JP2011127662A - 操作部材アシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大きさを大きくしなくてもアシスト力を強くできるクラッチケーブルのアシスト装置を提供する。
【解決手段】ハウジング１１と、そのハウジング内に回動自在に収容された駆動部材１４および従動レバー１６と、一端がハウジング１１に、他端が従動レバー１６に連結され、クラッチケーブル１８ａ、１８ｂの操作をアシストする方向に従動レバー１６を付勢するスプリング１７とを備えたアシスト装置１０。駆動部材１４は駆動歯列１３と、その駆動歯列の両側の円弧状に突出する摺接面４１ａ、４１ｂとを備え、従動レバー１６は、回動の最初と最後で駆動歯列１３と噛み合わず、途中で噛み合う従動歯列１５と、回動の最初と最後で前記駆動部材の摺接面と摺接して従動レバー自体の回動が規制される摺動面４８ａ、４８ｂとを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は手動操作で操作する操作部材を付勢部材の付勢力でアシストする操作部材アシスト装置に関する。

特許文献１には、一端が操作対象物のリターンスプリングで常時戻り方向に付勢された操作部材の他端を、その付勢力に抗して引き操作する操作機構（二輪車のクラッチケーブル操作機構など）に用いるアシスト装置が開示されている。このアシスト装置は、操作対象物を戻すときにリターンスプリングの付勢力によってアシストスプリングを弾性変形させてエネルギを蓄積し、つぎの操作のときにそのアシストスプリングが戻ろうとする付勢力により、エネルギを放出させて操作力をアシストさせるものである。

特開２００６−３３８３１４号公報

特許文献１のアシスト装置は、引っ張りコイルスプリングの引っ張り力をアシストアームだけに支持させていたため、アシスト力が大きい引っ張りコイルスプリングを使用するときには従動部材を大きくしなくてはならず、装置が大型化する。本発明は装置を大きくしなくても、アシスト力をさらに大きくすることができ、あるいはアシスト力が同等であれば、装置をさらに小型化できる操作部材のアシスト装置を提供することを技術課題としている。

本発明の操作部材アシスト装置は、車両の乗員が操作する操作部材の操作力を付勢部材の付勢力でアシストするアシスト装置であって、ハウジングと、そのハウジング内に回動自在に収容された駆動部材および従動部材と、一端が前記ハウジングに連結され、他端が前記従動部材に連結され、その従動部材を、前記操作部材の操作をアシストする方向に回動させるように付勢する付勢部材とを備えており、前記駆動部材は、前記操作部材が連結される操作部材連結部と、回動中心を中心とする円弧状に配列される駆動歯列と、摺接面とを備えており、前記従動部材は、回動の最初と最後で前記駆動歯列と噛み合わず、途中で噛み合う従動歯列と、回動の最初と最後で前記駆動部材の摺接面と摺接して、駆動部材の回動を妨げずに従動部材自体の回動が規制される摺動面とを備えていることを特徴としている。

（１）本発明の操作部材アシスト装置は、従動部材の回動の最初と最後では従動歯列が駆動部材の駆動歯列と噛み合わないので、付勢部材の作動ストロークは短いもので足りる。そのため装置が大型化しない。さらに従動部材の回動の最初では従動歯列が駆動歯列と噛み合わないので、付勢部材の反転力が操作部材の始動時に入らず、操作フィーリングがよい。そして摺接面と摺動面の協働作用により、歯列同士が噛み合っていないときでも、従動部材をロックすることができる。そのため操作部材を操作して駆動部材が回動しても従動部材が回動せず、歯列同士が噛み合いだしてから従動部材が回動し始める。このような従動部材の遊びの構成により、付勢部材のセット長を短くすることができ、装置を大型化しなくて済む。そのため、たとえば４輪自動車のクラッチペダルのアシスト装置として使用することができる。

（２）前記摺接面が前記駆動歯列を挟んで両側に形成され、前記摺動面が前記従動歯列を挟んで両側に形成されている場合は、従動部材の回動の最初と最後の両方でより確実なロック作用を奏することができる。

（３）前記駆動部材の摺接面が回動中心を中心とする円弧状に形成され、前記従動部材の摺動面が前記摺接面に対応するように半径方向外側に凹となる円弧状に形成されている場合は、摺動面と摺接面の当接する面積が大きく、駆動部材の駆動の間もその当接をスムーズに継続することができる。

（４）前記ハウジングが、前記操作部材が操作される前の前記駆動部材の回動を規制する第１駆動規制部と、前記従動部材の回動を規制する第１従動規制部と、前記操作部材が操作された後の前記駆動部材の回動を規制する第２駆動規制部と前記従動部材の回動を規制する第２従動規制部とを備えている場合は、付勢部材の付勢力による、駆動部材および、従動部材の回動を規制することができる。

（５）前記付勢部材が引っ張りコイルスプリングである場合は、皿バネなどに比して組み立て作業が容易である。また、アシスト力が大きい場合でもスプリングが座屈しない。そのため圧縮コイルスプリングの場合のような座屈を防止するガイドシャフトなど、煩雑な補助的な構成が不要である。

本発明のアシスト装置の一実施形態を示す正面図である。 図１のアシスト装置の操作状態を示す正面図である。 図３ａは図１のIIIa-IIIa線断面図、図３ｂは図２のIIIb-IIIb線断面図である。 図４ａは本発明に関わる駆動部材の一実施形態を示す平面図、図４ｂは図４ａのIV-IV線断面図である。 図５ａは本発明に関わる従動レバーの一実施形態を示す平面図、図５ｂは図５ａのV-V線断面図である。 図１のアシスト装置の作用を示すグラフである。

図１に示すアシスト装置１０は、ハウジング１１と、そのハウジング１１内に回動自在に設けられ、駆動歯列１３を有する駆動部材１４と、ハウジング１１内に回動自在に設けられ、前記駆動歯列１３と噛み合うことができる従動歯列１５を有する従動レバー（従動部材）１６と、その従動レバー１６の先端とハウジング１１との間に張り渡される引っ張りコイルスプリング（付勢部材。以下、スプリングという）１７とを備えている。

このアシスト装置１０は自動車のマニュアル操作クラッチなどに用いられ、たとえばクラッチ本体と操作ペダルを連結するクラッチケーブル（操作部材）１８ａ、１８ｂの途中に介在させる。ハウジング１１はトランスミッションなど、クラッチ本体側に取り付けられる。そして前記駆動部材１４にクラッチ本体側（図１の右側）の第１クラッチケーブル１８ａの端部と、操作ペダル側（図１の右側）の第２クラッチケーブル１８ｂの端部がそれぞれ回動自在に連結されている。第１クラッチケーブル１８ａはグロメット１２や蛇腹ブーツなどを通ってクラッチ本体側に連結されている。第２クラッチケーブル１８ｂはアウターケーシング１９によって摺動自在にガイドされ、端部はクラッチペダル側に連結される。アウターケーシング１９の端部はハウジング１１に連結される。なお、ハウジング１１をクラッチ本体から離れた位置に取り付ける場合は、クラッチ本体とハウジング１１とを別個のアウターケーシングで連結して第１クラッチケーブル１８ａを通す。

図３ａに示すように、前記ハウジング１１は、略箱状を呈する本体２０と、その本体の上端開口部（取り付け状態では下側）を塞ぐカバー２１とからなる。カバー２１は取り付けブラケットを兼ねていてもよい。本体２０は底面２２とその底面の外周を囲む側壁２３とを備え、駆動部材１４や従動レバー１６の回動を許す大きさおよび形状にされている。底面２２には駆動部材１４を回動自在に支持する支持軸２４が突設されている。

支持軸２４の周囲と駆動部材１４のボスに形成した孔２５との間には、メタルブッシュ（図４ｂの符号２６）などの軸受け部材が介在されている。ボールベアリングやニードルベアリングを採用してもよい。さらにハウジングの本体２０の底面２２には、従動レバー１６を回動自在に支持する支持軸２７が突設されている。支持軸２７と従動レバー１６の間にも、メタルブッシュ（図５ｂの符号２８）などの軸受け部材が介在されている。

ハウジング１１の本体２０は金属のダイキャストないし鋳造品、あるいは合成樹脂などで形成することができる。カバー２１は金属板などからプレス成形によって形成することができる。ハウジング１１の本体２０の側壁２３には、図３ｂに示すように、段部３０と、その段部から立ち上がる、スプリング１７の一端を支持する固定側のスプリングポスト３１とが成形されている。固定側のスプリングポスト３１には、図１に示すようにスプリング１７の一端のフックが引っ掛けられ、ワッシャ３２およびネジにより抜け止めとされる。

また、図２に示すように、ハウジング１１の側壁２３の対応する２個所には厚肉部３３ａ、３３ｂが形成され、それらの厚肉部に貫通孔３４ａ、３４ｂが形成されている。一方の貫通孔３４ａにグロメット１２が挿入され、他方の貫通孔３４ｂにアウターケーシング１９の端部にカシメ付けられたケーシングキャップ３５が挿入され、それぞれストッパプレート３６ａ、３６ｂで抜け止めされている。それにより第１クラッチケーブル１８ａと第２クラッチケーブル１８ｂを略同心状に配索することができる。さらにこの実施形態では、図１に示すように、ハウジング１１の側壁２３に、駆動部材１４の時計方向の回動端を定める第２駆動ストッパ（第２駆動規制部）３７と、従動レバー１６の反時計方向の回動端を定める第２従動ストッパ（第２従動規制部）３８を設けている。そして図２に示すように、駆動部材１４の反時計方向の回動端を定める第１駆動ストッパ（第１駆動規制部）３９と、従動レバー１６の時計方向の回動端を定める第１従動ストッパ（第１従動規制部）４０とを設けている。

クラッチケーブル１８ａ、１８ｂとしてはプルコントロールケーブルのインナーケーブルが用いられる。インナーケーブルは金属線を撚り合わせた公知のものである。アウターケーシング１９は、金属線を密に巻き付けた螺旋管と、合成樹脂製の被覆とからなる、プルコントロールケーブルのスプリングアウターが用いられる。第２クラッチケーブル１８ｂとアウターケーシング１９とで従来公知のプルコントロールケーブルＣが構成される。

図４ａ、図４ｂに示すように、駆動部材１４は略扇状であり、円弧状の外周面４１の所定の範囲Ｇに駆動歯列１３が形成されている。このアシスト装置１０では、駆動歯列１３はたとえば３枚程度の歯によって構成される。歯の間の歯底部は外周面４１より深くされ、歯先部は外周面４１より突出している。そして駆動歯列１３の両側の歯列がない範囲は、駆動部材１４の回動中心を中心とする円弧状の摺接面４１ａ、４１ｂとされる。すなわち、駆動部材１４が反時計方向に回動した状態（図１参照）および時計方向に回動した状態（図２参照）で従動レバー１５と対向する部位に外向きに凸の摺接面４１ａ、４１ｂを形成している。

さらに駆動部材１４には、前述の支持軸２４の周囲に装着する孔２５が形成され、その孔２５にはメタルブッシュ２６が嵌合している。さらに駆動部材１４の先端には、クラッチケーブル１８ａ、１８ｂの端部同士を連結すると共に、それらを駆動部材１４に連結するシャフト４２が立設されている。図３に示すように、シャフト４２には、第１クラッチケーブル１８ａの端部に固着したケーブルエンド４３と第２クラッチケーブル１８ｂの端部に固着したケーブルエンド４５を回動自在に装着している。駆動部材１４は、駆動歯列１３やシャフト４２を含めて、金属や合成樹脂の一体成形品を採用することができるが、金属板を打ち抜き、孔２５を形成し、シャフト４２を結合するなどにより製造することもできる。

図５ａ、図５ｂに示すように、前記従動レバー１６は、卵形のベース４６と、そのベースの端から立ち上がる可動側のスプリングポスト４７とを備えている。可動側のスプリングポスト４７の上端近辺にはスプリング１７のフックを係止する環状溝４７ａが形成されている。ベース４６の基端側の周縁には駆動部材１４の駆動歯列１３と噛み合う従動歯列１５が形成されている。さらに従動歯列１５の両側に、駆動部材１４の摺接面４１ａ、４１ｂと当接する摺動面４８ａ、４８ｂが、円弧状の凹陥面（円筒面）として形成されている。従動レバー１６は金属や合成樹脂の一体成形品を採用することができるが、金属板を打ち抜き、孔４９を形成し、スプリングポスト４７を結合するなどにより製造することもできる。従動歯列１５および摺動面４８ａ、４８ｂは従動レバー１６を成形するときに一緒に形成することができる。

図５ｂに示すように、ベース４６の基端側には円形の孔４９が形成され、その孔４９にメタルブッシュ２８が嵌合されている。図３ａに示すように、従動レバー１６はそのメタルブッシュ２８を介してハウジング１１の支持軸２７に嵌合され、回転自在に支持される。支持軸２７の中心に螺合されるねじ５１は抜け止め用のワッシャ５１ａを止めている。駆動部材のブッシュ２６および従動レバーのブッシュ２８は、いずれも下端にフランジが形成され、駆動部材１４や従動レバー１６とハウジング１１の底面との摩擦を低減する。

スプリング１７は、両端にフックを形成した引っ張りコイルスプリングである。引っ張りコイルスプリングは、圧縮コイルスプリングのように座屈が生ずることがないため、内部に伸縮自在のガイドを設ける必要がない。従動レバー１６とスプリング１７の位置関係は、図１のように従動レバー１６が戻り位置に来たとき、従動レバー１６の回動中心を挟んで従動レバー１６のスプリングポスト４８とハウジングのスプリングポスト３１とが互いに逆方向に来るようにされている。ただし従動レバー１６のスプリングポスト４８は、従動レバー１６の回動中心と固定側のスプリングポスト３１を結ぶ基準線Ｌに対し、４〜６度程度戻り側（図１の時計方向）に回動した位置にある。

そのため、クラッチケーブルが操作されていない図１の状態では、駆動歯列１３と従動歯列１５が噛み合わず、基準線Ｌを超えて時計方向に回動した従動レバー１６は、スプリング１７によってさらに時計方向に回動付勢され、第１従動ストッパ４０に当接して停止する。さらにこの状態では、駆動部材１４の一方の摺接面４１ａが従動レバー１６の摺動面４８ｂと当接しており、それにより従動レバー１６の回転がさらに確実に拘束される。このとき、駆動部材１４の反時計方向の回動は、第１駆動ストッパ３９により規制される。そのため、全体として安定性が向上する。

図１の状態からクラッチペダルが踏み込まれ、クラッチケーブル１８ａ、１８ｂが矢印Ｐ方向に引き操作されると、駆動部材１４が時計方向に回動する。それにより駆動部材１４の摺接面４１ａが従動レバー１６の摺動面４８ａと摺接しながら回動する。このとき、従動レバー１６の回動は拘束されている。そして駆動部材１４がさらに回動すると、駆動歯列と従動歯列が噛み合い、従動レバー１６がスプリング１７の付勢力に抗して反時計方向に回転する。すなわち、このときは「反アシスト力」が働いている。

そして従動レバー１６のスプリングポスト４７が基準線Ｌを超えると、従動レバー１６はスプリング１７の付勢力によって反時計方向に付勢される。その付勢力は従動歯列と駆動歯列の噛み合いによって駆動部材に伝えられ、クラッチケーブル１８ａ、１８ｂを引く操作がアシストされる。それにより、ドライバーの操作ペダルを踏む力が軽減される。クラッチケーブル１８ａ、１８ｂの操作が完了したとき、従動レバー１６は第２従動ストッパ３８と当接し、それ以上反時計方向に回動しない。なお、このようにクラッチケーブルが操作された図２の状態では、従動レバー１６と基準線Ｌとがほぼ直角になるようにしている。

上記のように構成されるアシスト装置１０は、自動車のクラッチケーブル１８ａ、１８ｂの間に介在され、たとえばトランスミッションケースに取り付けられる。そしてアシスト装置１０はクラッチケーブル１８ａ、１８ｂおよびアウターケーシング１９と共にクラッチケーブルユニットとして用いられる。クラッチケーブル１８ａ、１８ｂの端部には、それぞれケーブルエンドが取り付けられており、これらのケーブルエンドによってクラッチ本体およびクラッチペダルに連結される。

つぎに図６を参照しながら上記のアシスト装置１０の作用を説明する。図６のグラフは、横軸がクラッチケーブル１８ｂの操作ストロークであり、縦軸はクラッチケーブル１８ｂの操作力であり、クラッチケーブル１８ｂを引くときにスプリング１７から受けるアシスト力を合せて示している。図１の状態からクラッチケーブル１８ｂを引き操作すると、駆動部材１４は時計方向に回転し始める。しかし操作の始めでは駆動歯列１３と従動歯列１５が噛み合っていないので、逆アシスト力は駆動部材１４に伝えられず、ある程度操作が進んでからアシスト作用のみが与えられる。駆動歯列１３と従動歯列１５が噛み合い始める点は、クラッチハブが当接する点を越えてから、すなわち、クラッチスプリングの抵抗が生じた後としている。

クラッチケーブル１８ｂの引き操作が進むと、クラッチハブが当接し、クラッチスプリングが実際に効き始める。そのため、それ以後はその付勢力に抗しながら操作することになる。しかしその範囲では、クラッチスプリングが大きく変形していないので、付勢力は小さい。駆動部材１４がいくらか時計方向に回転すると、駆動歯列１３と従動歯列１５が噛み合い、従動レバー１６を反時計方向に回転させる。そのとき、スプリング１７による戻そうとする付勢力（逆アシスト力）が働くが、すぐに従動レバー６が中立点（従動レバー１６が基準線Ｌと一致する位置）Ｔを越えて、アシスト力が生ずるようになる。

中立点Ｔを越えてさらにクラッチケーブル１８ｂを引き操作すると、アシスト力が次第に増大し、操作がスムーズになる。すなわちスプリング１７の縮む方向の付勢力により、従動レバー１６が図１の反時計方向に付勢され、駆動歯列１３と従動歯列１５の噛み合いにより駆動部材１４は時計方向に付勢される。それによりクラッチスプリングの付勢力に抗してクラッチケーブル１８ｂを引く力、すなわちドライバーがクラッチペダルを踏む力がアシストされ、クラッチスプリングの付勢力が次第に増大するにもかかわらず、軽い力で「クラッチ切り」の操作ができる。

そしてクラッチペダルの回動端に来ると、それ以上回転させることができない。なおこの実施形態では、従動レバー１６の従動歯列１５のピッチ円直径が駆動部材１４の駆動歯列１３のピッチ円直径より小さい。そのため、従動歯列１５から駆動歯列１３へは回転が減速して伝えられ、アシスト力が一層増大する。ただしピッチ円直径を同一にしてもよい。また、ピッチ円直径の関係を逆にして増速させるようにしてもよい。その場合はスプリング１７を短くすることができる。

従動レバー１６を反時計方向に回転させようとするトルクは、従動レバー１６の半径×スプリングの付勢力の接線成分（スプリングの中心線と回転中心との距離×スプリングの付勢力）であるので、回動の途中では、従動レバー１６の回転角度が大きくなるにしたがって、従動レバー１６を回転させようとするトルクが大きくなる。これに対し、スプリングポスト３１、４５同士の距離は、従動レバー１６の回転に対してそれほど急激に短くならない。そのため、スプリング１７の引っ張り力が弱くなっても、従動レバー１６のアシスト力が大きくなる。

エンジンが始動した後、あるいはギヤの切り替えが完了した後、ドライバーがクラッチペダルを離していくクラッチ入れ操作（戻り操作）が行われる。このときはクラッチスプリングの付勢力に従いながら戻す。そのとき摩擦力などが働くため、切り操作のときとは異なる軌跡で戻る。そして従動レバー１６が基準線Ｌをわずかに越えた位置で、駆動部材１４の摺接面４１ａが従動レバー１６の摺動面４８ａと当接するようになる。それにより駆動歯列１３と従動歯列１５の噛み合いがなくなり、駆動部材１４は自由に反時計方向に回動する。そのとき、従動レバー１６は第１従動ストッパ４０に当接するまで自由に回動し、停止する。ついで駆動部材１４の自由な回動の途中でクラッチ板が当接し、最終的に、駆動部材１４の端面が第１駆動ストッパ３９に当接して「クラッチ入り」の操作が完了し、図１の状態に戻る。

図１のアシスト装置１０はクラッチケーブル１８ａ、１８ｂの途中に介在させているが、クラッチ本体に直接取り付けることもできる。その場合はハウジング１１の内部にクラッチ操作軸を挿入し、駆動部材１４をクラッチ操作軸に固定する。この場合は部品点数が減り、組み立てが容易になる。また、可動部分はハウジング１１の内部に収容されているので、ドライバーの邪魔にならない。さらにアシスト装置１０を操作ペダルの近辺に取り付けることもできる。その場合はハウジング１１の内部に操作ペダルの軸を挿入し、駆動部材１４を操作ペダルの軸に固定する。

また前記実施形態では、自動車のクラッチ操作ペダルのアシストに使用する場合を説明したが、アクセル操作用のケーブルやブレーキ操作用のケーブルに採用することもできる。さらに自動車のほか、自動二輪車、建設機械などの車両、その他の工業製品の遠隔操作装置に用いることもできる。

１０ アシスト装置
１１ ハウジング
１２ グロメット
１３ 駆動歯列
１４ 駆動部材
１５ 従動歯列
１６ 従動レバー
１７ スプリング
１８ａ、１８ｂ クラッチケーブル
１９ アウターケーシング
Ｃ コントロールケーブル
２０ 本体
２１ カバー
２２ 底面
２３ 側壁
２４ 支持軸（駆動部材）
２５ 孔（駆動部材）
２６ メタルブッシュ（駆動部材）
２７ 支持軸（従動レバー）
２８ メタルブッシュ（従動レバー）
３０ 段部
３１ スプリングポスト（固定側）
３２ ワッシャ
３３ａ、３３ｂ 厚肉部
３４ａ、３４ｂ 貫通孔
３５ ケーシングキャップ
３６ａ、３６ｂ ストッパプレート
３７ 第２駆動ストッパ
３８ 第２従動ストッパ
３９ 第１駆動ストッパ
４０ 第１従動ストッパ
Ｇ 駆動歯列の範囲
４１ 外周面
４１ａ、４１ｂ 摺接面
４２ シャフト
４３ ケーブルエンド
４５ ケーブルエンド
４６ ベース
４７ スプリングポスト（可動側）
４７ａ 環状溝
４８ａ、４８ｂ 摺動面
４９ 孔（従動レバー）
Ｌ 基準線
５１ ねじ
５１ａ ワッシャ

Claims (5)

1. 車両の乗員が操作する操作部材の操作力を付勢部材の付勢力でアシストするアシスト装置であって、
   ハウジングと、
   そのハウジング内に回動自在に収容された駆動部材および従動部材と、
   一端が前記ハウジングに連結され、他端が前記従動部材に連結され、その従動部材を、前記操作部材の操作をアシストする方向に回動させるように付勢する付勢部材とを備えており、
   前記駆動部材は、前記操作部材が連結される操作部材連結部と、回動中心を中心とする円弧状に配列される駆動歯列と、摺接面とを備えており、
   前記従動部材は、回動の最初と最後で前記駆動歯列と噛み合わず、途中で噛み合う従動歯列と、回動の最初と最後で前記駆動部材の摺接面と摺接して、駆動部材の回動を妨げずに従動部材自体の回動が規制される摺動面とを備えていることを特徴とする
   操作部材アシスト装置。
2. 前記摺接面は前記駆動歯列を挟んで両側に形成され、前記摺動面は前記従動歯列を挟んで両側に形成されていることを特徴とする請求項１記載の操作部材アシスト装置。
3. 前記駆動部材の摺接面は、回動中心を中心とする円弧状に形成され、前記従動部材の摺動面は前記摺接面に対応するように半径方向外側に凹となる円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の操作部材アシスト装置。
4. 前記ハウジングは、前記操作部材が操作される前の前記駆動部材の回動を規制する第１駆動規制部と、前記従動部材の回動を規制する第１従動規制部と、前記操作部材が操作された後の前記駆動部材の回動を規制する第２駆動規制部と前記従動部材の回動を規制する第２従動規制部とを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の操作部材アシスト装置。
5. 前記付勢部材は、引っ張りコイルスプリングであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の操作部材アシスト装置。

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