JP5463383B2 - 能動タイプのエコペダル装置 - Google Patents
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Description
この方式が適用された一例として、走行条件に応じて運転者に加速ペダルの踏力を通常と異なって印加する作動モードを実施することにより、加速ペダルを踏んでいる運転者に通常と異なるペダル反力を感じさせ、加速ペダルの操作回数を減少させる方式がある(例えば特許文献1を参照)。
このような作動モードを、通常、エコモード(Eco Mode)といい、これを適用したペダルをエコペダルと称する。
即ち、エコモードでは、運転者がばねを介したペダル反力とは異なったペダル反力を感じることにより、無駄な加速ペダルの操作回数を減少させ、燃費を改善する。
永久磁石DCブラシモータ(以下PMDCのモータと記す)をアクチュエータとして用いることにより、ウォームギヤとウォームホイールとを備えた減速器を介して変換されたモータ動力でエコモードを実施できる。
しかし、PMDCタイプのモータは、動力伝達時、モータとペダルとの間に減速器を設けなければならないという問題と、PMDCモータの比較的高い動力伝達損失率を有するという問題と、複雑な動力伝達経路による作動騷音問題と、がある。
リニアタイプのモータは、通常3相制御方式で制御で制御される。モータを3相制御方式で制御する場合は、モータ駆動のための3相ドライバチップと、モータの印加電流に対する過負荷を認知するための電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor)と、が必須となる。特にモータのストロークを検出するホール素子を備えたホールセンサ(Hall sensor)を必ず用いなければならない。
即ち、3相制御されるリニアタイプのモータを用いたエコペダルは、3相ドライバチップと、複数の電界効果トランジスタと、複数のホールセンサと、を更に備えられなければならず、費用の面で不利になるという問題点がある。
これと共に、少なくとも3箇所にホールセンサが用いられることにより、エラー(Error)の危険性が高められるという不利な面も更に加わる。これは、電気的信号を発生するホールセンサの作動がやや不安定で、電気的故障(Fail)時にはモータの駆動が不可能であるからである。
図8(イ)に示すように、リニアタイプのモータでは、ホールセンサを用いたストロークベースの電流制御、及び連続したN、S、N、S磁石の交差配列により1工程中の推力が作動位置により変化することにより、震えを含む弱い振動のような力であるコギングトルク(Cogging Torque)が相対的に高くなる。
また本発明は、よりコンパクトな構成が可能で、費用が低減された能動タイプのエコペダル装置を提供することを目的とする。
更に、本発明は、エコモードの実現時に、全区間において運転者のペダル感が低下することなく、商品性も大きく向上させることができる能動タイプのエコペダル装置を提供することを目的とする。
一対のコイルで形成された磁場と作用するN極及びS極を備え、磁場とN極及びS極との作用による電磁力で互いに異なる2つの基本推力Fa及びFbが同一方向に作られ、一対のコイルの電流の流れが互いに反対方向の時に発生する磁場とN極及びS極との作用による電磁力で同じ極性による更に1つの斥力Fcが作られ、基本推力Fa及びFbの和が大きくなるように1つの斥力Fcが基本推力Fa及びFbの和に加えられる一対のマグネットと、
一対のマグネットのうち、第1コイル側にN極を露出した第1マグネットと、第2コイル側にS極を露出した第2マグネットと、が直列配列され、第1マグネットと第2マグネットとの内側において移動される移送子と、からなるボイスコイルモータが備えられたアクチュエータを含むことを特徴とする。
また本発明は、移送子が、モータハウジングに固定された1以上のガイドピンにより移動が案内されることを特徴とする。
外部から電流が供給されて磁場を発生させる一対のコイルと、一対のコイルで発生された磁場と作用するN極及びS極を備え、磁場とN極及びS極の作用による電磁力で互いに異なる2つの基本推力Fa及びFbが同一方向に形成され、一対のコイルの電流の流れが互いに反対方向の時に発生される磁場とN極及びS極との作用による電磁力で、同じ極性による更に1つの斥力Fcが形成され、基本推力Fa及びFbの和が大きくなるように1つの斥力Fcが基本推力Fa及びFbの和に加えられる一対のマグネットと、からなるボイスコイルモータが備えられたアクチュエータと、
エコモードが実現されなければ、アクチュエータの予期せぬ移動を拘束するようにアクチュエータに弾性力を加えるホルダと、
を含んで構成されることを特徴とする。
第1マグネットと第2マグネットとの内側には、推力で移動され、移動によりペダルの押圧方向と反対方向にペダルを押し出すプッシュ軸が備えられた移送子が位置し、移送子の移動はガイドピンにより案内され、ガイドピンは、モータハウジングを貫通して固定された少なくとも1つ以上であることを特徴とする。
図1に示すように、能動タイプのエコペダル装置は、運転者が踏むことのできるペダル板1aを備えたペダル1と、運転者とのペダル1の間隔を調整するアジャスタ7と、スイッチ操作で駆動されてアジャスタ7を動かすアジャスタモータ10と、コントローラの電流制御によるエコモードの実現時にペダル1を押し出す反力を加えるアクチュエータ20と、エコモードが実現されない時にアクチュエータ20の予期せぬ動きを拘束するホルダ50と、を有する。
リターン部材4は、ペダル1の動きと連動するばねシート5と、ばねシート5を付勢支持しながら圧縮変形され、弾性復元力をペダル1側に加えるリターンばね6と、を含んで構成される。
また、本実施形態の場合、アジャスタ7は、踏まれたペダル1の移動を干渉しない間隔を維持した状態で、ペダル1と共に前後方向にスライディング(Sliding)されることにより、運転者に対するペダル1の間隔調整が実施される。
このために、アジャスタ7は、ペダル1の裏側に位置してアジャスタモータ10により動くスライダ8と、スライダ8のスライディング動きを案内するガイドブロック9と、を含んで構成される。
一方、本実施形態のアクチュエータ20は、ボイスコイルモータタイプが適用される。ボイスコイルモータは、内側または外側に位置する永久磁石による磁場と、コイルに形作される磁気モーメントと、の相互作用によりコイル又は永久磁石が動くことにより推力を発生させる方式をである。
ここで、固定子22とインシュレータ23との間には、カバーリング36が更に備えられる。
好ましくは、コイル24は、円形に巻かれた第1コイル24aと第2コイル24bとからなる1対のコイルから構成され、第1コイル24aと第2コイル24bとは、それぞれ異なる方向の電流を供給され、プッシュ軸27の軸方向に直列配列される。
第1マグネット25aは、外側にN極が形成され、内側にS極が形成され、第1コイル24aの内側に配置される。第2マグネット25bは外側にS極が形成され、内側にN極が形成され、第2コイル24bの内側灰位置される。第1マグネット25aと第2マグネット25bはとプッシュ軸27の移動方向である推力方向に直列配列される。
ガイドピン28が貫通する移送子26の前側と後側の部位には、それぞれブッシュ32、33が備えられる。
図4(イ)に示すようにアクチュエータ20が組立てられると、移送子26は、ガイドピン28に移動可能に結合され、動力源であるボイスコイルモータの内側空間に設置される。プッシュ軸27は、移送子26と共に移動するように一端を移送子26に固定され、他端はモータハウジング21を貫通し外部に突出した状態となる。
一方、外側にS極が形成され、内側にN極が形成された第2マグネット25bに巻かれた第2コイル24bに流れる電流は、第2マグネット25bの第1マグネット25aと隔離する側の端部(図5の左側)から入って第2マグネット25bの第1マグネット25aと近接する側の端部(図5の右側)へ通り抜けるように配備される。
一方、外側にS極が形成され、内側にN極が形成された第2マグネット25bに巻かれた第2コイル24bに流れる電流は、第2マグネット25bの第1マグネット25aと隔離する側の端部(図5の左側)から入って第2マグネット25bの第1マグネット25aと近接する側の端部(図5の右側)へ通り抜けて磁場を形成する。
これにより、第1コイル24aと第2コイル24bとの向かい合う対向部位には同じN極による斥力Fcが形成され、形成された斥力Fcは、プッシュ軸27の移動方向に移送子26を押し出す力として作用する。
本実施形態のように強化された推力Frを利用すると、供給電力対比の性能をより強化させたることができ、同一性能のエコペダルの作動をより効率的に実現することができる。
弾性部材53は、通常、コイルばねからなり、アクチュエータ20の作動時にプッシュ軸27を移動させる推力Frよりも弱い弾性力を提供する。
図7に示すように、アクチュエータ20は、制御装置で制御され、制御装置は、アクチュエータ20の作動時にボイスコイルモータに供給される電流量を制御する。通常、制御装置はエンジン制御装置(Engine Control Unit)が適用される。
車両走行時に運転者がペダル1を踏むと、ペダル1は、ペダルハウジング2のヒンジ軸3を基準としてその下側部位は押圧(Pa)され、その上側部位はヒンジ軸3を中心として回転(Ma)されてアクチュエータ20側に押される。
この時、ペダル1側に押されたプッシュ軸27は、ホルダピン52から抵抗を受けるが、ホルダピン52を押す弾性部材53の弾性加圧力に比べてプッシュ軸27をペダル1側に押し出す推力Frの方が強力であることにより、プッシュ軸27は移動に制限を受けなくなる。
これにより、運転者は、ペダル1を踏んだ状態で、自分の意志とは関係なくペダル1から伝達される反力(Pb)を感じ、ペダル1の操作を止める。このような運転者の行動により無駄なペダル1の操作回数が大きく減少され、それによる燃費の低減が達成される。
即ち、アクチュエータ20に、プッシュ軸27がペダル1を押し出す方向に推力を発生させる電流の供給方向を正方向と定義し、ペダル1を引き戻す方向に推力を発生させる電流の供給方向を正方向とを負方向と定義する時、アクチュエータ20に供給する電流の方向を制御装置により正方向と負方向とに交互に繰り返すことにより容易に実現される。
図8に示すように、ボイスコイルモータタイプのアクチュエータ20では、エコモードが実現されてもコギングトルクがほとんどなく、全区間にわたって運転者のペダル感を大きく向上させることができる。
またアクチュエータ20は、単相ドライバチップで単相制御されることにより、エラーの危険性が高いホールセンサを使用しないで済むので作動信頼性が向上し、これにより商品性も大きく向上させ、臨界効果トランジスタの数も減少させ、よりコンパクトに構成するのはもちろん、費用も大きく低減させることができた。
1a ペダル板
2 ペダルハウジング
3 ヒンジ軸
4 リターン部材
5 ばねシート
6 リターンばね
7 アジャスタ
8 スライダ
9 ガイドブロック
10 アジャスタモータ
11 駆動ケーブル
20 アクチュエータ
21 モータハウジング
21a フロントハウジング
21b リヤハウジング
22 固定子
23 インシュレータ
24 コイル
24a 第1コイル
24b 第2コイル
24c コイル捻り部
25 マグネット
25a 第1マグネット
25b 第2マグネット
26 移送子
27 プッシュ軸
27a 係止溝
28 ガイドピン
31 締結ボルト
32、33、34 ブッシュ
35 E−リング
36 カバーリング
50 ホルダ
51 ケース
52 ホルダピン
53 弾性部材
Claims (8)
- 外部から供給される電流が流れて磁場を発生させ、巻線方向を互いに反対方向に転換させるように互いに連結された中間部位を有し、直列配列された第1コイルと第2コイルとからなる一対のコイルと、
前記一対のコイルで形成された磁場と作用するN極及びS極を備え、前記磁場と前記N極及び前記S極との作用による電磁力で互いに異なる2つの基本推力Fa及びFbが同一方向に作られ、前記一対のコイルの電流の流れが互いに反対方向の時に発生する前記磁場と前記N極及び前記S極との作用による電磁力で同じ極性による更に1つの斥力Fcが作られ、前記基本推力Fa及びFbの和が大きくなるように前記1つの斥力Fcが前記基本推力Fa及びFbの和に加えられる一対のマグネットと、
前記一対のマグネットのうち、前記第1コイル側にN極を露出した第1マグネットと、前記第2コイル側にS極を露出した第2マグネットと、が直列配列され、前記第1マグネットと前記第2マグネットとの内側において移動される移送子と、からなるボイスコイルモータが備えられたアクチュエータを含むことを特徴とする能動タイプのエコペダル装置。 - 前記一対のコイルはインシュレータで囲まれ、前記インシュレータは固定子で囲まれ、前記固定子はモータハウジングに収容され、前記移送子には前記モータハウジングを貫通して外部に突出するプッシュ軸が連結されることを特徴とする請求項1に記載の能動タイプのエコペダル装置。
- 前記一対のコイルに供給される電流の流れ方向は、前記アクチュエータの電流量を制御するコントローラにより制御されることを特徴とする請求項1または2に記載の能動タイプのエコペダル装置。
- 前記移送子は、前記モータハウジングに固定された1以上のガイドピンにより移動が案内されることを特徴とする請求項2に記載の能動タイプのエコペダル装置。
- 前記モータハウジングは、フロントハウジングとリヤハウジングとからなり、前記フロントハウジングと前記リヤハウジングとは、締結ボルトで結合されて互いに連結されることを特徴とする請求項4に記載の能動タイプのエコペダル装置。
- ヒンジ結合され、運転者に押圧されて操作され、押圧が解除されると弾性復元力の作用により初期位置に復帰するペダルと、
外部から電流が供給されて磁場を発生させる一対のコイルと、前記一対のコイルで発生された磁場と作用するN極及びS極を備え、前記磁場と前記N極及び前記S極の作用による電磁力で互いに異なる2つの基本推力Fa及びFbが同一方向に形成され、前記一対のコイルの電流の流れが互いに反対方向の時に発生される磁場と前記N極及び前記S極との作用による電磁力で、同じ極性による更に1つの斥力Fcが形成され、前記基本推力Fa及びFbの和が大きくなるように前記1つの斥力Fcが前記基本推力Fa及びFbの和に加えられる一対のマグネットと、からなるボイスコイルモータが備えられたアクチュエータと、
エコモードが実現されなければ、前記アクチュエータの予期せぬ移動を拘束するように前記アクチュエータに弾性力を加えるホルダと、
を含んで構成されることを特徴とする能動タイプのエコペダル装置。
- 前記アクチュエータは、
モータハウジングに内蔵された固定子が、前記一対のコイルを内蔵したインシュレータを内蔵し、
前記一対のコイルは、前記基本推力方向に直列配列された第1コイルと第2コイルとから構成され、
前記第1コイルと前記第2コイルとは、巻線方向を互いに反対方向として互いに連結された中間部位を有し、
前記一対のマグネットのうち、前記第1コイルの内側に位置する第1マグネットはN極が前記第1コイル側に露出し、前記第2コイルの内側に位置する第2マグネットはS極が前記第2コイル側に露出し、
前記第1マグネットと前記第2マグネットとの内側には、前記推力で移動され、移動により前記ペダルの押圧方向と反対方向に前記ペダルを押し出すプッシュ軸が備えられた移送子が位置し、
前記移送子の移動はガイドピンにより案内され、前記ガイドピンは、前記モータハウジングを貫通して固定された少なくとも1つ以上であることを特徴とする請求項6に記載の能動タイプのエコペダル装置。 - 前記ペダルにはアジャスタが更に備えられ、前記アジャスタは、アジャスタモータの動力を利用して運転者から遠くなるか近くに移動して運転者に対する前記ペダルの間隔を調整し、
前記アジャスタモータには回転式駆動ケーブルが連結され、前記回転式駆動ケーブルは、前記アジャスタモータの動力を利用して前記ペダルと共にブレーキペダルと運転者の間隔を調整することを特徴とする請求項6に記載の能動タイプのエコペダル装置。
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