JP2007253869A - Accelerator pedal device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車両用のアクセルペダル装置に関し、特にはアクセル操作量と踏力との間にヒステリシス特性を有するアクセルペダル装置に関する。 The present invention relates to an accelerator pedal device for a vehicle, and more particularly to an accelerator pedal device having a hysteresis characteristic between an accelerator operation amount and a pedaling force.
従来、運転者により踏込操作されるアクセルペダル装置が知られている。ここで、例えば特許文献1に記載されるように、踏込量が多少変動してもアクセル操作量を所望の値に保持するために、アクセルペダルに移動抵抗を付加し、アクセル操作量とその踏力との間にヒステリシス特性を付与することが可能である。
Conventionally, an accelerator pedal device that is depressed by a driver is known. Here, as described in, for example,
図14(a)は、従来のアクセルペダル装置の各構成要素を模式的に表した図である。アクセルペダル装置100はアクセルペダル102、アクセルペダル102の操作に伴って回転可能なロータ104、ロータ104を付勢するスプリング106、及びロータ104が摺接する、回転不能に固定された摩擦部材すなわち摩擦板108を有する。ここでアクセルペダル102は、ペダル操作方向D1に対し角度θにて傾斜した斜板110を備え、一方ロータ104は斜板110に面接触する斜面112を有するので、アクセルペダル102の操作によって、ロータ104は軸線Lの回りを回転するとともに軸線Lの方向にも付勢される。従ってロータ104と摩擦板108との間には、ペダル操作量に応じた摺動抵抗が発生する。このような構成及び作用により、図15の実線で示すようなヒステリシス特性をアクセルペダル装置に持たせることができる。このような構成の具体例は、例えば特許文献2の図3及び図4に記載されている。特許文献2の例では、斜板110及び斜面112に相当する部材はそれぞれ複数のはす歯34及び35として説明されている。
FIG. 14A is a diagram schematically showing each component of a conventional accelerator pedal device. The
特許文献1及び2に記載されるようなヒステリシス特性を備えたアクセルペダル装置においては、ある程度の期間にわたる使用後すなわち耐久後には摩擦板が摩耗する。具体的には、例えば図14(b)に示すように、摩擦板108の摩耗の進行に伴い、ロータ104が矢印D2の方向すなわち摩擦板108側(図14(b)では上側)に徐々に変位する。さらにロータ104は、特許文献2の図3又は図4に記載されるはす歯のような斜面112を介してペダル102の斜板110に当接しているので、使用初期に比べると軸線Lを中心としていくらかスプリング106が伸びる方向に回転することになる。従って、アクセルペダル装置の使用初期と耐久後とでは、同じアクセル操作量(回転角度)で比較した場合に、後者の方がスプリング106のセット長が増加することになり、それによりロータ104がスプリング106から受ける付勢力が減少する。このことから、アクセルペダル装置100のヒステリシス特性は、図15に示すように、実線で示す使用初期の状態から破線で示す耐久後の状態に遷移する。従ってアクセルペダル装置において重要な、踏込力とアクセル操作量との関係が変化してしまうことになる。具体的には、耐久後の方が、同一のロータ回転角度すなわちアクセル操作量を得るための踏込力が小さくなり、運転者にはペダル操作が「軽い」と感じられるようになる。
In the accelerator pedal device having hysteresis characteristics as described in
そこで本発明は、上述の不具合を解消するために、使用初期と耐久後との間で踏込時のヒステリシス特性が変化せず、常に安定したペダル操作が可能なアクセルペダル装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an accelerator pedal device in which the hysteresis characteristics at the time of depressing do not change between the initial stage of use and after endurance, and a stable pedal operation is possible in order to eliminate the above-mentioned problems. And
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、操作者の踏力によって操作されるアクセルペダルと、前記アクセルペダルの操作量に応じて変位するように構成された可動部材と、前記アクセルペダルの操作量の増加に伴って増大する復帰力を前記可動部材に付与する復帰力付与手段と、前記可動部材に摺接するように構成された摩擦部材と、を有し、アクセル操作量と踏力との間に所定のヒステリシス特性が得られるように、前記可動部材と前記摩擦部材との間に摺動抵抗を発生させるアクセルペダル装置であって、前記摩擦部材が摩耗するに従って該摩擦部材と前記可動部材との摺動抵抗が大きくなるように構成されることを特徴とする、アクセルペダル装置を提供する。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のアクセルペダル装置において、前記摩擦部材が有する前記可動部材との摺動接触部は、該摺動接触部の摩耗の進行に伴って前記可動部材との接触面積が大きくなるように構成されることを特徴とする、アクセルペダル装置を提供する。 According to a second aspect of the present invention, in the accelerator pedal device according to the first aspect, the sliding contact portion with the movable member of the friction member is movable as the wear of the sliding contact portion progresses. An accelerator pedal device is provided that is configured to have a large contact area with a member.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のアクセルペダル装置において、前記摩擦部材が有する前記可動部材との摺動接触部は、側断面が前記可動部材側を短辺とする台形形状であることを特徴とする、アクセルペダル装置を提供する。 According to a third aspect of the present invention, in the accelerator pedal device according to the second aspect, the sliding contact portion with the movable member of the friction member has a trapezoidal shape in which a side section has a short side on the movable member side. An accelerator pedal device is provided.
請求項4に記載の発明は、請求項2に記載のアクセルペダル装置において、前記摩擦部材が有する前記可動部材との摺動接触部は、側断面が前記可動部材側に凸の曲線を備えた蒲鉾状であることを特徴とする、アクセルペダル装置を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the accelerator pedal device according to the second aspect, the sliding contact portion with the movable member included in the friction member has a curved surface with a convex side section on the movable member side. Provided is an accelerator pedal device characterized by being saddle-shaped.
請求項5に記載の発明は、請求項3又は4に記載のアクセルペダル装置において、前記可動部材は前記アクセルペダルの操作に伴って軸線を中心に回転するように構成され、前記摩擦部材が有する前記可動部材との摺動接触部は円環形状であることを特徴とする、アクセルペダル装置を提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the accelerator pedal device according to the third or fourth aspect, the movable member is configured to rotate about an axis in accordance with the operation of the accelerator pedal, and the friction member includes An accelerator pedal device is provided, wherein the sliding contact portion with the movable member has an annular shape.
請求項6に記載の発明は、請求項2に記載のアクセルペダル装置において、前記可動部材は前記アクセルペダルの操作に伴って軸線を中心に回転するように構成され、前記摩擦部材が有する前記可動部材との摺動接触部は、該摺動接触部の摩耗の進行に伴って前記可動部材の前記軸線に対して外径方向へ移動するように構成されることを特徴とする、アクセルペダル装置を提供する。 According to a sixth aspect of the present invention, in the accelerator pedal device according to the second aspect, the movable member is configured to rotate about an axis in accordance with the operation of the accelerator pedal, and the movable member has the movable member. An accelerator pedal device, wherein the sliding contact portion with the member is configured to move in an outer diameter direction with respect to the axis of the movable member as wear of the sliding contact portion progresses. I will provide a.
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載のアクセルペダル装置において、前記摩擦部材が有する前記可動部材との摺動接触部は、側断面が前記可動部材側を短辺とする台形形状の円環状部を有し、前記台形形状の前記短辺に対する2つの斜辺の傾きは、前記軸線側の斜辺の方が小さいことを特徴とする、アクセルペダル装置を提供する。 According to a seventh aspect of the present invention, in the accelerator pedal device according to the sixth aspect, the sliding contact portion with the movable member of the friction member has a trapezoidal shape in which a side section has a short side on the movable member side. An accelerator pedal device is provided, characterized in that the inclination of the two oblique sides with respect to the short side of the trapezoidal shape is smaller in the oblique side on the axis side.
請求項8に記載の発明は、請求項6に記載のアクセルペダル装置において、前記摩擦部材が有する前記可動部材との摺動接触部は、側断面が前記可動部材側に凸の曲線を備えた蒲鉾状の円環状部を有し、前記凸の曲線は前記軸線について内径側と外径側とで曲率が異なっていることを特徴とする、アクセルペダル装置を提供する。
The invention according to
本発明に係るアクセルペダル装置によれば、摩擦部材が摩耗するに従って可動部材と摩擦部材との摺動抵抗を大きくすることができるので、摩擦部材の摩耗による復帰力付与手段の復帰力の低下に起因する踏込み踏力の低下を抑制することができる。従って、踏力特性が使用初期から耐久後にわたって安定したアクセルペダル装置を提供することができる。また摺動抵抗の増加は具体的には、摩耗の進行に伴う可動部材と摩擦部材との摺動接触面積の増加によって実現可能である。あるいは、摺動抵抗の増加は、摩擦板の摩耗の進行に伴って可動部材に対する摺動接触部の位置を軸線について外径方向へ移動すること、換言すれば可動部材に対する摺動接触部の摺動方向への長さの増加によっても実現することができる。 According to the accelerator pedal device of the present invention, the sliding resistance between the movable member and the friction member can be increased as the friction member wears, so that the return force of the return force applying means due to the wear of the friction member is reduced. It is possible to suppress a decrease in the resulting stepping force. Therefore, it is possible to provide an accelerator pedal device whose pedal force characteristics are stable from the initial use to after the endurance. Further, the increase in sliding resistance can be realized by increasing the sliding contact area between the movable member and the friction member as the wear progresses. Alternatively, the increase in the sliding resistance is caused by moving the position of the sliding contact portion relative to the movable member in the outer diameter direction with respect to the axis along with the progress of wear of the friction plate, in other words, the sliding of the sliding contact portion relative to the movable member. It can also be realized by increasing the length in the moving direction.
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。図1及び図2はそれぞれ、本発明に係るアクセルペダル装置10の上面図及びその側断面図であり、さらに図3は図2の3−3線における断面図である。アクセルペダル装置10は車両に搭載され、運転者の操作に応じて車両の運転状態を制御するために、図示しないエンジン制御装置(ECU)にアクセル操作量等の運転情報を送るためのものであり、ハウジング12と、ハウジング12内に軸線L回りに回転可能に収容されるアクセルペダル14と、アクセルペダル14の操作に伴って回転可能な可動部材すなわちロータ16と、ハウジング12内に収容されてロータ16を基の位置に戻そうとする復帰力を付与する復帰力付与手段すなわちスプリング18と、回動不能に設けられロータ16に摺接される摩擦部材すなわち摩擦板20とを有する。図面からわかるように、スプリング18は、アクセルペダル14の操作量すなわち回転角度の増加に伴って増大する復帰力をロータ16に付与することができる。またスプリング18として径の異なるコイルスプリングが2つ図示されているが、コイルスプリングは1つ又は3つ以上でもよいし、また他のスプリングを用いてもよい。なおハウジング12、アクセルペダル14、ロータ16及び摩擦板20は樹脂成形品であることが好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 are respectively a top view and a side sectional view of an
アクセルペダル14は、運転者によるパッド22の操作によって軸線Lについて回転可能であり、その回転角度はアクセル操作量として回転角センサ24によって検出可能である。回転角センサ24としては、ペダル操作に伴って軸線Lについて一体的に回転可能に設けられた互いに極性の異なるマグネット26a、26b及びホール素子28を備えた非接触式のものが可能であるが、図示しない接触式のものであってもよい。またアクセルペダル装置10は、回転角センサ24を保護するカバー30を有してもよい。
The
アクセルペダル14とロータ16とは図3のA部において係合するが、詳細には例えば特許文献1の図9又は特許文献2の図4に示すようなはす歯構造を互いに有して係合する。従ってロータ16はアクセルペダル14の軸線L回りの回転に伴って軸線L回りに回転するとともに、摩擦板20に押付けられる方向に付勢される。従ってアクセルペダル14の回転角度が大きい程、摩擦板20にかかる押付け力も大きくなり、その結果ロータ16と摩擦板20との摺動抵抗も増加する。これを模式的に説明したものが図4(a)及び(b)である。なお図4(a)はアクセルペダル装置10の使用初期を示し、図4(b)は耐久後を示す。図示するように、アクセルペダル14は、ペダル操作方向に対して角度θをなす斜板32を有し、一方ロータ16は、斜板32に対して相補的な形状すなわちペダル操作方向に対して角度(180°−θ)をなす斜面34を有する。
The
運転者がアクセルペダル14のパッド22を踏み込むと、アクセルペダル14は軸線Lの回りを図2の矢印D3で示す方向に回転する。上述のようにアクセルペダル14は、ペダル操作方向に対し角度θをなす斜板32を有し、一方ロータ16は斜板32に面接触する斜面34を有するので、ロータ16は軸線Lの回りを回転するとともに、軸線Lに沿って摩擦板20に押付けられる方向(図3において右側)にも付勢される。従ってロータ16と摩擦板20との間には、ペダル操作量に応じた摺動抵抗が発生する。
When the driver steps on the
従来の摩擦板108は図5(a)及び(b)に示すような側断面が矩形形状の円環部すなわち摺動接触部114を有するので、図10(a)及び(b)からもわかるように、ロータと摩擦板との摺動接触面積は摩耗が進行しても変化しない。従って上述したように、摩擦板の摩耗が進行するとスプリングのセット長が伸びる分だけヒステリシス特性が変化する(図15においてグラフが下方にシフトする)。しかし本発明では、図6(a)及び(b)に詳細に示す第1の実施形態に係る摩擦板20において、ロータ16との摺動接触部36は、その側断面(軸線Lを含む平面で切った断面)がロータ側に短辺38を備えた台形形状の円環状部を有する。従って摩耗の進行に伴い、ロータ16と摩擦板20との摺動接触面積は徐々に増加する。これにより、耐久後においてスプリング18のセット長増加に伴うヒステリシス特性の変化量(踏力低下量)に相当する分だけロータ16と摩擦板20との摺動抵抗を増加させることが可能となり、結果として図7に示すように、アクセル踏込み時におけるヒステリシス特性を使用初期と耐久後とで実質的に変化しないようにすることができる。なお図7では、使用初期、耐久後(本発明)及び耐久後(従来)をそれぞれ二点鎖線、実線及び破線で示している。また図7からわかるように、本発明では耐久後アクセル戻し時のヒステリシス特性が従来の場合よりもさらに下方にシフトするが、同じ回転角度における踏力範囲が拡大されることになるので、アクセル開度を一定に維持することがより容易になる。一般にアクセル戻し時ではアクセルをある開度で一定に保持する操作が要求されることが多く、故にこれも本発明の効果の一つである。
Since the
耐久後のペダル踏込み時のヒステリシス特性を使用初期に実質的に合わせるために、具体的には、摩擦板20の摩耗量に対するスプリング18のセット長の増加量さらにそれによるスプリング18の付勢力の減少量の関係を事前に求めておく。次に、ある回転角度におけるスプリング18の反力すなわち付勢力F1(図4(a)参照)とペダル踏力のスプリング18の伸縮方向分力F2(tanθに比例)とが一致する(すなわちアクセルペダルをある回転角度に維持する)ときのロータ16と摩擦板20との摺動抵抗が、セット長増加に伴うスプリング反力F1の減少量と一致するように摺動接触面積すなわち摩擦板20の摺動接触部36の寸法を定める。ここで摺動抵抗は、ロータ16を摩擦板20に押付ける力F3(1/tanθに比例)、摺動接触面積及び後述する摺動平均径の関数として求めることができる。
In order to substantially match the hysteresis characteristics when the pedal is depressed after the endurance, specifically, an increase amount of the set length of the
また本発明に係るアクセルペダル装置によれば、ロータ16の寿命を高めることができる。すなわち、摩擦板20の摩耗の進行に伴ってロータ16と摩擦板20との実際の摺動接触面積は増加していくので、ロータ16にかかる摩擦板20への押付け力が同一であっても単位面積当たりの力(面圧)は従来に比べて減少する。従ってロータ16の特定部位のみが摩耗していく傾向が弱くなり、結果としてロータの寿命を延ばし、交換頻度を低下させることができる。
Moreover, according to the accelerator pedal apparatus which concerns on this invention, the lifetime of the
図8は、図6(b)に類似する、第2の実施形態に係る摩擦板20′の側断面図であり、図9(a)及び(b)は図4(a)及び(b)において摩擦板20を摩擦板20′に置換した模式図である。摩擦板20′の摺動接触部36′は側断面において、図6(b)に示した台形形状の代わりに、ロータ16側に凸の弧線又は曲線を備えた半円又は蒲鉾状の円環状部を有する。このような形状によっても、摺動接触部が摩耗するに従ってロータ16との摺動接触面積を大きくすることができ、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
FIG. 8 is a side sectional view of a
図10は、第3の実施形態に係る摩擦板20″の斜視図及び側断面図であり、図11(a)及び(b)は図4(a)及び(b)において摩擦板20を摩擦板20″に置換した模式図である。摩擦板20″の摺動接触部36″は、側断面がロータ16側を短辺とする台形形状の円環状部である点では図6(a)及び(b)に示した摩擦板20の摺動接触部36と同様であるが、図10に示すように台形形状の短辺38″に対する2つの斜辺40″及び42″の傾きが互いに異なり、詳細には軸線L側の斜辺40″の方が小さく(図示例では斜辺40″及び短辺38″は略直角を成し、斜辺42″及び短辺38″は鈍角を成す)なっている。このような構成によれば、摩擦板20″の摩耗の進行に伴ってロータ16に対する摺動接触部36″の位置が軸線Lについて外径方向へ移動する。換言すれば、摺動平均径が摩耗の進行に従って大きくなる。ここで摺動平均径とは、略円環状の摺動接触面における最大径と最小径との平均値をいい、図4及び図9では符号dで表記している。上述の第1及び第2の実施形態に係る摩擦板20及び20′では、摺動平均径dは摩耗が進行しても実質的に変化しないが、摩擦板20″を使用すれば、使用初期の摺動平均径dは耐久後にはdより大きいd′となる。摺動平均径が大きくなれば摺動接触部における摺動方向への摺動速度も大きくなるので、結果としてロータ16との摺動抵抗も大きくなる。従って摺動接触面積を変化させなくても摺動抵抗を所望の値に高めることが可能となる。摺動平均径の変化は、摺動接触面積の変化と組み合わせて利用可能であり、より正確な摺動抵抗の設定が可能になる。またその場合は、図示しないが摺動平均径が摩耗の進行に従って小さくなるようにすることも考えられる。
FIG. 10 is a perspective view and a side sectional view of the
図12は、第4の実施形態に係る摩擦板20″′の斜視図及び側断面図であり、図13(a)及び(b)は図4(a)及び(b)において摩擦板20を摩擦板20″′に置換した模式図である。摩擦板20″′の摺動接触部36″′は、側断面がロータ16側に凸の蒲鉾形状の円環状部である点では図8に示した摩擦板20′の摺動接触部36′と同様であるが、蒲鉾形状の曲線が軸線Lについて内径側と外径側とで曲率が異なり、詳細には内径側の方が曲率が小さくなっている。このような構成によっても、摩擦板20″′の摩耗の進行に伴ってロータ16に対する摺動接触部36″′の位置を軸線Lについて外径方向へ移動させることができ、すなわち摺動平均径を摩耗の進行に伴って大きくすることができる。
FIG. 12 is a perspective view and a side sectional view of the
10 アクセルペダル装置
12 ハウジング
14 アクセルペダル
16 ロータ
18 スプリング
20、20′、20″、20″′ 摩擦板
32 斜板
34 斜面
36、36′、36″、36″′ 摺動接触部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記アクセルペダル(14)の操作量に応じて変位するように構成された可動部材(16)と、
前記アクセルペダルの操作量の増加に伴って増大する復帰力を前記可動部材(16)に付与する復帰力付与手段(18)と、
前記可動部材(16)に摺接するように構成された摩擦部材(20、20′、20″、20″′)と、を有し、
アクセル操作量と踏力との間に所定のヒステリシス特性が得られるように、前記可動部材(16)と前記摩擦部材(20、20′、20″、20″′)との間に摺動抵抗を発生させるアクセルペダル装置(10)であって、
前記摩擦部材(20、20′、20″、20″′)が摩耗するに従って該摩擦部材(20、20′、20″、20″′)と前記可動部材(16)との摺動抵抗が大きくなるように構成されることを特徴とする、アクセルペダル装置。 An accelerator pedal (14) operated by the pedaling force of the operator;
A movable member (16) configured to be displaced according to an operation amount of the accelerator pedal (14);
Return force applying means (18) for applying a return force that increases with an increase in the operation amount of the accelerator pedal to the movable member (16);
A friction member (20, 20 ', 20 ", 20"') configured to slidably contact the movable member (16);
A sliding resistance is provided between the movable member (16) and the friction member (20, 20 ', 20 ", 20"') so that a predetermined hysteresis characteristic is obtained between the accelerator operation amount and the pedal effort. An accelerator pedal device (10) for generating,
As the friction member (20, 20 ′, 20 ″, 20 ″ ′) wears, the sliding resistance between the friction member (20, 20 ′, 20 ″, 20 ″ ′) and the movable member (16) increases. An accelerator pedal device, characterized by being configured as follows.
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