JP4767229B2

JP4767229B2 - アクセル操作抵抗発生装置用押し当て部材

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Publication number: JP4767229B2
Application number: JP2007197814A
Authority: JP
Inventors: 晃彦松岡; 誠二佐藤; 覚福澤
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2019-09-07
Also published as: JP2008007109A

Description

本発明は運転者のアクセル操作量に応じてエンジンの出力制御用機器、例えば吸気絞り弁を直接または間接に駆動するシステムにおけるアクセル操作抵抗発生装置用押し当て部材に関する。

自動車エンジンの出力制御は、ガソリンエンジン車では吸気絞り弁を開閉することで行ない、ディーゼルエンジン車では噴射ポンプのプランジャを回転させることで行なっている。
この出力制御は、アクセルペダルと吸気絞り弁あるいは噴射ポンプのプランジャ等の出力制御機器をワイヤーケーブルで連結しており、運転者のアクセル操作に応じて出力制御機器を駆動する。
近年、ガソリンエンジン車の出力制御は、アクセル操作量を電気信号に変換してアクチュエータを動作させ、このアクチュエータにより吸気絞り弁を開閉させるアクチュエータ方式が実用化されている（特許文献１）。
アクチュエータ方式では従来と比較してワイヤーケーブルが極端に短くなるため、ワイヤーケーブルによる抵抗が小さくなり、運転者はアクセル操作がしづらくなる。このアクセル操作のし難さは、運転者を必要以上に疲れさせ、また事故を引き起こす要因ともなり得る場合がある。
このことは、ディーゼルエンジン車においてワイヤーケーブルを短縮した場合でも発生する。
このため、アクセル操作に抵抗力を加えるアクセル操作抵抗発生装置が知られている（特許文献２、特許文献３）。

例えば、特許文献３には、エンジンの出力制御用機器を間接または直接に駆動させる回転軸とアクセルペダルとがワイヤーケーブルで連結され、アクセル操作量に応じて回転する出力制御用機器駆動機構の回転軸に抵抗力を加える装置であって、回転軸に固定された円板に、フッ素系樹脂からなる摩擦部材をばね部材を用いて常時弾性的に押当てることによって運転者が違和感なくアクセル操作できる手段を開示している。
ここで摩擦部材を用いるのは、アクセルペダル踏み込み力と戻り力に差を発生させるためである。この差が小さいと、運転者がアクセルペダルを任意に踏み込んで速度を一定に保つ場合、意識しないほどのわずかな踏み込み力の変化によってもペダルが動作するため、ペダル操作が困難になる。また、差が大きいと、運転者がアクセルペダルを任意に踏み込んで速度を一定に保つ場合ではペダル操作が容易になるが、速度を加減速する場合にペダル操作に不快感を生じる。これは、踏み込み時にペダルが重く感じられたり、戻し時にペダルが戻り難いと感じるようになるためである。
実開昭５９−４１７０８号公報特開平９−２８００７６号公報特開平９−２３６０３０号公報

しかしながら、フッ素系樹脂で形成された摩擦部材は、適度な摩擦力と摺動性を兼ね備えるが、アクセル操作抵抗発生装置の摩擦部材に必要とされる耐クリープ性や自己摩耗性に劣るという問題がある。すなわち、従来の摩擦部材に用いられているフッ素系樹脂はクリープ変形が大きく、また自己摩耗量が大きい。
その結果、クリープ変形や自己摩耗によって、摩擦部材の押付け荷重の変動によりアクセルフィーリングが変化する。さらに摩擦部材の回転びびりやアクセル戻りが悪化するという問題がある。

本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、適度な摩擦力と摺動性を兼ね備え、さらに耐摩耗性と耐クリープ変形を大幅に向上させたシート状の摩擦部材を備えたアクセル操作抵抗発生装置用押し当て部材を提供することを目的とする。

本発明のアクセル操作抵抗発生装置用押し当て部材は、エンジンの出力制御用機器を直接または間接に駆動する回転軸に摩擦抵抗を付与してアクセル操作に抵抗力を加える押し当て部材であって、該押し当て部材はシート状の摩擦部材と金属製板状部材とから構成され、上記摩擦部材はフッ素樹脂に硬質樹脂粉末を配合したフッ素樹脂組成物で形成されてなり、上記硬質樹脂粉末はポリイミド樹脂粉末またはポリアミドイミド樹脂粉末であり、上記フッ素樹脂 100 体積部に対して 5〜40 体積部配合され、アクセル操作時において、該摩擦部材が上記回転軸に固定された金属製相手部材に圧接されつつ、該金属製相手部材に対して正逆に相対回転することによりアクセルペダル踏み込み力と戻り力に差を発生させることを特徴とする。

上記押し当て部材はシート状の摩擦部材と金属製板状部材とが接着されていることを特徴とする。
また、上記押し当て部材の金属製板状部材の外径には突起が形成され、ハウジング内の凹部に嵌合することによって回転不可能となっていることを特徴とする。

上記フッ素樹脂が四フッ化エチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと略称する）および変性四フッ化エチレン樹脂（以下、変性ＰＴＦＥと略称する）から選ばれた少なくとも一つの樹脂であることを特徴とする。

フッ素樹脂組成物を上記配合とすることにより、本発明のアクセル操作抵抗発生装置用押し当て部材の摩擦部材は、配合剤の作用によりフッ素樹脂組成物の耐摩耗性と耐クリープ変形性が大幅に向上する。

本発明は、エンジンの出力制御用機器を直接または間接に駆動する回転軸に摩擦抵抗を付与して、アクセル操作に抵抗力を付与するアクセル操作抵抗発生装置用押し当て部材において、該押し当て部材がシート状の摩擦部材と金属製板状部材とから構成され、この摩擦部材がフッ素樹脂に硬質樹脂粉末を配合したフッ素樹脂組成物で形成されてなり、上記硬質樹脂粉末はポリイミド樹脂粉末またはポリアミドイミド樹脂粉末であり、上記フッ素樹脂 100 体積部に対して 5〜40 体積部配合してなるので、また、上記フッ素樹脂が四フッ化エチレン樹脂および変性四フッ化エチレン樹脂から選ばれた少なくとも一つの樹脂であるので、適度な摩擦力と摺動性を兼ね備え、さらに耐摩耗性とクリープ変形とを大幅に改善できた。その結果、アクセル操作のフィーリングが良好になるとともに、従来品より長寿命のアクセル操作抵抗発生装置が得られる。

本発明の一実施態様として、アクセルセンサユニットから延びる回転軸の軸端部に設置されたアクセル操作抵抗発生装置の一例を図１に示す。
アクセル操作抵抗発生装置１は、アクセルセンサユニット１０から延び転がり軸受７で支持される回転軸４の軸端部に設置され、ハウジング内に収容される。
ハウジング内には、ハウジング底部から順に転がり軸受７、スペーサ８、スプリングワッシャ９、押し当て部材が回転軸４の軸方向に設けられている。
押し当て部材は、適度な摩擦力と摺動性を兼ね備えるシート状のアクセル操作抵抗発生装置用摩擦部材２と、たわみ等の変形を防止するため金属製円板からなる板状部材３とから構成され、板状部材３に摩擦部材２を接着して形成する。なお、板状部材３の外径部には突起３ａが形成され、ハウジング内の凹部６に嵌合することによって板状部材３は回転不可能となっている。
回転軸４の端部には摩擦部材２の相手部材となる金属製円板５が、ボルトによって強固に固定され、回転軸４の回転にともない回転する。
回転軸４はアクセルを踏み込んだ時にワイヤーケーブル１１と結束されたアクセルレバー１２の動作によって回転し、アクセルを戻した時にリターンスプリング１４の戻り力で逆回転する。
摩擦部材２に形成された凸状接触部２ａが金属製円板５にスプリングワッシャ９によって圧接し、回転軸４はリターンスプリングの戻り力で逆回転する時にこの圧接で生じる摩擦抵抗によって摩擦力が発生する。この回転軸４に生じる摩擦力がアクセル操作の抵抗となる。なお、１３は出力用端子である。

摩擦部材は、適度な摩擦力と摺動性を兼ね備えるとともに、耐摩耗性とクリープ変形に対して十分に耐用可能なように、マトリクス樹脂となるフッ素樹脂に硬質樹脂粉末を配合する。

ここで、硬質樹脂粉末とは、マトリクス樹脂であるＰＴＦＥまたは変性ＰＴＦＥの成形温度 380℃にて変形しない樹脂の粉末であり、かつＰＴＦＥ等の耐クリープ性、耐摩耗性を改善することのできる合成樹脂の粉末である。具体的には、熱可塑性ポリイミド樹脂（三井化学社製）、熱硬化性ポリイミド樹脂（Ｆｕｒｏｎ社製、宇部興産社製）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＶｉｃｔｒｅｘＭＣ社製）、全芳香族ポリエステル樹脂（住友化学工業社製）、芳香族ポリアミド樹脂（住友化学工業社製）、ポリアミドイミド樹脂（三菱化学社製）、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を挙げることができる。

また、成形性などを考慮すれば、熱硬化性樹脂を硬化後、500℃以上の高温で熱処理、粉砕した硬質樹脂粉末が好ましい。さらに 1,000℃以上で炭化処理したもの、2,000℃以上で黒鉛化処理したものが好ましい。熱硬化性樹脂の例は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂などがある。粉砕後の平均粒径は 50μm 以下、好ましくは 25μm 以下であり、形状は球状が好ましい。特にフェノールをパラフォルムアルデヒド溶液中で反応硬化後、500 ℃以上の高温で熱処理、粉砕した球状の粉末が好ましい。上記硬質樹脂粉末は、それぞれ単独でも、あるいは混合物としても使用できる。
市販されている球状の黒鉛化処理された粉末を例示すると、メソカーボンビーズ（大阪ガスケミカル社製）、べルパール（鐘紡社製）、ユニベックス（ユニチカ社製）、マイクロカーボンビーズ（日本カーボン社製）等を挙げることができる。

摩擦部材のマトリクス材であるフッ素樹脂の中でＰＴＦＥおよび／または変性ＰＴＦＥを使用することができる。
ＰＴＦＥは、四フッ化エチレン（テトラフルオロエチレン）の単独重合体であって、アルゴフロン（Ａｕｓｉｍｏｎｔ社製）、テフロン（登録商標、ＤｕＰｏｎｔ社製）、フルオン（ＩＣＩ社製）、ポリフロン（ダイキン工業社製）等の商標名で市販されているフッ素樹脂である。このようなＰＴＦＥは、310〜390℃で軟化して圧縮成形および押出成形は可能であるが通常の射出成形は不可能な樹脂である。

本発明に好適な変性ＰＴＦＥは、四フッ化エチレン単位と、四フッ化エチレンのフッ素が他の有機基（−Ｘ）で置換された置換四フッ化エチレン単位とから構成される変性ＰＴＦＥである。その一般式を化１に示す。有機基（−Ｘ）は特に限定するものではないが、パーフルオロアルキルエーテル基あるいはフルオロアルキル基などが好ましい。化１に示す変性ＰＴＦＥを用いた場合、耐クリープ特性が向上する。
（化１）
−［−ＣＦ₂−ＣＦ₂−］_m−［−ＣＦＸ−ＣＦ₂−］_n−
ＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥの重合方法は一般的なモールディングパウダーを重合する懸濁重合法、ファインパウダーを重合する乳化重合法のいずれも採用できるが、分子量は約 50 万から約 1,000万が好ましく、さらに限定すれば 100万から 700万が好ましい。
上市されている変性ＰＴＦＥを具体的に例示すると、テフロンＴＧ７０Ｊ（三井・デュポンフロロケミカル社製）、ポリフロンＭ１１１（ダイキン工業社製）、ホスタフロンＴＦＭ１６００（Ｈｏｅｃｈｓｔ社製）等を挙げることができる。

上記硬質樹脂粉末の配合量はＰＴＦＥ 100 体積部に対して 5〜40 体積部であることが好ましい。配合剤の配合量が 40 体積部を越えると成形が困難となる。また、5 体積部未満であれば、耐摩耗性および耐クリープ性に顕著な効果が現れない。

実施例、比較例に用いた材料を以下に示す。
フッ素樹脂
ＰＴＦＥ；テフロン７Ｊ（三井・デュポンフロロケミカル社製）
変性ＰＴＦＥ；テフロンＴＧ７０Ｊ（三井・デュポンフロロケミカル社製）
配合剤
ホウ酸アルミニウムウィスカ（モース硬度 7）；アルボレックス−Ｙ（四国化成社製）
ガラス繊維；ＭＦ−ＫＡＣ（旭ファイバーグラス社製）
ポリイミド樹脂粉末（熱硬化性）；（Ｆｕｒｏｎ社製）
ポリアミドイミド樹脂粉末；(三菱化学社製)

実施例１〜実施例２および比較例１〜比較例３
上記材料を用い、表１に示す組成をヘンシェル乾式混合機を使用してドライブレンドし、プレス機でφ124 mm×φ64 mm×100 mm の円筒素形材を予備成形し、370℃×4 時間、フリーベーキング法にて焼成した。さらに 2 mm 厚にスカイビング加工しφ50 mm×φ40 mm×2 mm のリング状のシート試験片を得た。そしてリングシートの片面をアルカリ処理によりエッチングして接着可能とし、ステンレス製治具（φ50 mm×φ15 mm×4 mm ）の一面にエポキシ系接着剤を用いて接合し、評価試験片とした。
この評価試験片を用いて、アクセル操作抵抗発生装置用押し当て部材の摩擦部材として必要とされる以下の評価試験を行なった。

１）摩擦試験：回転数 2.0m/min.、荷重 8kgf、雰囲気温度 80℃の条件で相手材をステンレス鋼とし空気中で、初期（耐久試験前）および以下に述べる耐久試験後に摩擦係数を測定した。
２）耐久試験：揺動角±75度、速度 1Hz、荷重 8kgf、雰囲気温度 80℃、空気中の条件で 300万サイクルの耐久試験を行なった。評価は、耐久試験前と後との摩耗量の変化を耐摩耗性として、厚みの変化を耐クリープ性として、目視で観察した相手材の摺動面の変化を相手材攻撃性として、ほとんど変化がなかったのを○で、わずかに変化が認められたのを△で、大きな変化があったものを×でそれぞれ評価した。測定結果を表１に示す。

表１の結果から明らかなように、本発明のアクセル操作抵抗発生装置用押し当て部材の摩擦部材は、摩擦係数が耐久試験後も初期値とほとんど変化なかった。また、耐摩耗性および耐クリープ性でも優れていることがわかった。さらに相手材に対しても攻撃性のないことが認められた。
このことから本発明の摩擦部材は、アクセル操作抵抗発生装置の摩擦部材として好適であるといえる。
実施例に対して、比較例の組成からなる摩擦部材は、耐久性が劣り（比較例１）、またはモース硬度が 5 を越えているため相手材攻撃性が大きかった（比較例２、比較例３）。配合剤を含まない比較例１は 100 万サイクルまでに摩擦部材が摩耗したため試験を中止した。

本発明の押し当て部材は、適度な摩擦力と摺動性を兼ね備え、さらに耐摩耗性と耐クリープ変形を大幅に向上させたシート状の摩擦部材を備えるので、アクセル操作抵抗発生装置用の押し当て部材として好適に利用できる。

アクセル操作抵抗発生装置の一例を示す図である。

符号の説明

１アクセル操作抵抗発生装置
２摩擦部材
３板状部材
４回転軸
５円板
６凹部
７転がり軸受
８スペーサ
９スプリングワッシャ
１０アクセルセンサユニット
１１ワイヤーケーブル
１２アクセルレバー
１３出力用端子
１４リターンスプリング

Claims

エンジンの出力制御用機器を直接または間接に駆動する回転軸に摩擦抵抗を付与してアクセル操作に抵抗力を加えるアクセル操作抵抗発生装置用押し当て部材において、
前記押し当て部材はシート状の摩擦部材と金属製板状部材とから構成され、前記摩擦部材はフッ素樹脂に硬質樹脂粉末を配合したフッ素樹脂組成物で形成されてなり、
前記フッ素樹脂は、四フッ化エチレン樹脂および変性四フッ化エチレン樹脂から選ばれた少なくとも一つの樹脂であり、
前記硬質樹脂粉末は、ポリアミドイミド樹脂粉末であり、前記フッ素樹脂 100 体積部に対して 5〜40 体積部配合され、
アクセル操作時において、該摩擦部材が前記回転軸に固定された金属製相手部材に圧接されつつ、該金属製相手部材に対して正逆に相対回転することによりアクセルペダル踏み込み力と戻り力に差を発生させることを特徴とするアクセル操作抵抗発生装置用押し当て部材。
エンジンの出力制御用機器を直接または間接に駆動する回転軸に摩擦抵抗を付与してアクセル操作に抵抗力を加えるアクセル操作抵抗発生装置用押し当て部材において、
前記押し当て部材はシート状の摩擦部材と金属製板状部材とから構成され、前記摩擦部材はフッ素樹脂に硬質樹脂粉末を配合したフッ素樹脂組成物で形成されてなり、
前記フッ素樹脂は、四フッ化エチレン樹脂および変性四フッ化エチレン樹脂から選ばれた少なくとも一つの樹脂であり、
前記硬質樹脂粉末は、ポリイミド樹脂粉末であり、前記フッ素樹脂 100 体積部に対して 5〜40 体積部配合され、
アクセル操作時において、該摩擦部材が前記回転軸に固定された金属製相手部材に圧接されつつ、該金属製相手部材に対して正逆に相対回転することによりアクセルペダル踏み込み力と戻り力に差を発生させることを特徴とするアクセル操作抵抗発生装置用押し当て部材。
前記押し当て部材はシート状の摩擦部材と金属製板状部材とが接着されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のアクセル操作抵抗発生装置用押し当て部材。
前記押し当て部材の金属製板状部材の外径には突起が形成され、ハウジング内の凹部に嵌合することによって回転不可能となっていることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載のアクセル操作抵抗発生装置用押し当て部材。