JP6034723B2 - ペダル装置 - Google Patents
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Description
楕円歯車は、ヒステリシス特性を発現させるための曲率変化歯車として好適である。
このように噛合する双方の歯車が楕円歯車とされることで、ペダル操作に応じて歯車の回転軸の位置を変化させる必要がなくなる。
上記回転角調整部により、所望のヒステリシス特性を発現させる上で重要となる曲率変化歯車の回転角度を、ペダルアームの最大揺動角度に対して調整することが可能となる。
また、ペダルの戻り不良の発生を防止できる。
以下で説明する実施の形態では、本発明のペダル装置を自動車等の車両のアクセルペダル装置に適用したものである。
図1及び図2に示されるように、アクセルペダル装置1は、運転者(操作者)による踏み込み操作が行われるペダル1Aと、ペダル1Aが連結されたペダルアーム1Bと、ペダルアーム1Bを揺動自在に支持するハウジング1Cとを有して構成される。
アーム側歯車2は、円筒歯車(平歯車)とされ、ペダル軸部1Baに固着されている。アーム側歯車2は、ペダルアーム1Bの揺動方向D1への揺動に伴ってペダル軸部1Baと一体となって矢印D2方向に回転される。
第1駆動側歯車3aは、円筒歯車(平歯車)とされる。第1駆動側歯車3aは、アーム側歯車2と噛合されており、これによりアーム側歯車2の回転に応じてアーム側歯車2の回転方向(矢印D2方向)とは逆方向の矢印D3方向に回転される。この矢印D3方向を、以下「第1の回転方向D3」と表記する。
第2駆動側歯車3bの回転角は、第1駆動側歯車3aの回転角と一致する。
なお、図2においては、ペダル1Aが非操作である状態(ペダル位置が初期位置の状態)での各歯車の状態を示しているが、この状態において、渦巻きバネ5はその付勢力が作用している状態にある。
渦巻きバネ6のバネ力は、渦巻きバネ5のバネ力よりも大きくなるように設定されている。
なお、図2に示すペダル1Aが非操作の状態では、渦巻きバネ6はその付勢力が作用していない状態にある。
このとき、ペダルアーム1Bの揺動角度と第2駆動側歯車3bの回転角度との関係は、アーム側歯車1Baと第1駆動側歯車3aとの歯車径の比で定まる。この点からも理解されるように、アーム側歯車1Baと第1駆動側歯車3aは、ペダルアーム1Bの揺動による動力を第2駆動側歯車3bに伝達する上で、それらの歯車径の比によってペダルアーム1Bの揺動角度と第2駆動側歯車3bの回転角度との関係を調整する機能を担っている(回転角調整部)。
前述のように、本実施の形態では、アーム側歯車1Baの歯車径の方が第1駆動側歯車3aの歯車径よりも大きく設定されるが、具体的にこれらの歯車径の比は、ペダル1Aが初期位置から最大踏み込み位置まで踏み込まれた際に、楕円歯車である第2駆動側歯車3bと従動側歯車4とが共に略90°回転するように設定されている。
なお、本例の場合、ペダルアーム1Bの最大揺動角度、つまりアーム側歯車2の最大回転角度は20°程度である。
図3及び図4を参照して、このようなヒステリシス特性を発現させるアクセルペダル装置1の動作について説明する。
図3は、ペダル1Aの踏み側についての説明図であり、図4は渦巻きバネ6による付勢力が駆動源となってペダル1Aの位置を戻す戻り側についての説明図である。図3A、図3Bでは、それぞれペダル1Aの踏み始めの段階、ペダル1Aをさらに最大踏み込み位置に向けて踏み込むまでの段階での状態を示し 図4A、図4Bでは、ペダル1Aを最大踏み込み位置から戻し始めた段階、ペダル1Aをさらに初期位置(非操作状態でのペダル位置)に向けて戻すまでの段階における状態をそれぞれ示している。
図3A、図3B、図4A、図4Bの各分図の右側には、上記の各段階ごとに得られる踏力対ペダルストロークの特性を併せて示している。
ペダル1Aの踏み側では、駆動側歯車部3が動力の伝達元側となり、従動側歯車4は動力の伝達先側となる。従って、踏み始めの段階では、伝達元側の歯車と伝達先側の歯車との噛合部分における曲率大小関係が「大:小」であると言うことができる。
このように噛合部分における伝達元側の歯車の曲率に対し伝達先側の歯車の曲率の方が小さい状態では、伝達元側の歯車が伝達先側の歯車を回転させるのに要するトルクが比較的大きくなる。すなわち 駆動側歯車部3が従動側歯車4を回転させるのに要するトルクが比較的大きい。このため、踏み始めの段階では、ペダル踏力に対してペダルストロークが比較的増加し難い特性となる。
渦巻きバネ5は、第2駆動側歯車3bを第1の回転方向D3に付勢することで、第2駆動側歯車3bの歯部と従動側歯車4の歯部との噛合状態を良好とし、歯車のガタツキを抑制して動作の安定性を向上させる役割を担う。
このため、対向状態のロータとフリクションワッシャとの間に生じる摩擦力を利用してヒステリシス特性を発現させる従来とは異なり、摺動に伴う摩擦抵抗が生じない。
従って、摩耗によるヒステリシス特性の変化を防止でき、経時的な操作フィーリングの悪化を防止できる。
また、摺動による摩耗が生じないことから、引っかかりによるペダルの戻り不良の発生を防止できる。
また、可動部の数を抑えることができることから、故障リスクが低減され、信頼性の向上が図られる。
従って、ペダル1Aの最大ストローク量に制約されずに、所望のヒステリシス特性を発現させることができる。
例えば、曲率変化歯車は、楕円歯車に限定されない。
また、曲率変化歯車は、駆動側と従動側の双方に設ける必要はなく、少なくとも何れか一方に設ければよい。
また、図5、図6のように駆動側と従動側の一方にのみ曲率変化歯車を用いる場合は、ペダル操作に応じて従動側又は駆動側の少なくとも一方の歯車の回転軸の位置を変位させる構成を設けることになる。
また、駆動側にのみ曲率変化歯車を用いる図6の場合は、図6Aに示すようにペダル初期位置の状態で駆動側歯車9の曲率最大部分9bが駆動側歯車10に噛合するように構成する。
同様に、駆動側にのみ楕円歯車が用いられた場合としても、図6A及び図6Bに示されるように、ペダル初期位置の状態での駆動側歯車と従動側歯車との噛合部分における曲率大小関係が「大:小」となり、ペダル最大踏み込み位置の状態では「小:大」に転じる。
従って、図4Bの右側に示したものと同様のヒステリシス特性を発現させることができる。
なお、この点からも理解されるように、ペダル初期位置に対応した駆動側歯車と従動側歯車との噛合状態は、図2や図5A,図6Aに示したものに限定されるものではなく、またペダル最大踏み込み位置に対応した駆動側歯車と従動側歯車との噛合状態も図5Bや図6Bに示したものに限定されるものではない。また、ヒステリシス特性を実現するにあたって必要な曲率変化歯車の回転角度もこれまでで例示した略90°に限定されるものではない。
Claims (4)
- ペダルと、
前記ペダルより入力された踏力に応じた動力が伝達されて第1の回転方向に回転する駆動側歯車と、
前記駆動側歯車に噛合され第2の回転方向に回転する従動側歯車と、
前記従動側歯車を前記第2の回転方向の逆方向に付勢する付勢部材とを備え、
前記駆動側歯車と前記従動側歯車の少なくとも一方が、回転に応じて回転中心から噛合部分までの距離が徐々に変化する曲率変化歯車とされている
ペダル装置。 - 前記曲率変化歯車として楕円歯車が用いられた
請求項1に記載のペダル装置。 - 前記駆動側歯車と前記従動側歯車の双方が楕円歯車とされている
請求項1又は請求項2に記載のペダル装置。 - 前記ペダルと接続されて前記踏力の入力に応じて揺動するペダルアームと、
前記ペダルアームの揺動角度に対し前記駆動側歯車の回転角度が異なる角度となるように前記踏力に応じた動力を前記駆動側歯車に伝達する回転角調整部とを備える
請求項1乃至請求項3の何れかに記載のペダル装置。
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