JP5466086B2 - アクセルペダル装置 - Google Patents

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Description

本発明は、燃費改善等のために過踏込みを抑制するべくアクセルペダルの踏力に対抗する反力(抵抗力)を発生する機構を備えたアクセルペダル装置に関する。
環境汚染対策の一環として、自動車の急加速等を抑制して燃費を向上させるエコドライブのためのシステムが種々開発されている。その一つとして、運転者がアクセルペダルを急激に踏み込むのを抑制して燃費の良い運転を維持するように、アクセルペダルの過踏込みに対して反力を付加し、運転者の踏力に抵抗感を与えることで、急激な加速を避けるように促す手法が考えられる。
一方、目的は異なるものの、アクセルペダルの踏込みに対して反力を付加する反力付加機構を備えた従来のアクセルペダル装置としては、アクセルペダルを有するペダルアーム、ペダルアームを休止位置に戻すべくその回転軸周りに配置されて一端部がペダルアームに掛止された捩り式のリターンスプリング、リターンスプリングの他端部が掛止された円板状の回転ストッパ、回転ストッパを所定の角度位置に回転させるステッピングモータ等を備え、ステッピングモータを駆動して回転ストッパを適宜所望の角度位置に回転させることで、リターンスプリングの反力を初期設定値よりも増加させ得るようにしたものが知られている(特許文献1参照)。
また、他の反力付加機構を備えたアクセルペダル装置としては、アクセルペダルを有するペダルアーム、その回転軸周りに配置された捩り式のリターンスプリング、回転軸の端部に固定されて一体的に回転する回転摩擦板、回転摩擦板と対向して接触し得るように回転不能に配置された固定摩擦板、固定摩擦板を回転軸方向に移動させるアクチュエータ等を備え、アクチュエータにより固定摩擦板を回転軸方向に移動させて回転摩擦板に押し付けて摩擦力を増加させることで、アクセルペダルの踏込みに対して反力を増加させ得るようにしたものが知られている(特許文献2参照)。
また、他の反力付加機構を備えたアクセルペダル装置としては、アクセルペダルを有するペダルアーム、ペダルアームを休止位置に戻す圧縮式のリターンスプリング、ペダルアームと一体的に回転すると共にその回転軸を中心とする円弧状の凸状湾曲面に凹部を有する扇状の変位部材、変位部材の凸状湾曲面に当接すると共に凹部に入り込むようにスプリングにより付勢されたボール等を備え、アクセルペダルが所定量踏み込まれて、ペダルアームすなわち変位部材が所定の回転位置に至ると、ボールが湾曲面から凹部に入り込んで、踏込み動作においてクリック感が得られるようにしたものが知られている(特許文献3参照)。
さらに、他の反力付加機構を備えたアクセルペダル装置としては、アクセルペダルを有するペダルアーム、ペダルアームを休止位置に戻す圧縮式のリターンスプリング、ペダルアームが所定の回転位置まで踏み込まれたときにペダルアームの一部に当接するプランジャ、プランジャが接触して挿通するリーフスプリング、プランジャを休止位置に戻すべく付勢する圧縮式のコイルスプリング等を備え、プランジャ、リーフスプリング、コイルスプリングによりキックダウン荷重発生機構を構成して、アクセルペダルが所定位置からさらに踏み込まれると、キックダウン荷重発生機構が作用して、アクセルペダルの踏込みに対して反力を増加させるようにしたものが知られている(特許文献4参照)。
ところで、運転者がエコドライブを容易に行えるようにするには、アクセルペダルの踏込み動作において反力が増大するだけで踏込みが不可能となるような状態を避けるべく、運転者がアクセルペダルを所定量踏み込んだところで反力を付加し、さらに踏み込むとき付加した反力を一旦取り除いて通常の踏力での踏込みを許容し、その後さらに踏み込んだ位置で反力を付加するように、反力の付加と付加した反力の取り除きを断続的に切り換えて、任意の踏込み位置で反力を付加しつつアクセルペダルの踏込みを行えるようにする必要がある。
しかしながら、上記のような従来のアクセルペダル装置においては、一旦反力を付加すると、アクセルペダルのさらなる踏込みに対して、反力(抵抗)が増大するだけであり、反力を付加する前の状態に戻すことができない、すなわち、付加した反力を取り除くことができず、又、予め設定された所定の踏込み位置においてのみ反力を付加できるかあるいはクリック感を発生させることができるだけであり、任意の踏込み位置において反力を付加することができず又クリック感を得ることができない。
特開平5−231194号公報 特開2004−314871号公報 特開2006−176001号公報 特開2002−283871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、構造の簡素化、部品点数の削減、低コスト化、装置全体の小型化等を図りつつ、アクセルペダルの踏込み動作において、過踏込みを抑制するための反力を、踏込み過程で断続的に任意の踏込み位置にて付加することができるようにして、エコドライブを容易に行うことができ、燃費向上に優れた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、所定の軸線回りに回動可能に支持されアクセルペダルの踏込み動作により休止位置と最大踏込み位置の間を移動するペダルアームと、ペダルアームを休止位置に戻す付勢力を及ぼす戻しバネと、アクセルペダルの踏力に対抗する反力を付加する反力付加機構を備え、上記反力付加機構は、ペダルアームに対して軸線回りに相対的に回動可能に設けられた回動部材と、アクセルペダルが任意の踏込み位置にあるときに回動部材をロックし得るロック機構と、ロック機構の非作動時において回動部材をペダルアームに連動させ,ロック機構の作動時におけるアクセルペダルの踏込み動作に対して反力を付加しかつこの反力に打ち勝つ踏力により生じる弾性変形によって回動部材の連動を解除しつつ反力を低減又は除去してペダルアームの回転を許容するべく,ロック機構の作動及び非作動に応じて回動部材をペダルアームに間欠的に連動させ得る間欠連動部材を含む。
この構成によれば、ロック機構が非作動の状態において、運転者が休止位置から最大踏込み位置に向けてアクセルペダルを踏み込むと、間欠連動部材を介して回動部材が連動しつつペダルアームが踏込み側に回転し、戻しバネの付勢力が増加することで踏力が増加し、一方、運転者がアクセルペダルを最大踏込み位置から休止位置に向けて戻すと、間欠連動部材を介して回動部材が連動して回転すると共に踏力が減少しつつ戻しバネの付勢力によりペダルアームが休止位置に戻る、すなわち、反力が付加されない通常の踏力特性が得られる。
ここで、運転者がアクセルペダルを踏み込む際に、例えば過踏込みによる急加速や急発進を抑制して燃費を改善する場合には、例えば車両の運転情報等に基づきアクセルペダルが任意の踏込み位置に至ったときにロック機構が作動させられると、回動部材がその踏込み位置にて不動にロックされる。そして、運転者がアクセルペダルをさらに踏込もうとすると、間欠連動部材により、先ず反力が付加されて運転者に踏込みに対する抵抗感あるいはクリック感を与えることができ、又、この反力に打ち勝つように運転者がアクセルペダルをさらに踏込もうとすると、その踏力により生じる(例えば、付勢バネの又は自らの)弾性変形によって回動部材の連動が解除されつつ、付加された反力が低減又は除去されて、ペダルアームはロックすることなくその踏込み動作が許容される。その後、ロック機構が解除されると、間欠連動部材を介して回動部材がペダルアームに連動し、反力を付加しない通常の踏力特性での踏込み動作が可能になる。
すなわち、アクセルペダルが任意の踏込み位置にあるとき、ロック機構による回動部材のロック及びロックの解除を適宜行うことで、反力の付加(と付加した反力の除去)を踏込み動作の過程において断続的に複数回に亘って行うことができ、それ故に、エコドライブを容易に行うことができ、車両の燃費向上を達成することができる。
上記構成において、間欠連動部材は回動部材にその一端側が連結された梁部材を含み、ペダルアームは梁部材に係合する係合部を有し、梁部材は、ロック機構の非作動時において回動部材をペダルアームの踏込み側への移動に連動させるべく係合部が当接する段差部と、ロック機構の作動時においてアクセルペダルの踏込みにより段差部を乗り越えた係合部が移動自在に係合する係合片を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、梁部材の段差部にペダルアームの係合部が係合した状態で、回動部材はペダルアームの踏込み動作に連動し、ロック機構を作動した状態でアクセルペダルさらに踏込まれると、係合部が段差部を乗り越えて係合片に移動自在に係合する。このとき、段差部における反力が低減又は除去されて、アクセルペダルのさらなる踏込み動作が可能となる。
ここでは、間欠連動部材として段差部及び係合片を一体的に画定する梁部材を採用したことにより、構造を簡素化することができる。
上記構成において、梁部材は、剛性材料により形成されて回動部材に対して揺動可能に軸支され、梁部材を係合部に係合させる付勢力を及ぼす付勢バネをさらに含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、梁部材を剛性材料により形成することで、回動部材をペダルアームに連動させて一体的に回転させる際の剛性力を高めることができ、又、梁部材とは別個に梁部材を付勢する付勢バネを設けたことにより、反力(踏力)が急激に増加するときに必要になるセット荷重を自由に設定することができる。
上記構成において、梁部材は、弾性材料により形成されて回動部材に対して片持ち状に固定され、自らの弾性復元力により前記係合部に係合するように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、梁部材として、自ら弾性変形し得ると共に自らの弾性復元力により係合部に係合するように形成された片持ち状の梁部材(例えば、片持ち梁状の板バネ)を採用したことにより、付勢バネが不要になり、構造をより簡素化することができる。
上記構成において、梁部材は、ロック機構による回動部材のロックが解除されたとき、(付勢バネの、又は、弾性材料により形成された梁部材そのものの)弾性復元力により係合部を段差部に係合させる位置に回動部材を回転させるべく、係合片の先端が(ペダルアーム及び回動部材の回転中心である)軸線側に近づくように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、梁部材の係合片が、段差部から先端に向かうに連れて、ペダルアーム及び回動部材の軸線に近づくように(例えば傾斜して)形成されているため、ロック機構による回動部材のロック状態が解除されると、ペダルアームの係合部が梁部材の係合片に係合することで弾性変形させられた部材(付勢バネ又は弾性材料により形成された梁部材そのもの)は、その弾性復元力により弾性変形する前の状態に復帰するべく、回動部材をペダルアームと連動する元の状態(段差部に係合部が係合する状態)に回転させることができる。
上記構成において、梁部材の係合片は、係合部が係合する側に凹状に湾曲して形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、係合片に係合部が係合した状態において、反力を極力低減してペダルアームを容易に回転させることができ、特に、係合片の曲率半径が係合部の回転半径と同一になるように係合片を凹状に湾曲して形成することで、係合部が段差部を乗り越えて係合片に移行すると反力が殆んど除去されることになるため、反力の有無をより明確に設定でき、より明確なクリック感を得ることができる。
上記構成において、ペダルアームは、軸線よりも下方側にアクセルペダルを有し軸線よりも上方側に当接部を有するメインペダルアームと、メインペダルアームに対して軸線回りに相対的に回転可能に設けられて当接部により踏込み側に押されると共にその上端に係合部を有するサブペダルアームを含み、戻しバネは、サブペダルアームを休止位置に向けて付勢する第1戻しバネと、メインペダルアームを休止位置に向けて付勢する第2戻しバネを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、アクセルペダルが最大踏込み位置に向けて踏込まれると、メインペダルアームが第2戻しバネの付勢力に抗しつつ踏込み側に回転し、サブペダルアームがメインペダルアームの当接部により押されて第1戻しバネの付勢力に抗しつつ踏込み側に回転する。一方、アクセルペダルの踏力が緩められると、メインペダルアームが第2戻しバネの付勢力により休止位置に向けて移動し、サブペダルアームが第1戻しバネの付勢力により休止位置に向けて移動する。ここで、仮にサブペダルアームの戻り不良が生じたとしても、アクセルペダルを有するメインペダルアームは、サブペダルアームから切り離されて確実に休止位置に戻ることができる。
上記構成において、ロック機構は、一方向への回転により回動部材を押圧してロック状態としかつ他方向への回転によりロック状態を解除し得るように形成されたロック部材と、ロック部材を回転駆動する駆動源を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、駆動源によりロック部材が一方向に回転させられると、ロック部材が回動部材を不動にロックし、一方、駆動源によりロック部材が他方向に回転させられると、ロック部材が回動部材のロックを解除して、回動部材の回転を許容する。したがって、駆動源(及びロック部材)の回転方向を制御するだけで、回動部材をロックし、又は回動部材をペダルアームと連動させることができる。
上記構成において、回動部材は、軸線を中心とする所定の曲率半径をなす円弧面を有し、ロック部材は、一方向への回転により円弧面を押圧する力を増加させるべくその回転中心からの曲率半径が変化する凸状の湾曲面を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、ロック部材が一方向に回転することで、その凸状の湾曲面が回動部材の円弧面を押圧する力が増加してロック状態となり、一方、ロック部材が他方向に回転することで、その凸状の湾曲面が回動部材の円弧面を押圧する力が減少してロック状態が解除される。すなわち、ロック部材をワンウエイロック(すなわち、スプラグ)として機能させることで、構造を簡素化することができ、又、反力を低減又は除去する間欠連動部材と相俟って、ロック動作及びロックの解除動作を確実に行わせることができる。
上記構成において、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサと、アクセル開度センサのセンサ信号及び車両の運転情報に基づいて全体の制御を司る制御手段をさらに含み、制御手段は、センサ信号及び運転情報に基づいてロック機構の作動を制御する、構成を採用することができる。
この構成によれば、制御手段により、センサ信号及び運転情報に基づいてロック機構の作動を制御することにより、車両の運転情報に基づいた最適なエコドライブを実現することができ、それ故に燃費向上を達成することができる。
上記構成をなすアクセルペダル装置によれば、構造の簡素化、部品点数の削減、低コスト化、装置全体の小型化等を達成しつつ、アクセルペダルの踏込み動作において、過踏込みを抑制するための反力を、踏込み過程で断続的に任意の踏込み位置にて付加することができるため、エコドライブを容易に行うことができ、燃費向上に優れた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に一実施形態を示す側面図である。 図1に示すアクセルペダル装置に含まれるロック機構を示す斜視図である。 アクセルペダル及びペダルアームが休止位置にある状態を示す装置の部分側面図である。 アクセルペダル及びペダルアームが任意の踏込み位置にあり、ロック機構が非作動の状態を示す装置の部分側面図である。 アクセルペダル及びペダルアームが任意の踏込み位置にあり、ロック機構が作動した状態を示す装置の部分側面図である。 ロック機構が作動した状態からアクセルペダル及びペダルアームがさらに踏込まれた状態を示す装置の部分側面図である。 ロック機構が作動してアクセルペダル及びペダルアームがさらに踏込まれた状態からロック機構が解除されて回動部材がペダルアームに追従して移動した状態を示す装置の部分側面図である。 図1に示すアクセルペダル装置の踏力特性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ものであり、当該装置の部分側面図である。 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ものであり、当該装置の部分側面図である。 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ものであり、当該装置の側面図である。
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。
このアクセルペダル装置は、図1に示すように、自動車等の車体に固定されるハウジング10、ハウジング10に対して所定の軸線S1回りに回動自在に支持されたペダルアーム20としてのアクセルペダル20aを有するメインペダルアーム21及びサブペダルアーム22、サブペダルアーム22を休止位置に戻す付勢力を及ぼす第1戻しバネ30、メインペダルアーム21に対して軸線S1回りに相対的に回動可能に設けられた回動部材40、アクセルペダル20aが任意の踏込み位置にあるときに回動部材40をロックし得るロック機構50、回動部材40にその一端側が連結された間欠連動部材すなわち梁部材としての板バネ60、メインペダルアーム21を休止位置に向けて付勢する第2戻しバネ70、アクセルペダル20aの踏力にヒステリシスを発生させるヒステリシス発生機構80、アクセルペダル20aの開度(すなわち、メインペダルアーム21の回転角度位置)を検出するアクセル開度センサ90、種々の制御を司る制御手段としての制御回路(不図示)等を備えている。ここでは、回動部材40、ロック機構50、間欠連動部材としての板バネ60等により、アクセルペダル20aの踏力に対抗する反力を付加する反力付加機構が構成されている。
ハウジング10は、樹脂材料により形成されており、図1に示すように、ハウジング本体10a、ハウジング本体10aにネジにより結合されるハウジングカバー(不図示)により構成されている。
ハウジング本体10aは、図1に示すように、ペダルアーム20を軸線S1回りに揺動自在に支持する支軸11、第1戻しバネ30の一端部31を受ける受け部12、ペダルアーム20を休止位置に位置決めするストッパ13及び最大踏込み位置(全開位置)に位置決めするストッパ(不図示)、ロック機構50を支持する支持部14、ヒステリシス発生機構80を収容する収容部15、第2戻しバネ70の一端部71を受ける受け部16等を備えている。
ハウジングカバーは、ペダルアーム20(メインペダルアーム21及びサブペダルアーム22)、第1戻しバネ30、板バネ60が設けられた回動部材40、ロック機構50、第2戻しバネ70、ヒステリシス発生機構80等が図1に示すようにハウジング本体10aに組み込まれた後に結合されて、全体を覆うようになっている。
ペダルアーム20は、全体が樹脂材料により成形されており、図1に示すように、ハウジング本体10aの支軸11により軸線S1回りに回動可能に支持されたメインペダルアーム21、メインメダルアーム21に対して軸線S1回りに相対的に回転可能に設けられたサブペダルアーム22により構成されている。
メインメダルアーム21は、図1に示すように、支軸11に嵌合される円筒部21a、円筒部21aから下方に伸長すると共にアクセルペダル20aを有する下側アーム部21b、円筒部21aから上方に伸長する上側アーム部21c、上側アーム部21cの上端に形成された当接部21d、下側アーム部21bの上方領域において第2戻しバネ70の他端部72を受ける受け部21e等を備えている。
サブペダルアーム22は、図1に示すように、メインペダルアーム21の円筒部21aに対して回動可能に支持され、その上端において係合部としてのローラ22a、その中間領域において第1戻しバネ30の他端部32を受ける受け部22b等を備えている。
すなわち、アクセルペダル20aが踏込まれて、メインペダルアーム21が最大踏込み位置に向けて(踏込み側に)回転すると、当接部21dがサブペダルアーム22を踏込み側に押圧し、サブペダルアーム22が第1戻しバネ30の付勢力に抗しつつ踏込み側に回転し、一方、アクセルペダル20aの踏込みが緩められると、第2戻しバネ30の付勢力によりサブペダルアーム22が休止位置に向けて(戻り側に)回転し、サブペダルアーム22が当接部21dを押圧することで(又、第2戻しバネ70の付勢力により)、メインペダルアーム21が戻り側に回転するようになっている。
第1戻しバネ30は、バネ鋼等により形成された圧縮型のコイル状の伸縮バネであり、図1に示すように、その一端部31がハウジング本体10aの受け部12に当接しかつその他端部32がサブペダルアーム22の受け部22bに当接して、所定の圧縮代に圧縮された状態で所定方向に伸縮自在に取り付けられて、サブペダルアーム22を休止位置に戻す付勢力を及ぼすようになっている。
回動部材40は、図1及び図3に示すように、その下端部がメインペダルアーム21の円筒部21aに対して軸線S1回りに回動可能に支持され、その上端部において軸線S1を中心とする所定の曲率半径をなす円弧面41、板バネ60を片持ち梁状に固定する固定部42、サブペダルアーム22が戻り側に移動するとき回動部材40を連動させる間欠連動部材の一部をなす係合突起43等を備えている。
円弧面41は、後述するロック部材51の湾曲面51aが当接して押圧力が付与されるようになっている。
固定部42は、後述する板バネ60の付根部61(一端側)を固定して、板バネ60を弾性変形可能に片持ち梁状に保持するようになっている。
係合突起43は、回動部材40がロックされて回転不能の状態で、アクセルペダル20aが踏込まれるとサブペダルアーム22から離脱し、一方、回動部材40のロック状態が解除されると、板バネ60の弾性復元力により回動部材40がサブペダルアーム22に対して相対的に回転することで再びサブペダルアーム22に当接して、回動部材40をサブペダルアーム22に連動させる(サブペダルアーム22が戻り側に移動するとき回動部材40を一緒に移動させる)ようになっている。
すなわち、回動部材40は、ロック機構50が非作動(ロックが解除された状態)のとき、サブペダルアーム22に連動して(一緒に)回転し、ロック機構50が作動している(ロック状態)とき、サブペダルアーム22との連動が解除されて回転不能にロックされるようになっている。
ロック機構50は、図1及び図2に示すように、ハウジング10に対して所定の軸線S2回りに回動可能に支持されたロック部材51、減速歯車52、駆動源53等により構成されている。
ロック部材51は、図2及び図3に示すように、回動部材40の円弧面41に当接し得る凸状の湾曲面51a、歯列部51b、ハウジング本体10a及びハウジングカバー(不図示)の軸受穴に挿入されて軸線S2回りに回動可能に支持される軸部51c等を備えている。
湾曲面51aは、一方向(図3においてR1方向)に回転すると、円弧面41を押圧する押圧力が増加し(曲率半径が大きなリ)、他方向(図3においてR2方向)に回転すると、円弧面41を押圧する押圧力が作用しなくなる(曲率半径が小さくなる)ように、その回転中心(軸線S2)からの曲率半径が連続的に変化するように形成されている。
減速歯車52は、図2及び図3に示すように、ロック部材51の歯列部51bに噛合する小歯車52a、駆動源53の駆動歯車53aに噛合する大歯車52b、ハウジング本体10a及びハウジングカバー(不図示)の軸受穴に挿入されて回動可能に支持される軸部52c等を備えている。
駆動源53は、図2及び図3に示すように、減速歯車52の大歯車52bに噛合する駆動歯車53a、モータ部53b等を備えている。
そして、駆動源53の一方向への回転により、減速歯車52を介して、ロック部材51が一方向に回転すると、その湾曲面51aが円弧面41に押圧力を及ぼして、回動部材40を回動不能にロックし、一方、駆動源53の他方向への回転により、減速歯車52を介して、ロック部材51が他方向に回転すると、その湾曲面51aが円弧面41に押圧力を及ぼさなくなり、回動部材40のロックを解除するようになっている。
板バネ60は、弾性材料により形成された板状の金属バネを屈曲させて片持ち状の梁部材に形成したものであり、図1及び図3に示すように、回動部材40に固定された付根部61、略中間領域に形成された段差部62、段差部62から先端に向けて伸長する係合片63を備えている。
段差部62は、図3ないし図5に示すように、係合片63との接続領域が湾曲する(所定の曲率半径をなす)ように形成され、又、ロック機構50が非作動のとき、サブペダルアーム22のローラ(係合部)22aが当接して回動部材40をペダルアーム20(サブペダルアーム22)の踏込み側への移動に連動させるべく、図5に示すように、ローラ22aの接触点P1における法線N1が軸線S1と接触点P1を通る直線L1に対して、所定の傾斜角度θ1をなすように形成されている。
係合片63は、図6に示すように、ローラ22aが係合する側に凹状に湾曲して所定の曲率半径をなすと共に、ロック機構50が作動した状態において、アクセルペダル20aの踏込みにより段差部62を乗り越えたローラ22aが、板バネ60を外向きに弾性変形させつつ移動自在に係合するように形成され、又、ローラ22aの接触点P2における法線N2が軸線S1と接触点P2を通る直線L2に対して、略平行に近い小さい傾斜角度θ2(<θ1)をなすように形成されている。
また、係合片63は、図5に示すように、ローラ22aが段差部62に係合(当接)した状態において、接触点P1の領域よりも先端63aが軸線S1に近づくように傾斜して形成されている。すなわち、係合片63は、ロータ22aが係合した状態では軸線S1から離れる外向きに弾性変形させられているため、ロック機構50による回動部材40のロックが解除されると、自らの弾性復元力により、図6に示す弾性変形した状態から図7に示すようにローラ22aを段差部62に係合させる位置に回動部材40を(踏込み側に)回転させて、変形前の状態に戻るようになっている。
さらに、段差部62から係合片63に移行する湾曲(角R)領域は、曲率を大きく(曲率半径を小さく)することで、クリック感を高めることができ、一方、曲率を小さく(曲率半径を大きく)することで、反力を徐々に低減させることができる。
すなわち、板バネ60は、ロック機構50の非作動時において回動部材40をペダルアーム20(サブペダルアーム22)に連動させる。また、板バネ60は、アクセルペダル20aが任意の踏込み位置にあるときにロック機構50が作動し、アクセルペダル20aがさらに踏込まれると、ローラ22aが段差部62に当接しているため踏力に対抗する反力が付加されて抵抗感が増加し、この反力に打ち勝つようにアクセルペダル20aがさらに踏込まれると(反力に打ち勝つ踏力が及ぼされると)、ローラ22aは、図6に示すように、主として係合片63の領域を外向きに弾性変形させつつ係合片63上を転動するため、回動部材40の連動が解除されつつ、付加された反力が低減されて、ペダルアーム20(サブペダルアーム22)は、踏込み側への回転が許容される。
その後、ロック機構50による回動部材40のロックが解除されると、板バネ60(の係合片63)が元のフリーな形態に戻ろうとする自らの弾性復元力により、図7に示すように、回動部材40は、ペダルアーム20(サブペダルアーム22)側に引き寄せられて(踏込み側に回転させられて)、ローラ22aが段差部62に係合し、回動部材40がペダルアーム20(サブペダルアーム22)と連動して(一緒に)回転する状態に至る。
このように、板バネ60は、アクセルペダル20aが任意の踏込み位置にあるとき、ロック機構50の作動(回動部材40をロックした状態)及び非作動(回動部材40のロックを解除した状態)に応じて、回動部材40をペダルアーム20(サブペダルアーム22)に間欠的に連動させ得るようになっている。
ここでは、間欠連動部材として、段差部62及び係合片63を一体的に画定する梁部材である板バネ60を採用したことにより、構造を簡素化することができる。
尚、板バネ60の係合片63は、凹状に湾曲して形成される場合に限るものではなく、直線的に形成されてもよい。
第2戻しバネ70は、バネ鋼等により形成された圧縮型のコイルバネであり、図1に示すように、その一端部71がハウジング本体10aの受け部16に係合しかつその他端部72がメインペダルアーム21の受け部21eに係合して所定の圧縮代に圧縮された状態で伸縮自在に取り付けられ、メインペダルアーム21を休止位置に戻す付勢力を及ぼすようになっている。
このように、第2戻しバネ70は、メインペダルアーム21の当接部21dがサブペダルアーム22に対して離脱可能に係合した状態で、メインペダルアーム21に直接係合してメインペダルアーム21を休止位置に戻す付勢力を及ぼすように形成されているため、サブペダルアーム22が休止位置に戻らないような作動不良の状態が生じても、メインペダルアーム21は第2戻しバネ70の付勢力により休止位置へ確実に戻され、安全性が保証される。
尚、第2戻しバネ70は、仮にヒステリシス発生機構80が作動不良になっても、メインペダルアーム21を確実に休止位置に戻す付勢力を及ぼすように設定されている。
ヒステリシス発生機構80は、図1に示すように、アクセルペダル20aの踏込み側で大きい抵抗力を発生し、アクセルペダル20aの戻り側で小さい抵抗力を発生する油圧回路として形成されており、メインペダルアーム21に連動するように連結されたロッド81を介して作動するようになっている。
尚、ヒステリシス発生機構としては、図8に示すように、踏込み側で大きい踏力を生じ、戻り側で小さい踏力を生じるような踏力特性が得られるものであれば、油圧回路に限らず、スライダの摩擦力を用いた機構、その他の機構を採用することができる。
アクセル開度センサ90は、図1に示すように、軸線S1の周りの領域において、メインペダルアーム21の円筒部21a及びハウジング10に配置された非接触式の磁気式センサであり、例えば、メインペダルアーム21の円筒部21aの領域に設けられた磁性材料からなる環状のアマチャ、アマチャの内周面に結合された円弧状の一対の永久磁石、ハウジングカバーに埋設された磁性材料からなる二つのステータ、二つのステータ間に配置された2つのホール素子等により構成されている。
そして、アクセル開度センサ90は、アクセルペダル20a(メインペダルアーム21)の開度(踏込み量あるいは回転角度位置)を検出するようになっている。
次に、このアクセルペダル装置の動作について、図3ないし図7、及び図8を参照しつつ説明する。
先ず、運転者がアクセルペダル20aを踏み込まない休止位置にあるとき、第1戻しバネ30及び第2戻しバネ70の付勢力により、ペダルアーム20(メインペダルアーム21及びサブペダルアーム22)は、図1及び図3に示す休止位置に停止している。また、回動部材40は、ロック機構50が非作動の状態で、ペダルアーム20(サブペダルアーム22)と連動する状態で休止位置に停止している。
図3に示す休止位置にある状態から、運転者がアクセルペダル20aを踏み込むと、ペダルアーム20(メインペダルアーム21及びサブペダルアーム22)は、第1戻しバネ30及び第2戻しバネ70の付勢力に抗して、図4に示すように、反時計回りに回転する。このとき、回動部材40は、板バネ60の段差部62にローラ22aが当接しているため、ペダルアーム20(サブペダルアーム22)と連動して(一緒に)反時計回りに回転する。このときの踏力特性は、図8に示す上側のグラフ線f1で示される。
一方、運転者が踏力を緩めると、ペダルアーム20(メインペダルアーム21及びサブペダルアーム22)は、踏込み時の抵抗荷重(ペダル荷重)よりも小さい抵抗荷重(ペダル荷重)を運転者に及ぼしながら、第1戻しバネ30及び第2戻しバネ70の付勢力により休止位置に向けて時計回りに回転し、回動部材40もペダルアーム20(サブペダルアーム22)と連動して(一緒に)休止位置に向けて時計回りに回転する。このときの踏力特性は、図8に示す下側のグラフ線f2で示される。
ところで、運転者がアクセルペダル20aを踏み込む際に、例えば過踏込みによる急加速や急発進を抑制させる場合には、図5に示すように、アクセルペダル20aが任意の踏込み位置にあるとき、アクセル開度センサ90のセンサ信号及び車両の運転情報等に基づいて制御回路から発せられる制御信号により、ロック機構50の駆動源53が駆動されて、ロック部材51がR1方向(時計回り)に回転し、その湾曲面51aが円弧面41を押圧することで、回動部材40がその回転位置において回動不能にロックされる。
すると、その後の踏込み動作においては、図5に示すように、サブペダルアーム22のローラ22aが板バネ60の段差部62を押圧することで、運転者の踏力に対抗する抵抗力(反力)が増加し、その反力に打ち勝つ踏力が及ぼされると、図6に示すように、ローラ22aは段差部62を乗り越えて係合片63と係合する状態に移行すると共に付加された反力が低減又は除去される。このように、図5から図6に示す状態に移行する過程において、運転者は付加された反力による抵抗感又はクリック感を感じることができ、過踏込みによる急加速や急発進を抑制するように促される。
そして、図6に示すように、アクセルペダル20aが任意の踏込み位置にある状態で、アクセル開度センサ90のセンサ信号及び車両の運転情報等に基づいて制御回路から発せられる制御信号により、ロック機構50の駆動源53が駆動されて、ロック部材51がR2方向(図7に示すように反時計回り)に回転すると、湾曲面51aによる円弧面41の押圧が解かれて、回動部材40のロック状態が解除される。
すると、図7に示すように、板バネ60の弾性復元力により、回動部材40がサブペダルアーム22側に引き寄せられて反時計回りに回転し、段差部62にローラ22aが係合し、回動部材40がペダルアーム20(サブペダルアーム22)と連動して(一緒に)回転する状態となる。
このように、アクセルペダル20aが任意の踏込み位置にあるとき、アクセル開度センサ90のセンサ信号及び車両の運転情報に基づいて、ロック機構50による回動部材40のロック及びロックの解除を適宜行うことで、図8に示すように、反力Fの付加(と付加した反力の除去)を、踏込み動作の過程において断続的に複数回に亘って行うことができ、それ故に、エコドライブを容易に行うことができ、車両の燃費向上を達成することができる。尚、反力Fの値(すなわちセット荷重)については、板バネ60の弾性力(バネ定数、断面二次モーメント等)を適宜選定することにより、所望の値に設定される。
図9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、間欠連動部材としての板バネ60´を変更し、又、サブペダルアーム22と回動部材40とをお互いに近づける向きに付勢するバネ100を採用した以外は、前述の実施形態と同一である。したがって、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
すなわち、図9に示すように、板バネ60´は、付根部61、段差部62、係合片63´を備えている。係合片63´は、ローラ22aが係合した状態において、その曲率半径が軸線S1からローラ22aの接触点までの半径と略同一となるように湾曲して形成されている。
バネ100は、ローラ22aが係合片63´に係合した状態でロック機構50が解除されたときに、ローラ22aを再び段差部62に係合させる位置に回動部材40を回転させるように付勢力を及ぼしている。
この実施形態によれば、係合片63´にローラ22aが係合した状態において、反力を極力低減してペダルアーム20(メインペダルアーム21及びサブペダルアーム22)を容易に回転させることができ、特に、係合片62´の曲率半径がローラ22aの回転半径と同一になるように凹状に湾曲して形成されているため、ローラ22aが段差部62を乗り越えて係合片63´に移行すると、係合片63´による反力が殆んど除去されて、反力の有無をより明確に設定でき、より明確なクリック感を得ることができる。
図10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、間欠連動部材(梁部材)として剛性材料により形成された屈曲部材110及び付勢バネとしての圧縮バネ120を採用し、又、回動部材40の固定部42を支持部42´に変更した以外は、前述の実施形態と同一である。したがって、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
すなわち、図10に示すように、屈曲部材110は、回動部材40の支持部42´により揺動可能に軸支される被支持部111、段差部112、係合片113を備えた剛性の高い梁部材をなすように形成されている。ここで、段差部112は、前述の板バネ60の段差部62に相当するものであり、係合片113は、弾性変形しない点を除いて、前述の板バネ60の係合片63に相当するものである。
圧縮バネ120は、回動部材40と屈曲部材110との間に配置されて、屈曲部材110を軸線S1に近づく向きに付勢しており、屈曲部材110がローラ22aにより軸線S1から離れる向きに押されて移動するのを許容するようになっている。
次に、このアクセルペダル装置の動作について説明する。
先ず、運転者がアクセルペダル20aを踏み込まない休止位置にあるとき、第1戻しバネ30及び第2戻しバネ70の付勢力により、ペダルアーム20(メインペダルアーム21及びサブペダルアーム22)は、図1及び図3に示す場合と同様に休止位置に停止している。また、回動部材40は、ロック機構50が非作動の状態で、ペダルアーム20(サブペダルアーム22)と連動する状態で休止位置に停止している。
そして、休止位置にある状態(図3に示す状態と同様の状態)から、運転者がアクセルペダル20aを踏み込むと、ペダルアーム20(メインペダルアーム21及びサブペダルアーム22)は、第1戻しバネ30及び第2戻しバネ70の付勢力に抗して、図4に示す場合と同様に、反時計回りに回転する。このとき、回動部材40は、屈曲部材110の段差部112にローラ22aが当接しているため、ペダルアーム20(サブペダルアーム22)と連動して(一緒に)反時計回りに回転する。このときの踏力特性は、図8に示す上側のグラフ線f1で示される。
一方、運転者が踏力を緩めると、ペダルアーム20(メインペダルアーム21及びサブペダルアーム22)は、踏込み時の抵抗荷重(ペダル荷重)よりも小さい抵抗荷重(ペダル荷重)を運転者に及ぼしながら、第1戻しバネ30及び第2戻しバネ70の付勢力により休止位置に向けて時計回りに回転し、回動部材40もペダルアーム20(サブペダルアーム22)と連動して(一緒に)休止位置に向けて時計回りに回転する。このときの踏力特性は、図8に示す下側のグラフ線f2で示される。
ところで、運転者がアクセルペダル20aを踏み込む際に、例えば過踏込みによる急加速や急発進を抑制させる場合には、図5に示す場合と同様に、アクセルペダル20aが任意の踏込み位置にあるとき、アクセル開度センサ90のセンサ信号及び車両の運転情報等に基づいて制御回路から発せられる制御信号により、ロック機構50の駆動源53が駆動されて、ロック部材51がR1方向(時計回り)に回転し、その湾曲面51aが円弧面41を押圧することで、回動部材40がその回転位置において回動不能にロックされる。
すると、その後の踏込み動作においては、図5に示す場合と同様に、サブペダルアーム22のローラ22aが屈曲部材110の段差部112を押圧することで、運転者の踏力に対抗する抵抗力(反力)が増加し、その反力に打ち勝つ踏力が及ぼされると、圧縮バネ120が弾性変形(圧縮)させられて、図6に示す場合と同様に、ローラ22aは段差部112を乗り越えて係合片113と係合する状態に移行すると共に付加された反力が低減又は除去される。このように、ローラ22aが段差部112から係合片113に移行する過程において、運転者は付加された反力による抵抗感又はクリック感を感じることができ、過踏込みによる急加速や急発進を抑制するように促される。
そして、図6に示す場合と同様に、アクセルペダル20aが任意の踏込み位置にある状態で、アクセル開度センサ90のセンサ信号及び車両の運転情報等に基づいて制御回路から発せられる制御信号により、ロック機構50の駆動源53が駆動されて、ロック部材51がR2方向(図7に示す場合と同様に反時計回り)に回転すると、湾曲面51aによる円弧面41の押圧が解かれて、回動部材40のロック状態が解除される。
すると、図7に示す場合と同様に、圧縮バネ120の弾性復元力により、回動部材40がサブペダルアーム22側に引き寄せられて反時計回りに回転し、段差部112にローラ22aが係合し、回動部材40がペダルアーム20(サブペダルアーム22)と連動して(一緒に)回転する状態となる。
このように、アクセルペダル20aが任意の踏込み位置にあるとき、アクセル開度センサ90のセンサ信号及び車両の運転情報に基づいて、ロック機構50による回動部材40のロック及びロックの解除を適宜行うことで、図8に示すように、反力Fの付加(と付加した反力の除去)を、踏込み動作の過程において断続的に複数回に亘って行うことができ、それ故に、エコドライブを容易に行うことができ、車両の燃費向上を達成することができる。
この実施形態においては、特に、間欠連動部材として、剛性材料により形成された梁部材である屈曲部材110及び屈曲部材110を係合部(ローラ22a)に係合させる付勢力を及ぼす付勢バネ(圧縮バネ120)を採用したことにより、回動部材40をペダルアーム20(サブペダルアーム22)に連動させて一体的に回転させる際の剛性力を高めることができる。また、屈曲部材110とは別個に、屈曲部材110を付勢する付勢バネ(圧縮ばね120)を設けたことにより、反力(踏力)が急激に増加するときに必要になるセット荷重を自由に設定することができる。
尚、この実施形態において、付勢バネとして圧縮バネ120を示したが、これに限定されるものではなく、屈曲部材110を軸支する支持部42´の周りに配置されて屈曲部材110を係合部(ローラ22a)に係合させる付勢力を及ぼす捩りバネを採用してもよく、又、その他の形態をした付勢バネを採用してもよい。
図11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、ペダルアームとして、メインペダルアーム21及びサブペダルアーム22を含むペダルアーム20を変更して、一体型のペダルアーム20´を採用した以外は、前述の実施形態と同一である。したがって、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
すなわち、図11に示すように、ペダルアーム20´は、円筒部21´、円筒部21´から下方に伸長すると共にアクセルペダル20aを有する下側アーム部22´、円筒部21´から上方に伸長すると共にその上端に係合部としてのローラ22aを有する上側アーム部23´、上側アーム部23´の中間領域に形成されて第1戻しバネ30の他端部32を受ける受け部24´、下側アーム部22´に形成されて第2戻しバネ70の他端部72を受ける受け部25´を備えている。
この実施形態においては、ロック機構50の動作不良により回動部材40がロックされたままの状態とならない限り、ペダルアーム20´の戻り動作を保証することができ、前述実施形態と同様に、アクセルペダル20aが任意の踏込み位置にあるとき、アクセル開度センサ90のセンサ信号及び車両の運転情報に基づいて、ロック機構50による回動部材40のロック及びロックの解除を適宜行うことで、図8に示すように、反力Fの付加(と付加した反力の除去)を、踏込み動作の過程において断続的に複数回に亘って行うことができ、それ故に、エコドライブを容易に行うことができ、車両の燃費向上を達成することができる。
上記実施形態においては、ヒステリシス発生機構を備えた構成において、反力付加機構を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、ヒステリシス発生機構を廃止した構成において、反力付加機構を採用してもよい。
上記実施形態においては、反力付加機構に含まれるロック機構として、ロック部材51、減速歯車52、及び駆動源53を含む構成を示したが、これに限定されるものではなく、アクセルペダル20aが任意の踏込み位置にあるときに回動部材40をロックし得るものであれば、その他の機構を採用してもよい。
上記実施形態においては、反力付加機構に含まれる間欠連動部材として、弾性材料により形成された梁部材としての板バネ60,60´、剛性材料により形成された梁部材としての屈曲部材110及び付勢バネ(圧縮バネ120)を示したが、これに限定されるものではなく、ロック機構の作動及び非作動に応じて回動部材をペダルアームに間欠的に連動させ得るものであれば、その他の部材又は機構を採用してもよい。
以上述べたように、本発明のアクセルペダル装置は、構造の簡素化、部品点数の削減、低コスト化、装置全体の小型化等を達成しつつ、アクセルペダルの踏込み動作において、過踏込みを抑制するための反力を、踏込み過程で断続的に任意の踏込み位置にて付加することができ、エコドライブを容易に行うことができ、燃費向上に優れたアクセルペダル装置を得ることができるため、自動車等に適用できるのは勿論のこと、二輪車、その他の車両等においても有用である。
S1 軸線
10 ハウジング
10a ハウジング本体
11 支軸
12 受け部
13 ストッパ
14 支持部
15 収容部
16 受け部
20,20´ ペダルアーム
20a アクセルペダル
21 メインペダルアーム
21a,21´ 円筒部
21b,22´ 下側アーム部
21c,23´ 上側アーム部
21d 当接部
21e,22b,24´,25´ 受け部
22 サブペダルアーム
22a ローラ(係合部)
30 第1戻しバネ
40 回動部材(反力付加機構)
41 円弧面
42 固定部
42´ 支持部
43 係合突起
50 ロック機構(反力付加機構)
51 ロック部材
S2 軸線
51a 湾曲面
51b 歯列部
51c 軸部
52 減速歯車
52a 小歯車
52b 大歯車
52c 軸部
53 駆動源
53a 駆動歯車
53b モータ部
60,60´ 板バネ(梁部材、間欠連動部材、反力付加機構)
61 付根部
62 段差部
63,63´ 係合片
63a 先端
70 第2戻しバネ
80 ヒステリシス発生機構
90 アクセル開度センサ
100 バネ
110 屈曲部材(梁部材、間欠連動部材、反力付加機構)
111 被支持部
112 段差部
113 係合片
120 圧縮バネ(付勢バネ)

Claims (10)

  1. 所定の軸線回りに回動可能に支持されアクセルペダルの踏込み動作により休止位置と最大踏込み位置の間を移動するペダルアームと、前記ペダルアームを前記休止位置に戻す付勢力を及ぼす戻しバネと、前記アクセルペダルの踏力に対抗する反力を付加する反力付加機構を備えたアクセルペダル装置であって、
    前記反力付加機構は、
    前記ペダルアームに対して前記軸線回りに相対的に回動可能に設けられた回動部材と、
    前記アクセルペダルが任意の踏込み位置にあるときに前記回動部材をロックし得るロック機構と、
    前記ロック機構の非作動時において前記回動部材を前記ペダルアームに連動させ,前記ロック機構の作動時における前記アクセルペダルの踏込み動作に対して反力を付加しかつ前記反力に打ち勝つ踏力により生じる弾性変形によって前記回動部材の連動を解除しつつ前記反力を低減又は除去して前記ペダルアームの回転を許容するべく,前記ロック機構の作動及び非作動に応じて前記回動部材を前記ペダルアームに間欠的に連動させ得る間欠連動部材を含む、
    ことを特徴とするアクセルペダル装置。
  2. 前記間欠連動部材は、前記回動部材にその一端側が連結された梁部材を含み、
    前記ペダルアームは、前記梁部材に係合する係合部を有し、
    前記梁部材は、前記ロック機構の非作動時において前記回動部材を前記ペダルアームの踏込み側への移動に連動させるべく前記係合部が当接する段差部と、前記ロック機構の作動時において前記アクセルペダルの踏込みにより前記段差部を乗り越えた前記係合部が移動自在に係合する係合片を含む、
    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. 前記梁部材は、剛性材料により形成されて前記回動部材に対して揺動可能に軸支され、
    前記梁部材を前記係合部に係合させる付勢力を及ぼす付勢バネをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項2に記載のアクセルペダル装置。
  4. 前記梁部材は、弾性材料により形成されて前記回動部材に対して片持ち状に固定され、自らの弾性復元力により前記係合部に係合するように形成されている、
    ことを特徴とする請求項2に記載のアクセルペダル装置。
  5. 前記梁部材は、前記ロック機構による前記回動部材のロックが解除されたとき、弾性復元力により前記係合部を前記段差部に係合させる位置に前記回動部材を回転させるべく、前記係合片の先端が前記軸線側に近づくように形成されている、
    ことを特徴とする請求項3又は4に記載のアクセルペダル装置。
  6. 前記梁部材の係合片は、前記係合部が係合する側に凹状に湾曲して形成されている、
    ことを特徴とする請求項3ないし5いずれか一つに記載のアクセルペダル装置。
  7. 前記ペダルアームは、前記軸線よりも下方側に前記アクセルペダルを有し前記軸線よりも上方側に当接部を有するメインペダルアームと、前記メインペダルアームに対して前記軸線回りに相対的に回転可能に設けられて前記当接部により踏込み側に押されると共にその上端に前記係合部を有するサブペダルアームを含み、
    前記戻しバネは、前記サブペダルアームを前記休止位置に向けて付勢する第1戻しバネと、前記メインペダルアームを前記休止位置に向けて付勢する第2戻しバネを含む、
    ことを特徴とする請求項2ないし6いずれか一つに記載のアクセルペダル装置。
  8. 前記ロック機構は、一方向への回転により前記回動部材を押圧してロック状態としかつ他方向への回転により前記ロック状態を解除し得るように形成されたロック部材と、前記ロック部材を回転駆動する駆動源を含む、
    ことを特徴とする請求項1ないし7いずれか一つに記載のアクセルペダル装置。
  9. 前記回動部材は、前記軸線を中心とする所定の曲率半径をなす円弧面を有し、
    前記ロック部材は、前記一方向への回転により前記円弧面を押圧する力を増加させるべくその回転中心からの曲率半径が変化する凸状の湾曲面を有する、
    ことを特徴とする請求項8に記載のアクセルペダル装置。
  10. 前記アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサと、前記アクセル開度センサのセンサ信号及び車両の運転情報に基づいて全体の制御を司る制御手段をさらに含み、
    前記制御手段は、前記センサ信号及び運転情報に基づいて前記ロック機構の作動を制御する、
    ことを特徴とする請求項8に記載のアクセルペダル装置。
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