JP5060608B2 - アクセルペダル装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両等に適用されるアクセルペダル装置に関し、特に、ドライブバイワイヤーシステムを採用した車両に適用されるアクセルペダル装置に関する。

車両、特に自動車に搭載されるエンジンの燃焼状態、出力、回転制御等を、運転者の意図するアクセルコントロール以上に高精度かつきめ細かに制御する手法として、電子制御スロットルシステムすなわちドライブバイワイヤーシステムが知られている。この電子制御スロットルシステム（ドライブバイワイヤーシステム）は、アクセルペダルとスロットルバルブとをアクセルワイヤーで接続するのではなく、アクセルペダルの踏み込み量を電気信号に変換し、この変換された電気信号に基づいてエンジンの出力制御を行なうものである。

このドライブバイワイヤーシステムにおいては、スロットルバルブの操作荷重がペダル荷重としてアクセルペダルに作用しない。したがって、車両等を一定の速度で走行させる（アクセルペダルを一定の位置に保持する）場合、運転者が疲労しないようにこの荷重を補うような機構が要求される。また、エンジンの出力変動等により車両の加速度が変動し、運転者がその共振系の影響を受けてアクセルペダルの踏み込み量が容易に変動すると、車両の前後振動等を招くことになる。したがって、この振動等を防止するためにも、アクセルペダルの踏み込みに抵抗する力を発生する機構が要求される。

これらに対処するアクセルペダル装置として、例えば、特開平１１−２３５９３６号公報等に記載されたものが知られている。この公報に開示のアクセルペダル装置は、アクセルペダルからの踏力により休止位置から最大踏み込み位置まで揺動させられるペダルアームと、ペダルアームを休止位置に向けて復帰させるリターンスプリングと、ペダルアームにより移動させられる可動摩擦部材と、この可動摩擦部材を元の位置に戻す戻しスプリングと、可動摩擦部材を摺動自在に案内するハウジング等により構成されている。そして、これら可動摩擦部材、ハウジング等により所定の摩擦力を発生する摩擦力発生機構が構成されている。

この摩擦力発生機構によれば、アクセルペダルを踏み込む際に一定の摩擦力が作用してアクセルペダルにペダル荷重を及ぼし、一方、アクセルペダルを戻す際にリターンスプリングの付勢力に拮抗する一定の摩擦力が作用してアクセルペダルの復帰力を低減させるように機能するものである。これによれば、アクセルペダルには所定の操作荷重（ペダル荷重）が作用するため、一定速度で走行する場合にアクセルペダルを所望の位置に保持することができ、運転者の疲労を軽減することができる。

ところで、上記摩擦力発生機構を備えたアクセルペダル装置においては、図２８及び図２９に示すように、アクセルペダルの踏力（ペダル荷重）とアクセルペダルの移動量（ストローク）との関係が、スロットルの全閉（アクセルペダルの踏み始め）から全開（最大踏み込み位置）に至るまで一定幅のヒステリシスとなっている。したがって、図２８に示すように、スロットルの全開側で要求される踏力（ペダル荷重）に合わせると、全閉位置で復帰力が不足してアクセルレスポンス（アクセルフィーリング）が悪くなる虞がある。一方、図２９に示すように、全閉側で要求される踏力（ペダル荷重）に合わせると、全開側で車両の振動に対して運転者あるいはアクセルペダルが共振して、運転性が悪くなる可能性があった。

特開平１１−２３５９３６号公報

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、スロットルの全閉及び全開で要求される踏力（操作荷重）、すなわち、アクセルペダルの移動範囲全域で要求される踏力のヒステリシス特性を満たすと共に、構造の簡化、小型化を図れ、良好な運転性に寄与するアクセルペダル装置を提供することにある。

本発明のアクセルペダル装置は、アクセルペダルから伝わる踏力により休止位置から最大踏み込み位置まで移動可能なペダルアームと、このペダルアームを揺動自在に支持するペダル軸と、ペダルアームを休止位置に向けて復帰させるべく付勢する復帰スプリングと、ペダルアームの移動に伴って摩擦力を発生する摩擦力発生機構とを備えたアクセルペダル装置であって、上記摩擦力発生機構は、摩擦力を発生する摺動面を画定する摺動案内路と、ペダルアームが最大踏み込み位置に向けて移動する際に発生する摩擦力をその移動量に応じて増加させると共にペダルアームが休止位置に向けて移動する際に発生する摩擦力をその移動量に応じて減少させるべく、摺動案内路内に配置されかつペダルアームの移動に応じて摩擦力を変化させる摩擦力可変手段を有し、摩擦力可変手段は、ペダルアームから加えられる荷重により摺動案内路内を移動させられると共にこの荷重に応じてその移動方向と直交する方向に変位するべく摺動面に押し付けられる可動摩擦部材と、可動摩擦部材をペダルアームの荷重と拮抗する向きに付勢する付勢力を発生すると共にこの付勢力に応じてその移動方向と直交する方向に変位させるべく摺動面に可動摩擦部材を押し付けつつ元の位置に戻す戻しスプリングとを有し、可動摩擦部材は、摺動案内路により案内される方向の両側において、その中央部に向けてお互いに近づくように傾斜する第１傾斜面及び第２傾斜面を有し、可動摩擦部材とペダルアームの自由端部との間には、第１傾斜面に当接する傾斜面を有する第１当接部材が配置され、可動摩擦部材と戻しスプリングとの間には、第２傾斜面に当接する傾斜面を有する第２当接部材が配置されている、ことを特徴としている。

この構成によれば、アクセルペダルが踏まれてペダルアームが休止位置から最大踏み込み位置に移動する際には、摩擦力可変手段がその移動量に応じて摺動案内路内にて発生する摩擦力を増加させるため、復帰スプリングの付勢力にアクセルペダルの踏み込み量に伴って増加する摩擦力を加えた分がペダル荷重として作用し、一方、ペダルアームが最大踏み込み位置から休止位置に移動する（戻る）際には、摩擦力可変手段がその移動量に応じて摺動案内路内にて発生する摩擦力を減少させるため、復帰スプリングの付勢力からアクセルペダルの戻し量に伴って減少する摩擦力を減じた分がペダル荷重として作用することになる。
これにより、ペダル荷重の特性としては、休止位置で最小幅になりかつ最大踏み込み位置で最大幅となるヒステリシスが得られることになる。また、発生する摩擦力は、摺動案内路内の摺動面に対して作用し、ペダルアームが摩擦力発生機構に作用する方向に対して、ペダルアームの受ける反作用の方向が一致（１８０°反対の方向）するため、例えばペダルアームを支持するペダル軸等の構成部品に無理な力が加わることもなく、作動の信頼性が高まる。
特に、ペダルアームの踏み込み荷重により最大踏み込み位置に向けて可動摩擦部材が移動するとき、その移動量に応じて戻しスプリングの付勢力も大きくなるため、可動摩擦部材が摺動案内路（摺動面）に押し付けられる押付力、すなわち、摩擦力もその移動量に応じて増加し、一方、戻しスプリングの付勢力により休止位置に向けて可動摩擦部材が移動するとき、その移動量に応じて戻しスプリングの付勢力も小さくなるため、可動摩擦部材が摺動案内路（摺動面）に押し付けられる押付力、すなわち、摩擦力もその移動量に応じて減少する。具体的には、第１当接部材と第２当接部材との間に可動摩擦部材が挟持された状態で、ペダルアームから第１当接部材に踏み込み荷重が作用して最大踏み込み位置に向け移動するとき、戻しスプリングの付勢力に抗して可動摩擦部材が移動しつつ摩擦力を増加させ、一方、戻しスプリングから第２当接部材に付勢力が作用して休止位置に向け移動するとき、可動摩擦部材が移動しつつ摩擦力を減少させる。

上記構成において、摺動案内路は略円形の断面形状をなし、可動摩擦部材は、摺動案内路の内周面に密接する略環状をなしかつ少なくとも一部が周方向を横切る向きに切断されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、可動摩擦部材は円筒状の摺動案内路内を往復動し、可動摩擦部材が径方向外側に向けて押し付けられることで摩擦力を発生する。

上記構成において、ペダルアームの自由端部は、第１当接部材に対して係合及び離脱自在となっている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ペダルアームが休止位置に向けて戻る際に、仮に可動摩擦部材、第１当接部材、あるいは第２当接部材がスティックして元の位置に戻らない場合が生じても、ペダルアームは確実に休止位置に戻ることになる。

上記構成をなすアクセルペダル装置によれば、スロットルの全閉及び全開で要求される踏力（操作荷重）、すなわち、アクセルペダルの移動範囲全域で要求される踏力のヒステリシス特性を満たすと共に、構造の簡化、小型化を達成でき、良好な運転性に寄与するアクセルペダル装置を得ることができる。

本発明に係るアクセルペダル装置の一実施形態を示す正面図である。 本発明に係るアクセルペダル装置の一実施形態を示す右側面図である。 アクセルペダル装置の一部をなす摩擦力発生機構を示す横断面図である。 アクセルペダル装置の一部をなす摩擦力発生機構を示す縦断面図である。 摩擦力可変手段を形成する可動摩擦部材、第１当接部材、及び第２当接部材を示す断面図である。 摩擦力可変手段の動作を説明する図である。 摩擦力可変手段における摩擦力とアクセルペダルのストロークとの関係を示すグラフである。 アクセルペダル装置における踏力のヒステリシスを示すグラフである。 本発明に係るアクセルペダル装置の他の実施形態を示す側面図である。 アクセルペダル装置の一部をなす摩擦力発生機構を示す縦断面図である。 アクセルペダル装置の一部をなす摩擦力発生機構を示す縦断面図である。 第１可動摩擦部材を示す斜視図である。 第２可動摩擦部材を示す斜視図である。 摩擦力可変手段の動作を説明する図である。 アクセルペダル装置における踏力のヒステリシスを示すグラフである。 本発明に係るアクセルペダル装置のさらに他の実施形態を示す側面図である。 図１６に示すアクセルペダル装置の断面図である。 図１６に示すアクセルペダル装置の断面図である。 復帰スプリングの平面図である。 復帰スプリングの側面図である。 ペダルアームを示す平面図である。 第１可動摩擦部材、第２可動摩擦部材、及び遊び荷重用スプリングを示す分解斜視図である。 戻しスプリングの平面図である。 戻しスプリングの側面図である。 摩擦力可変手段の動作を説明する図である。 本発明に係るアクセルペダル装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。 第１可動摩擦部材、第２可動摩擦部材、及び遊び荷重用スプリングを示す分解斜視図である。 従来のアクセルペダル装置における踏力のヒステリシスを示すグラフである。 従来のアクセルペダル装置における踏力のヒステリシスを示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。第１の実施形態に係るアクセルペダル装置は、図１及び図２に示すように、自動車等の車体に固定されるブラケット１０、ブラケット１０に固定されたペダル軸１１、ペダル軸１１により揺動自在に支持されたペダルアーム１２、運転者が踏力を及ぼすアクセルペダル１３、ペダル軸１１の周りに配置された復帰スプリング１４、ペダルアーム１２の上端部（自由端部）１２ａの領域に配置された摩擦力発生機構２０、アクセルペダル１３の踏み込み量を検知するアクセルポジションセンサ３０等を、その基本構成として備えている。

ペダルアーム１２は、ペダル軸１１を揺動支点として、その下端部に固着されたアクセルペダル１３を有し、その上端部が摩擦力発生機構２０に作用する自由端部１２ａを形成している。そして、アクセルペダル１３の踏み込み量を調整することにより、ペダルアーム１２がペダル軸１１回りに揺動して、休止位置（図２中の実線にて示す位置）と最大踏み込み位置との間を移動し、摩擦力発生機構２０に及ぼす荷重が調整されるようになっている。また、ペダルアーム１２の自由端部１２ａには、図３及び図４に示すように、後述する第１当接部材２４に対する係合及び離脱を確実に行わせるための専用部材１２ａ´が取り付けられており、専用部材１２ａ´を介して、ペダルアーム１２の踏み込み荷重が伝達されるようになっている。尚、図２及び図４中の二点鎖線にて示す位置は、休止位置と最大踏み込み位置との間の途中の位置を示す。

復帰スプリング１４は、ペダル軸１１の周りにおいて、その一端部がブラケット１０に掛止され、その他端部がペダルアーム１２に掛止されており、休止位置から最大踏み込み位置側に向けて踏み込まれたペダルアーム１２（アクセルペダル１３）を元の休止位置に復帰させるための付勢力を及ぼすものである。
アクセルポジションセンサ３０は、ブラケット１０に固定されており、その回転軸に固着されたレバー３１が、ペダルアーム１２の一部に連結されている。そして、ペダルアーム１２が揺動すると、この揺動変位がレバー３１を介して回動変位に変換され、アクセルポジションセンサ３０は、その回転軸の角度変位としてアクセルペダル１３の踏み込み量を検知するようになっている。尚、アクセルポジションセンサ３０は接触抵抗式のものであり、その構造は既知であるため、ここでの説明は省略する。

摩擦力発生機構２０は、ペダルアーム１２の移動に伴って摩擦力を発生するものであり、図３（横断面）及び図４（縦断面）に示すように、ブラケット１０の筒状部１０ａに嵌合されて固着された円筒状のハウジング２１、ハウジング２１内に往復動自在に取り付けられた環状の可動摩擦部材２２、可動摩擦部材２２を元の位置へ（図３に示す位置へ）戻すように付勢する戻しスプリング２３、ペダルアーム１２の自由端部１２ａと可動摩擦部材２２との間に配置された第１当接部材２４、可動摩擦部材２２と戻しスプリング２３との間に配置された第２当接部材２５等により構成されている。

ハウジング２１は、ステンレス等の強度及び防錆性のある材料を用いて略円形の断面形状をなすように形成されており、その円筒状の内周面（内壁面）２１ａが摺動面として作用して、可動摩擦部材２２を摺動自在に案内する摺動案内路を形成している。また、ハウジング２１の下側には、図３及び図４に示すように、長尺な切り欠き（スリット）２１ｂが形成されており、切り欠き（スリット）２１ｂを通して、ペダルアーム１２の自由端部１２ａがハウジング２１の内部に往復動自在に挿入されている。

可動摩擦部材２２は、図５に示すように、含油ポリアセタール等の高摺動性材料により略環状に形成され、かつ、その周方向を横切る向きに２箇所で切断された２つの半円弧部材からなり、ハウジング２１に挿入された状態でその外周表面２２ｃが内周面（内壁面）２１ａに密接するようになっている。
また、可動摩擦部材２２は、図５に示すように、ハウジング２１（摺動案内路２１ａ）により案内される方向の両側において、その中央部に向けてお互いに近づくように傾斜する第１傾斜面２２ａ及び第２傾斜面２２ｂを有している。すなわち、第１傾斜面２２ａ及び第２傾斜面２２ｂは、円錐の表面のうち裾部のみからなる表面形状をなし、中心側から外側に向かうにつれて厚みが厚くなるような断面形状となっている。
尚、ここでは、環状の可動摩擦部材２２は、２箇所を切断して２つの半円弧部材として構成したが、これに限定されるものではなく、１箇所を切断して１つの環状部材として構成しても良く、又、複数箇所を切断して複数の円弧部材により構成しても良い。また、ここでは、可動摩擦部材２２として環状のものを示したが、これに限らず分割された角形（四角）のものでも良い。

第１当接部材２４は、図５に示すように、円板状のプレートに形成されると共にその一側部において、可動摩擦部材２２の第１傾斜面２２ａと適合（当接）するように、円錐の表面のうち裾部のみからなる表面形状をなす傾斜面２４ａが形成されている。すなわち、第１当接部材２４の傾斜面２４ａが第１傾斜面２２ａに当接されて押し付けられると、傾斜面２４ａのくさび作用により、環状の可動摩擦部材２２は径方向外側に向かって押し広げられることになる。
第２当接部材２５は、図５に示すように、略キャップ状に形成されると共にその一側部において、可動摩擦部材２２の第２傾斜面２２ｂと適合（当接）するように、円錐の表面のうち裾部のみからなる表面形状をなす傾斜面２５ａが形成され、その他側部において戻しスプリング２３の一端側を収容する凹部２５ｂが形成されている。すなわち、第２当接部材２５の傾斜面２５ａが第２傾斜面２２ｂに当接されて押し付けられると、傾斜面２５ａのくさび作用により、環状の可動摩擦部材２２は径方向外側に向かって押し広げられることになる。
第１当接部材２４及び第２当接部材２５は、図５中の二点鎖線にて及び図６にて示すように、可動摩擦部材２２を両側から挟持する状態で組み付けられ、両者は可動摩擦部材２２から離れることなく当接した状態で移動することになる。

したがって、その移動の瞬間において、第１当接部材２４の外側（図６中の右側）からペダルアーム１２の踏み込み荷重Ｆが作用すると、この荷重Ｆに拮抗する向きに、第２当接部材２５の外側（図６中の左側）から戻しスプリング２３の付勢力Ｆが反力として作用することになる。
ここで、上記第１傾斜面２２ａ及び傾斜面２４ａの法線と可動摩擦部材２２の移動方向とのなす角度がθ１、上記第２傾斜面２２ｂ及び傾斜面２５ａの法線と可動摩擦部材２２の移動方向とのなす角度がθ２となるように設定されている。
したがって、アクセルペダル１３（ペダルアーム１２）が踏み込まれるとき、可動摩擦部材２２は最大踏み込み位置に向けて（図６中の左側に向けて）移動することになり、このとき、可動摩擦部材２２には、移動方向と直交する方向に変位させるべく押し付ける（ハウジング２１の内周面（内壁面）２１ａに向けて押し付ける）押付力として、Ｎ１＝Ｆｔａｎθ１、Ｎ２＝Ｆｔａｎθ２が作用する。すなわち、アクセルペダル１３が踏み込まれて、可動摩擦部材２２が最大踏み込み位置に（図６中の左側に）向けて移動する際に、摺動面の動摩擦係数をμとすると、移動方向と反対の向きに（図６中の右向きに）摩擦力ｆ１＝μＮ１＋μＮ２が作用することになる。
一方、アクセルペダル１３（ペダルアーム１２）が踏み込む前の休止位置に向けて戻されるとき、可動摩擦部材２２は休止位置に向けて（図６中の右側に向けて）移動することになり、このとき、可動摩擦部材２２には、移動方向と直交する方向に変位させるべく押し付ける（ハウジング２１の内周面（内壁面）２１ａに向けて押し付ける）押付力として、同様にＮ１＝Ｆｔａｎθ１、Ｎ２＝Ｆｔａｎθ２が作用する。

すなわち、アクセルペダル１３が戻されて、可動摩擦部材２２が休止位置に（図６中の右側に）向けて移動する際に、摺動面の動摩擦係数をμとすると、移動方向と反対の向きに（図６中の左向きに）摩擦力ｆ２＝−（μＮ１＋μＮ２）が作用することになる。
この力関係を図７に基づいて説明すると、踏み込み荷重Ｆ及び付勢力Ｆはアクセルペダル１３の踏込み量（ｘ）の１次関数として表されるため、休止位置から最大踏み込み位置に向かう際の摩擦力ｆ１は、
ｆ１＝μＦ（ｘ）（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２）
で表される。したがって、休止位置（ｘ＝０）の時点では、
ｆ１（０）＝μＦ（０）（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２）
の摩擦力が作用し、一方、最大踏み込み位置（ｘ＝ｍａｘ）に至る時点では、
ｆ１（ｍａｘ）＝μＦ（ｍａｘ）（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２）
の摩擦力が作用することになる。このとき、
ｆ１（ｍａｘ）＞ｆ１（０）
の関係にあるため、ペダルアーム１２が最大踏み込み位置に向けて移動する際にその移動量（ｘ）に応じて、発生する摩擦力ｆ１は直線的に増加することになる。
一方、アクセルペダル１３すなわちペダルアーム１２が、最大踏み込み位置から休止位置に向かう際の摩擦力ｆ２は、
ｆ２＝−μＦ（ｘ）（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２）
で表される。したがって、最大踏み込み位置（ｘ＝ｍａｘ）の時点では、
ｆ２（ｍａｘ）＝−μＦ（ｍａｘ）（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２）
の摩擦力が作用し、一方、休止位置（ｘ＝０）に至る時点では、
ｆ２（０）＝−μＦ（０）（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２）
の摩擦力が作用することになる。このとき、
│ｆ２（ｍａｘ）│＞│ｆ２（０）│
の関係にあるため、ペダルアーム１２が休止位置に向けて移動する際にその移動量（ｘ）に応じて、発生する摩擦力ｆ２は直線的に減少することになる。

上記の説明から明らかなように、ハウジング２１の摺動案内路２１ａ内に配置された可動摩擦部材２２、第１当接部材２４、第２当接部材２５、戻しスプリング２３等により、ペダルアーム１２が最大踏み込み位置に向けて移動する際に、発生する摩擦力ｆ１をその移動量に応じて増加させると共に、ペダルアーム１２が休止位置に向けて移動する際に、発生する摩擦力ｆ２をその移動量に応じて減少させる、すなわち、ペダルアーム１２の移動に応じて摩擦力を変化させる摩擦力可変手段が構成されている。

さらに、上記摩擦力可変手段により得られる摩擦力ｆ１，ｆ２と、復帰スプリング１４の付勢力及び戻しスプリング２３の付勢力の合力Ｆ０とを重ね合わせると、アクセルペダル１３の踏力特性は、図８に示すようなヒステリシスとして得られることになる。すなわち、最大踏み込み位置に向かう往路と休止位置に戻る復路とにおいて、休止位置側ではヒステリシスが小さく（幅狭）になり、最大踏み込み位置側ではヒステリシスが大きく（幅広）になる。
したがって、従来のワイヤー付きアクセルペダル装置の場合と類似した踏力特性が得られ、これにより、好ましい操作フィーリング、レスポンス特性、車両の制御性等が得られる。

次に、上記アクセルペダル装置の動作について、図８に基づいて説明する。
先ず、アクセルペダル１３が踏み込まれていない状態で、ペダルアーム１２（及びアクセルペダル１３）は休止位置（スロットルバルブの全閉状態に対応する位置）に位置している。このとき、ペダルアーム１２には、復帰スプリング１４の付勢力及び戻しスプリング２３の付勢力の合力Ｆ０（０）が休止位置に向けて作用している。
この休止位置にある状態から、アクセルペダル１３が踏まれてペダルアーム１２が最大踏み込み位置に向けて移動し始めると、ペダルアーム１２の自由端部１２ａ（１２ａ´）から第１当接部材２４に踏み込み荷重Ｆが作用すると共に、第２当接部材２５に戻しスプリング２３の付勢力Ｆが反力として作用する。と同時に、摩擦力ｆ１が作用し始める。このとき、Ｐ１の位置における踏力（ペダル荷重）は、ｆ１（０）＋Ｆ０（０）となる。
続いて、アクセルペダル１３がさらに踏み込まれると、踏力はｆ１＋Ｆ０の線に沿って増加し、最大踏み込み位置Ｐ２に達した時点で、その踏力はｆ１（ｍａｘ）＋Ｆ０（ｍａｘ）となり、最大値を示すことになる。

次に、この最大踏み込み位置にアクセルペダル１３が位置する状態から踏力を弱めて戻し始めると、今度は逆向きに摩擦力ｆ２が作用し始める。このとき、Ｐ３の位置における踏力は、ｆ２（ｍａｘ）＋Ｆ０（ｍａｘ）となる。
続いて、アクセルペダル１３が戻され続けると、踏力はｆ２＋Ｆ０の線に沿って減少し、休止位置Ｐ４に達した時点で、その踏力はｆ２（０）＋Ｆ０（０）となり、最小値を示すことになる。
アクセルペダル１３の踏み込み及び戻し動作が行なわれると、踏力は上記ヒステリシスに沿って変化することになる。
ところで、可動摩擦部材２２、第１当接部材２４、あるいは第２当接部材２５が、仮にハウジング２１内でスティックして戻らなくなった場合でも、ペダルアーム１２の自由端部１２ａ（１２ａ´）は、第１当接部材２４に対して係合及び離脱自在に構成されているため、復帰スプリング１４の付勢力により、アクセルペダル１３及びペダルアーム１２は、必ず休止位置に戻されることになる。
したがって、アクセルポジションセンサ３０によりアクセルペダル１３の作動状態を検知する際のフェールセーフ機能が確保されることになる。

以上述べたように、この実施形態に係るアクセルペダル装置によれば、可動摩擦部材２２、第１当接部材２４、第２当接部材２５等の簡単な構造により、又、第１傾斜面２２ａ及び傾斜面２４ａの角度θ１及び第２傾斜面２２ｂ及び傾斜面２５ａの角度θ２を適宜選定することにより、踏力（ペダル荷重）のヒステリシス特性を自由に設定することができ、アクセルペダル１３の操作フィーリングを向上させることができ、アクセルコントロールの容易なアクセルペダル装置を得ることができる。また、車両における振動あるいは異常音等の発生を容易に防止することができる。さらに、構造が簡単である故に、組み付けが容易で、製造コストを低減することができる。

図９ないし図１５は、本発明に係るアクセルペダル装置の他の実施形態を示すものであり、図９ないし図１３は構成図、図１４及び図１５は動作及び踏力特性を説明するための図である。
この実施形態に係るアクセルペダル装置は、図９に示すように、自動車等の車体４９に固定されるブラケット５０、ブラケット５０に固定されたペダル軸５１、ペダル軸５１により揺動自在に支持されたペダルアーム５２、運転者が踏力を及ぼすアクセルペダル５３、ペダル軸５１の周りに配置された復帰スプリング５４、ペダル軸５１よりも上方の領域においてペダルアーム５２に固着されたレバー５５、レバー５５の上端部（ペダルアーム５２の自由端部に相当する部分）５５ａの領域に配置された摩擦力発生機構６０、アクセルペダル５３の踏み込み量を検知するアクセルポジションセンサ（不図示）等を、その基本構成として備えている。

ペダルアーム５２は、ペダル軸５１を揺動支点として、その下端部に固着されたアクセルペダル５３を有し、その上端部すなわちレバー５５の上端部５５ａが摩擦力発生機構６０に作用する自由端部を形成している。そして、アクセルペダル５３の踏み込み量を調整することにより、ペダルアーム５２がペダル軸５１回りに揺動して、休止位置（図９中の実線にて示す位置）と最大踏み込み位置との間を移動し、摩擦力発生機構６０に及ぼす荷重が調整されるようになっている。また、ペダルアーム５２の自由端部５５ａには、図９ないし図１１に示すように、後述する第１可動摩擦部材６３に対する係合及び離脱を確実に行わせるための当接部材５６が取り付けられており、当接部材５６を介して、ペダルアーム５２の荷重が伝達されるようになっている。尚、図９中の二点鎖線にて示す位置は、休止位置と最大踏み込み位置との間の途中の位置を示す。

復帰スプリング５４は、ペダル軸５１の周りにおいて、その一端部がブラケット５０に掛止され、その他端部がペダルアーム５２に掛止されており、休止位置から最大踏み込み位置側に向けて踏み込まれたペダルアーム５２（アクセルペダル５３）を元の休止位置に復帰させるための付勢力を及ぼすものである。
アクセルポジションセンサは、ブラケット５０に固定されており、そのセンサ駆動ピン７０が、図９ないし図１１に示すように、当接部材５６と共にレバー５５の自由端部（上端部）５５ａに連結されている。そして、ペダルアーム５２が揺動すると、この揺動変位がセンサ駆動ピン７０を介してアクセルポジションセンサへ取り込まれ、アクセルペダル５３の踏み込み量を検知するようになっている。尚、アクセルポジションセンサは接触抵抗式のものであり、その構造は既知であるため、ここでの説明は省略する。

摩擦力発生機構６０は、ペダルアーム５２（レバー５５）の移動に伴って摩擦力を発生するものであり、図１０及び図１１の縦断面に示すように、ブラケット５０に固着された筒状のハウジング６１及びエンドプレート６２、ハウジング６１内に往復動自在に取り付けられた第１可動摩擦部材６３及び第２可動摩擦部材６４、第２可動摩擦部材６４を元の位置へ（図１０に示す位置へ）戻すように付勢する戻しスプリング６５、第１可動摩擦部材６３と第２可動摩擦部材６４との間に配置された遊び荷重用スプリング６６等により構成されている。

ハウジング６１は、ステンレス等の強度及び防錆性のある材料を用いて略矩形の断面形状をなすように形成されており、その左側端部には閉鎖壁部６１ａが形成され、その右側端部には開口部６１ｂが形成されている。そして、図１０に示すように、ハウジング６１内に、第１可動摩擦部材６３、遊び荷重用スプリング６６、第２可動摩擦部材６４、及び戻しスプリング６５が順次に収容された状態で、開口部６１ｂを塞ぐようにエンドプレート６２が取り付けられている。
したがって、ハウジング６１の内壁面６１ｃが摺動面として作用し、第１可動摩擦部材６３及び第２可動摩擦部材６４を摺動自在に案内する摺動案内路を形成している。また、ハウジング６１の下側には、図１０及び図１１に示すように、長尺な切り欠き（スリット）６１ｄが形成されており、切り欠き６１ｄを通して、ペダルアーム５２の自由端部、すなわち、レバー５５の自由端部５５ａ及び当接部材５６がハウジング６１の内部に往復動自在に挿入されている。尚、ハウジング６１の側壁には、センサ駆動ピン７０の取り付け及び移動を許容するための切り欠き（不図示）が形成されている。

第１可動摩擦部材６３は、含油ポリアセタール等の高摺動性材料により形成されており、図１２に示すように、略矩形形状をなす本体部６３ａ、本体部６３ａの下側に一体的に形成されてハウジング６１の内壁面６１ｃに沿う方向に伸長する２本の接触アーム６３ｂ、接触アーム６３ｂの伸長方向に対してその法線のなす角度がθとなるように形成された第１傾斜面６３ｃ、本体部６３ａの略中央部に形成された凹部６３ｄ等により形成されている。
第２可動摩擦部材６４は、含油ポリアセタール等の高摺動性材料により形成されており、図１３に示すように、略矩形形状をなす本体部６４ａ、本体部６４ａの上側に一体的に形成されてハウジング６１の内壁面６１ｃに沿う方向に伸長する２本の接触アーム６４ｂ、接触アーム６４ｂの伸長方向に対してその法線のなす角度がθとなるように形成された第２傾斜面６４ｃ、本体部６４ａの略中央部において先端が閉鎖するように形成された筒状部６４ｄ等により形成されている。

遊び荷重用スプリング６６は、圧縮型のコイルスプリングからなり、図１０及び図１１に示すように、その一端部が第１可動摩擦部材６３の凹部６３ｄに収容され、又、その他端部が第２可動摩擦部材６４の筒状部６４ｄ内に収容されて、第１可動摩擦部材６３と第２可動摩擦部材６４とをお互いに遠ざける向きに付勢力を発生している。尚、遊び荷重用スプリング６６の付勢力は、最も圧縮された状態において、最も伸びた状態にある戻しスプリング６５の付勢力よりも小さいか若しくは同等となるように設定されている。
戻しスプリング６５は、図１０及び図１１に示すように、圧縮型のコイルスプリングで直径の大きい第１戻しスプリング６５ａ、同様に圧縮型のコイルスプリングで直径の小さい第２戻しスプリング６５ｂにより構成され、第２可動摩擦部材６４とエンドプレート６２との間に配置されている。このように、戻しスプリング６５を、二つのコイルスプリングにより構成することで、付勢力を設定する際の自由度が増加し、又、装置の小型化も行なうことができる。

上記第１可動摩擦部材６３と第２可動摩擦部材６４とは、図１０及び図１１に示すように、ハウジング６１の摺動案内路（内壁面）６１ｃに沿って移動する方向において、第１傾斜面６３ｃと第２傾斜面６４ｃとが当接し得るように、お互いに対向して配置されている。すなわち、第１可動摩擦部材６３と第２可動摩擦部材６４とがお互いに押し付けられると、第１傾斜面６３ｃと第２傾斜面６４ｃとのくさび作用により、第１可動摩擦部材６３が下向きにかつ第２可動摩擦部材６４が上向きに、すなわち摺動案内路（内壁面）６１ｃに案内されて移動する方向に対して直交する方向にお互いに遠ざかるように、ハウジング６１の内壁面６１ｃに押し付けられることになる。

例えば、図１４に示すように、第１可動摩擦部材６３の外側（図１４中の左側）からペダルアーム５２（レバー５５）の荷重Ｆが作用すると、第１可動摩擦部材６３と第２可動摩擦部材６４とは離れることなく当接した状態で移動することから、その移動の瞬間においては、第２可動摩擦部材６４の外側（図１４中の右側）から、この荷重Ｆと拮抗する向きに戻しスプリング６５の付勢力Ｆが反力として作用することになる。
したがって、アクセルペダル１３（ペダルアーム１２）が踏み込まれるとき、第１可動摩擦部材６３及び第２可動摩擦部材６４は最大踏み込み位置に向けて（図１４中の右側に向けて）移動することになり、このとき、第１可動摩擦部材６３を下向きにかつ第２可動摩擦部材６４を上向きに、お互いを遠ざけるようにハウジング６１の内壁面６１ｃに向けて押し付ける押付力として、Ｎ＝Ｆｔａｎθが作用する。
すなわち、アクセルペダル５３が踏み込まれて、第１可動摩擦部材６３及び第２可動摩擦部材６４が最大踏み込み位置に（図１４中の右側に）向けて移動する際に、第１可動摩擦部材６３及び第２可動摩擦部材６４と摺動案内路（内壁面）６１ｃとの間には、摺動面の動摩擦係数をμとすると、移動方向と反対の向きに（図１４中の左向きに）摩擦力ｆ１＝μＮ、すなわち、ｆ１＝μＦｔａｎθが作用することになる。
一方、アクセルペダル５３（ペダルアーム５２）が踏み込む前の休止位置に向けて戻されるとき、第１可動摩擦部材６３及び第２可動摩擦部材６４は、戻しスプリング６５の付勢力Ｆにより休止位置に向けて（図１４中の左側に向けて）移動することになり、このとき、前述同様に第１可動摩擦部材６３を下向きにかつ第２可動摩擦部材６４を上向きに、それぞれを押し付ける押付力として、Ｎ＝Ｆｔａｎθが作用する。

すなわち、アクセルペダル５３の踏み込みが戻されて、第１可動摩擦部材６３及び第２可動摩擦部材６４が休止位置に（図１４中の左側に）向けて移動する際に、第１可動摩擦部材６３及び第２可動摩擦部材６４と摺動案内路（内壁面）６１ｃとの間には、摺動面の動摩擦係数をμとすると、移動方向と反対の向きに（図１４中の右向きに）摩擦力ｆ２＝−μＮ、すなわち、ｆ２＝−μＦｔａｎθが作用することになる。
この力関係を説明すると、ペダルアーム５２の荷重Ｆ及び戻しスプリング６５の付勢力（反力）Ｆはアクセルペダル５３の踏み込み量（ｘ）の１次関数として表されるため、休止位置から最大踏み込み位置に向かう際の摩擦力ｆ１は、
ｆ１＝μＦ（ｘ）ｔａｎθ
で表される。したがって、休止位置（ｘ＝０）の時点では、
ｆ１（０）＝μＦ（０）ｔａｎθ
の摩擦力が作用し、一方、最大踏み込み位置（ｘ＝ｍａｘ）に至る時点では、
ｆ１（ｍａｘ）＝μＦ（ｍａｘ）ｔａｎθ
の摩擦力が作用することになる。このとき、
ｆ１（ｍａｘ）＞ｆ１（０）
の関係にあるため、ペダルアーム５２が最大踏み込み位置に向けて移動する際にその移動量（ｘ）に応じて、発生する摩擦力ｆ１は直線的に増加することになる。
一方、アクセルペダル５３すなわちペダルアーム５２が、最大踏み込み位置から休止位置に向かう際の摩擦力ｆ２は、
ｆ２＝−μＦ１（ｘ）ｔａｎθ
で表される。
したがって、最大踏み込み位置（ｘ＝ｍａｘ）の時点では、
ｆ２（ｍａｘ）＝−μＦ（ｍａｘ）ｔａｎθ
の摩擦力が作用し、一方、休止位置（ｘ＝０）に至る時点では、
ｆ２（０）＝−μＦ（０）ｔａｎθ
の摩擦力が作用することになる。このとき、
│ｆ２（ｍａｘ）│＞│ｆ２（０）│
の関係にあるため、ペダルアーム５２が休止位置に向けて移動する際にその移動量（ｘ）に応じて、発生する摩擦力ｆ２は直線的に減少することになる。すなわち、前述の図７に示すものと同様の摩擦力が得られることになる。

上記の説明から明らかなように、ハウジング６１の摺動案内路（内壁面）６１ｃ内に配置された第１可動摩擦部材６３、第２可動摩擦部材６４、戻しスプリング６５等により、ペダルアーム５２が最大踏み込み位置に向けて移動する際に、発生する摩擦力ｆ１をその移動量に応じて増加させると共に、ペダルアーム５２が休止位置に向けて移動する際に、発生する摩擦力ｆ２をその移動量に応じて減少させる、すなわち、ペダルアーム５２の移動に応じて摩擦力を変化させる摩擦力可変手段が構成されている。
さらに、上記摩擦力可変手段により得られる摩擦力ｆ１，ｆ２と、復帰スプリング５４の付勢力、遊び荷重用スプリング６６の付勢力、及び戻しスプリング６５の付勢力とを重ね合わせると、アクセルペダル５３の踏力（ペダル荷重）特性は、図１５に示すようなヒステリシスとして得られることになる。すなわち、最大踏み込み位置に向かう往路と休止位置に戻る復路とにおいて、休止位置側ではヒステリシスが小さく（幅狭）なり、レスポンス、操作フィーリング等が良好になり、又、アクセルペダル５３の戻り不良に対する余裕代を大きくすることができる。一方、最大踏み込み位置側ではヒステリシスが大きく（幅広）になり、車両（エンジン）の制御性が良好になる。

次に、上記アクセルペダル装置の動作について、図１５に基づいて説明する。
先ず、アクセルペダル５３が踏み込まれていない状態で、ペダルアーム５２（及びアクセルペダル５３）は休止位置（スロットルバルブの全閉状態に対応する位置）に位置している。このとき、ペダルアーム５２には、復帰スプリング５４及び遊び荷重用スプリング６６の付勢力が作用し、図１０に示すように、当接部材５６がハウジング６１の閉鎖壁部６１ａに当接し、休止位置に停止している。
また、図１０に示すように、第２可動摩擦部材６４は、戻しスプリング６５の付勢力により付勢されて、その腕部６４ｂの一端部がハウジング６１の閉鎖壁部６１ａに形成されたストッパ６１ａ´に当接し、休止位置に停止している。さらに、第１可動摩擦部材６３は、遊び荷重用スプリング６６により付勢されて、第２可動摩擦部材６４から離脱すると共に当接部材５６に当接し、休止位置に停止している。

この休止位置にある状態から、アクセルペダル５３が踏み込まれてペダルアーム５２が最大踏み込み位置に向けて移動し始めると、ペダルアーム５２の自由端部５２ａ（レバー５５の上端部５５ａに取り付けられた当接部材５６）から加わる荷重Ｆにより、第１可動摩擦部材６３は、遊び荷重用スプリング６６を圧縮させつつ（図１０中右向きに）移動し始め、所定の距離だけ移動した時点すなわち図１５中のＰ１点で、図１１に示すように、第２可動摩擦部材６４に当接する。
この移動行程においては、第１可動摩擦部材６３はハウジング６１の摺動案内路（内壁面）６１ｃを摺動するが、この摺動による摩擦力は極力小さくなるように設定されている。
さらに、アクセルペダル５３が踏み込まれると、第１可動摩擦部材６３及び第２可動摩擦部材６４は、図１１中右向きに移動し始めると共に、第１可動摩擦部材６３の第１傾斜面６３ｃと第２可動摩擦部材６４の第２傾斜面６４ｃとのくさび作用により、第１可動摩擦部材６３の腕部６３ｂ及び第２可動摩擦部材６４の腕部６４ｂとハウジング６１の摺動案内路（内壁面）６１ｃとの間には、図１１中左向きに摩擦力ｆ１が作用し始める。そして、アクセルペダル５３の踏力は、ｆ１＋Ｆ０の線に沿って増加し、最大踏み込み位置Ｐ２に達した時点で、その踏力はｆ１（ｍａｘ）＋Ｆ０（ｍａｘ）となり、最大値を示すことになる。

次に、この最大踏み込み位置にアクセルペダル５３が位置する状態から踏力を弱めて戻し始めると、戻しスプリング６５の付勢力Ｆにより、第２可動摩擦部材６４及び第１可動摩擦部材６３は休止位置に向けて（図１１中の左側に向けて）移動し始める。と同時に、第２可動摩擦部材６４の第２傾斜面６４ｃと第１可動摩擦部材６３の第１傾斜面６３ｃとのくさび作用により、第２可動摩擦部材６４の腕部６４ｂ及び第１可動摩擦部材６３の腕部６３ｂとハウジング６１の摺動案内路（内壁面）６１ｃとの間には、図１１中右向きに摩擦力ｆ２が作用し始める。ここで、図１５中のＰ３点における摩擦力ｆ２は、ｆ２（ｍａｘ）＋Ｆ０（０）となる。そして、アクセルペダル５３の踏力は、ｆ２＋Ｆ０の線に沿って減少し、第２可動摩擦部材６４の腕部６４ｃがストッパ６１ａ´に当接して停止した時点（図１５中のＰ４点）で、摩擦力ｆ２は作用しなくなる。そして、図１５中のＰ５を通って、アクセルペダル５３は休止位置に至る。
アクセルペダル５３の踏み込み及び戻し動作が行なわれると、踏力は図１５に示すヒステリシスに沿って変化することになる。
ところで、第２可動摩擦部材６４あるいは第１可動摩擦部材６３が、仮にハウジング６１内でスティックして戻らなくなった場合でも、ペダルアーム５２の自由端部５２ａすなわちレバー５５の上端部５５ａに取り付けられた当接部材５６は、第１可動摩擦部材６３に対して係合及び離脱自在に構成されているため、復帰スプリング５４の付勢力により、アクセルペダル５３及びペダルアーム５２は、必ず休止位置に戻されることになる。
したがって、アクセルポジションセンサによりアクセルペダル５３の作動状態を検知する際のフェールセーフ機能が確保されることになる。

以上述べたように、この実施形態に係るアクセルペダル装置によれば、第１可動摩擦部材６３、第２可動摩擦部材６４、ハウジング６１等の簡単な構造により、又、第１傾斜面６３ｃ及び第２傾斜面６４ｃの角度θを適宜選定することにより、踏力（ペダル荷重）のヒステリシス特性を自由に設定することができ、アクセルペダル５３の操作フィーリングを向上させることができ、アクセルコントロールの容易なアクセルペダル装置を得ることができる。また、車両における振動あるいは異常音等の発生を容易に防止することができる。さらに、構造が簡単である故に、組み付けが容易で、製造コストを低減することができる。

図１６ないし図２５は、本発明に係るアクセルペダル装置のさらに他の実施形態を示すものであり、図１６ないし図２４は構成図、図２５は動作を説明するための図である。
この実施形態に係るアクセルペダル装置は、図１６ないし図１８に示すように、自動車等の車体９０に固定されるブラケット１００、ブラケット１００に一体的に形成されたハウジング１１０、ハウジング１１０を覆うカバー１２０、ハウジング１１０及びカバー１２０に回動自在に支持されたペダル軸１３０、ペダル軸１３０に固着されて揺動自在に支持されたペダルアーム１４０、運転者が踏力を及ぼすアクセルペダル１５０、ペダル軸１３０の周りに配置された復帰スプリング１６０、ペダルアーム１４０の自由端部１４１の領域に配置された摩擦力発生機構１７０、アクセルペダル１５０の踏み込み量を検知するアクセルポジションセンサ１８０、センサコネクタ１９０等を、その基本構成として備えている。

ハウジング１１０には、図１７及び図１８に示すように、ペダル軸１３０を嵌合して回動自在に支持するための嵌合穴（軸受穴）１１１、嵌合穴１１１の中心から距離Ｄだけ偏倚した位置にあるＣ点を中心とした曲率半径をもつ内側環状溝１１２、同様にＣ点を中心とした曲率半径をもつ外側環状溝１１３、内側環状溝１１２のさらに内側において上側に偏倚した位置に形成されたセンサ用空間部１１４と、外側環状溝１１３のさらに外側においてＣ点を中心とした曲率半径をもつ円弧状溝１１５等が形成されている。
ここでは、円弧状溝１１５の中心をＣ点としたため、外側環状溝１１３にできるだけ近付けて形成でき、これにより、装置の小型化を行うことができる。尚、円弧状溝１１５の中心をペダル軸１３０と一致させることも可能であり、この場合、ペダルアーム１４０の自由端部１４１の移動軌跡が円弧状溝１１５の曲率と一致するため、より確実な係合動作が行われる。
また、円弧状溝１１５は、図１７に示すように、略中間部分から左側が幅広くかつ右側が幅狭に形成されて、その境界部分において段差部１１５ａが形成されている。外側環状溝１１３には、その一部から径方向外側に向かう掛止溝１１３ａが形成されており、後述する戻しスプリング１７３の一端部１７３ａを掛止できるようになっている。内側環状溝１１２には、その一部から径方向内側に向かう掛止溝１１２ａが形成されており、復帰スプリング１６０の一端部１６１を掛止できるようになっている。

復帰スプリング１６０は、図１９及び図２０に示すように、ステンレス等の材料により形成された捩りスプリングであり、ハウジング１１０の内側環状溝１１２に収容された状態で、掛止溝１１２ａに掛止される一端部１６１、ペダルアーム１４０の掛止孔１４２（第２１図参照）に掛止される他端部１６２を備えている。そして、休止位置から最大踏込み位置側に向けて踏込まれたペダルアーム１４０（アクセルペダル１５０）を元の休止位置に復帰させるための付勢力を及ぼすものである。

ペダルアーム１４０は、図１８及び図２１に示すように、ペダル軸１３０を圧入嵌合により固着するための嵌合孔１４０ａ、摩擦力発生機構１７０に作用するべく略直角に折り曲げられた自由端部１４１、復帰スプリング１６０の他端部１６２を掛止する掛止孔１４２、アクセルペダル１５０を保持するロッド１５０ａを連結する下側連結部１４３等を備えた板状の長尺な部材として形成されている。
そして、アクセルペダル１５０の踏み込み量を調整することにより、ペダルアーム１４０がペダル軸１３０回りに揺動して、休止位置（図１６中の実線にて示す位置）と最大踏み込み位置（図１６中の二点鎖線にて示す位置）との間を移動し、摩擦力発生機構１７０に及ぼす荷重が調整されるようになっている。また、ペダルアーム１４０の自由端部１４１は、後述する第１可動摩擦部材１７１に当接するように配置されて、第１可動摩擦部材１７１に対する係合及び離脱が確実に行なわれるようになっており、又、ハウジング１１０に埋設されたゴム部材２００に当接して、休止位置に停止するようになっている。

アクセルポジションセンサ１８０は、ハウジング１１０のセンサ用空間部１１４に配置されており、ペダルアーム１４０と一体的に回動するロータ、ハウジング１１０に固定されたステータ、永久磁石、ホール素子等からなる非接触式のセンサである。そして、ペダルアーム１４０が揺動すると、この揺動変位がホール素子を通過する磁束の変化として検出され、アクセルペダル１５０の踏み込み量を検知するようになっている。

摩擦力発生機構１７０は、ペダルアーム１４０（アクセルペダル１５０）の移動に伴って摩擦力を発生するものであり、図１７に示すように、ハウジング１１０の円弧状溝１１５内に往復動自在に取り付けられた第１可動摩擦部材１７１及び第２可動摩擦部材１７２、第２可動摩擦部材１７２を元の位置へ（図１７に示す位置へ）戻すように付勢する戻しスプリング１７３、第１可動摩擦部材１７１と第２可動摩擦部材１７２との間に配置された遊び荷重用スプリング１７４等により構成されている。
ここで、ハウジング１１０の円弧状溝１１５の内壁面は摺動面として作用し、第１可動摩擦部材１７１及び第２可動摩擦部材１７２を摺動自在に案内する摺動案内路を形成している。尚、ハウジング１１０の下側には、図１８に示すように、長尺な切り欠き（スリット）１１０ａが形成されており、ペダルアーム１４０に一体的に固着されたペダル軸１３０が取り付けられ、カバー１２０により覆われた状態で、切り欠き１１０ａを通して、ペダルアーム１４０の下側連結部１４３がハウジング１１０の外部に露出するようになっている。

第１可動摩擦部材１７１は、含油ポリアセタール等の高摺動性材料により形成されており、図２２に示すように、円弧状溝１１５と同一の曲率をなす円弧面１７１ａ，１７１ｂ、円弧面１７１ａ，１７１ｂの接線に対してその法線のなす角度がθとなるように形成された第１傾斜面１７１ｃ、第１傾斜面１７１ｃと反対側に形成された背面１７１ｄ、第１傾斜面１７１ｃに開口するように形成された筒状穴１７１ｅ等により形成されている。
第２可動摩擦部材１７２は、含油ポリアセタール等の高摺動性材料により形成されており、図２２に示すように、円弧状溝１１５と同一の曲率をなす円弧面１７２ａ，１７２ｂ、円弧面１７２ａ，１７２ｂの接線に対してその法線のなす角度がθとなるように形成された第２傾斜面１７２ｃ、第２傾斜面１７２ｃと反対側に形成された背面１７２ｄ、第２傾斜面１７２ｃに開口するように形成された筒状穴１７２ｅ等により形成されている。

遊び荷重用スプリング１７４は、図２２に示すように、圧縮型のコイルスプリングからなり、その一端部が第１可動摩擦部材１７１の筒状穴１７１ｅに収容され、又、その他端部が第２可動摩擦部材１７２の筒状穴１７２ｅに収容されて、第１可動摩擦部材１７１と第２可動摩擦部材１７２とをお互いに遠ざける向きに付勢力を発生している。
尚、遊び荷重用スプリング１７４の付勢力は、最も圧縮された状態において、最も伸びた状態にある戻しスプリング１７３の付勢力よりも小さいか若しくは同等となるように設定されている。
戻しスプリング１７３は、図２３及び図２４に示すように、ステンレス等の材料により形成された捩りスプリングであり、ハウジング１１０の外側環状溝１１３に収容された状態で、掛止溝１１３ａに掛止される一端部１７３ａ、第２可動摩擦部材１７２の背面１７２ｄに掛止される他端部１７３ｂを備えている。そして、第２可動摩擦部材１７２を元の休止位置に向けて（図１７に示す位置に向けて）復帰させるための付勢力を及ぼしている。

上記第１可動摩擦部材１７１と第２可動摩擦部材１７２とは、図１７に示すように、ハウジング１１０の円弧状溝１１５すなわち摺動案内路（内壁面）に沿って移動する方向において、第１傾斜面１７１ｃと第２傾斜面１７２ｃとが当接し得るように、お互いに対向して配置されている。すなわち、第１可動摩擦部材１７１と第２可動摩擦部材１７２とがお互いに押し付けられると、第１傾斜面１７１ｃと第２傾斜面１７２ｃとのくさび作用により、第１可動摩擦部材１７１が径方向内側に（下向きに）かつ第２可動摩擦部材１７２が径方向外側に（上向きに）、すなわち円弧状溝１１５に案内されて移動する方向に対して直交する方向にお互いに遠ざかるように、第１可動摩擦部材１７１の円弧面１７１ａが円弧状溝１１５の内側の内壁面に向けて、第２可動摩擦部材１７２の円弧面１７２ｂが円弧状溝１１５の外側の内壁面に向けてそれぞれ押し付けられることになる。

例えば、図２５に示すように、第１可動摩擦部材１７１の外側（図２５中の右側）からペダルアーム１４０の荷重Ｆが作用すると、第１可動摩擦部材１７１と第２可動摩擦部材１７２とは離れることなく当接した状態で左側に向かって移動することから、その移動の瞬間においては、第２可動摩擦部材１７２の外側（図２５中の左側）から、この荷重Ｆと拮抗する向きに戻しスプリング１７３の付勢力Ｆが反力として作用することになる。
したがって、アクセルペダル１５０（ペダルアーム１４０）が踏み込まれるとき、第１可動摩擦部材１７１及び第２可動摩擦部材１７２は最大踏み込み位置に向けて（図２５中の左側に向けて）移動することになり、このとき、第１可動摩擦部材１７１を下向きにかつ第２可動摩擦部材１７２を上向きに、お互いを遠ざけるように押し付ける（円弧状溝１１５の内壁面に向けて押し付ける）押付力として、Ｎ＝Ｆｔａｎθが作用する。

すなわち、アクセルペダル１５０が踏み込まれて、第１可動摩擦部材１７１及び第２可動摩擦部材１７２が最大踏み込み位置に（図２５中の左側に）向けて移動する際に、第１可動摩擦部材１７１及び第２可動摩擦部材１７２と円弧状溝１１５の内壁面との間には、摺動面の動摩擦係数をμとすると、移動方向と反対の向きに（図２５中の右向きに）摩擦力ｆ１＝μＮ、すなわち、ｆ１＝μＦｔａｎθが作用することになる。
一方、アクセルペダル１５０（ペダルアーム１４０）が踏み込む前の休止位置に向けて戻されるとき、第１可動摩擦部材１７１及び第２可動摩擦部材１７２は、戻しスプリング１７３の付勢力Ｆにより休止位置に向けて（図２５中の右側に向けて）移動することになり、このとき、前述同様に第１可動摩擦部材１７１を下向きにかつ第２可動摩擦部材１７２を上向きに、それぞれを押し付ける押付力として、Ｎ＝Ｆｔａｎθが作用する。
すなわち、アクセルペダル１５０の踏み込みが戻されて、第１可動摩擦部材１７１及び第２可動摩擦部材１７２が休止位置に（図２５中の右側に）向けて移動する際に、第１可動摩擦部材１７１及び第２可動摩擦部材１７２と円弧状溝１１５の内壁面との間には、摺動面の動摩擦係数をμとすると、移動方向と反対の向きに（図２５中の左向きに）摩擦力ｆ２＝−μＮ、すなわち、ｆ２＝−μＦｔａｎθが作用することになる。

この力関係を説明すると、ペダルアーム１４０の荷重Ｆ及び戻しスプリング１７３の付勢力（反力）Ｆはアクセルペダル１５０の踏込み量（ｘ）の関数として表されるため、休止位置から最大踏み込み位置に向かう際の摩擦力ｆ１は、
ｆ１＝μＦ（ｘ）ｔａｎθ
で表される。したがって、休止位置（ｘ＝０）の時点では、
ｆ１（０）＝μＦ（０）ｔａｎθ
の摩擦力が作用し、一方、最大踏み込み位置（ｘ＝ｍａｘ）に至る時点では、
ｆ１（ｍａｘ）＝μＦ（ｍａｘ）ｔａｎθ
の摩擦力が作用することになる。このとき、
ｆ１（ｍａｘ）＞ｆ１（０）
の関係にあるため、ペダルアーム１４０が最大踏み込み位置に向けて移動する際にその移動量（ｘ）に応じて、発生する摩擦力ｆ１は直線的に増加することになる。
一方、アクセルペダル１５０すなわちペダルアーム１４０が、最大踏み込み位置から休止位置に向かう際の摩擦力ｆ２は、
ｆ２＝−μＦ１（ｘ）ｔａｎθ
で表される。したがって、最大踏込み位置（ｘ＝ｍａｘ）の時点では、
ｆ２（ｍａｘ）＝−μＦ（ｍａｘ）ｔａｎθ
の摩擦力が作用し、一方、休止位置（ｘ＝０）に至る時点では、
ｆ２（０）＝−μＦ（０）ｔａｎθ
の摩擦力が作用することになる。このとき、
│ｆ２（ｍａｘ）│＞│ｆ２（０）│
の関係にあるため、ペダルアーム１４０が休止位置に向けて移動する際にその移動量（ｘ）に応じて、発生する摩擦力ｆ２は直線的に減少することになる。すなわち、前述の第７図に示すものと同様の摩擦力が得られることになる。

上記の説明から明らかなように、ハウジング１１０の摺動案内路としての円弧状溝１１５内に配置された第１可動摩擦部材１７１、第２可動摩擦部材１７２、戻しスプリング１７３（尚、戻しスプリング１７３は、その他端部１７３ｂのみが円弧状溝１１５内に配置されている）等により、ペダルアーム１４０が最大踏み込み位置に向けて移動する際に、発生する摩擦力ｆ１をその移動量に応じて増加させると共に、ペダルアーム１４０が休止位置に向けて移動する際に、発生する摩擦力ｆ２をその移動量に応じて減少させる、すなわち、ペダルアーム１４０の移動に応じて摩擦力を変化させる摩擦力可変手段が構成されている。
さらに、上記摩擦力可変手段により得られる摩擦力ｆ１，ｆ２と、復帰スプリング１６０の付勢力、遊び荷重用スプリング１７４の付勢力、及び戻しスプリング１７３の付勢力とを重ね合わせると、アクセルペダル１５０の踏力（ペダル荷重）特性は、前述の図１５に示すようなヒステリシスとして得られることになる。すなわち、最大踏み込み位置に向かう往路と休止位置に戻る復路とにおいて、休止位置側ではヒステリシスが小さく（幅狭）なり、レスポンス、操作フィーリング等が良好になり、又、アクセルペダル１５０の戻り不良に対する余裕代を大きくすることができる。一方、最大踏み込み位置側ではヒステリシスが大きく（幅広）になり、車両（エンジン）の制御性が良好になる。

次に、上記アクセルペダル装置の動作について、図１５に基づいて説明する。
先ず、アクセルペダル１５０が踏み込まれていない状態で、ペダルアーム１４０（及びアクセルペダル１５０）は休止位置（スロットルバルブの全閉状態に対応する位置）に位置している。このとき、ペダルアーム１４０には、復帰スプリング１６０及び遊び荷重用スプリング１７４の付勢力が作用し、図１７に示すように、その自由端部１４１がハウジング１１０に埋設されたゴム部材２００に当接し、休止位置に停止している。
また、第２可動摩擦部材１７２は、戻しスプリング１７３の付勢力により付勢されて、その第２傾斜面１７２ｃの上端部が円弧状溝１１５の段差部１１５ａに当接し、休止位置に停止している。さらに、第１可動摩擦部材１７１は、遊び荷重用スプリング１７４により付勢されて、第２可動摩擦部材１７２から離脱すると共にその背面１７１ｂがペダルアーム１４０の自由端部１４１に当接し、休止位置に停止している。

この休止位置にある状態から、アクセルペダル１５０が踏み込まれてペダルアーム１４０が最大踏み込み位置に向けて移動し始めると、ペダルアーム１４０の自由端部１４１から加わる荷重Ｆにより、第１可動摩擦部材１７１は、遊び荷重用スプリング１７４を圧縮させつつ（図１７中左向きに）移動し始め、所定の距離だけ移動した時点すなわち図１５中のＰ１点で、第２可動摩擦部材１７２に当接する。この移動行程においては、第１可動摩擦部材１７１はハウジング１１０の円弧状溝１１５を摺動するが、この摺動による摩擦力は極力小さくなるように設定されている。
さらに、アクセルペダル１５０が踏み込まれると、第１可動摩擦部材１７１及び第２可動摩擦部材１７２は、図１７中左向きに移動し始めると共に、第１可動摩擦部材１７１の第１傾斜面１７１ｃと第２可動摩擦部材１７２の第２傾斜面１７２ｃとのくさび作用により、第１可動摩擦部材１７１の円弧面１７１ａ及び第２可動摩擦部材１７２の円弧面１７２ｂと円弧状溝１１５の内壁面との間には、図１７中右向きに摩擦力ｆ１が作用し始める。そして、アクセルペダル１５０の踏力は、ｆ１＋Ｆ０の線に沿って増加し、最大踏み込み位置Ｐ２に達した時点で、その踏力はｆ１（ｍａｘ）＋Ｆ０（ｍａｘ）となり、最大値を示すことになる。
尚、最大踏み込み位置に向けて移動する際に、第１可動摩擦部材１７１の外側の円弧面１７１ｂは、その一部が円弧状溝１１５の外側の内壁面から離れることになるが、くさび作用により円弧状溝１１５の内側の内壁面に向けて押し付けられているため、安定して移動することができる。

次に、この最大踏み込み位置にアクセルペダル１５０が位置する状態から踏力を弱めて戻し始めると、戻しスプリング１７３の付勢力Ｆにより、第２可動摩擦部材１７２及び第１可動摩擦部材１７１は休止位置に向けて（図１７中の右側に向けて）移動し始める。と同時に、第２可動摩擦部材１７２の第２傾斜面１７２ｃと第１可動摩擦部材１７１の第１傾斜面１７１ｃとのくさび作用により、第２可動摩擦部材１７２の円弧面１７２ｂ及び第１可動摩擦部材１７１の円弧面１７１ａと円弧状溝１１５の内壁面との間には、図１７中左向きに摩擦力ｆ２が作用し始める。ここで、図１５中のＰ３点における摩擦力ｆ２は、ｆ２（ｍａｘ）＋Ｆ０（０）となる。そして、アクセルペダル１５０の踏力は、ｆ２＋Ｆ０の線に沿って減少し、第２可動摩擦部材１７２の第２傾斜面１７２ｃの上端部が段差部１１５ａに当接して停止した時点（図１５中のＰ４点）で、摩擦力ｆ２は作用しなくなる。そして、図１５中のＰ５を通って、アクセルペダル１５０は休止位置に至る。
アクセルペダル１５０の踏み込み及び戻し動作が行なわれると、踏力は図１５に示すヒステリシスに沿って変化することになる。

ところで、第２可動摩擦部材１７２あるいは第１可動摩擦部材１７１が、仮に円弧状溝１１５内でスティックして戻らなくなった場合でも、ペダルアーム１４０の自由端部１４１は、第１可動摩擦部材１７１に対して係合及び離脱自在に構成されているため、復帰スプリング１６０の付勢力により、アクセルペダル１５０及びペダルアーム１４０は、必ず休止位置に戻されることになる。
したがって、アクセルポジションセンサ１８０によりアクセルペダル１５０の作動状態を検知する際のフェールセーフ機能が確保されることになる。

以上述べたように、この実施形態に係るアクセルペダル装置によれば、第１可動摩擦部材１７１、第２可動摩擦部材１７２、ハウジング１１０の円弧状溝１１５等の簡単な構造により、又、第１傾斜面１７１ｃ及び第２傾斜面１７２ｃの角度θを適宜選定することにより、踏力（ペダル荷重）のヒステリシス特性を自由に設定することができ、アクセルペダル１５０の操作フィーリングを向上させることができ、アクセルコントロールの容易なアクセルペダル装置を得ることができる。また、車両における振動あるいは異常音等の発生を容易に防止することができる。さらに、構造が簡単である故に、組み付けが容易で、製造コストを低減することができる。

図２６及び図２７は、さらに他の実施形態に係るアクセルペダル装置を示すものであり、上記図１６ないし図２５に示す実施形態に対して、遊び荷重用スプリング１７４の配置を変更した以外は同様の構成となっている。それ故に、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施形態に係るアクセルペダル装置においては、図２６及び図２７に示すように、ハウジング１１０に形成された円弧状溝２１５が、略中央部よりも右寄りに位置において段差部２１５ａを有し、段差部２１５ａを境に、左側が幅広かつ右側が幅狭の溝に形成され、第１可動摩擦部材２７１及び第２可動摩擦部材２７２を摺動自在に案内する摺動案内路を形成している。

第１可動摩擦部材２７１は、含油ポリアセタール等の高摺動性材料により形成されており、図２７に示すように、円弧状溝２１５と同一の曲率をなす円弧面２７１ａ，２７１ｂ、円弧面２７１ａ，２７１ｂの接線に対してその法線のなす角度がθとなるように形成された第１傾斜面２７１ｃ、第１傾斜面２７１ｃと反対側に形成された背面２７１ｄ、背面２７１ｄに開口するように形成された筒状穴２７１ｅ等により形成されている。
第２可動摩擦部材２７２は、含油ポリアセタール等の高摺動性材料により形成されており、図２７に示すように、円弧状溝２１５と同一の曲率をなす円弧面２７２ａ，２７２ｂ、円弧面２７２ａ，２７２ｂの接線に対してその法線のなす角度がθとなるように形成された第２傾斜面２７２ｃ、第２傾斜面２７２ｃと反対側に形成された背面２７２ｄ等により形成されている。

次に、上記アクセルペダル装置の動作について説明すると、先ず、アクセルペダル１５０が踏まれていない状態で、第２可動摩擦部材２７２は戻しスプリング１７３の付勢力により付勢されて、その第２傾斜面２７２ｃが第１可動摩擦部材２７１の第１傾斜面２７１ｃに当接し、さらに、第１可動摩擦部材２７１は、その背面２７１ｄの上端部が円弧状溝２１５の段差部２１５ａに当接し、休止位置に停止している。また、ペダルアーム１４０は、遊び荷重用スプリング１７４及び復帰スプリング１６０の付勢力により付勢されて、その自由端部１４１がゴム部材２００に当接し、休止位置に停止している。
この休止位置にある状態から、アクセルペダル１５０が踏み込まれてペダルアーム１４０が最大踏込み位置に向けて移動し始めると、ペダルアーム１４０の自由端部１４１が、遊び荷重用スプリング１７４を圧縮させつつ（図２６中左向きに）移動し始め、所定の距離だけ移動した時点で第１可動摩擦部材２７１の背面２７１ｄに当接する。

さらに、アクセルペダル１５０が踏み込まれると、第１可動摩擦部材２７１及び第２可動摩擦部材２７２は、図２６中左向きに移動し始めると共に、第１可動摩擦部材２７１の第１傾斜面２７１ｃと第２可動摩擦部材２７２の第２傾斜面２７２ｃとのくさび作用により、第１可動摩擦部材２７１の円弧面２７１ａ及び第２可動摩擦部材２７２の円弧面２７２ｂと円弧状溝２１５の内壁面との間には、図２６中右向きに摩擦力ｆ１が作用し始める。
尚、最大踏み込み位置に向けて移動する際に、第１可動摩擦部材２７１の外側の円弧面２７１ｂは、常に円弧状溝２１５の外側の内壁面に沿って移動するため、より一層安定して移動することができる。

次に、最大踏み込み位置にアクセルペダル１５０が位置する状態から踏力を弱めて戻し始めると、戻しスプリング１７３の付勢力Ｆにより、第２可動摩擦部材２７２及び第１可動摩擦部材２７１は休止位置に向けて（図２６中の右側に向けて）移動し始める。と同時に、第２可動摩擦部材２７２の第２傾斜面２７２ｃと第１可動摩擦部材２７１の第１傾斜面２７１ｃとのくさび作用により、第２可動摩擦部材２７２の円弧面２７２ｂ及び第１可動摩擦部材２７１の円弧面２７１ａと円弧状溝２１５の内壁面との間には、図２６中左向きに摩擦力ｆ２が作用し始める。そして、第１可動摩擦部材２７２の背面２７１ｄの上端部が段差部２１５ａに当接して停止した時点で、摩擦力ｆ２は作用しなくなる。
尚、その他の動作及び踏力ヒステリシスについては、前述の実施形態と同様であるため説明を省略する。

上記実施形態においては、摩擦力可変手段として、可動摩擦部材、摺動案内路、戻しスプリング等により構成されるものを示したが、これに限定されるものではなく、アクセルペダルを踏み込む際に、発生する摩擦力をそのストロークの増加に比例して増加させ、一方、アクセルペダルを戻す際に、発生する摩擦力をその戻しストロークに反比例して減少させる構成であれば、いずれの構成であっても採用することができる。
以上述べたように、本発明のアクセルペダル装置によれば、摩擦力発生機構として、摩擦力を発生する摺動面を画定する摺動案内路内において、ペダルアームが最大踏み込み位置に向けて移動する際に発生する摩擦力をその移動量に応じて増加させると共にペダルアームが休止位置に向けて移動する際に発生する摩擦力をその移動量に応じて減少させる摩擦力可変手段を設けたことにより、ペダル荷重の特性としては、休止位置側で小さく（幅狭）でかつ最大踏み込み位置側で大きく（幅広に）なるヒステリシスが得られる。
これにより、アクセルペダルのレスポンス、操作フィーリング、車両制御性等を向上させることができ、又、振動等を防止することができる。特に、発生する摩擦力は、摺動案内路内においてのみ作用するため、例えばペダルアームを支持するペダル軸等の如く摺動案内路の外部にある構成部品に対して負荷荷重として作用することはない。したがって、ペダル軸等に無理な力が加わることはなく、装置における作動の信頼性が向上する。
また、アクセルペダルの戻り不良に対する余裕代を大きくとることができ、これにより、確実な動作を保証することができる。
さらに、摩擦力可変手段を、円弧状に往復動自在な第１可動摩擦部材及び第２可動摩擦部材、円弧状の摺動案内路、捩りスプリング等からなる戻しスプリング等により構成することにより、構成部品の集約化が行なえ、より一層の装置の小型化を達成することができる。

以上述べたように、本発明に係るアクセルペダル装置は、自動車等の車両に適用されるアクセルペダル装置として有用であり、特に、ドライブバイワイヤーシステムを採用した自動車等のアクセルペダル装置として用いるのに適している。
等においても有用である。

１０ ブラケット
１１ ペダル軸
１２ ペダルアーム
１２ａ 上端部（自由端部）
１３ アクセルペダル
１４ 復帰スプリング
２０ 摩擦力発生機構
２１ ハウジング
２２ 可動摩擦部材
２２ａ 第１傾斜面
２２ｂ 第２傾斜面
２３ 戻しスプリング
２４ 第１当接部材
２４ａ 傾斜面
２５ 第２当接部材
２５ａ 傾斜面
３０ アクセルポジションセンサ
３１ レバー

Claims (3)

1. アクセルペダルから伝わる踏力により休止位置から最大踏み込み位置まで移動可能なペダルアームと、前記ペダルアームを揺動自在に支持するペダル軸と、前記ペダルアームを休止位置に向けて復帰させるべく付勢する復帰スプリングと、前記ペダルアームの移動に伴って摩擦力を発生する摩擦力発生機構とを備え、
   前記摩擦力発生機構は、摩擦力を発生する摺動面を画定する摺動案内路と、前記ペダルアームが前記最大踏み込み位置に向けて移動する際に発生する摩擦力をその移動量に応じて増加させると共に前記ペダルアームが前記休止位置に向けて移動する際に発生する摩擦力をその移動量に応じて減少させるべく、前記摺動案内路内に配置されかつ前記ペダルアームの移動に応じて摩擦力を変化させる摩擦力可変手段を有し、
   前記摩擦力可変手段は、前記ペダルアームから加えられる荷重により前記摺動案内路内を移動させられると共に前記荷重に応じてその移動方向と直交する方向に変位するべく前記摺動面に押し付けられる可動摩擦部材と、前記可動摩擦部材を前記ペダルアームの荷重と拮抗する向きに付勢する付勢力を発生すると共に前記付勢力に応じてその移動方向と直交する方向に変位させるべく前記摺動面に前記可動摩擦部材を押し付けつつ元の位置に戻す戻しスプリングを有し、
   前記可動摩擦部材は、前記摺動案内路により案内される方向の両側において、その中央部に向けてお互いに近づくように傾斜する第１傾斜面及び第２傾斜面を有し、
   前記可動摩擦部材と前記ペダルアームの自由端部との間には、前記第１傾斜面に当接する傾斜面を有する第１当接部材が配置され、
   前記可動摩擦部材と前記戻しスプリングとの間には、前記第２傾斜面に当接する傾斜面を有する第２当接部材が配置されている、
   ことを特徴とするアクセルペダル装置。
2. 前記摺動案内路は、略円形の断面形状をなし、
   前記可動摩擦部材は、前記摺動案内路の内周面に密接する略環状をなし、かつ、少なくとも一部が周方向を横切る向きに切断されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアクセルペダル装置。
3. 前記ペダルアームの自由端部は、前記第１当接部材に対して係合及び離脱自在となっている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアクセルペダル装置。
   

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