JP3799695B2

JP3799695B2 - アクセル装置用ヒステリシス機構

Info

Publication number: JP3799695B2
Application number: JP31993796A
Authority: JP
Inventors: 認毛利; 晃近藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: JPH10159596A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ。）のアクセルペダル等のアクセル操作手段（以下、アクセルペダルと呼ぶ。）に対して操作抵抗力を及ぼし、アクセルペダルの操作力が所定のヒステリシス特性を有するようにするアクセル装置用ヒステリシス機構に関するもので、電子制御アクセル装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
アクセル装置用ヒステリシス機構として、例えば特開平４−１２８５１９号公報に記載の発明が提案されている。具体的には、アクセルペダルの操作に連動して回転する第１円板と、ハウジングに固定された状態で第１円板に対抗配設された第２円板とを備えるとともに、両円板の各対向面に帯状摩擦部材を配設し、両者の摩擦力によって、所定のヒステリシス特性を得るものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に記載の発明は、両帯状摩擦部材の摩擦力によって所定のヒステリシス特性を得るものであるので、仮に、少なくとも一方の摩擦部材が偏磨耗してしまうと、偏磨耗した方の帯状摩擦部材が他方側の帯状摩擦部材に噛み込んでしまい、所定のヒステリシス特性を得ることができなくなる。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑み、所定のヒステリシス特性を確実に得ることができるアクセル装置用ヒステリシス機構を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。
請求項１〜３に記載の発明では、アクセル操作手段（２）の操作に連動して第１プレート（３０６）に対して相対運動する第２プレート（３０３）は、第１プレート（３０６）に対向して配設されている。そして、両プレート（３０３、３０６）間には、両プレート（３０３、３０６）に接触する転動体（３０７）が配設されていることをを特徴とする。
【０００６】
これにより、転動体（３０７）と両プレート（３０３、３０６）とが接触することにより摩擦力が発生するので、この摩擦力によって後述するように所定のヒステリシス特性を得ることができる。したがって、上記公報のごとく、帯状摩擦部材を接触させて摩擦力を得ているものに比べて、転動体（３０７）が両プレート（３０３、３０６）に噛み込み難いので、所定のヒステリシス特性を確実に得ることができる。
【０００７】
なお、請求項２に記載の発明のごとく、アクセル操作手段（２）の操作量の増加に応じて、転動体（３０７）をシャフト（３０２）の径外方側に移動させる案内部（３０３ａ、３０６ａ）を両プレート（３０３、３０６）に形成してもよい。
また、請求項３に記載の発明のごとく、両プレート（３０３、３０６）うち一方側のプレート（３０６）には、放射状の第１案内部（３０６ａ）を形成し、他方側のプレート（３０３）には螺旋状の第２案内部（３０３ａ）を形成してもよい。
【０００８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るアクセル装置用ヒステリシス機構が組み込まれた車両用電子式スロットル機構（以下、電子スロットルと呼ぶ。）１の概要を示す断面図である。
【００１０】
この電子スロットル１は、運転者（操作員）が操作するアクセルペダル（アクセル操作手段）２の操作量を検出する、ポテンショメータ等からなるアクセルセンサ部３と、内燃機関に吸入される吸入空気が流通するスロットルボディ４と、スロットルボディ４内の空気通路４ａを開閉するスロットルバルブ５と、アクセルセンサ部３からの出力に応じてスロットルシャフト５ａを回転させてスロットルバルブ５を作動させる、電動モータ６ａおよび電磁クラッチ（図示せず）からなる駆動部６とから構成されている。
【００１１】
なお、７は、アクセルセンサ部３からの信号、およびスロットルバルブ５の開度を検出するポテンショメータからなる開度センサ部８からの信号が入力されるとともに、これらの信号に基づいて駆動部６へ駆動制御信号を発する制御装置である。
図２は、アクセルセンサ部３の拡大図であり、このアクセルセンサ部３は、樹脂製のハウジング３０１を介してスロットルボディ４にＰネジ（図示せず）にて組付けられている。
【００１２】
３０２はアクセルペダル２の操作に連動して回転するシャフトであり、このシャフト３０２の一端側には、シャフト３０２と連動して回転する金属製（本実施形態では軸受鋼）の回転カムプレート（第２プレート）３０３が結合し、他端側には、アクセルペダル２と連動して作動するアクセルワイヤー２ａ（図１参照）が固定されたアクセルレバー３０４がレバープレート３０５を介して結合している。なお、樹脂製のアクセルレバー３０４および金属製のレバープレート３０５は、インサート一体成形により一体化している。
【００１３】
また、３０６は、後述するモールドカバー３１１を介してハウジング３０１に固定された金属製（本実施形態では軸受鋼）の非回転カムプレート（第１プレート）であり、この非回転カムプレート３０６は、回転カムプレート３０３と対向して配設されている。そして、両カムプレート３０３、３０６の間には、両カムプレート３０３、３０６に接触しながら回転する球体（転動体）３０７が配設されており、この球体３０７および両カムプレート３０３、３０６により、本実施形態に係るアクセル装置用ヒステリシス機構が構成されている。なお、本実施形態では、球体３０７は耐磨耗性に優れた玉軸受用鋼球である。
【００１４】
また、回転カムプレート３０３のうち、非回転カムプレート３０３との対向面には、図３（回転カムプレート３０３を図２のＡ矢から見た図）の（ａ）に示すように、球体３０７の移動を案内する非線型カム溝（第２案内部）３０３ａが、回転カムプレート３０３の回転中心周りに３本形成されており、これらの非線型カム溝３０３ａは、回転カムプレート３０３の回転方向に向かうほど、回転中心に近づくように螺旋状に形成されている。
【００１５】
なお、ここで、回転カムプレート３０３の回転方向とは、アクセルレバー３０４（アクセルペダル２）の操作量が増加する向き、すなわちスロットルバルブ５が開く向きをいい、以下、特に断りがないかぎり、回転方向とは、スロットルバルブ５が開く向きをいう。
因みに、非線型カム溝３０３ａは、球体３０７の座りを良好に保つために、図３の（ｂ）に示すようにＶ字状に形成されている。また、３０３ｂは、シャフト３０２が挿入される穴であり、この穴３０３ｂには、シャフト３０２の回転力を回転カムプレート３０３に伝達する二面幅３０３ｃが形成されている。
【００１６】
一方、非回転カムプレート３０６のうち、回転カムプレート３０６との対向面には、図４（非回転カムプレート３０６を図２のＡ矢から見た図）の（ａ）に示すように、球体３０７の移動を案内する放射状のカム溝（第１案内部）３０６ａが３本形成されている。なお、３０６ｂは非回転カムプレート３０６の回転を抑止する周り止め用凹部である。
【００１７】
ところで、図２中、３０８は円周形状の電気抵抗部（図示せず）が形成された抵抗基板であり、３０９は抵抗基板３０８の電気抵抗部に接触するブラシであり、このブラシ３０９および抵抗基板３０８によりポテンショメータを構成している。因みに、３０９ａは、ブラシ３０９と制御装置７とを電気的に接続するハーネス（図示せず）を接続するターミナルである。
【００１８】
なお、抵抗基板３０８は、その外周部に配設された防振用のゴムパッキン３１０を介して、ハウジング３０１に熱かしめ固定された樹脂製のモールドカバー３１１とハウジング３０１との間に組付けられている。
また、３１２、３１３は、アクセルレバー３０４（アクセルペダル２）に対して、その操作量が小さくなる向きに弾性力を作用させるねじりコイルばね（以下、スプリングリターンと呼ぶ。）であり、両スプリングリターン３１２、３１３は、シャフト３０２周りに同軸上に配設されている。また、３１４は両スプリングリターン３１２、３１３のスプリングガイドであり、このスプリングガイド３１４は、ハウジング３０１に一体成形されている。
【００１９】
なお、スプリングガイド３１４は、両スプリングリターン３１２、３１３のコイル部全域に渡って形成されており、両スプリングリターン３１２、３１３の捩り量が増加していく（アクセルペダル２の操作量が増加していく）と、スプリングガイド３１４と両スプリングリターン３１２、３１３とが接触するようになっている。これにより、アクセルペダル２の操作量に応じた摩擦抵抗がスプリングガイド３１４と両スプリングリターン３１２、３１３との間に発生する。
【００２０】
３１４は非回転カムプレート３０６に弾性力（予圧）を作用させて、両カムプレート３０３、３０６および球体３０７間の接触圧力を与えるコイルばねであり、３１５、３１６はシャフト３０２を回転可能に支持する軸受である。
また、３１７は、レバープレート３０５と軸受３１５との間に配設されて、軸受３１５に弾性力（予圧）を与えるばねであり、このばね３１７の外周端がレバープレート３０５に接触し、内周端が軸受３１５の内輪に接触している。これにより、軸受３１５のがたつきを防止するとともに、シャフト３０２をレバープレート３０５側に引っ張るようにして回転カムプレート３０３を非回転カムプレート３０６側に押圧することができる。
【００２１】
なお、３１８はシャフト３０２に接触するオイルシールであり、このオイルシールにより、シャフト３０２の回転に対して一定の摩擦力が与えられている。
次に、アクセル装置用ヒステリシス機構の作動を述べる。
非線形カム溝３０３ａは、前述のごとく、回転カムプレート３０３の回転方向に向かうほど、回転中心に近づくように螺旋状に形成されているので、回転カムプレート３０３が回転方向に回転すると、球体３０７は、図５に示すように、非線形カム溝３０３ａより径外方に向かう力を受けて、カム溝３０６ａに沿って径外方に向かって移動する（実線の状態から破線の状態への移動）。
【００２２】
一方、回転カムプレート３０３が回転方向と逆向き（スロットルバルブ５が閉じる向き）に回転すると、球体３０７は、非線形カム溝３０３ａより径内方に向かう力を受けて、カム溝３０６ａに沿って径内方に向かって移動する（破線の状態から実線の状態への移動）。
このとき、両カムプレート３０３、３０６および球体３０７が接触しているので、回転カムプレート３０３が非回転カムプレート３０６に対して相対回転運動する際に、回転カムプレート３０３は、両カムプレート３０３、３０６および球体３０７間に発生する摩擦力（静止摩擦力および動摩擦力）Ｆによる摩擦トルクを受ける。
【００２３】
そして、この摩擦トルクは、回転カムプレート３０３の回転中心から摩擦力Ｆが発生している接触部（略球体３０７の中心）までの距離ｒと摩擦力Ｆとの積であるので、回転カムプレート３０３には、その回転角（スロットルバルブ５の開度）に応じた摩擦トルクが作用する。したがって、回転カムプレート３０３を回転させるに必要なトルクＭは、図６に示すように、回転カムプレート３０３の回転角（スロットルバルブ５の開度）が大きくなるほど大きくなる。
【００２４】
なお、摩擦トルクは、常に、回転カムプレート３０３の回転する向きと反対向きに作用するので、回転角を大きくする向きに回転させる場合のトルクＭは、両スプリングリターン３１２、３１３と摩擦トルクとの和となり、回転角を小さくする向きに回転させる場合のトルクＭは、両スプリングリターン３１２、３１３と摩擦トルクとの差となる。したがって、図６に示すようなヒステリシス特性を得ることができる。
【００２５】
因みに、本実施形態では、摩擦力Ｆが略一定となるように非線形カム溝３０３ａの形状が選定されているので、回転カムプレート３０３には、回転角に比例した摩擦トルクが作用する。
次に、本実施形態の特徴を述べる。
本実施形態によれば、前述のごとく、球体３０７と両カムプレート３０３、３０６とを接触させて摩擦力Ｆを得ているので、上記公報のごとく、帯状摩擦部材を接触させて摩擦力を得ているものに比べて、球体３０７が両カムプレート３０３、３０６に噛み込み難い。したがって、所定のヒステリシス特性を確実に得ることができる。
【００２６】
ところで、上述の実施形態では、回転カムプレート３０３に非線形カム溝３０３ａを設け、非回転カムプレート３０６にカム溝３０６ａを設けたが、非回転カムプレート３０６に非線形カム溝３０３ｄを設け、回転カムプレート３０３にカム溝３０６ａを設けてもよい。但し、この場合の非線形カム溝３０３ｄは、回転カムプレート３０３の回転方向に向かうほど、径外方に近づくような螺旋形状とする必要がある。
【００２７】
また、非線形カム溝は、螺旋形状に限定されるものではなく、直線状であってもよい。但し、この場合の摩擦トルクは、回転カムプレート３０３の回転角との関係は非線形となる。
また、上述の実施形態では、転動体として球体を用いたが、円柱ころ等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用電子式スロットル機構の概要を示す断面図である。
【図２】アクセルセンサ部の断面図である。
【図３】回転カムプレートのＡ矢視図である。
【図４】非回転カムプレートのＡ矢視図である。
【図５】アクセル装置用ヒステリシス機構の作動を示す模式図である。
【図６】回転カムプレートを回転させるに必要なトルクＭと、回転カムプレートの回転角（スロットルバルブの開度）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
３０１…ハウジング、３０２…シャフト、
３０３…回転カムプレート（第２プレート）、
３０６…非回転カムプレート（第１プレート）、３０７…球体（転動体）、
３０３ａ…非線形カム溝（第２案内部）、３０６ａ…カム溝（第１案内部）。

Claims

操作員が操作するアクセル操作手段（２）の操作量に応じて、内燃機関に吸入される吸入空気の量を電気的に制御する電子制御アクセル装置に適用され、
前記アクセル操作手段（２）に対して、所定の操作抵抗力を及ぼすアクセル装置用ヒステリシス機構であって、
第１プレート（３０６）と、
前記第１プレート（３０６）に対向して配設され、前記アクセル操作手段（２）の操作に連動して前記第１プレート（３０６）に対して相対運動する第２プレート（３０３）と、
前記両プレート（３０３、３０６）間に配設され、前記両プレート（３０３、３０６）に接触する転動体（３０７）とを備えることを特徴とするアクセル装置用ヒステリシス機構。
前記第２プレート（３０３）と連結し、前記アクセル操作手段（２）の操作に連動して回転するシャフト（３０２）と、
前記両プレート（３０３、３０６）に形成され、前記アクセル操作手段（２）の操作量の増加に応じて、前記転動体（３０７）を前記シャフト（３０２）の径外方側に移動させる案内部（３０３ａ、３０６ａ）とを有することを特徴とする請求項１に記載のアクセル装置用ヒステリシス機構。
前記案内部は、
前記両プレート（３０３、３０６）のうち一方側のプレート（３０６）に形成された、放射状の第１案内部（３０６ａ）と、
他方側のプレート（３０３）に形成された、螺旋状の第２案内部（３０３ａ）とから構成されていることを特徴とする請求項２に記載のアクセル装置用ヒステリシス機構。