JP2018106225A - Reaction-force generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操作者により操作される操作部材に反力を与える反力発生装置に関する。 The present invention relates to a reaction force generator that applies a reaction force to an operation member operated by an operator.
例えば、特許文献1には、運転者(操作者)により操作されるアクセルペダル(操作部材)の踏み込み量に応じて、このときの踏み込み力に抗する反力をアクセルペダルに与える反力ペダル装置(反力発生装置)が記載されている。特許文献1に記載された反力ペダル装置は、モータ出力軸を有するモータと、モータ出力軸の回転を減速させる減速機(スパー減速機)と、減速機の減速機出力軸に連結されて減速機の出力をアクセルペダルに伝達するアームと、を備えている。
For example,
そして、特許文献1に記載された反力ペダル装置は、アクセルペダルの踏み込み操作によりアームが正方向に回動されると、アームを逆方向に回動させる反力(回転トルク)を出力する。ここで、モータ出力軸から出力された回転トルクは、減速機を介してさらに高トルク化されてアームに伝達され、アームを介してアクセルペダルに反力として伝達される。
The reaction force pedal device described in
ところで、反力発生装置のニーズには、運転者によるアクセルペダルの強い踏み込み操作に抗する反力を発生し得る高出力型がある。このような高出力型の反力発生装置であれば、例えば、ブレーキ操作と間違えてアクセル操作をした場合において、運転者のアクセル操作を解除させることができる。特に、誤操作をして車両が予想しない挙動をする時には、強い踏み込み操作をする虞があるため、高出力型の反力発生装置が有効となる。 By the way, the needs of the reaction force generator include a high output type that can generate a reaction force that resists a strong depression operation of an accelerator pedal by a driver. With such a high-power reaction force generator, for example, when the accelerator operation is mistaken for the brake operation, the driver's accelerator operation can be released. In particular, when an erroneous operation causes the vehicle to behave unexpectedly, there is a possibility that a strong stepping operation may be performed. Therefore, a high-power reaction force generator is effective.
そこで、高出力型のモータを採用したり、大きい減速比の減速機を採用したりすることが考えられるが、この場合には、反力発生装置の大型化を招くばかりか、反力発生装置の非作動時(無通電時)のアクセル操作が重くなる等の問題が発生する。 Therefore, it is conceivable to use a high output motor or a reducer with a large reduction ratio. In this case, the reaction force generator is not only increased in size, but also the reaction force generator. Problems such as heavy accelerator operation during non-operating (no power) occur.
なお、反力発生装置には、強い力でアクセル操作がされたときに、当該アクセル操作を許容するトルクリミッタが設けられているため、当該トルクリミッタの効きを弱く設定すれば、無通電時のアクセル操作を軽くできる。しかしながら、この場合には、反力発生装置の作動時において、十分な反力を発生させることができなくなる。 Note that the reaction force generator is provided with a torque limiter that allows the accelerator operation when the accelerator is operated with a strong force, so if the effectiveness of the torque limiter is set weakly, The accelerator operation can be lightened. However, in this case, it becomes impossible to generate a sufficient reaction force when the reaction force generator is operated.
したがって、これらの相反するニーズ、すなわち「小型かつ高出力型であること」および「無通電時の操作を軽くできること」を、同時に満足し得る反力発生装置の開発が望まれている。 Therefore, it is desired to develop a reaction force generator that can simultaneously satisfy these conflicting needs, that is, “small and high output type” and “lightening operation when no power is supplied”.
本発明の目的は、小型化を実現しつつ十分な大きさの反力を発生させることができ、かつ無通電時に軽い力で容易に操作部材を操作することができる反力発生装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a reaction force generator that can generate a sufficiently large reaction force while realizing a reduction in size, and can easily operate an operation member with a light force when no power is applied. There is.
本発明の一態様では、操作者により操作される操作部材に反力を与える反力発生装置であって、回転軸を有する電動モータと、前記回転軸の回転を減速するウォーム減速機構と、前記ウォーム減速機構により回転され、前記ウォーム減速機構の回転を前記操作部材に伝達する出力部材と、前記ウォーム減速機構と前記出力部材との間に設けられ、前記ウォーム減速機構と前記出力部材との間の動力の伝達具合を調整する電磁クラッチと、を備える。 In one aspect of the present invention, there is provided a reaction force generating device that applies a reaction force to an operation member operated by an operator, and includes an electric motor having a rotation shaft, a worm reduction mechanism that decelerates rotation of the rotation shaft, An output member that is rotated by a worm reduction mechanism and transmits the rotation of the worm reduction mechanism to the operation member, and is provided between the worm reduction mechanism and the output member, and between the worm reduction mechanism and the output member And an electromagnetic clutch that adjusts the power transmission state.
本発明の他の態様では、前記電磁クラッチは、前記出力部材の長手方向一側を収容する収容部を備えたカバー部材を有し、前記収容部に、前記出力部材の長手方向他側を基準位置に復帰させるリターンスプリングが収容されている。 In another aspect of the present invention, the electromagnetic clutch includes a cover member having a housing portion that houses one side in the longitudinal direction of the output member, and the housing portion uses the other side in the longitudinal direction of the output member as a reference. A return spring is housed to return the position.
本発明の他の態様では、前記ウォーム減速機構は、前記回転軸により回転されるウォームおよび当該ウォームに噛み合わされるウォームホイールを収容する第1ハウジングを備え、前記電磁クラッチは、通電により磁力を発生する電磁石および当該電磁石に吸引される鋼板を収容する第2ハウジングを備え、前記第1ハウジングと前記第2ハウジングとが互いに接続されている。 In another aspect of the present invention, the worm speed reduction mechanism includes a first housing that houses a worm rotated by the rotating shaft and a worm wheel meshed with the worm, and the electromagnetic clutch generates a magnetic force when energized. And a second housing that houses a steel plate attracted by the electromagnet, and the first housing and the second housing are connected to each other.
本発明の他の態様では、前記電動モータおよび前記電磁クラッチをそれぞれ制御するコントローラが設けられ、前記コントローラは、前記電動モータおよび前記電磁クラッチへの駆動電流をそれぞれ調整して、前記電動モータの駆動トルクよりも前記電磁クラッチの滑り出しトルクの方を大きくする制御を行う。 In another aspect of the present invention, a controller for controlling each of the electric motor and the electromagnetic clutch is provided, and the controller adjusts drive currents to the electric motor and the electromagnetic clutch to drive the electric motor. Control is performed to make the slipping torque of the electromagnetic clutch larger than the torque.
本発明の他の態様では、前記コントローラは、操作者による前記操作部材の操作が不要と判断されたときに、前記電動モータへの駆動電流をゼロにし、かつ前記電磁クラッチへの駆動電流を所定値で固定する制御を行う。 In another aspect of the present invention, the controller sets the drive current to the electric motor to zero and sets the drive current to the electromagnetic clutch to a predetermined value when it is determined that an operation of the operation member by the operator is unnecessary. Control to fix by value.
本発明によれば、回転軸の回転をウォーム減速機構で減速させ、ウォーム減速機構と出力部材との間に、ウォーム減速機構と出力部材との間の動力の伝達具合を調整する電磁クラッチが設けられるので、小型でありながらスパー減速機よりも大きな減速比を得て、十分な反力を発生させることができる。また、強い力で操作部材を操作した場合には、電磁クラッチを滑らせて操作部材の操作を許容することができる。さらに、反力発生装置の無通電時には、電磁クラッチを解放することができるので、ウォーム減速機構を介さずに軽い力で容易に操作部材を操作することができる。 According to the present invention, an electromagnetic clutch is provided between the worm speed reduction mechanism and the output member for adjusting the power transmission between the worm speed reduction mechanism and the output member. Therefore, it is possible to obtain a reduction ratio larger than that of the spar reducer and generate a sufficient reaction force while being small. Further, when the operation member is operated with a strong force, the operation of the operation member can be permitted by sliding the electromagnetic clutch. Furthermore, since the electromagnetic clutch can be released when the reaction force generator is not energized, the operation member can be easily operated with a light force without using the worm reduction mechanism.
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は反力発生装置をアーム部材側から見た斜視図を、図2は反力発生装置を減速機構付モータ側から見た斜視図を、図3は反力発生装置の内部構造を示す断面図を、図4は反力発生装置の電気系統を示すブロック図を、図5(a),(b)は電磁クラッチのオフ状態/オン状態を説明する説明図を、図6はAFPコントローラによるトルク(駆動トルク/滑り出しトルク)の制御内容を示す特性グラフをそれぞれ示している。 1 is a perspective view of the reaction force generator as viewed from the arm member side, FIG. 2 is a perspective view of the reaction force generator as viewed from the motor side with a speed reduction mechanism, and FIG. 3 is an internal structure of the reaction force generator. FIG. 4 is a block diagram showing an electric system of the reaction force generator, FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams for explaining the OFF / ON state of the electromagnetic clutch, and FIG. 6 is an AFP controller. The characteristic graph which shows the control content of the torque (driving torque / sliding out torque) by (1) is respectively shown.
図1ないし図3に示される反力発生装置10は、エンジンと電動モータのうちの何れか一方または双方を動力源として走行する車両(図示せず)に搭載されるものである。反力発生装置10は、動力源の出力をコントロールするアクセルペダル(操作部材)APの近傍に設けられ、運転者(操作者)により操作されるアクセルペダルAPに対して、必要に応じて反力を与えるようになっている。反力発生装置10によって反力が与えられるアクセルペダルAPは、支軸(図示せず)を中心に所定の角度範囲で回動自在となっている。
A
反力発生装置10は、細長い板状のアーム部材(出力部材)11を備えており、当該アーム部材11は、アクセルペダルAPの長手方向に沿う支軸側とは反対側を支持している。アーム部材11の長手方向一側にはリターンスプリング12が設けられ、当該リターンスプリング12の付勢力により、アーム部材11の長手方向他側(アクセルペダルAP)が、図1に示される基準位置に復帰(保持)される。なお、アクセルペダルAPは、運転者の踏み込み操作により、リターンスプリング12の付勢力に抗して、基準位置から約30°の角度範囲で回動される。
The
運転者によってアクセルペダルAPが踏み込まれると、つまりアクセルペダルAPに所定の大きさの操作力(踏力)が負荷されると、アクセルペダルAPはリターンスプリング12の付勢力に抗して押し方向(矢印a方向)に回動される。アクセルペダルAPが押し方向に回動されると、その回動角度および回動速度に応じて、動力源の出力が増大するようになっている。 When the accelerator pedal AP is depressed by the driver, that is, when an operating force (stepping force) of a predetermined magnitude is applied to the accelerator pedal AP, the accelerator pedal AP pushes against the urging force of the return spring 12 (arrow). a direction). When the accelerator pedal AP is rotated in the pushing direction, the output of the power source is increased according to the rotation angle and rotation speed.
これに対し、運転者がアクセルペダルAPに対する踏み込みを解除、つまりアクセルペダルAPへの操作力の負荷を解除すると、アクセルペダルAPはリターンスプリング12の付勢力により、押し方向とは逆向きの戻し方向(矢印b方向)に回動されて基準位置に戻る。そして、アクセルペダルAPの戻し方向への回動に伴って、動力源の出力が減少される。
On the other hand, when the driver releases the stepping on the accelerator pedal AP, that is, releases the load of the operating force on the accelerator pedal AP, the accelerator pedal AP returns to the reverse direction opposite to the pushing direction by the urging force of the
反力発生装置10は、上述のように操作されるアクセルペダルAPに対して、必要に応じて所定の反力を与えるように作動する。具体的には、反力発生装置10のアーム部材11は、アクセルペダルAPの押し方向への回動により矢印c方向に押圧される。このとき、例えば、アクセルペダルAPの押し方向への回動が過剰である場合には、反力発生装置10は、アーム部材11を矢印d方向に駆動して、アクセルペダルAPに戻し方向への反力を伝達する。
The
そして、反力発生装置10からの反力を運転者が感じ取ることで、運転者はアクセルペダルAPの過剰な踏み込み操作に気付き、ひいては燃費向上重視の走行に切り換えることが可能となる。また、例えば、運転者の不注意によりアクセルペダルAPが急激に踏み込まれた場合には、より大きな反力を反力発生装置10に発生させて、車両の急発進を防止させることもできる。
Then, when the driver senses the reaction force from the reaction
反力発生装置10は、AFP(Active Force Pedal)コントローラ40を備えており、AFPコントローラ40にはCAN(Controller Area Network)通信により車載コントローラCN(図4参照)が接続されている。そして、AFPコントローラ40には、車載コントローラCNから、アクセル開度信号等に基づいて得られた指令信号OSG(図4参照)が入力される。
The
これにより、AFPコントローラ40は、入力された指令信号OSGに基づいて、アーム部材11を所定のタイミングで駆動させる。なお、他の車載機器と協調制御を行うために、AFPコントローラ40からは、車載コントローラCNに向けて、反力発生装置10の動作状態を示すフィードバック信号FBAFP(図4参照)が出力される。
Accordingly, the
次に、反力発生装置10の構造について、図面を用いて詳細に説明する。
Next, the structure of the
図1ないし図3に示されるように、反力発生装置10は、減速機構付モータ20,電磁クラッチ30,AFPコントローラ40,ブラケット部材50を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
減速機構付モータ20は、本発明における電動モータを構成しており、反力発生装置10の駆動源として機能する。具体的には、減速機構付モータ20は、ブラシ付モータ21とウォーム減速機構22とを備えている。
The
ブラシ付モータ21は、薄い鋼板をプレス加工等することで有底筒状に形成されたモータケース21aを備えている。モータケース21aの内壁には、断面が略円弧形状に形成された複数の永久磁石(図示せず)が固定されている。複数の永久磁石の内側には、所定の隙間を介してアーマチュア(図示せず)が回転自在に収容されている。
The brushed
アーマチュアの回転中心には、回転軸21b(図3参照)が固定されている。回転軸21bの先端側は、ギヤケース22aの内部にまで延在されている。そして、複数のブラシを介して整流子からコイル(何れも図示せず)に駆動電流を供給することで、アーマチュアが所定の回転数および回転方向に回転される。なお、本実施の形態においては、ブラシ付モータ21に替えてブラシを備えないブラシレスモータを採用することもできる。
A
ウォーム減速機構22は、プラスチック等の樹脂材料を射出成形することで略バスタブ形状に形成されたギヤケース(第1ハウジング)22aを備えている。ギヤケース22aには、図2に示されるように、3つの固定ねじS1によりモータケース21aが固定されている。すなわち、ブラシ付モータ21およびウォーム減速機構22は、3つの固定ねじS1により互いに一体化(ユニット化)されている。
The
図3に示されるように、ギヤケース22aの内部には、回転軸21bの先端部分に設けられたウォーム22bが回転自在に収容されている。また、ギヤケース22aの内部には、プラスチック等の樹脂材料により略円板形状に形成され、ウォーム22bに噛み合わされるウォームホイール22cが回転自在に収容されている。これにより、ウォーム22b(回転軸21b)の回転が所定の回転速度にまで減速されて、高トルク化された回転力がウォームホイール22cから外部のアーム部材11に出力される。すなわち、アーム部材11は、ウォーム減速機構22により回転され、ウォーム減速機構22の回転をアクセルペダルAPに伝達するようになっている。
As shown in FIG. 3, a
なお、ギヤケース22aの開口部分(図3中上方側)は、ギヤケースカバー22dによって密閉されている。
In addition, the opening part (upper side in FIG. 3) of the
ギヤケース22aの内部に収容されたウォームホイール22cは、ギヤケース22aに一体に設けられた支持軸22a1に回転自在に支持されている。そして、ウォームホイール22cには、ウォーム22bに噛み合わされる大径歯部22c1と、電磁クラッチ30の入力側回転部材33に動力伝達可能に連結される小径連結部22c2と、が設けられている。
The
このように、減速機構付モータ20の減速機構に、ウォーム減速機構22を採用することで、従前のスパーギヤによる減速機構(スパー減速機)に比して、小型でありながら大きな減速比が得られるようになっている。よって、反力発生装置10のさらなる小型化かつ高出力化を実現することができる。
As described above, by adopting the worm
ギヤケース22aには、コネクタ接続部22eが取り付けられている。コネクタ接続部22eには、AFPコントローラ40から延びる第1配線L1の端部がコネクタ(図示せず)を介して電気的に接続されている。第1配線L1は、複数の電線を束ねて形成され、減速機構付モータ20とAFPコントローラ40との間で、減速機構付モータ20を駆動するための駆動電流MA(図4参照)や、減速機構付モータ20の駆動状態を示すフィードバック信号FBM(図4参照)を行き来させるようになっている。
A
図3に示されるように、ウォーム減速機構22とアーム部材11との間には、ウォーム減速機構22とアーム部材11との間の動力の伝達具合を調整する電磁クラッチ30が設けられている。
As shown in FIG. 3, an
電磁クラッチ30は、プラスチック等の樹脂材料を射出成形することで略バスタブ形状に形成されたクラッチケース(第2ハウジング)31を備えている。クラッチケース31の内部には、コイル32a(詳細図示せず)が巻装された電磁石32が収容されている。電磁石32は、クラッチケース31の底壁部31aに、複数の固定ピン32b(図示では2つのみ示す)によって固定されている。
The
また、クラッチケース31の内部には、ウォームホイール22cの小径連結部22c2に対して、一体回転可能に連結される入力側回転部材33が回転自在に収容されている。入力側回転部材33は、一端側が小径連結部22c2に固定された筒状部材33aと、当該筒状部材33aの他端側に固定された第1円板部材33bとを備えている。ここで、筒状部材33aおよび第1円板部材33bは何れも鋼材よりなり、ウォーム減速機構22から伝達される高トルク化された回転力を、がたつくこと無く受けられるようにしている。
In addition, the
第1円板部材33bの直径寸法は、筒状部材33aの直径寸法よりも大きくされている。これにより、電磁クラッチ30の軸方向に沿う第1円板部材33bと底壁部31aとの間に、電磁石32が配置されている。なお、筒状部材33aの一端側は、底壁部31aの中心部分から外部に露出されており、これにより小径連結部22c2に連結可能となっている。
The diameter dimension of the
クラッチケース31の内部には、さらに、出力側回転部材34が回転自在に収容されている。出力側回転部材34は、一端側が筒状部材33aの他端側に相対回転可能に装着され、他端側にアーム部材11の長手方向一側が固定された円柱部材34aと、当該円柱部材34aの一端側寄りに、ワンウェイクラッチOCを介して固定された第2円板部材34bとを備えている。ここで、円柱部材34aおよび第2円板部材34bは何れも鋼材よりなり、ウォーム減速機構22から伝達される高トルク化された回転力を、がたつくこと無く出力できるようにしている。なお、第2円板部材34bは、本発明における鋼板を構成している。
An output
ここで、ワンウェイクラッチOCは、円柱部材34aに固定されるクラッチ内側部OC1と、第2円板部材34bに固定されるクラッチ外周部OC2とを備えている。そして、アクセルペダルAP(図1参照)が踏み込まれると、クラッチ内周部OC1およびクラッチ外周部OC2は一緒に回転される。これに対し、アクセルペダルAPが戻されると、クラッチ内周部OC1のみが回転されて、クラッチ外周部OC2は回転されない。
Here, the one-way clutch OC includes a clutch inner part OC1 fixed to the
なお、クラッチケース31の開口部分(図3中上方側)は、クラッチケースカバー35によって密閉されている。ここで、クラッチケースカバー35は、本発明におけるカバー部材を構成している。
Note that the opening portion (upper side in FIG. 3) of the
クラッチケースカバー35は、プラスチック等の樹脂材料により略円板状に形成され、その中心部分には、アーム部材11の長手方向一側の一部を収容する収容部35aが設けられている。収容部35aは、電磁クラッチ30の軸方向に突出された円筒壁35bの内側に形成され、図1に示されるように、その一部には切欠部35b1が設けられている。この切欠部35b1を介して、アーム部材11の長手方向一側の一部が収容部35aに収容されている。また、切欠部35b1は所定の大きさに切り欠かれており、これによりアーム部材11の回動角度が略60°に規制されている。
The clutch case cover 35 is formed in a substantially disc shape from a resin material such as plastic, and a
収容部35aの内部には、リターンスプリング12が収容されている。リターンスプリング12は、図1および図3に示されるようにトーションスプリングとされ、その一端部12aは円筒壁35bに固定され、他端部12bはアーム部材11に固定されている。これにより、リターンスプリング12の付勢力により、アクセルペダルAPは、基準位置(図1に示される位置)に向けて押圧される。
The
図1に示されるように、電磁クラッチ30とAFPコントローラ40との間には、コネクタ部材36を介して第2配線L2が設けられている。第2配線L2は、複数の電線を束ねて形成され、電磁クラッチ30とAFPコントローラ40との間で、電磁クラッチ30を駆動するための駆動電流CA(図4参照)や、電磁クラッチ30の駆動状態を示すフィードバック信号FBC(図4参照)を行き来させるようになっている。
As shown in FIG. 1, a second wiring L <b> 2 is provided between the
具体的には、電磁クラッチ30への駆動電流CAをゼロにすると、図5(a)に示されるように、電磁クラッチ30は「オフ(解放)」とされ、電磁クラッチ30を形成する入力側回転部材33(図5(a)の濃色網掛部参照)と、電磁クラッチ30を形成する出力側回転部材34(図5(a)の淡色網掛部参照)とが、相対回転可能とされる。つまり、アクセルペダルAPおよびアーム部材11は、軽い力で略抵抗無く回動自在とされる。
Specifically, when the drive current CA to the
これに対し、電磁クラッチ30に所定の大きさの駆動電流CAを供給すると、図5(b)に示されるように、電磁クラッチ30は「オン(締結)」とされ、コイル32aが通電されて電磁石32が磁化される。すると、当該電磁石32が発生する磁力により、出力側回転部材34の第2円板部材34bが吸引されて、矢印Mの方向に移動される。これにより、第2円板部材34bが第1円板部材33bに強く押し付けられて、両者間の摩擦力が増大される。よって、第2円板部材34bは第1円板部材33bに対して一体回転(共回り)するようになる(図5(b)の濃色網掛部参照)。
On the other hand, when a predetermined amount of drive current CA is supplied to the electromagnetic clutch 30, the
ここで、減速機構付モータ20および電磁クラッチ30は、それぞれ別の組み立て工程で組み立てられて、その後、反力発生装置10の組み立て時に互いに接続されて一体化される。具体的には、減速機構付モータ20および電磁クラッチ30は、図2および図3に示されるように、3つの固定ねじS2により互いに強固に固定されている(図示ではそれぞれ1つのみ示す)。これらの3つの固定ねじS2は、ウォームホイール22c,入力側回転部材33,出力側回転部材34を中心に、その周囲に略等間隔(略120°間隔)で配置されている(詳細図示せず)。これにより、反力発生装置10の作動時において、減速機構付モータ20および電磁クラッチ30の歪みが確実に防止される。
Here, the
また、図1に示されるように、ブラケット部材50は、電磁クラッチ30の軸心を挟むようにして、2つの固定ボルトBLによりクラッチケース31に強固に固定されている。ここで、ブラケット部材50は、クラッチケース31に対して、小さな固定ねじでは無く大きな固定ボルトBLで固定しているが、これは、ブラケット部材50のクラッチケース31に対する固定強度をより増加させるためである。なお、ブラケット部材50は、アクセルペダルAPの近傍の車体フレーム(図示せず)等に強固に固定される。
As shown in FIG. 1, the
図1ないし図3に示されるように、AFPコントローラ40は、本発明におけるコントローラを構成しており、制御基板(図示せず)を収容する筐体41を備えている。筐体41は、プラスチック等の樹脂材料からなり、ブラケット部材50に取り付けられている。そして、AFPコントローラ40の制御基板からは、減速機構付モータ20に接続される第1配線L1と、電磁クラッチ30に接続される第2配線L2と、車載コントローラCN(図4参照)に接続される第3配線L3とが引き出されている。そして、第3配線L3の端部にはコネクタ部材42が設けられ、当該コネクタ部材42には、一端部が車載コントローラCNに接続されたCAN通信線(図示せず)の他端部が、CAN通信コネクタ(図示せず)を介して接続されるようになっている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図4に示されるように、AFPコントローラ40は、減速機構付モータ20および電磁クラッチ30をそれぞれ制御するドライバ回路43を備えている。ドライバ回路43には、駆動電流算出部43aおよびPWM駆動回路43bが設けられている。そして、ドライバ回路43には、CAN通信線を介して、車載コントローラCNから指令信号OSGが入力されるようになっている。ここで、反力発生装置10の制御に用いられる指令信号OSGは、アクセル開度信号等に基づいて得られる。
As shown in FIG. 4, the
そして、駆動電流算出部43aは、入力された指令信号OSGに基づいて、減速機構付モータ20および電磁クラッチ30を制御する駆動電流MA,CAを算出する。次いで、駆動電流算出部43aで算出された駆動電流MA,CAの情報に基づいて、PWM駆動回路43bにより、駆動電流MA,CAを生成するのに最適なデューティ比がそれぞれ決定される。その後、PWM駆動回路43bで生成されて高周波が重畳された駆動電流MA,CAが、減速機構付モータ20および電磁クラッチ30に向けて出力される。
And the drive
これにより、減速機構付モータ20および電磁クラッチ30がそれぞれ駆動制御されて、そのときに必要な所定の大きさの反力がアーム部材11から出力される。よって、アクセルペダルAPに戻し方向への反力が伝達される。なお、減速機構付モータ20および電磁クラッチ30からは、減速機構付モータ20および電磁クラッチ30に流れるそのときの電流値が、それぞれフィードバック信号FBM,FBCとして、AFPコントローラ40に入力される。これにより、アクセルペダルAPに対する操作力(踏力)が変化しても、それに対応して駆動電流MA,CAが調整されて、最適な大きさの反力を発生させることができる。
As a result, the
具体的には、AFPコントローラ40は、減速機構付モータ20および電磁クラッチ30を、それぞれ図6に示されるように同期制御する。すなわち、反力発生装置10が作動するようなアクセルペダルAPの踏み込み操作(急激な踏み込み操作)が行われると、AFPコントローラ40は、電磁クラッチ30の第1円板部材33bと第2円板部材34bとが滑り出す滑り出しトルクTqCの方を、減速機構付モータ20の駆動トルクTqMよりも若干大きくするように、駆動電流MA,CAをそれぞれ制御する(TqC>TqM)。
Specifically, the
これにより、減速機構付モータ20により発生される反力発生装置10の反力を、アクセルペダルAPに効率良く必要最小限の駆動電流MAの大きさで伝達させることができる(電力消費低減)。また、アクセルペダルAPを、そのときの減速機構付モータ20の駆動トルクTqMよりも大きい踏力となるよう踏み増す(強く操作する)ことで、電磁クラッチ30を滑らせることができる。よって、運転者による意識的な強い力でのアクセルペダルAPの操作が可能となる。
As a result, the reaction force of the
なお、減速機構付モータ20および電磁クラッチ30を備えた反力発生装置10においては、以下に示すような独特な制御も実行可能である。つまり、車両を自動運転モード(前車との距離を自動で一定に保持するモード等)で走行させる場合には、スロットル開度制御を車載コントローラCNが行うことになる。そのため、運転者によるアクセルペダルAPの操作が不要になる。つまり、AFPコントローラ40は、車両が自動運転モードである場合には、運転者によるアクセルペダルAPの操作が不要であると判断する。
In the
したがって、AFPコントローラ40は、このような自動運転モードであることに基づいて、図6に示されるように電磁クラッチ30に比較的大きな駆動電流(CA)を供給するようにする。これにより、電磁クラッチ30の滑り出しトルクが比較的大きな滑り出しトルク(TqC)となり、アクセルペダルAPをフットレストとして使用可能となる。よって、運転者は両足を踏ん張ることができ、自動運転モード時にシートに安定して座ること等が可能となる。ここで、図6に示される電磁クラッチ30への駆動電流(CA)は、本発明における所定値を構成している。
Therefore, the
ただし、自動運転モード時には、減速機構付モータ20への駆動電流をゼロとして、減速機構付モータ20が発生する駆動トルクをゼロとする。これにより、減速機構付モータ20での無駄な電力消費を無くして、電磁クラッチ30での電力消費のみにできる。なお、従前のように電磁クラッチを備えない反力発生装置によりアクセルペダルをフットレスト化しようとすると、モータでの電力消費が大きくなってしまう。この場合のモータでの電力消費は、電磁クラッチ30のみの電力消費よりも多くなり、この点においても、本実施の形態に係る上述の反力発生装置10は有利となる。
However, in the automatic operation mode, the drive current to the
以上詳述したように、本実施の形態に係る反力発生装置10によれば、回転軸21bの回転をウォーム減速機構22で減速させ、ウォーム減速機構22とアーム部材11との間に、ウォーム減速機構22とアーム部材11との間の動力の伝達具合を調整する電磁クラッチ30が設けられるので、小型でありながらスパー減速機よりも大きな減速比を得て、十分な反力を発生させることができる。また、強い力でアクセルペダルAPを操作した場合には、電磁クラッチ30を滑らせてアクセルペダルAPの操作を許容することができる。さらに、反力発生装置10の無通電時には、電磁クラッチ30を解放することができるので、ウォーム減速機構22を介さずに軽い力で容易にアクセルペダルAPを操作することができる。
As described above in detail, according to the reaction
また、本実施の形態に係る反力発生装置10によれば、電磁クラッチ30は、アーム部材11の長手方向一側を収容する収容部35aを備えたクラッチケースカバー35を有し、収容部35aに、アーム部材11の長手方向他側を基準位置に復帰させるリターンスプリング12が収容されている。
Further, according to the reaction
これにより、電磁クラッチ30に予めアーム部材11を組み付けた状態(サブアッシー化された状態)にできる。したがって、アーム部材11が組み付けられた電磁クラッチ30と、別の組み立て工程で組み立てられた減速機構付モータ20とを互いに一体化するだけで、容易に反力発生装置10を組み立てることができる。
As a result, the
さらに、本実施の形態に係る反力発生装置10によれば、ウォーム減速機構22は、回転軸21bにより回転されるウォーム22bおよび当該ウォーム22bに噛み合わされるウォームホイール22cを収容するギヤケースカバー22dを備え、電磁クラッチ30は、通電により磁力を発生する電磁石32および当該電磁石32に吸引される第2円板部材34bを収容するクラッチケースカバー35を備え、ギヤケースカバー22dとクラッチケースカバー35とが互いに接続されている。
Furthermore, according to the
これにより、ウォーム22bおよびウォームホイール22cに塗布されたグリス(図示せず)が、第2円板部材34bに飛散することを確実に防止することができる。したがって、電磁クラッチ30の滑り出しトルクTqCを、製品毎にばらつくこと無く容易に管理することが可能となり、図6に示される「電流−トルク特性」を安定して得ることができる。
Thereby, it is possible to reliably prevent grease (not shown) applied to the
また、本実施の形態に係る反力発生装置10によれば、減速機構付モータ20および電磁クラッチ30をそれぞれ制御するAFPコントローラ40が設けられ、AFPコントローラ40は、減速機構付モータ20および電磁クラッチ30への駆動電流MA,MCをそれぞれ調整して、減速機構付モータ20の駆動トルクTqMよりも電磁クラッチ30の滑り出しトルクTqCの方を大きくする制御を行う。
In addition, according to the reaction
これにより、減速機構付モータ20により発生される反力発生装置10の反力を、アクセルペダルAPに効率良く必要最小限の駆動電流MAの大きさで伝達させることができる(電力消費低減)。また、アクセルペダルAPを、そのときの減速機構付モータ20の駆動トルクTqMよりも大きい踏力となるよう踏み増す(強く操作する)ことで、電磁クラッチ30を滑らせることができる。よって、運転者による意識的な強い力でのアクセルペダルAPの操作が可能となる。
As a result, the reaction force of the
さらに、本実施の形態に係る反力発生装置10によれば、AFPコントローラ40は、運転者によるアクセルペダルAPの操作が不要と判断されたとき(自動運転モード時)に、減速機構付モータ20への駆動電流MAをゼロにし、かつ電磁クラッチ30への駆動電流CAを所定値で固定(図6における駆動電流(CA)で固定)する制御を行う。
Furthermore, according to the reaction
これにより、アクセルペダルAPをフットレストとして使用することができる。このとき、減速機構付モータ20での無駄な電力消費を無くして、電磁クラッチ30での電力消費のみにできる。
Thereby, the accelerator pedal AP can be used as a footrest. At this time, useless power consumption in the
本発明は上記実施の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変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態における各構成要素の材質,形状,寸法,数,設置箇所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、上記実施の形態に限定されない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the material, shape, dimensions, number, installation location, and the like of each component in the above embodiment are arbitrary as long as the present invention can be achieved, and are not limited to the above embodiment.
10 反力発生装置
11 アーム部材(出力部材)
12 リターンスプリング
12a 一端部
12b 他端部
20 減速機構付モータ(電動モータ)
21 ブラシ付モータ
21a モータケース
21b 回転軸
22 ウォーム減速機構
22a ギヤケース(第1ハウジング)
22a1 支持軸
22b ウォーム
22c ウォームホイール
22c1 大径歯部
22c2 小径連結部
22d ギヤケースカバー
22e コネクタ接続部
30 電磁クラッチ
31 クラッチケース(第2ハウジング)
31a 底壁部
32 電磁石
32a コイル
32b 固定ピン
33 入力側回転部材
33a 筒状部材
33b 第1円板部材
34 出力側回転部材
34a 円柱部材
34b 第2円板部材(鋼板)
35 クラッチケースカバー(カバー部材)
35a 収容部
35b 円筒壁
35b1 切欠部
36 コネクタ部材
40 AFPコントローラ(コントローラ)
41 筐体
42 コネクタ部材
43 ドライバ回路
43a 駆動電流算出部
43b PWM駆動回路
50 ブラケット部材
AP アクセルペダル(操作部材)
BL 固定ボルト
CN 車載コントローラ
FBAFP,FBC,FBM フィードバック信号
L1 第1配線
L2 第2配線
L3 第3配線
MA,CA 駆動電流
OC ワンウェイクラッチ
OC1 クラッチ内周部
OC2 クラッチ外周部
OSG 指令信号
S1,S2 固定ねじ
TqC 滑り出しトルク
TqM 駆動トルク
10
12
21 motor with
31a
35 Clutch case cover (cover member)
41
BL Fixing bolt CN Car-mounted controller FBAFP, FBC, FBM Feedback signal L1 1st wiring L2 2nd wiring L3 3rd wiring MA, CA Drive current OC One-way clutch OC1 Clutch inner peripheral part OC2 Clutch outer peripheral part OSG Command signal S1, S2 Fixed screw TqC Sliding torque TqM Driving torque
Claims (5)
回転軸を有する電動モータと、
前記回転軸の回転を減速するウォーム減速機構と、
前記ウォーム減速機構により回転され、前記ウォーム減速機構の回転を前記操作部材に伝達する出力部材と、
前記ウォーム減速機構と前記出力部材との間に設けられ、前記ウォーム減速機構と前記出力部材との間の動力の伝達具合を調整する電磁クラッチと、
を備える、
反力発生装置。 A reaction force generator that applies a reaction force to an operation member operated by an operator,
An electric motor having a rotating shaft;
A worm reduction mechanism for reducing the rotation of the rotary shaft;
An output member that is rotated by the worm reduction mechanism and transmits the rotation of the worm reduction mechanism to the operation member;
An electromagnetic clutch that is provided between the worm reduction mechanism and the output member, and adjusts the power transmission between the worm reduction mechanism and the output member;
Comprising
Reaction force generator.
前記電磁クラッチは、前記出力部材の長手方向一側を収容する収容部を備えたカバー部材を有し、
前記収容部に、前記出力部材の長手方向他側を基準位置に復帰させるリターンスプリングが収容されている、
反力発生装置。 The reaction force generator according to claim 1,
The electromagnetic clutch has a cover member provided with an accommodating portion for accommodating one side in the longitudinal direction of the output member;
A return spring for returning the other side in the longitudinal direction of the output member to a reference position is accommodated in the accommodating portion.
Reaction force generator.
前記ウォーム減速機構は、前記回転軸により回転されるウォームおよび当該ウォームに噛み合わされるウォームホイールを収容する第1ハウジングを備え、
前記電磁クラッチは、通電により磁力を発生する電磁石および当該電磁石に吸引される鋼板を収容する第2ハウジングを備え、
前記第1ハウジングと前記第2ハウジングとが互いに接続されている、
反力発生装置。 The reaction force generator according to claim 1 or 2,
The worm speed reduction mechanism includes a first housing that houses a worm rotated by the rotation shaft and a worm wheel meshed with the worm,
The electromagnetic clutch includes a second housing that houses an electromagnet that generates a magnetic force when energized and a steel plate attracted by the electromagnet,
The first housing and the second housing are connected to each other;
Reaction force generator.
前記電動モータおよび前記電磁クラッチをそれぞれ制御するコントローラが設けられ、
前記コントローラは、
前記電動モータおよび前記電磁クラッチへの駆動電流をそれぞれ調整して、前記電動モータの駆動トルクよりも前記電磁クラッチの滑り出しトルクの方を大きくする制御を行う、
反力発生装置。 In the reaction force generator according to any one of claims 1 to 3,
A controller for controlling each of the electric motor and the electromagnetic clutch is provided,
The controller is
Adjusting the drive currents to the electric motor and the electromagnetic clutch, respectively, and performing control to make the slipping torque of the electromagnetic clutch larger than the driving torque of the electric motor;
Reaction force generator.
前記コントローラは、
操作者による前記操作部材の操作が不要と判断されたときに、
前記電動モータへの駆動電流をゼロにし、かつ前記電磁クラッチへの駆動電流を所定値で固定する制御を行う、
反力発生装置。 The reaction force generator according to claim 4, wherein
The controller is
When it is determined that the operation of the operation member by the operator is unnecessary,
The drive current to the electric motor is set to zero and the drive current to the electromagnetic clutch is fixed at a predetermined value.
Reaction force generator.
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