JP4129083B2

JP4129083B2 - パワーアシスト装置

Info

Publication number: JP4129083B2
Application number: JP23329398A
Authority: JP
Inventors: 功松野
Original assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1998-08-19
Filing date: 1998-08-19
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2018-08-19
Also published as: JP2000066754A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，各種車両のブレーキやクラッチ等の負荷を入力部材に加える操作入力により駆動するとき，その入力を電動モータの駆動力によりアシストして，入力部材を軽快に操作し得るようにした，パワーアシスト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かゝるパワーアシスト装置は，特開平６−１１７４５０号公報に開示されているように，既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示されたパワーアシスト装置は，入力部材への操作入力を負荷（クラッチ）に伝達するワイヤの途中に，該ワイヤに巻きつけられるリールを配設し，このリールに摩擦クラッチを介して電動モータ駆動の回転体を連結し，入力部材への入力時には，摩擦クラッチを係合して電動モータの駆動力をリールに与えることにより，入力部材への操作入力をアシストするようにしたものであり，したがって，この装置は，力の伝達にワイヤを用いる形式のものにしか適用することができず，適用範囲に限りがあり，また特殊な摩擦クラッチを必要とするため構造が複雑でコスト高となる等の欠点がある。
【０００４】
本発明は，そのような欠点を解消した，電動モータ式のパワーアシスト装置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】
上記目的を達成するために，本発明は，電動モータにより駆動される枢軸の外周に，該枢軸と平行な浮動軸を介して相互に開閉自在に連結した入力部材及び出力部材を，これらにより該枢軸を挟むように配設し，その出力部材に負荷に連なる出力伝達部材を連結し，前記負荷を駆動すべく前記入力部材に入力を加えるときは，該入力部材から前記枢軸に働く作用力と，前記出力部材から前記枢軸に働く反力とにより該入力部材及び出力部材を該枢軸の外周面に挟圧させると共に，前記枢軸を前記入力部材の入力による回動方向へ回転すべく前記電動モータを作動するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
而して，負荷を駆動すべく入力部材に入力を加えれば，入力部材及び出力部材が協働して枢軸を挟圧し，それらの間に摩擦係合を生じさせると共に，入力センサが入力状態を検知して電動モータを作動するので，電動モータの作動による枢軸の駆動トルクが入力部材及び出力部材に伝達し，さらに出力部材から出力伝達部材を介して負荷に伝達し，入力部材に対する入力をアシストすることになる。したがって，入力部材及び枢軸間には，特殊な摩擦クラッチを設けずとも電動モータの駆動力のよるアシストが可能となり，構成の簡素化に寄与し得る。しかも，出力部材の出力を負荷に伝達する出力伝達部材は，ワイヤでもプッシュロッドでも使用が可能であるから，適用範囲が広い。
【０００７】
【実施例の形態】
本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００８】
図１は本発明の第１実施例に係る自動車用ワイヤ作動式クラッチのパワーアシスト装置の側面図，図２は同正面図，図３は図１の３−３線断面図，図４は本発明の第２実施例に係る自動車用油圧作動式ブレーキのパワーアシスト装置の側面図，図５は本発明の第３実施例に係る自動二輪車用ワイヤ作動式クラッチのパワーアシスト装置の平面図，図６は同底面図，図７は本発明の第４実施例に係る自動二輪車用油圧作動式ブレーキのパワーアシスト装置の平面図，図８は同裏面図である。
【０００９】
先ず，図１〜図３により本発明の第１実施例について説明する。
【００１０】
自動車の車体１に枢軸２の両端部が左右一対のベアリング３，３を介して回転自在に支承される。この枢軸２は，その中間部を両端部よりも大径の大径部２ａとしており，この大径部２ａの外周に，その下方で枢軸２と平行に延びる浮動軸６により相互に開閉自在に連結されるクラッチペダル４（入力部材）及び出力部材５が大径部２ａを前後から挟むように配設される。これらクラッチペダル４及び出力部材５には，大径部２ａの半周面に対応する半円筒状の係合面４ａ，５ａがそれぞれ形成される。またクラッチペダル４及び出力部材５の上部には，互いに係合して両者４，５の開き角度を規制する凹部７及び爪部８がそれぞれ設けられる。
【００１１】
出力部材５は，その上端に作動腕９を一体に備えており，この作動腕９に，ワイヤ１０（出力伝達部材）を介して自動車のクラッチ１１のレリーズレバー１１ａが接続される。
【００１２】
クラッチペダル４には，それを後退方向へ付勢する戻しばね１２が接続される一方，作動腕９の前面を受け止めて，その後退位置を規定するストッパ１３が車体１に固設される。
【００１３】
また枢軸２には，車体１に取付けた電動モータ１４のロータ軸１４ａが減速歯車装置１５を介して連結され，電動モータ１４は，その作動時に枢軸２をクラッチペダル４の踏み込み回動方向Ａへ減速駆動するようになっている。
【００１４】
前記ストッパ１３には，作動腕９のストッパ１３に対する離間・当接に応じてオン・オフするクラッチスイッチ１６（入力センサ）が取付けられ，このクラッチスイッチ１６とリレーコイル１７ａとが電源１８に連なる通電回路に直列に挿入され，そのリレーコイル１７ａと共にリレー１７を構成する常開リレー接点１７ｂが，電源１８に連なる電動モータ１４の通電回路に挿入される。
【００１５】
次に，この実施例の作用について説明する。
【００１６】
いま，クラッチ１１を遮断すべく，図１において踏み込み操作によりクラッチペダル４を枢軸２周りで矢印方向Ａへ回動すれば，それに連結した出力部材５も同方向へ回動するので，作動腕９がワイヤ１０を介してレリーズレバー１１ａを遮断方向へ回動して，クラッチ１１を遮断させる。
【００１７】
その際，クラッチ１１の作動抵抗に伴うワイヤ１０の引張力が作動腕９に反力として伝達するので，クラッチペダル４に加えた踏み込み力と上記反力とによりクラッチペダル４及び出力部材５の各係合面４ａ，５ａが枢軸２の大径部２ａ外周面を挟圧することにより，その間に摩擦係合が生ずる。
【００１８】
一方，出力部材５の上記回動により，その作動腕９がストッパ１３から離れると，直ちにクラッチスイッチ１６がオン状態となるので，リレーコイル１７ａが励磁されてリレー接点１７ｂを閉じることにより，電動モータ１４が作動して，枢軸２をクラッチペダル４の回動方向Ａへ減速駆動する。
【００１９】
その結果，電動モータ１４の作動による枢軸２の駆動トルクが上記摩擦係合部を介してクラッチペダル４及び出力部材５に伝達して，クラッチペダル４の踏み込み操作をアシストすることになり，クラッチの遮断操作を軽快に行うことができる。
【００２０】
クラッチ１１を接続状態に戻すべく，クラッチペダル４から踏み込み力を解放すれば，戻しばね１２の付勢力によりクラッチペダル４及び出力部材５間が開き，これらと枢軸２との摩擦係合が解かれるので，クラッチペダル４及び出力部材５は，枢軸２の回転に関係なく，戻しばね１２の付勢力をもって後退し，クラッチ１１を接続状態に戻すことができる。そして，出力部材５の作動腕９がストッパ１３に当接する後退限に達すると，クラッチスイッチ１６がオフ状態となるので，電動モータ１４の作動は停止する。
【００２１】
次に，図４により本発明の第２実施例について説明する。
【００２２】
枢軸２の大径部２ａ外周には，その上方で枢軸２と平行に延びる浮動軸６により相互に開閉自在に連結されるブレーキペダル１０４（入力部材）及び出力部材１０５が大径部２ａを前後から挟むように配設される。これらブレーキペダル１０４及び出力部材１０５には，前実施例のクラッチペダル４及び出力部材５と同様に大径部２ａの半周面に対応する半円筒状の係合面１０４ａ，１０５ａがそれぞれ形成される。またブレーキペダル１０４及び出力部材１０５の下部には，互いに係合して両者１０４，１０５の開き角度を規制する凹部７及び爪部８がそれぞれ設けられる。
【００２３】
出力部材１０５の下端には作動腕１０９が一体に形成されており，この作動腕１０９に連結されるプッシュロッド１１０は，ブレーキマスタシリンダ１１１（負荷）のピストン１１１ａの後端に連接される。ブレーキマスタシリンダ１１１は，ピストン１１１ａの前進作動で発生する油圧により自動車の各車輪ブレーキを作動するものである。
【００２４】
ブレーキペダル１０４の上端には，ストッパ１３に当接してブレーキペダル１０４の後退限を規定するストッパ腕２０が一体に形成され，このストッパ腕２０のストッパ１３に対する離間・当接に応じてオン・オフするブレーキスイッチ１１６がストッパ１３に設けられる。
【００２５】
その他の構成は前実施例と同様であるので，図４中，前実施例との対応部分には同一の符号を付して，その説明を省略する。
【００２６】
而して，ブレーキマスタシリンダ１１１を作動すべく，ブレーキペダル１０４を矢印方向Ａへ踏み込めば，それに連結した出力部材１０５も同方向へ回動するので，作動腕１０９がプッシュロッド１１０を介してブレーキマスタシリンダ１１１のピストン１１１ａを押動し，それに応じて発生する油圧により各車輪ブレーキが作動される。
【００２７】
その際，ブレーキマスタシリンダ１１１の作動抵抗に伴うプッシュロッド１１０の押圧力が作動腕１０９に反力として伝達するので，ブレーキペダル１０４に加えた踏み込み力と上記反力とによりブレーキペダル１０４及び出力部材１０５の各係合面１０４ａ，１０５ａが枢軸２の大径部２ａ外周面を挟圧することにより，その間に摩擦係合が生ずる。
【００２８】
一方，ブレーキペダル１０４の上記回動により，そのストッパ腕２０がストッパ１３から離れると，直ちにブレーキスイッチ１１６がオン状態となるので，リレーコイル１７ａが励磁されてリレー接点１７ｂを閉じることにより，電動モータ１４が作動して，枢軸２をブレーキペダル１０４の回動方向Ａへ減速駆動する。
【００２９】
その結果，電動モータ１４の作動による枢軸２の駆動トルクが上記摩擦係合部を介してブレーキペダル１０４及び出力部材１０５に伝達して，ブレーキペダル１０４の踏み込み操作をアシストすることになり，ブレーキ操作を軽快に行うことができる。
【００３０】
ブレーキマスタシリンダ１１１の作動を解除すべく，ブレーキペダル１０４から踏み込み力を解放すれば，戻しばね１２の付勢力によりブレーキペダル１０４及び出力部材１０５間が開き，これらと枢軸２との摩擦係合が解かれるので，ブレーキペダル１０４及び出力部材１０５は，枢軸２の回転に関係なく，戻しばね１２の付勢力をもって後退し，ブレーキマスタシリンダ１１１の作動を解除することができる。そして，ブレーキペダル１０４のストッパ腕２０がストッパ１３に当接する後退限に達すると，ブレーキスイッチ１１６がオフ状態となるので，電動モータ１４の作動は停止する。
【００３１】
こゝで，電動モータ１４のプッシュロッド１１０に対するアシスト力Ｆａ及び，プッシュロッド１１０の全出力Ｆｔを求めてみる。
【００３２】
Ｌ₁：ブレーキペダル１０４の有効長さ（ブレーキペダル１０４の踏み点から枢軸２中心までの距離）
Ｌ₂：作動腕１０９の有効長さ（枢軸２中心から作動腕１０９の出力点までの距離）
Ｌ₃：枢軸２及び浮動軸６の中心間距離
Ｆ₁：ブレーキペダル１０４の踏み点に加える入力
ｒ：枢軸大径部２ａの半径
Ｔｍ：電動モータ１４の作動による枢軸２のトルク
μ ：枢軸２及び出力部材１０５間の摩擦係数
とする。
【００３３】
先ず，入力Ｆ₁によるプッシュロッド１１０の出力Ｆ₂を求めると，
Ｆ₂＝Ｆ₁・Ｌ₁／Ｌ₂
となる。
【００３４】
また枢軸２及び出力部材１０５間が摩擦係合したとき，電動モータ１４がプッシュロッド１１０に与えるアシスト力Ｆａを求めると，
Ｆａ＝（Ｔｍ／ｒ）・（ｒ／Ｌ₂）
＝Ｔｍ／Ｌ₂
となる。故に，
プッシュロッド１１０の総合出力Ｆｔは，
Ｆｔ＝Ｆ₂＋Ｆａ
＝Ｆ₁・Ｌ₁／Ｌ₂＋Ｔｍ／Ｌ₂
＝（Ｆ₁・Ｌ₁＋Ｔｍ）／Ｌ₂
となる。
【００３５】
次に，入力Ｆ₁によるブレーキペダル１０４及び出力部材１０５の枢軸２に対する挟持力Ｆ₃を求めると，
Ｆ₃＝Ｆ₁・（Ｌ₃＋Ｌ₁）／Ｌ₃
となるから，枢軸２及び出力部材１０５間の摩擦トルクＴ₁は，
Ｔ₁＝ｒ・μ・Ｆ₃
＝ｒ・μ・Ｆ₁・（Ｌ₃＋Ｌ₁）／Ｌ₃
となる。したがって，
ｒ・μ・Ｆ₁・（Ｌ₃＋Ｌ₁）／Ｌ₃≧Ｔｍ
とすれば，枢軸２及び出力部材１０５間の摩擦係合が完成し，枢軸２及び出力部材１０５間に滑りを起こさせることなく，電動モータ１４の作動によるアシスト力をブレーキマスタシリンダ１１１に確実に伝達することができる。
【００３６】
次に，図５及び図６により本発明の第３実施例について説明する。
【００３７】
自動二輪車の操向ハンドル３０には，その左グリップ３０ａの内端に隣接して左レバーホルダ３１ａが固着されており，それに電動モータ１４が取付けられる。この電動モータ１４は減速装置を内蔵していて，その出力ギヤに連結した枢軸２が，電動モータ１４のロータ軸と同軸に配置される。この枢軸２の外周には，その右方で枢軸２と平行に延びる浮動軸６により相互に開閉自在に連結されるクラッチレバー２０４（入力部材）及び出力部材２０５が枢軸２を前後から挟むように配設される。これらクラッチレバー２０４（入力部材）及び出力部材２０５には，枢軸２の半周面に対応する半円筒状の係合面２０４ａ，２０５ａがそれぞれ形成される。
【００３８】
出力部材２０５は，その上端に左レバーホルダ３１ａ側に延びる作動腕２０９を一体に備えており，この作動腕２０９に，ワイヤ２１０（出力伝達部材）を介して自動二輪車のクラッチ２１１のレリーズレバー２１１ａが接続される。
【００３９】
クラッチレバー２０４の右端には，左レバーホルダ３１ａに当接してクラッチレバー２０４の後退限を規制するストッパ面３２が形成され，このストッパ面３２の左レバーホルダ３１ａに対する離間・当接に応じてオン・オフするクラッチスイッチ２１６が左レバーホルダ３１ａに設けられる。
【００４０】
その他の構成は，クラッチ２１１に内蔵した戻しばね（図示せず）により出力部材２０５及びクラッチレバー２０４を後退方向へ付勢するようにした点を除けば，前記第１実施例と略同様であるので，図中，前記第１実施例との対応部分には，同一の符号を付して，その説明を省略する。
【００４１】
而して，クラッチレバー２０４を左グリップ３０ａと共に握ることにより枢軸２周りで矢印方向Ａへ回動すれば，それに連結した出力部材２０５も同方向へ回動するので，作動腕２０９がワイヤ２１０を介してレリーズレバー２１１ａを遮断方向へ回動して，クラッチ２１１を遮断させようとするので，この場合も前記各実施例と同様にクラッチレバー２０４に加えた操作力とクラッチ２１１からワイヤ２１０を介して出力部材２０５に伝達する反力とによりクラッチレバー２０４及び出力部材２０５の各係合面２０４ａ，２０５ａが枢軸２の外周面を挟圧することにより，その間に摩擦係合が生ずる。一方，クラッチレバー２０４のストッパ面３２が左レバーホルダ３１ａから離れてクラッチスイッチ２１６がオン状態となることにより，リレーコイル１７ａが励磁されるので，電動モータ１４が作動して，枢軸２をクラッチレバー２０４の回動方向Ａへ減速駆動し，クラッチレバー２０４の操作をアシストすることになる。
【００４２】
次に，図７及び図８により本発明の第４実施例について説明する。
【００４３】
自動二輪車の操向ハンドル３０には，その右グリップ３０ｂの内端に隣接して右レバーホルダ３１ｂが固着されており，それにブレーキマスタシリンダ３１１のシリンダボディ３１１ｂが一体に形成されると共に，電動モータ１４が取付けられる。電動モータ１４は，第３実施例の電動モータ１４と同様に減速装置を内蔵していて，その出力ギアに連結した枢軸２が，電動モータ１４のロータ軸と同軸に配置される。この枢軸２の外周には，その左方で枢軸２と平行に延びる浮動軸６により相互に開閉自在に連結されるブレーキレバー３０４（入力部材）及び出力部材３０５が枢軸２を前後から挟むように配設される。これらブレーキレバー３０４（入力部材）及び出力部材３０５には，枢軸２の半周面に対応する半円筒状の係合面３０４ａ，３０５ａがそれぞれ形成される。
【００４４】
出力部材３０５には，ブレーキマスタシリンダ３１１のピストン後端に一体に連なるプッシュロッド３１０（出力伝達部材）を押圧し得る作動腕３０９が一体に形成される。ブレーキマスタシリンダ３１１は，プッシュロッド３１０の前進作動（図では左動）により発生する油圧により自動二輪車の前輪ブレーキを作動するようになっている。
【００４５】
ブレーキレバー３０４の左端には，シリンダボディ３１１ｂの前面に当接してブレーキレバー３０４の後退限を規制するストッパ腕３２０が形成され，このストッパ腕３２０のシリンダボディ３１１ｂに対する離間・当接に応じてオン・オフするブレーキスイッチ３１６がシリンダボディ３１１ｂに設けられる。
【００４６】
その他の構成は，ブレーキマスタシリンダ３１１に内蔵したピストン戻しばね（図示せず）により出力部材３０５及びブレーキレバー３０４を後退方向へ付勢するようにした点を除けば，前記第２実施例と略同様であるので，図中，前記第２実施例との対応部分には，同一の符号を付して，その説明を省略する。
【００４７】
而して，ブレーキレバー３０４を右グリップ３０ｂと共に握ることにより枢軸２周りで矢印方向Ａへ回動すれば，それに連結した出力部材３０５も同方向へ回動するので，作動腕３０９がプッシュロッド３１０を押圧するので，この場合も前記各実施例と同様にブレーキレバー３０４に加えた操作力とプッシュロッド３１０から出力部材３０５に伝達する反力とによりブレーキレバー３０４及び出力部材３０５の各係合面３０４ａ，３０５ａが枢軸２の外周面を挟圧することにより，その間に摩擦係合が生ずる。一方，ブレーキレバー３０４のストッパ腕３２０がシリンダボディ３１１ｂの前面から離れてブレーキスイッチ３１６がオン状態となることにより，リレーコイル１７ａが励磁されるので，電動モータ１４が作動して，枢軸２をブレーキレバー３０４の回動方向Ａへ減速駆動し，ブレーキレバー３０４の操作をアシストすることになる。
【００４８】
その他の構成は前実施例と同様であるので，図４中，前実施例との対応部分には同一の符号を付して，その説明を省略する。
【００４９】
本発明は，上記実施例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。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば，電動モータにより駆動される枢軸の外周に，該枢軸と平行な浮動軸を介して相互に開閉自在に連結した入力部材及び出力部材を，これらにより該枢軸を挟むように配設し，その出力部材に負荷に連なる出力伝達部材を連結し，前記負荷を駆動すべく前記入力部材に入力を加えるときは，該入力部材から前記枢軸に働く作用力と，前記出力部材から前記枢軸に働く反力とにより該入力部材及び出力部材を該枢軸の外周面に挟圧させると共に，前記枢軸を前記入力部材の入力による回動方向へ回転すべく前記電動モータを作動するようにしたので，入力部材への入力時，入力部材及び出力部材が協働して枢軸を挟圧することにより，それらの間に摩擦係合を生じさせることができ，したがって，入力部材及び枢軸間には特殊な摩擦クラッチを設けずとも，電動モータによる入力のアシストが可能となり，構成の簡素化に寄与してコストの低減を図ることができ，また出力部材の出力を負荷に伝達する出力伝達部材は，ワイヤでもプッシュロッドでも使用が可能であるから，適用範囲が広い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る自動車用ワイヤ作動式クラッチのパワーアシスト装置の側面図。
【図２】同正面図。
【図３】図１の３−３線断面図。
【図４】本発明の第２実施例に係る自動車用油圧作動式ブレーキのパワーアシスト装置の側面図。
【図５】本発明の第３実施例に係る自動二輪車用ワイヤ作動式クラッチのパワーアシスト装置の平面図。
【図６】同底面図。
【図７】本発明の第４実施例に係る自動二輪車用油圧作動式ブレーキのパワーアシスト装置の平面図。
【図８】同裏面図。
【符号の説明】
Ａ・・・・入力による入力部材の枢軸周りの回動方向
２・・・・枢軸
４・・・・入力部材（クラッチペダル）
５・・・・出力部材
６・・・・浮動軸
１０・・・出力伝達部材（ワイヤ）
１１・・・負荷（自動車のクラッチ）
１４・・・電動モータ
１６・・・センサ（クラッチスイッチ）
１０４・・入力部材（ブレーキペダル）
１０５・・出力部材
１１０・・出力伝達部材（プッシュロッド）
１１１・・負荷（自動車のブレーキマスタシリンダ）
２０４・・入力部材（クラッチレバー）
２０５・・出力部材
２１０・・出力伝達部材（ワイヤ）
２１１・・負荷（自動二輪車のクラッチ）
３０４・・入力部材（ブレーキレバー）
３０５・・出力部材
３１０・・出力伝達部材（プッシュロッド）
３１１・・負荷（自動二輪車のブレーキマスタシリンダ）

Claims

電動モータ（１４）により駆動される枢軸（２）の外周に，該枢軸（２）と平行な浮動軸（６）を介して相互に開閉自在に連結した入力部材（４，１０４，２０４，３０４）及び出力部材（５，１０５，２０５，３０５）を，これらにより該枢軸（２）を挟むように配設し，その出力部材（５，１０５，２０５，３０５）に負荷に連なる出力伝達部材（１０，１１０，２１０，３１０）を連結し，前記負荷（１１，１１１，２１１，３１１）を駆動すべく前記入力部材（４，１０４，２０４，３０４）に入力を加えるときは，該入力部材（４，１０４，２０４，３０４）から前記枢軸（２）に働く作用力と，前記出力部材（５，１０５，２０５，３０５）から前記枢軸（２）に働く反力とにより該入力部材（４，１０４，２０４，３０４）及び出力部材（５，１０５，２０５，３０５）を該枢軸（２）の外周面に挟圧させると共に，前記枢軸（２）を前記入力部材（４，１０４，２０４，３０４）の入力による回動方向へ回転すべく前記電動モータ（１４）を作動するようにしたことを特徴とする，パワーアシスト装置。
請求項１記載のパワーアシスト装置において，
前記出力伝達部材を，前記出力部材（５）の出力を引張力をもって負荷（１１，２１１）に伝達するワイヤ（１０，２１０）で構成した，パワーアシスト装置。
請求項１記載のパワーアシストにおいて，
前記出力伝達部材を，前記出力部材（１０５）の出力を押圧力をもって前記負荷（１１１，３１１）に伝達するプッシュロッド（１１０，３１１）で構成した，パワーアシスト装置。