JP2015074312A - Reaction force output device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両のアクセルペダル等の操作ペダルに反力を出力する反力出力装置に関するものである。 The present invention relates to a reaction force output device that outputs a reaction force to an operation pedal such as an accelerator pedal of a vehicle.
近年、車両の発進時や走行時に、必要以上にアクセルペダルが踏まれるのを抑制するために、踏み込み状態に応じた反力をアクセルペダルに付与するアクセルペダル装置が開発されている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1に記載のアクセルペダル装置は、ペダルアームの基端を回動可能に軸支するハウジングに、ペダルアームを初期位置に戻すためのリターンスプリングと、反力を作り出すためのモータと、そのモータの回転をペダルアームに伝達するための伝達レバーが内蔵されている。このアクセルペダル装置では、モータが制御装置によってアクセルペダルの踏み込み状態に応じた出力に制御され、その出力が伝達レバーを通してペダルアームに付与されるようになっている。
In recent years, in order to prevent the accelerator pedal from being depressed more than necessary when the vehicle is starting or running, an accelerator pedal device has been developed that applies a reaction force to the accelerator pedal according to the depressed state (for example, patents). Reference 1).
The accelerator pedal device described in Patent Document 1 includes a housing that pivotally supports the base end of a pedal arm, a return spring for returning the pedal arm to an initial position, a motor for creating a reaction force, A transmission lever for transmitting the rotation of the motor to the pedal arm is incorporated. In this accelerator pedal device, the motor is controlled by the control device to an output corresponding to the depression state of the accelerator pedal, and the output is applied to the pedal arm through the transmission lever.
しかし、特許文献1に記載のアクセルペダル装置は、反力をペダルアームに出力するための伝達レバーの軸と、駆動源であるモータの回転軸が直結された構造とされているため、モータによる反力制御時(モータの通電時)だけでなく、モータによる反力制御が行われないとき(モータが非通電のとき)にも伝達レバーの軸とモータの回転軸とが連動し、伝動レバーの回動に伴ってモータの回転軸が連れ回されてしまう。そして、モータが非通電の状態で回転軸が回されると、モータ内のマグネットとコアの間で生じるコギングトルク等の回転フリクションが伝動レバーの軸側に作用し、アクセルペダルを踏み込む運転者に違和感を与えることがある。 However, the accelerator pedal device described in Patent Document 1 has a structure in which a shaft of a transmission lever for outputting a reaction force to a pedal arm and a rotation shaft of a motor that is a drive source are directly connected to each other. Not only during reaction force control (when the motor is energized), but also when the reaction force control by the motor is not performed (when the motor is de-energized), the transmission lever shaft and the motor's rotation shaft work together, and the transmission lever As the motor rotates, the rotation shaft of the motor is rotated. When the rotating shaft is rotated while the motor is de-energized, rotational friction such as cogging torque generated between the magnet and the core in the motor acts on the shaft side of the transmission lever, and the driver who steps on the accelerator pedal May give a sense of incongruity.
そこでこの発明は、モータによる反力制御が行われていないときに、モータ側の回転フリクションが反力出力軸側に作用しないようにして、操作者に違和感を与えることのない反力出力装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention provides a reaction force output device that does not give an uncomfortable feeling to the operator by preventing the rotation friction on the motor side from acting on the reaction force output shaft side when the reaction force control by the motor is not performed. It is something to be offered.
この発明に係る反力出力装置では、上記課題を解決するために以下の構成を採用した。
反力を操作ペダルに出力する反力出力装置において、反力を作り出す駆動源であるモータと、反力を前記操作ペダルに伝達する反力出力軸と、前記モータの回転軸と前記反力出力軸の間に介装され、前記モータの駆動時に前記モータの回転軸と前記反力出力軸とを接続状態にし、前記モータの非駆動時に前記モータの回転軸と前記反力出力軸を遮断状態にするクラッチ機構と、を備えるようにした。
この発明の場合、反力制御のためにモータが駆動されると、クラッチ機構がモータの回転軸と反力出力軸とを接続するようになる。これにより、モータのトルクはクラッチ機構と反力出力軸を介して操作ペダルに出力される。また、モータが非駆動の状況では、クラッチ機構がモータの回転軸と反力出力軸を遮断状態にする。このため、この状態から反力出力軸が回動操作されると、反力出力軸がモータ側のコギングトルク等の回転フリクションの影響を受けることなく回動するようになる。
The reaction force output device according to the present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
In a reaction force output device that outputs reaction force to an operation pedal, a motor that is a drive source for generating reaction force, a reaction force output shaft that transmits reaction force to the operation pedal, a rotation shaft of the motor, and the reaction force output It is interposed between the shafts, and when the motor is driven, the rotating shaft of the motor and the reaction force output shaft are connected, and when the motor is not driven, the rotating shaft of the motor and the reaction force output shaft are disconnected. And a clutch mechanism.
In the case of the present invention, when the motor is driven for reaction force control, the clutch mechanism connects the rotation shaft of the motor and the reaction force output shaft. Thereby, the torque of the motor is output to the operation pedal via the clutch mechanism and the reaction force output shaft. Further, when the motor is not driven, the clutch mechanism shuts off the rotating shaft and the reaction force output shaft of the motor. Therefore, when the reaction force output shaft is rotated from this state, the reaction force output shaft rotates without being affected by rotational friction such as cogging torque on the motor side.
前記モータの回転軸と前記反力出力軸との間には、前記モータから前記反力出力軸に駆動力を伝達する経路中で回転を減速しトルクを増大させる減速機構が設けられるようにしても良い。
この場合、モータのトルクを減速機構によって増大させ、操作ペダルに反力として力を作用させることができるため、小型の汎用モータを用いることが可能になる。これにより、反力出力装置全体の小型・軽量化を図ることが可能になる。
A reduction mechanism is provided between the rotation shaft of the motor and the reaction force output shaft to reduce the rotation and increase the torque in a path for transmitting a driving force from the motor to the reaction force output shaft. Also good.
In this case, since the torque of the motor can be increased by the speed reduction mechanism and a force can be applied to the operation pedal as a reaction force, a small general-purpose motor can be used. As a result, the entire reaction force output device can be reduced in size and weight.
前記減速機構は、前記経路中で、段階的に回転を減速させる複数段の減速ギヤ部を備え、前記クラッチ機構は、前記経路中の、前記反力出力軸に最も近い最終段の減速ギヤ部よりもモータ側に介装されるようにすることが望ましい。
この場合、最終段の減速ギヤ部よりも経路の上流側(モータ側)にクラッチ機構が介装されているため、最終減速される前の比較的速い回転速度の中でクラッチ機構の断接操作が行われることになる。したがって、断接のために比較的大きな相対変位を要する簡単なクラッチ機構であっても短時間で動力の断接を行うことができる。
The speed reduction mechanism includes a plurality of speed reduction gear portions that reduce the rotation in stages in the path, and the clutch mechanism is a speed reduction gear section in the final stage closest to the reaction force output shaft in the path. It is desirable to be interposed on the motor side.
In this case, since the clutch mechanism is interposed on the upstream side (motor side) of the path from the reduction gear portion at the final stage, the clutch mechanism is connected / disconnected at a relatively high rotational speed before the final deceleration. Will be done. Therefore, even with a simple clutch mechanism that requires a relatively large relative displacement for connection / disconnection, power can be connected / disconnected in a short time.
前記クラッチ機構は、前記経路中で前記モータの回転軸側に接続される第1の回転体と、前記第1の回転体と同軸にかつ相対回転可能に配置され、前記経路中で前記反力出力軸側に接続される第2の回転体と、前記第1の回転体と前記第2の回転体の間に、当該第1の回転体と第2の回転体に対して同軸にかつ相対回動可能に配置され、クラッチピンを進退自在に保持するホルダブロックと、を備え、前記第2の回転体が、前記ホルダブロックから突出した前記クラッチピンの先端部と動力伝達可能に当接するクラッチ係合部を有し、前記クラッチピンが、リターンスプリングによって後退方向に付勢されるとともに、前記第1の回転体の前記モータによる回転時に前記クラッチピンの基端部に前記第1の回転体が当接して突出方向に押圧操作される構成としても良い。
この場合、モータが非駆動の状態にあるときには、ホルダブロック上のクラッチピンがリターンスプリングの付勢力を受けて後退し、クラッチピンの先端部が第2の回転体のクラッチ係合部から離間している。このとき、第1の回転体と第2の回転体は遮断状態に維持される。また、この状態からモータが駆動されて第1の回転体が回転すると、第1の回転体がホルダブロック上のクラッチピンの基端部に当接し、クラッチピンをリターンスプリングの付勢力に抗してホルダブロックから突出させる。これにより、クラッチピンの先端部が第2の回転体のクラッチ係合部に当接し、第1の回転体の回転がクラッチピンを通して第2の回転体に伝達されるようになる。
The clutch mechanism is disposed in the path so as to be connected to the rotating shaft side of the motor and the first rotating body so as to be coaxial with the first rotating body and relatively rotatable, and the reaction force in the path. The second rotating body connected to the output shaft side, and between the first rotating body and the second rotating body, are coaxial and relative to the first rotating body and the second rotating body. A holder block that is rotatably arranged and holds the clutch pin so that the clutch pin can be moved forward and backward, and the second rotating body is in contact with the tip of the clutch pin protruding from the holder block so as to be able to transmit power The clutch pin is urged in a backward direction by a return spring, and the first rotating body is disposed at a base end of the clutch pin when the first rotating body is rotated by the motor. Is pressed and pressed in the protruding direction. It may be configured to be.
In this case, when the motor is in a non-driven state, the clutch pin on the holder block is retracted by the urging force of the return spring, and the tip of the clutch pin is separated from the clutch engaging portion of the second rotating body. ing. At this time, the first rotator and the second rotator are maintained in a disconnected state. Further, when the motor is driven from this state and the first rotating body rotates, the first rotating body comes into contact with the base end portion of the clutch pin on the holder block, and the clutch pin resists the urging force of the return spring. Project from the holder block. As a result, the tip of the clutch pin comes into contact with the clutch engaging portion of the second rotating body, and the rotation of the first rotating body is transmitted to the second rotating body through the clutch pin.
前記第2の回転体のクラッチ係合部は、当該第2の回転体の回転軸心を中心とする円周方向に沿って等間隔に複数設けられ、前記ホルダブロックのクラッチピンは、当該ホルダブロックに複数保持され、前記ホルダブロック上の一のクラッチピンと前記第2の回転体側のクラッチ係合部が当接するときの前記第1の回転体と前記第2の回転体の回動位相と、前記ホルダブロック上の他のクラッチピンと前記第2の回転体側のクラッチ係合部が当接するときの前記第1の回転体と前記第2の回転体の回動位相がずらして設定されるようにしても良い。
この場合、モータが駆動されると、ホルダブロック上の一のクラッチピンと他のクラッチピンのいずれか一方が先に第2の回転体側のクラッチ係合部と当接するようになる。このため、第2の回転体側に設置するクラッチ係合部の数を増やすことなく、迅速なクラッチ接続を実現することができる。
A plurality of clutch engaging portions of the second rotating body are provided at equal intervals along a circumferential direction centering on the rotation axis of the second rotating body, and the clutch pin of the holder block includes the holder A plurality of holding blocks, and a rotation phase of the first rotating body and the second rotating body when one clutch pin on the holder block comes into contact with a clutch engaging portion on the second rotating body side, The rotational phases of the first rotating body and the second rotating body when the other clutch pins on the holder block and the clutch engaging portion on the second rotating body contact each other are set to be shifted. May be.
In this case, when the motor is driven, one of the one clutch pin and the other clutch pin on the holder block comes into contact with the clutch engaging portion on the second rotating body first. For this reason, quick clutch connection can be realized without increasing the number of clutch engaging portions installed on the second rotating body side.
前記ホルダブロック上の一のクラッチピンと前記第2の回転体側のクラッチ係合部が当接するときの前記第1の回転体と前記第2の回転体の回動位相と、前記ホルダブロック上の他のクラッチピンと前記第2の回転体側のクラッチ係合部が当接するときの前記第1の回転体と前記第2の回転体の回動位相は、前記第2の回転体側の隣接するクラッチ係合部のピッチ角の半分のピッチ角分ずれて設定されることが望ましい。
これにより、モータの駆動に伴ってホルダブロック上の一のクラッチピンと他のクラッチピンが第1の回転体に押圧されて突出すると、第1の回転体と第2の回転体が、少なくともクラッチ係合部のピッチ角の半分のピッチ角分だけ相対回動する間に、一のクラッチピンと他のクラッチピンのいずれか一方がクラッチ係合部と当接するようになる。この結果、より迅速なクラッチ接続が可能になる。
The rotation phase of the first rotating body and the second rotating body when one clutch pin on the holder block comes into contact with the clutch engaging portion on the second rotating body side, and the other on the holder block The rotation phase of the first rotating body and the second rotating body when the clutch pin of the second rotating body comes into contact with the clutch engaging portion on the second rotating body side is such that the adjacent clutch engagement on the second rotating body side It is desirable that the pitch angle is set to be shifted by half the pitch angle of the part.
As a result, when one clutch pin and the other clutch pin on the holder block are pushed by the first rotating body and project as the motor is driven, at least the first rotating body and the second rotating body are engaged with the clutch. One of the clutch pin and the other clutch pin comes into contact with the clutch engaging portion while being relatively rotated by a half pitch angle of the joint portion. As a result, quicker clutch connection is possible.
この発明によれば、モータの回転軸と反力出力軸の間に、モータの駆動時にモータの回転軸と反力出力軸とを接続状態にし、モータの非駆動時にモータの回転軸と反力出力軸とを遮断状態にするクラッチ機構が介装されているため、モータによる反力制御が行われていないときに、モータ側の回転フリクションが反力出力軸側に作用するのを規制することができる。したがって、モータによる反力制御が行われていないときにおける操作感を向上させることができる。 According to the present invention, the motor rotation shaft and the reaction force output shaft are connected between the motor rotation shaft and the reaction force output shaft when the motor is driven, and the motor rotation shaft and the reaction force are not driven when the motor is not driven. Since a clutch mechanism that shuts off the output shaft is installed, the motor side rotational friction is restricted from acting on the reaction force output shaft side when the reaction force control by the motor is not performed. Can do. Therefore, the operational feeling when the reaction force control by the motor is not performed can be improved.
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、この実施形態に係る反力出力装置10を採用した車両のアクセルペダル装置1を示す図である。
アクセルペダル装置1は、運転席の足元前方に設置されるペダル本体ユニット2と、運転席の足元前方のペダル本体ユニット2の上方位置に設置される反力出力装置10と、を備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an accelerator pedal device 1 for a vehicle that employs a reaction
The accelerator pedal device 1 includes a
ペダル本体ユニット2は、車体に取り付けられる保持ベース3と、保持ベース3に設けられた支軸3aに基端が回動可能に支持されるペダルアーム4と、ペダルアーム4の先端側の前面に設けられ、運転者によって踏力を付与されるペダル本体部5と、を備え、保持ベース3には、ペダルアーム4を初期位置に常時付勢する図示しないリターンスプリングが設けられている。ペダルアーム4には、ペダルアーム4の操作量(回動角度)に応じて内燃機関の図示しないスロットルバルブの開度を操作するための図示しないケーブルが接続されている。ただし、内燃機関が電子制御スロットルを採用する場合には、ペダル本体ユニット2にペダルアーム4の回動角度を検出するための回転センサを設け、その回転センサの検出信号を基にしてスロットルバルブの開度を制御するようにしても良い。また、ペダルアーム4の基端の近傍部には、ペダルアーム4の延出方向とほぼ相反する方向に延出する反力伝達レバー6が一体に連結されている。
なお、この実施形態においては、ペダルアーム4とペダル本体部5とが操作ペダルを構成している。
The
In this embodiment, the
図2は、反力出力装置10の内部の構造を示す図である。図2では、樹脂製のハウジング11のハウジングカバーを取り去った状態を示している。
反力出力装置10は、反力を作り出すための駆動源であるモータ12と、ハウジング11に回動可能に軸支される反力出力軸13と、モータ12の回転を減速しトルクを増大させて反力出力軸13に伝達する減速機構14と、を備えている。反力出力軸13の軸方向の一端部は、ハウジング11の側面から外側に突出し、その突出した端部に出力レバー15が一体に連結されている。出力レバー15の先端部は、図1に示すように、ペダル本体ユニット2の反力伝達レバー6に回動方向で当接可能とされている。出力レバー15と反力伝達レバー6とは、ペダル本体部5が運転者によって踏み込まれたときに相互に当接する。なお、図2中符号16は、モータ12を駆動するための制御回路を実装した回路基板である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an internal structure of the reaction
The reaction
図3,図4は、減速機構14を構成する部品を含む要部の分解斜視図である。
図2に示すように、減速機構14は、モータ12の回転軸12aに同軸に結合されたウォーム軸17と、ウォーム軸17と噛合するウォームホイール18と、クラッチ機構19(図4参照)を介してウォームホイール18に一体回転可能に接続されるピニオンギヤ20と、ピニオンギヤ20と噛合するセクタギヤ21と、を備え、セクタギヤ21が反力出力軸13に一体に結合されている。クラッチ機構19は、後に詳述するようにモータ12の作動時にのみウォームホイール18とピニオンギヤ20を接続する。
この実施形態の減速機構14では、ウォーム軸17とウォームホイール18の間で第1段の減速ギヤ部が構成され、ピニオンギヤ20とセクタギヤ21の間で第2段の減速ギヤ部(最終段の減速ギヤ部)が構成されている。
3 and 4 are exploded perspective views of the main part including the parts constituting the
As shown in FIG. 2, the
In the
ウォームホイール18は、図4に示すように、底壁部22aに軸孔23を有する有底円筒状の第1の回転体22の筒壁部22bに形成されている。ピニオンギヤは20は、第1の回転体22の筒壁部22bに相対回動可能に嵌入される有底円筒状の第2の回転体24に取り付けられている。この実施形態の場合、ピニオンギヤ20は、その基部側が第2の回転体24の底壁部24aの外面に同軸に埋め込み固定されている。ピニオンギヤ20と第2の回転体24は、これらを貫通する支持ピン25を介してハウジング11に支持されている。第1の回転体22の底壁部22aの軸孔23には、支持ピン25に同軸に嵌合された保持シャフト26が回転可能に嵌入されている。
As shown in FIG. 4, the
ここで、図3に示すように、反力出力軸13の軸方向の他端側には上記のセクタギヤ21が一体に取り付けられ、そのセクタギヤ21には、セクタギヤ21と反力出力軸13を初期位置方向に回動付勢するコイルスプリング27の一端部が係止されている。コイルスプリング27の他端部は、ハウジング11に係止される略筒状のスプリングホルダ28に係止されている。なお、図3中の符号29A,29Bは、反力出力軸13をハウジング11に回転自在に支持させるためのベアリングであり、符号30は、出力レバー15を反力出力軸13に締結固定するためのナット、符号31,32は、出力レバー15とナット30の間に介装されるカラーとワッシャである。
Here, as shown in FIG. 3, the
図5,図6は、第2の回転体24の底壁部24aを破断して反力出力装置10の内部構造を示す図である。
クラッチ機構19は、図4〜図6に示すように、ウォーム軸17(図2参照)とウォームホイール18を介してモータ12の回転軸12aに接続される第1の回転体22と、ピニオンギヤ20とセクタギヤ21を介して反力出力軸13(図2参照)に接続される第2の回転体24と、第1の回転体22と第2の回転体24の間に回動可能に配置されるホルダブロック33と、を備えている。ホルダブロック33は、保持シャフト26の一端部の二面幅部26aに嵌合固定される軸部33aと、軸部33aから径方向外側に突出する一対のアーム部33b,33cとを備えている。各アーム部33b,33cには、ホルダブロック33の径方向と交差する方向に延出する保持孔34が形成され、その各保持孔34にクラッチピン35が進退自在に保持されている。なお、ホルダブロック33は、第1の回転体22に相対回動可能に嵌入された第2の回転体24の筒壁部の内側に配置されている。
5 and 6 are views showing the internal structure of the reaction
As shown in FIGS. 4 to 6, the
ここで、モータ12の駆動時に第1の回転体22が回転する方向(図5,図6中で矢印で示す方向)を正転方向と呼ぶものとすると、クラッチピン35は、正転方向に向かって保持孔34から前方に突出可能とされるとともに、リターンスプリング36によって後退方向に常時付勢されている。そして、クラッチピン35は、リターンスプリング36によって付勢されて最大に後退した状態において、後端部がアーム部33b,33cから正転方向と逆側に設定長突出している。
Here, if the direction in which the first
一方、ホルダブロック33の外周側を取り囲む第2の回転体24の筒壁部の内周面には、クラッチピン35の先端部が当接可能な、略三角形状の6つのクラッチ係合部37が突設されている。6つのクラッチ係合部37は、筒壁部の内周面に円周方向に沿って等間隔に突設されている。各クラッチ係合部37は、正転方向と逆側の面が筒壁部の中心方向に向かって略直角に起立し、その起立面の頂部からは正転方向前方側に向かって傾斜する傾斜面が連続している。クラッチ係合部37の起立面にはクラッチピン35の先端部が当接可能とされている。各クラッチ係合部37の突出高さは、ホルダブロック33が第2の回転体24の内側で相対回動するときに、ホルダブロック33のアーム部33b,33cが接触しない高さに設定されている。
ところで、この実施形態の場合、クラッチピン35を保持する各アーム部33b,33cとそれらに形成される保持孔34は、保持シャフト26を中心とした回転対称形状には形成されていない。各アーム部33b,33cと保持孔34は、以下の(a)条件を満たすように形成されている。
(a)一方のクラッチピン35の先端部が一のクラッチ係合部37の起立面に当接するときの第1の回転体22と第2の回転体24の回動位相と、他方のクラッチピン35の先端部が、一のクラッチ係合部37と対角位置にある他の一のクラッチ係合部37と当接するときの第1の回転体22と第2の回転体24の回動位相が、第2の回転体24上の隣接するクラッチ係合部37のピッチ角θの半分のピッチ角分ずれる。
On the other hand, six substantially clutch-shaped
By the way, in the case of this embodiment, each
(A) The rotation phase of the first
また、第1の回転体22の底壁部22aの前面には、直方体状の一対の押圧ブロック38が突設されている。この各押圧ブロック38は、ホルダブロック33のクラッチピン35の後端部の突出部に対向する回転軌道上に配置されている。
A pair of rectangular parallelepiped-shaped
また、ホルダブロック33に一体に連結されている保持シャフト26は、図4,図7に示す抵抗付与機構部40によって回転抵抗を受けるようになっている。抵抗付与機構部40は、保持シャフト26の外周面の略半分の領域に摺動可能に当接する円弧面41aを有する第1ホルダ41と、保持シャフト26の外周面の残余の略半分の領域に摺動可能に当接する円弧面42aを有する第2ホルダ42と、第1ホルダ41と第2ホルダ42の円弧面41a,42aを保持シャフト26の外周面方向に付勢する付勢スプリング43と、を備えている。第1ホルダ41には、第2ホルダ42の一部がスライド可能に嵌入される収容溝44が設けられ、収容溝44の底部と第2ホルダ42の間に付勢スプリング43が介装されている。なお、第1ホルダ41はハウジング11に移動不能に係止されている。
Further, the holding
抵抗付与機構部40は、保持シャフト26の外周面に、付勢スプリング43の力によって第1ホルダ41と第2ホルダ42の円弧面41a,42aを押し当てることにより、保持シャフト26に回転抵抗を付与する。このため、ホルダブロック33に保持されている各クラッチピン35の後端部に、第1の回転体22の押圧ブロック38から回転方向の押圧力が加えられると、抵抗付与機構部40による回転抵抗を受けている保持シャフト26とホルダブロック33が現在位置に留まろうとし、各クラッチピン35がリターンスプリング36の付勢力に抗して正転方向前方側に突出する。この結果、いずれか一方のクラッチピン35が、第2の回転体24のクラッチ係合部37に正転方向で当接することになる。
The resistance applying
図8〜図11は、反力出力装置10の作動を示す図である。以下、これらの図を参照して反力出力装置10の作動について説明する。
図1に示すペダル本体部5が運転者によって踏み込まれると、ペダルアーム4が支軸3aを中心として図中半時計回りに回転し、その回転角に応じて内燃機関のスロットルバルブの開度が調整される。一方、ペダルアーム4が初期位置から半時計回りに回転すると、ペダルアーム4に固定された反力伝達レバー6が、ペダルアーム4とともに半時計回りに回転し、反力伝達レバー6の先端部に当接している反力出力装置10の出力レバー15が反力出力軸13とともに図1中の時計回り方向に回転する。
8 to 11 are diagrams illustrating the operation of the reaction
When the
このとき、ペダル本体部5の踏込速度や車両の運転状況に応じて反力出力装置10のモータ12が駆動されると、そのモータ12の駆動力がウォーム軸17とウォームホイール18の噛み合い部を通して、第1の回転体22を正転方向(図5,図6中の矢印で示す方向)に回転させる。
こうして、第1の回転体22が正転方向に回転すると、第1の回転体22の押圧ブロック38が、図5,図6に示すようにホルダブロック33上のクラッチピン35の後端部に当接し、さらに第1の回転体22の正転方向の回転が進むことにより、図8に示すように、各クラッチピン35をリターンスプリング36の付勢力に抗して正転方向前方側に突出させる。このとき、ホルダブロック33上のいずれか一方のクラッチピン35の先端部が第2の回転体24側の任意のクラッチ係合部37に当接し、図9に示すように第2の回転体24が第1の回転体22とともに一体に回転する。クラッチ機構19はこのとき接続状態となる。
At this time, when the
Thus, when the first
こうして、クラッチ機構19が接続されると、図10に示すように、第2の回転体24のピニオンギヤ20が正転方向に回転し、ピニオンギヤ20に噛合されているセクタギヤ21を同図中時計回り方向に回転させる。この結果、セクタギヤ21に一体に結合された反力出力軸13と出力レバー15が、図10中の矢印で示すようにコイルスプリング27の付勢力に抗して同図中時計回り方向に回転し、図1中の矢印で示すように、出力レバー15がペダル本体ユニット2の反力伝達レバー6を介してペダルアーム4に反力を伝達する。このとき、モータ12からペダルアーム4にはペダル本体部5の踏込速度や車両の運転状況に応じたトルクが出力されるため、運転者には、ペダル本体部5を踏む足裏を通して、内燃機関の加速状態や「踏み込み過ぎ」等の情報が伝えられる。
When the
また、この状態からペダル本体部5に対する運転者の踏力が解除される等してモータ12が非駆動状態になると、反力出力装置10のクラッチ機構19では、図11に示すように、ホルダブロック33の各クラッチピン35に作用するリターンスプリング36の付勢力により、同図中の矢印で示すように第1の回転体22の押圧ブロック38が正転方向と逆向きに押し戻される。この結果、各クラッチピン35がホルダブロック33内に後退し、クラッチピン35と第2の回転体24のクラッチ係合部37との係合が解除される。これにより、クラッチ機構19が第1の回転体22と第2の回転体24を遮断状態にし、反力出力軸13側からモータ12の回転軸12a側が切り離される。
Further, when the
したがって、この状態で、例えばペダル本体ユニット2のペダル本体部5が運転者によって踏み込まれると、反力伝達レバー6を通して反力出力装置10の出力レバー15と反力出力軸13が回動するようになるものの、このときモータ12の回転軸12aは連れ回されなくなる。このため、モータ12のコギングトルク等の回転フリクションはペダルアーム4の回動操作に影響を与えなくなる。
また、クラッチ機構19が遮断された状態で、ペダルアーム4が初期位置に戻される場合には、反力出力軸13と出力レバー15がコイルスプリング27の付勢力を受けて初期位置方向に回動するが、このとき反力出力軸13はモータ12の回転軸12a側から切り離されていることから、反力出力軸13と出力レバー15はモータ12の回転フリクションの影響を受けずに迅速に初期位置に戻される。
Therefore, in this state, for example, when the
Further, when the
以上のように、この実施形態の反力出力装置10は、モータ12の回転軸12aと反力出力軸13の間に、モータ12の駆動時にはモータ12の回転軸12aと反力出力軸13とを接続状態にし、モータ12の非駆動時にはモータ12の回転軸12aと反力出力軸13とを遮断状態にするクラッチ機構19が介装されているため、モータ12による反力制御が行われていないときに、モータ12の回転フリクションが反力出力軸13側に作用するの規制することができる。
したがって、この実施形態の反力出力装置10を採用することにより、モータ12による反力制御が行われていないときにおけるペダル操作感を向上させることができる。
As described above, the reaction
Therefore, by employing the reaction
また、この実施形態の反力出力装置10の場合、モータ12の回転軸12aと反力出力軸13の間に、モータ12のトルクを増大させる減速機構14が設けられているため、モータ12が小トルクの小型の汎用モータであっても、ペダル本体ユニット2のペダルアーム4に充分な反力を作用させることができる。したがって、この反力出力装置10では、小型の汎用モータを採用して反力出力装置10の小型・軽量化を図ることができる。
In the case of the reaction
特に、この実施形態の反力出力装置10においては、モータ12の回転軸12aと反力出力軸13の間の経路中の、減速機構14の最終段の減速ギヤ部(ピニオンギヤ20とセクタギヤ21の噛み合い部)よりもモータ12側にクラッチ機構19が介装されているため、モータ12の出力が最終減速される前の比較的速い回転速度の中でクラッチ機構19の断接操作を行うことができる。
ここで、減速機構14の最終段の減速ギヤ部よりも反力出力軸13側にクラッチ機構が介装されていた場合には、比較的遅い回転速度の中でクラッチ機構の断接を行う必要が生じ、僅かな相対変位の間に断接を完了できる精度の高いクラッチ機構を採用しなければならない。しかし、この実施形態の反力出力装置10では、上述のように比較的速い回転速度の中でクラッチ機構19の断接を行うことができるため、断接を完了するまでに大きな相対変位を要する比較的簡素なクラッチ機構19を採用しても動力の迅速な断接を行うことができる。
In particular, in the reaction
Here, when the clutch mechanism is interposed closer to the reaction
また、この実施形態の反力出力装置10で採用するクラッチ機構19は、クラッチピン35を進退自在に保持するホルダブロック33が、第1の回転体22と第2の回転体24の間に同軸にかつ相対回動可能に配置され、第2の回転体24の内周部にクラッチピン35の突出作動時にクラッチピン35の先端部に当接するクラッチ係合部37が設けられ、クラッチピン35がリターンスプリング36によって後退方向に付勢されるとともに、第1の回転体22のモータ12による回転時にクラッチピン35の基端部に第1の回転体22の押圧ブロック38が当接して突出方向に押圧操作する構成とされているため、極めて簡単な構成でありながら、モータ12の駆動時にのみモータ12の回転軸12a側との反力出力軸13側とを相互に接続することができる。
Further, in the
特に、この実施形態の反力出力装置10で採用するクラッチ機構19は、クラッチピン35とクラッチ係合部37がそれぞれ複数設けられ、一方のクラッチピン35の先端部が一のクラッチ係合部37の起立面に当接するときの第1の回転体22と第2の回転体24の回動位相と、他方のクラッチピン35の先端部が、一のクラッチ係合部37と対角位置にある他の一のクラッチ係合部37と当接するときの第1の回転体22と第2の回転体24の回動位相がずらして設定されているため、モータ12の駆動開始時に、ホルダブロック33上の一のクラッチピン35と他のクラッチピン35のいずれか一方が先に第2の回転体24側のクラッチ係合部37と当接する。このため、第2の回転体24側に設置するクラッチ係合部37の数を増やすことなく、迅速なクラッチ接続を実現でき、第2の回転体24の構造の簡素化を図ることができる。
In particular, the
さらに、この実施形態で採用するクラッチ機構19は、上述のように第2の回転体24側に設置するクラッチ係合部37の数を増やすことなく、迅速なクラッチ接続を実現することができるため、各クラッチ係合部37の剛性を高く維持することができる。即ち、仮に、迅速なクラッチ接続を実現するためにクラッチ係合部37の数を増やした場合には、クラッチ係合部37の一つ当たりの肉厚(第2の回転体24の円周方向に沿う方向の肉厚)を薄くせざるを得なくなり、その分個々のクラッチ係合部37の剛性は低下することになる。しかし、この実施形態で採用するクラッチ機構19では、クラッチ係合部37の数を増やすことなく、迅速なクラッチ接続を実現することができるため、各クラッチ係合部37の剛性を高く維持することができる。
Furthermore, the
さらに、この実施形態で採用するクラッチ機構19は、一方のクラッチピン35の先端部が一のクラッチ係合部37の起立面に当接するときの第1の回転体22と第2の回転体24の回動位相と、他方のクラッチピン35の先端部が、一のクラッチ係合部37と対角位置にある他の一のクラッチ係合部37と当接するときの第1の回転体22と第2の回転体24の回動位相が、第2の回転体24側の隣接するクラッチ係合部37のピッチ角θの半分のピッチ角分ずらして設定されているため、モータ12の駆動開始時に、第1の回転体22と第2の回転体24が、少なくともクラッチ係合部37のピッチ角θの半分のピッチ角分だけ相対回動する間に、一のクラッチピン35と他のクラッチピン35のいずれかをクラッチ係合部37に確実に当接させることができる。したがって、モータ12の駆動開始時に、迅速にかつ効率よくクラッチ機構19を接続することができる。
Further, in the
なお、この発明は上記の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設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態においては、反力出力装置を車両のアクセルペダルに用いているが、反力出力装置は、アクセルペダル以外の車両の操作ペダルや、シミュレーション機器の操作ペダル等にも適用することができる。 In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various design change is possible in the range which does not deviate from the summary. For example, in the above embodiment, the reaction force output device is used for an accelerator pedal of a vehicle, but the reaction force output device is also applied to an operation pedal of a vehicle other than the accelerator pedal, an operation pedal of a simulation device, or the like. be able to.
10…反力出力装置
12…モータ
13…反力出力軸
14…減速機構
19…クラッチ機構
22…第1の回転体
24…第2の回転体
33…ホルダブロック
35…クラッチピン
36…リターンスプリング
37…クラッチ係合部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
反力を作り出す駆動源であるモータと、
反力を前記操作ペダルに伝達する反力出力軸と、
前記モータの回転軸と前記反力出力軸の間に介装され、前記モータの駆動時に前記モータの回転軸と前記反力出力軸とを接続状態にし、前記モータの非駆動時に前記モータの回転軸と前記反力出力軸を遮断状態にするクラッチ機構と、を備えていることを特徴とする反力出力装置。 In the reaction force output device that outputs the reaction force to the operation pedal,
A motor that is a driving source for generating a reaction force;
A reaction force output shaft for transmitting a reaction force to the operation pedal;
The motor is interposed between the rotation shaft of the motor and the reaction force output shaft, the rotation shaft of the motor and the reaction force output shaft are connected when the motor is driven, and the motor rotates when the motor is not driven. A reaction force output device, comprising: a shaft and a clutch mechanism that brings the reaction force output shaft into a disconnected state.
前記クラッチ機構は、前記経路中の、前記反力出力軸に最も近い最終段の減速ギヤ部よりもモータ側に介装されていることを特徴とする請求項2に記載の反力出力装置。 The reduction mechanism includes a plurality of reduction gear portions that reduce rotation in stages in the path,
The reaction force output device according to claim 2, wherein the clutch mechanism is interposed on the motor side of a final reduction gear portion closest to the reaction force output shaft in the path.
前記経路中で前記モータの回転軸側に接続される第1の回転体と、
前記第1の回転体と同軸にかつ相対回転可能に配置され、前記経路中で前記反力出力軸側に接続される第2の回転体と、
前記第1の回転体と前記第2の回転体の間に、当該第1の回転体と第2の回転体に対して同軸にかつ相対回動可能に配置され、クラッチピンを進退自在に保持するホルダブロックと、を備え、
前記第2の回転体が、前記ホルダブロックから突出した前記クラッチピンの先端部と動力伝達可能に当接するクラッチ係合部を有し、
前記クラッチピンが、リターンスプリングによって後退方向に付勢されるとともに、前記第1の回転体の前記モータによる回転時に前記クラッチピンの基端部に前記第1の回転体が当接して突出方向に押圧操作されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の反力出力装置。 The clutch mechanism is
A first rotating body connected to the rotating shaft side of the motor in the path;
A second rotating body arranged coaxially and relatively rotatably with the first rotating body and connected to the reaction force output shaft side in the path;
Between the first rotating body and the second rotating body, it is arranged coaxially with the first rotating body and the second rotating body so as to be relatively rotatable, and holds the clutch pin so as to be able to advance and retract. A holder block for
The second rotating body has a clutch engaging portion that comes into contact with a tip portion of the clutch pin protruding from the holder block so as to be able to transmit power.
The clutch pin is urged in a backward direction by a return spring, and the first rotating body comes into contact with a proximal end portion of the clutch pin when the first rotating body is rotated by the motor. The reaction force output device according to claim 1, wherein the reaction force output device is pressed.
前記ホルダブロックのクラッチピンは、当該ホルダブロックに複数保持され、
前記ホルダブロック上の一のクラッチピンと前記第2の回転体側のクラッチ係合部が当接するときの前記第1の回転体と前記第2の回転体の回動位相と、前記ホルダブロック上の他のクラッチピンと前記第2の回転体側のクラッチ係合部が当接するときの前記第1の回転体と前記第2の回転体の回動位相がずらして設定されていることを特徴とする請求項4に記載の反力出力装置。 A plurality of clutch engaging portions of the second rotating body are provided at equal intervals along a circumferential direction around the rotation axis of the second rotating body,
A plurality of clutch pins of the holder block are held by the holder block,
The rotation phase of the first rotating body and the second rotating body when one clutch pin on the holder block comes into contact with the clutch engaging portion on the second rotating body side, and the other on the holder block The rotation phase of the first rotating body and the second rotating body when the clutch pin of the second rotating body and the clutch engaging portion on the second rotating body side are in contact with each other is set to be shifted. 5. The reaction force output device according to 4.
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