他の実施形態)
本実施形態では、歯車20の歯24をインボリュート歯、ラック30の歯32をテーパ歯にしたが、歯車20の歯とラック30の歯との噛み合う接点が、歯車20の回転に応じて、一方の歯の歯元側から歯先側、ならびに他方の歯先側から歯元側に向けて順次移動し、摺動面52側にラック30を押し付ける力が働くのであれば、歯車20およびラック30の歯の形状は本実施形態の形状に限るものではない。
また、歯車20、ラック30に歯24、32をそれぞれ複数設けたが、アクセルペダル12の回転角度範囲により、歯24、32を1個だけにしてもよい。
また、ラック30とハウジング50の摺動面52とが直接摺動する構成を採用したが、ハウジング50以外の他の摺動部材とラック30とを摺動させてもよい。
また、ラック30とハウジング50の摺動面52とが直接摺動する構成を採用したが、ハウジング50以外の他の摺動部材とラック30とを摺動させてもよい。
このように、本発明は、上記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実施形態に適用可能である。
10:アクセル装置、12:アクセルペダル、20:歯車、24:歯(第1歯)、30:ラック、32:歯(第2歯)、40:コイルスプリング(ばね部材)、50:ハウジング、52:摺動面(摺動部材)
Claims (3)
- 回転方向に少なくとも一つの第1歯を有し、アクセルの操作力を回転方向の一方に受ける歯車と、
前記第1歯と噛み合う第2歯を直線方向に少なくとも一つ有し、前記歯車の回転により直線方向に往復移動するラックと、
前記アクセルの操作力に抗して往復移動方向の一方に前記ラックに荷重を加えるばね部材と、
前記ラックに対して前記歯車と反対側に設置され、前記第1歯と前記第2歯との噛み合いにより前記ラックが押し付けられ前記ラックと摺動する摺動部材とを備え、
前記第1歯と前記第2歯とが噛み合う接点は、前記歯車の回転方向に応じて前記第1歯または前記第2歯の一方の歯元側から歯先側、ならびに他方の歯先側から歯元側に向けて順次移動するアクセル装置。 - 前記第1歯および前記第2歯は複数である請求項1に記載のアクセル装置。
- 前記第1歯はインボリュート歯であり前記第2歯はテーパ歯である請求項1または2に記載のアクセル装置。
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- 2006-08-09 US US11/501,111 patent/US20070034038A1/en not_active Abandoned
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