JP6131174B2

JP6131174B2 - 反力出力装置

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Publication number: JP6131174B2
Application number: JP2013235128A
Authority: JP
Inventors: 宏行高妻
Original assignee: Honda Lock Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Honda Lock Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2033-11-13
Also published as: JP2015095165A

Description

本発明は、反力出力装置に関するものである。

近年、車両の発進時や走行時に、必要以上にアクセルペダルが踏まれるのを抑制するために、踏み込み状態に応じた反力をアクセルペダルに付与するアクセルペダル装置が開発されている（例えば、下記特許文献１参照）。
特許文献１に記載のアクセルペダル装置は、ペダル本体の基端を回動可能に軸支するハウジングに、ペダル本体を初期位置に戻すためのリターンスプリングと、反力を作り出すためのモータと、そのモータの回転をペダル本体に伝達するための伝達レバーと、が内蔵されている。このアクセルペダル装置では、モータが制御装置によってアクセルペダルの踏み込み状態に応じた出力に制御され、その出力が伝達レバーを通してペダル本体に付与されるようになっている。

特開２０１０−１１１３７９号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載のアクセルペダル装置は、反力をペダル本体に出力するための伝達レバーの軸と、駆動源であるモータの回転軸が直結された構造とされているため、モータによる反力制御時（モータの駆動時）だけでなく、モータによる反力制御が行われないとき（モータの駆動停止時）にも伝達レバーの軸とモータの回転軸とが連動し、伝動レバーの回動に伴ってモータの回転軸が連れ回されてしまう。そして、モータの駆動停止時で回転軸が回されると、モータ内のマグネットとコアの間で生じるコギングトルク等の回転フリクションが伝動レバーの軸側に作用し、アクセルペダルを踏み込む運転者に違和感を与えることがある。

そこで、本発明は、モータによる反力制御が行われていないときに、モータ側の回転フリクションが反力伝達部側に作用しないようにして、操作者に違和感を与えることのない反力出力装置を提供するものである。

本発明の反力出力装置は以下の構成を採用した。
（１）操作部に対して反力を出力する反力出力装置において、反力を作り出すモータと、前記操作部に連結されるとともに、前記操作部に反力を伝達する反力伝達部と、前記モータと前記反力伝達部との間に配設された遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構と前記反力伝達部との間で、前記反力伝達部側への反力の伝達及び遮断を切り替えるクラッチ機構と、を備え、前記遊星歯車機構は、サンギヤと、前記サンギヤと同軸状に配置されたリングギヤと、前記サンギヤ及び前記リングギヤに互いに噛合するプラネタリギヤを自転及び公転可能に支持するキャリアと、の３つの回転要素を有し、前記３つの回転要素のうち、第１回転要素には前記モータ側からのトルクが入力され、第２回転要素は前記反力伝達部側に向けて反力を出力し、前記クラッチ機構は、前記３つの回転要素のうち、第３回転要素に突設された突起部と、前記操作部の第１位置において前記突起部が当接して、前記第３回転要素の回転を規制することで、前記操作部を前記第１位置で保持する一方のストッパと、前記操作部の第２位置において前記突起部が当接して、前記第３回転要素の回転を規制することで、前記操作部を前記第２位置で保持する他方のストッパと、を備え、前記モータの回転時に、前記突起部が前記他方のストッパに当接して、前記第３回転要素の回転を規制し、前記モータの回転停止時に、前記操作部が前記第１位置と前記第２位置との間を移動する過程で、前記突起部が前記一方のストッパ及び前記他方のストッパから離間して、前記第３回転要素の回転を許容することを特徴とする。

この構成により、操作部を操作した際、反力制御のためモータが駆動されると、モータの駆動力によって第１回転要素が回転するとともに、クラッチ機構の突起部とストッパとが当接することによって第３回転要素の回転が規制される。すると、第１回転要素の回転に連動して第２回転要素が回転することで、反力伝達部に反力が出力される。これにより、反力伝達部を介して操作部に反力が伝達される。
一方、モータの駆動停止時には、突起部とストッパとが離間することによって第３回転要素の回転が許容されるので、この状態で操作部の操作等により反力伝達部が動作した場合に第２回転要素の回転に伴い第３回転要素が回転することになる。すなわち、第３回転要素の回転が許容されている場合、第３回転要素の回転に必要なトルクは、モータの回転に必要なトルクに比べて小さいので、第１回転要素の回転を抑えた上で第３回転要素が優先的に回転することになる。これにより、モータによる反力制御が行われていないときに、反力伝達部がモータ側の回転フリクションの影響を受けずに動作することになる。その結果、モータによる反力制御が行われていないときの操作感を向上させることができる。

（２）前記（１）の反力出力装置では、前記遊星歯車機構を複数備え、前記クラッチ機構は、複数の前記遊星歯車機構のうち、最も前記反力伝達部側に位置する前記遊星歯車機構と前記反力伝達部との間で前記反力伝達部側への反力の伝達及び遮断を切り替えることが望ましい。
この構成によれば、遊星歯車機構を複数備えているため、モータの小型化及び低コスト化を図った上で、反力伝達部に向けて高トルクを出力することができる。
さらに、クラッチ機構が最も反力伝達部側に位置する遊星歯車機構と反力伝達部との間で反力伝達部側への反力の伝達及び遮断を切り替えるため、モータの回転停止時において、操作部の操作等により反力伝達部が動作した場合に、各遊星歯車機構の回転フリクションの影響を受けずに反力伝達部を動作させることができる。

本発明によれば、モータによる反力制御が行われていないときに、モータ側の回転フリクションが反力伝達部側に作用しないようにして、操作者に違和感を与えることのない反力出力装置を提供することができる。

第１実施形態に係る車両のアクセルペダル装置を示す概略構成図である。図１のＡ−Ａ線に沿う部分断面図である。第２遊星歯車機構及びクラッチ機構の初期状態を示す反力出力装置の平面図である。ペダル本体が踏み込まれた状態を示す図１に相当する概略構成図である。図３に示す初期状態から反力制御が行われるまでの動作を説明するための図３に相当する平面図である。反力制御中の動作を説明するための図３に相当する平面図である。図５に示す状態から反力制御が解除されたときの動作を説明するための図３に相当する平面図である。図３に示す初期状態から反力制御が行われない程度にペダル本体を踏み込んだときの動作を説明するための図３に相当する平面図である。図３に示す初期状態から反力制御が行われない程度にペダル本体を踏み込んだときの動作を説明するための図３に相当する平面図である。反力制御中の動作を説明するための図４に相当する概略構成図である。第２実施形態に係る車両用ドアの閉位置を示す断面図である。第２実施形態に係る反力出力装置の概略構成図である。図１１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。車両用ドアの開位置を示す断面図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[第１実施形態]
第１実施形態では、本発明に係る反力出力装置１０を車両のアクセルペダル装置１に搭載した例について説明する。図１は車両のアクセルペダル装置１を示す概略構成図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う部分断面図である。
図１、図２に示すように、アクセルペダル装置１は、運転席の足元前方に設置されるペダル本体（操作部）２と、ペダル本体２に連結される反力出力装置１０と、を備えている。

ペダル本体２は、その基端部が回動可能に支持された支軸３に固定され、先端部に運転者の踏力が付与されることで、支軸３とともに回動するように構成されている。ペダル本体２は、図示しないリターンスプリングによって初期位置（図１におけるペダル本体２の位置）に向けて常時付勢されている。ペダル本体２には、ペダル本体２の操作量（回動角度）に応じて内燃機関の図示しないスロットルバルブの開度を操作するための図示しないケーブルが接続されている。ただし、内燃機関が電子制御スロットルを採用する場合には、ペダル本体２の回動角度を検出するための回転センサを設け、その回転センサの検出信号を基にしてスロットルバルブの開度を制御するようにしてもよい。

図２に示すように、反力出力装置１０は、反力を作り出すための駆動源であるモータ１１と、上述したペダル本体２に反力を伝達する反力伝達部１２と、モータ１１の回転軸１１ａと反力伝達部１２との間に配設されて、モータ１１の回転を減速しトルクを増大させて反力伝達部１２に伝達する減速機構１３と、減速機構１３と反力伝達部１２との間で、反力伝達部１２側への反力の伝達及び遮断を切り替えるクラッチ機構１４（図３参照）と、を備えている。なお、本実施形態のアクセルペダル装置１のうち、少なくとも反力出力装置１０や支軸３は、図示しないハウジング内に収納されている。

減速機構１３は、モータ１１の回転軸１１ａと同軸状に配置された第１遊星歯車機構２１及び第２遊星歯車機構３１を備えている。なお、以下の説明では、回転軸１１ａの軸方向に沿うモータ１１側を一端側、減速機構１３側を他端側という。また、回転軸１１ａに直交する方向を径方向、回転軸１１ａ周りの方向を周方向という。

第１遊星歯車機構２１は、第１サンギヤ２２と、第１サンギヤ２２と同軸状に配置された第１リングギヤ２３と、これら第１サンギヤ２２及び第１リングギヤ２３に噛合するとともに、第１サンギヤ２２を中心に公転可能に配設された複数の第１プラネタリギヤ２４を自転（回転）可能に支持する第１キャリア２５と、の３つの回転要素を備えている。
また、第２遊星歯車機構３１は、第１遊星歯車機構２１と同様の構成からなり、第２サンギヤ（第１回転要素）３２と、第２サンギヤ３２と同軸状に配置された第２リングギヤ（第３回転要素）３３と、これら第２サンギヤ３２及び第２リングギヤ３３に噛合するとともに、第２サンギヤ３２を中心に公転可能に配設された複数の第２プラネタリギヤ３４を自転（回転）可能に支持する第２キャリア（第２回転要素）３５と、の３つの回転要素を備えている。なお、図１や後述する図３以降の図では第２サンギヤ３２や第２プラネタリギヤ３４の構成を分かり易くするため、第２キャリア３５については各第２プラネタリギヤ３４の中心を結ぶ三角形で示している。

第１遊星歯車機構２１の各回転要素２２，２３，２５のうち、第１サンギヤ２２にはモータ１１の回転軸１１ａが連結されている。また、第１リングギヤ２３は、ハウジングに回転不能に固定されている。さらに、第１キャリア２５における径方向の中央部には、軸方向の一端側に向けて第１出力軸２５ａが立設され、この第１出力軸２５ａに第２遊星歯車機構３１の第２サンギヤ３２が連結されている。

第２遊星歯車機構３１の各回転要素３２，３３，３５のうち、第２サンギヤ３２には上述したように第１キャリア２５の第１出力軸２５ａが連結され、モータ１１側からのトルクが入力されるように構成されている。また、第２リングギヤ３３は、ペダル本体２（反力伝達部１２）の動作またはモータ１１の動作に応じて回転可能に構成されている（具体的な作用は後述する）。
第２キャリア３５における径方向の中央部には、軸方向の一端側に向けて第２出力軸３５ａが立設され、この第２出力軸３５ａに反力伝達部１２が連結されている。

反力伝達部１２は、上述した第２出力軸３５ａに固定された減速機構側アーム４１と、支軸３に固定された支軸側アーム４２と、これら各アーム４１，４２間を連結するリンクアーム４３と、を有している。
減速機構側アーム４１は、一端部が第２出力軸３５ａに固定される一方、他端部にリンクアーム４３の一端部が回動可能に支持されている。
支軸側アーム４２は、一端部が支軸３に固定される一方、他端部にリンクアーム４３の他端部が回動可能に支持されている。したがって、各アーム４１，４２のうち、一方のアーム４１，４２の動作に伴い他方のアーム４１，４２が連動するようになっている。

図３は、第２遊星歯車機構３１及びクラッチ機構１４の初期状態を示す反力出力装置１０の平面図である。
ここで、図３に示すように、クラッチ機構１４は、第２リングギヤ３３から径方向の外側に向けて突出する突起部５２と、ハウジングのうち周方向で突起部５２と重なる位置に形成され、突起部５２が当接可能なストッパ５３と、を備えている。

突起部５２は、第２リングギヤ３３のうち、周方向に沿う１８０°間隔で２つ設けられている。
ストッパ５３は、回転軸１１ａを中心として各突起部５２がなす中心角のうち、狭い方の角度（劣角側）で９０°間隔で２つ設けられている。そして、図３に示す例において、各ストッパ５３間に上述した突起部５２のうち、一方の突起部５２が配置されている。

突起部５２は、第２リングギヤ３３の回転に応じて第２リングギヤ３３とともに回転し、何れかのストッパ５３に当接することで第２リングギヤ３３の回転を規制する。
なお、周方向に沿うストッパ５３間の間隔は、ペダル本体２が初期位置からフルストローク位置までの回動に伴う第２リングギヤ３３の回転角度と同等に設定されている。すなわち、ペダル本体２が初期位置にあるとき、一方の突起部５２が一方のストッパ５３に当接し、ペダル本体２がフルストローク位置にあるとき一方の突起部５２が他方のストッパ５３に当接するようになっている。なお、本実施形態において、例えば図６に示すような一方の突起部５２が他方のストッパ５３に当接した状態をクラッチ機構１４の伝達状態といい、図３に示すような一方の突起部５２が他方のストッパ５３から周方向で離間した状態をクラッチ機構１４の遮断状態という。

＜作用＞
次に、上述したアクセルペダル装置１の作用について説明する。図４は、ペダル本体２が踏み込まれた状態を示す図１に相当する概略構成図である。
図４に示すように、ペダル本体２がリターンスプリングの付勢力に抗する方向に運転者によって踏み込まれると、ペダル本体２とともに支軸３がＣ１方向に回転し、その回転角に応じて内燃機関のスロットルバルブの開度が調整される。また、ペダル本体２が初期位置からＣ１方向に回転すると、支軸３に固定された支軸側アーム４２が支軸３とともに回転することで、リンクアーム４３を介して減速機構側アーム４１が第２キャリア３５とともに、Ｃ２方向に回転する。

そして、このときのペダル本体２の踏込速度や車両の運転状況に応じて踏み込み過ぎと判断されると、反力出力装置１０による反力制御を開始する。具体的には、図２に示すように、反力出力装置１０のモータ１１が駆動されると、そのモータ１１のトルクが第１遊星歯車機構２１の第１サンギヤ２２に伝達され、第１サンギヤ２２が回転する。そして、第１サンギヤ２２が回転すると、第１プラネタリギヤ２４が自転しながら、第１サンギヤ２２の周りを公転することで、第１キャリア２５が回転する。

図５〜図９は反力出力装置１０の動作を説明するための図であって、図３に相当する平面図である。
また、図５に示すように、第１キャリア２５が回転すると、第１キャリア２５の第１出力軸２５ａに連結された第２サンギヤ３２がＣ３方向に回転するとともに、これに伴い第２プラネタリギヤ３４がＣ４方向に自転し始める。そして、第２プラネタリギヤ３４がＣ４方向に自転すると、第２リングギヤ３３がＣ５方向に回転する。すなわち、クラッチ機構１４が図５に示す遮断状態にあるときは、第２リングギヤ３３がモータ１１の動作に応じて回転可能とされているため、第２プラネタリギヤ３４は公転せず、第２リングギヤ３３がＣ５方向に回転する。

図６に示すように、第２リングギヤ３３のＣ５方向への回転が進むと、クラッチ機構１４のうち、一方の突起部５２が他方のストッパ５３に当接し、第２リングギヤ３３のＣ５方向への回転が規制される。これにより、クラッチ機構１４が伝達状態となる。そして、第２リングギヤ３３のＣ５方向への回転が規制されると、第２プラネタリギヤ３４がＣ４方向に自転しながら、第２サンギヤ３２の周りを公転する。よって、モータ１１のトルクが、第２キャリア３５から反力伝達部１２に向けてＣ６方向への反力として出力される。

図１０は、反力制御中の動作を説明するための図４に相当する概略構成図である。
そして、図１０に示すように、第２キャリア３５から出力された反力は、反力伝達部１２を介して支軸３に伝達され（図中の矢印Ｃ７方向）、支軸３に対してリターンスプリングの復元方向（図中の矢印Ｃ８方向）に向けて伝達される。これにより、ペダル本体２に対して初期位置に向けた反力が作用する。このとき、ペダル本体２にはペダル本体２の踏込速度や車両の運転状況に応じたトルクがモータ１１から出力されるため、運転者には、ペダル本体２を踏む足裏を通して、内燃機関の加速状態や「踏み込み過ぎ」等の情報が伝えられる。

そして、図５に示す反力制御状態からペダル本体２に対する運転者の踏力が解除される等してモータ１１が駆動停止すると、リターンスプリングの復元力により支軸３がＣ８方向（図１０参照）に回転する。これにより、ペダル本体２が初期位置に向けて回動するとともに、反力伝達部１２を介して第２キャリア３５がＣ６方向に回転する。

図７に示すように、第２キャリア３５がＣ６方向に回転すると、第２プラネタリギヤ３４が第２サンギヤ３２を中心に公転しながら、Ｃ９方向に自転する。これにより、第２リングギヤ３３がＣ１０方向に回転することで、一方の突起部５２が他方のストッパ５３から離間する。その結果、クラッチ機構１４が第２リングギヤ３３の回転を許容する遮断状態となる。すなわち、第２サンギヤ３２には、第１遊星歯車機構２１を介してモータ１１が連結されているため、クラッチ機構１４の遮断状態において、第２リングギヤ３３の回転に必要なトルクは、第２サンギヤ３２の回転に必要なトルクに比べて小さい。これにより、第２プラネタリギヤ３４の自転に伴う第２サンギヤ３２の回転を抑えた上で、第２リングギヤ３３を優先的に回転させることができる。

そして、ペダル本体２が初期位置に復帰するタイミングで、突起部５２が図３に示す状態に復帰する。

ここで、反力出力装置１０による反力制御が行われない程度にペダル本体２を踏み込んだ場合、上述した図４に示すように支軸３がＣ１方向に回転することで、反力伝達部１２が動作し、この反力伝達部１２を介して第２キャリア３５がＣ２方向に回転する。これにより、図８に示すように、第２プラネタリギヤ３４がＣ４方向に自転しながら第２サンギヤ３２を中心に公転する。このとき、上述したようにクラッチ機構１４の遮断状態において、第２リングギヤ３３の回転に必要なトルクは、第２サンギヤ３２の回転に必要なトルクに比べて小さいため、第２サンギヤ３２は回転せず、第２リングギヤ３３がＣ５方向に優先的に回転する（図９参照）。

したがって、ペダル本体２が運転者によって踏み込まれ、支軸３を介して反力伝達部１２が動作した場合であっても、モータ１１の回転軸１１ａは連れ回されなくなる。このため、モータ１１のコギングトルク等の回転フリクションはペダル本体２の回動操作に影響を与えなくなる。
また、図９に示す状態からペダル本体２の踏み込みを解除して、ペダル本体２がリターンスプリングの復元力により初期位置に戻される場合には、上述した図７の動作と同様の動作により、ペダル本体２が初期位置に復帰する。

このように、本実施形態によれば、モータ１１による反力制御が行われていないときに、モータ１１側の回転フリクションが反力伝達部１２（ペダル本体２）側に作用するのを抑制でき、モータ１１による反力制御が行われていないときの操作感を向上させることができる。
しかも、ペダル本体２の踏み込みを解除した場合に、ペダル本体２はモータ１１の回転フリクションの影響を受けずに迅速に初期位置に戻される。これにより、リターンスプリングのバネ力を抑えることができるので、ペダル本体２の踏込荷重を抑えることができる。

また、本実施形態では、遊星歯車機構２１，３１を複数備えているため、モータ１１の小型化及び低コスト化を図った上で、反力伝達部１２に向けて高トルクを出力することができる。
また、第２遊星歯車機構３１側にクラッチ機構１４が設けられているため、モータ１１の駆動停止時において、ペダル本体２の操作等により反力伝達部１２が動作した場合に、第１遊星歯車機構２１の回転フリクションの影響を受けずに反力伝達部１２を動作させることができる。これにより、操作性の更なる向上を図ることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、上述した反力出力装置１０を車両用ドア１００（以下、単にドア１００という）に採用した場合について説明する。なお、以下の説明では、車両の右側のフロントドアを例にして説明する。また、以下の説明における前後上下左右等の向きは、特に記載が無ければ車両における向きと同一とする。さらに、以下の説明では、上述した第１実施形態の符号や機能を適宜援用し、説明を省略している。

図１１は、ドア１００の閉位置を示す断面図である。
図１１に示すように、ドア１００は、車体１０１のドア開口部１０１ａを開閉可能に取り付けられたものであって、車幅方向に重ね合わされたドアアウタパネル１０２及びドアインナパネル１０３と、ドアインナパネル１０３に車幅方向の内側から取り付けられたドアライニング１０４と、を主に備えている。

ドアアウタパネル１０２は、プレス加工等により形成され、その外面がドア１００の外側意正面を構成している。
ドアインナパネル１０３は、プレス加工等により形成され、ドアアウタパネル１０２に対して車幅方向に間隔をあけた状態で配置されている。ドアインナパネル１０３の前部は、車幅方向の外側に向けて屈曲する前壁部１０３ａを有し、この前壁部１０３ａの前端部がドアアウタパネル１０２の前端部に接合されている。また、ドア１００は、ドアインナパネル１０３の前壁部１０３ａが回動軸Ｏ１周りに回動可能に車体１０１に支持されている。

ドア１００と車体１０１との間には、ドア１００の開度を調整するためのドアチェッカ（操作部）１１０が介装されている。ドアチェッカ１１０は、車体１０１及びドア１００間を連結するリンクアーム１１１と、ドア１００の内部においてリンクアーム１１１に連結された反力出力装置１１２と、を備えている。

リンクアーム１１１は、ドアインナパネル１０３の内面に沿って前後方向に延びるとともに、ドアインナパネル１０３の前壁部１０３ａに形成された貫通孔１１３内にブッシュ１１４を介して前後方向に移動可能に支持されている。リンクアーム１１１は、その先端部が貫通孔１１３を通してドア１００の外部に突出しており、車体１０１に取り付けられたブラケット１１５に、上述した回動軸Ｏ１と平行な回動軸Ｏ２周りに回動可能に支持されている。一方、リンクアーム１１１の基端部には、ブッシュ１１４からの抜け止めを行うストッパ１１６が設けられている。

図１２は、第２実施形態に係る反力出力装置１１２の概略構成図である。
図１１、図１２に示すように、反力出力装置１１２は、反力を作り出すための駆動源であるモータ１１と、上述したリンクアーム１１１に反力を伝達する反力伝達部１２１（図１１参照）と、モータ１１の回転軸１１ａと反力伝達部１２１との間に介装されて、モータ１１の回転を減速しトルクを増大させて反力伝達部１２１に伝達する減速機構１２２と、減速機構１２２と反力伝達部１２１との間で、反力伝達部１２１側への反力の伝達及び遮断を切り替えるクラッチ機構１４（図３参照）と、を備えている。なお、反力出力装置１１２のうち、モータ１１、減速機構１２２、及びクラッチ機構１４はハウジング１５５内に収納されている。

図１２に示すように、減速機構１２２は、モータ１１の回転軸１１ａと同軸状に配置された第１遊星歯車機構１４１、第２遊星歯車機構１４２、及び第３遊星歯車機構１４３を備えている。各遊星歯車機構１４１〜１４３は、上述した第１実施形態における各遊星歯車機構２１，３１と同様の構成からなり、それぞれサンギヤ（第１回転要素）１５１、リングギヤ（第３回転要素）１５２、及びキャリア１５３の３つの回転要素を備えるとともに、サンギヤ１５１及びリングギヤ１５２に噛合する複数のプラネタリギヤ１５４が自転及び公転可能にキャリア（第２回転要素）１５３に支持されている。

そして、第１遊星歯車機構１４１の各回転要素１５１〜１５３のうち、サンギヤ１５１はモータ１１の回転軸１１ａに連結され、リングギヤ１５２はハウジング１５５に固定されている。また、キャリア１５３は出力軸１５３ａを介して第２遊星歯車機構１４２のサンギヤ１５１に連結されている。
また、第２遊星歯車機構１４２の各回転要素１５１〜１５３のうち、サンギヤ１５１は上述したように第１遊星歯車機構１４１におけるキャリア１５３の出力軸１５３ａに連結され、リングギヤ１５２はハウジング１５５に固定されている。また、キャリア１５３は出力軸１５３ａを介して第３遊星歯車機構１４３のサンギヤ１５１に連結されている。
第３遊星歯車機構１４３の各回転要素１５１〜１５３のうち、サンギヤ１５１は上述したように第２遊星歯車機構１４２におけるキャリア１５３の出力軸１５３ａに連結され、リングギヤ１５２はドアチェッカ１１０の動作またはモータ１１の動作に応じて回転可能に構成されている。また、キャリア１５３は出力軸１５３ａを介して反力伝達部１２１に連結されている。

ここで、クラッチ機構１４は、上述した第１実施形態と同様の構成からなるため、図３を援用すると、第３遊星歯車機構１４３のリングギヤ１５２に設けられた突起部５２と、ハウジング１５５のうち周方向で突起部５２と重なる位置に形成され、突起部５２が当接可能なストッパ５３と、を備えている。

図１１に示すように、反力伝達部１２１は、いわゆるラック＆ピニオン機構を構成しており、リンクアーム１１１の基端部に支持されたラック１６１と、ラック１６１に噛合するピニオン１６２と、を備えている。
ラック１６１は、リンクアーム１１１の延長線上に沿って延在するとともに、リンクアーム１１１に連動して前後方向に移動可能に構成されている。
ピニオン１６２は、上述した第３遊星歯車機構１４３におけるキャリア１５３の出力軸１５３ａに連結され、ラック１６１の移動に伴い回転可能に構成されている。

図１３は、図１１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
なお、図１３に示すように、本実施形態において、反力出力装置１１２は、出力軸１５３ａの回転速度や回転角度を検出する回転センサ１７２を備えている。具体的に、回転センサ１７２は、出力軸１５３ａに固定された磁性体からなる回転検出ギヤ１７０と、ハウジング１５５において回転検出ギヤ１７０と径方向で対向する位置に固定されたホールＩＣ１７１と、を備えている。そして、回転センサ１７２は、回転検出ギヤ１７０の凸部と凹部とがホールＩＣ１７１を通過する際の、ホールＩＣ１７１を貫く磁束密度の変化により、出力軸１５３ａの回転速度と回転角度を検出する。これにより、手動操作や坂道、強風等による急速な閉操作の際等において、その閉速度を検出することができる。

このように構成されたドア１００において、図１１に示す閉位置から図１４に示す開位置に向けてドア１００を回動軸Ｏ１周りに回動させると、ドア１００の回動動作に連動してリンクアーム１１１が回動軸Ｏ２周りに回動する。さらに、リンクアーム１１１がドア１００に対して前方に引き出されるとともに、リンクアーム１１１の移動に伴い、ラック１６１が前方に移動することで、ピニオン１６２が回転する。これにより、ドア１００が図１４に示す開位置となる。
一方、図１４に示す開位置から図１１に示す閉位置に向けてドア１００を回動軸Ｏ１周りに回動させると、ドア１００の回動動作に連動してリンクアーム１１１が回動軸Ｏ２周りに回動する。さらに、リンクアーム１１１がドア１００内に引き込まれるとともに、リンクアーム１１１の移動に伴い、ラック１６１が後方に移動することで、ピニオン１６２が回転する。これにより、ドア１００が図１１に示す閉位置となる。

そして、例えば上述したドア１００の閉操作の際、上述した回転センサ１７２によりドア１００の閉速度が速過ぎると検出されると、反力出力装置１１２による反力制御を開始する。具体的に、モータ１１のトルクは、第１遊星歯車機構１４１及び第２遊星歯車機構１４２で減速された後、第３遊星歯車機構１４３のサンギヤ１５１に入力される。これにより、第３遊星歯車機構１４３のサンギヤ１５１が回転すると、この回転に伴いプラネタリギヤ１５４が自転することで、リングギヤ１５２が回転する。

その後、リングギヤ１５２の回転が進み、リングギヤ１５２の突起部５２（図３参照）がハウジング１５５のストッパ５３（図３参照）に当接して、クラッチ機構１４（図３参照）が伝達状態になる。その結果、リングギヤ１５２の回転が規制されることで、プラネタリギヤ１５４が自転しながら、サンギヤ１５１の周りを公転する。これにより、モータ１１のトルクがキャリア１５３からピニオン１６２（反力伝達部１２１）に向けて反力として出力される。

キャリア１５３からピニオン１６２に向けて出力された反力は、ピニオン１６２を介してラック１６１に伝達された後、リンクアーム１１１に対して前方（開方向）に向けて作用する。
その結果、ドア１００の閉速度を減少させ、滑らかにドア１００を閉めることができる。

ところで、反力出力装置１１２による反力制御が行われない程度の閉速度でドア１００を閉めた場合、リンクアーム１１１及びラック１６１の閉方向（後方）への移動に伴い、ピニオン１６２が回転することで、第３遊星歯車機構１４３のキャリア１５３が回転する。これにより、プラネタリギヤ１５４が自転しながらサンギヤ１５１を中心に公転する。すなわち、クラッチ機構１４がリングギヤ１５２の回転を許容する遮断状態にある場合、リングギヤ１５２の回転に必要なトルクは、サンギヤ１５１の回転に必要なトルクに比べて小さいため、サンギヤ１５１は回転せず、リングギヤ１５２が優先的に回転する。
したがって、ドア１００が閉操作され、リンクアーム１１１を介して反力伝達部１２１が動作した場合であっても、モータ１１の回転軸１１ａは連れ回されなくなる。このため、モータ１１のコギングトルク等の回転フリクションはドア１００の回動操作に影響を与えなくなる。

このように、本実施形態では、上述した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができるため、モータ１１による反力制御が行われていないときの操作感を向上させることができる。なお、上述した第２実施形態では、閉操作時の反力制御について説明したが、これに限らず、開操作時や閉操作及び開操作の双方でも同様に行うことができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した実施形態では、遊星歯車機構を２段または３段設ける構成について説明したが、これに限らず、１段または４段以上の複数段設ける構成にしても構わない。
また、上述した実施形態では、アクセルペダル装置１やドア１００に本発明の反力出力装置１０，１１２を採用する構成について説明したが、これに限らず、種々の装置に本発明を採用することが可能である。

さらに、上述した実施形態では、クラッチ機構１４の突起部５２及びストッパ５３を２つずつ設ける構成について説明したが、これに限らず、１つずつでも３つ以上の複数ずつでも構わない。
また、上述した実施形態では、複数の遊星歯車機構のうち、最も反力伝達部側に位置する遊星歯車機構（例えば、第２遊星歯車機構３１や第３遊星歯車機構１４３）と反力伝達部との間にクラッチ機構１４を設ける構成について説明したが、これに限られない。
さらに、上述した実施形態では、サンギヤをモータ１１からの入力側に設定し、キャリアを反力伝達部への出力側に設定し、リングギヤにクラッチ機構１４を設ける構成について説明したが、これに限られない。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

２…ペダル本体（操作部）
１０，１１２…反力出力装置
１１…モータ
１１ａ…回転軸
１２，１２１…反力伝達部
１４…クラッチ機構
３１…第２遊星歯車機構（遊星歯車機構）
３２…第２サンギヤ（サンギヤ、第１回転要素）
３３…第２リングギヤ（リングギヤ、第３回転要素）
３４…第２プラネタリギヤ（プラネタリギヤ）
３５…第２キャリア（キャリア、第２回転要素）
１１０…車両用ドア（操作部）
１４３…第３遊星歯車機構
１５１…サンギヤ（第１回転要素）
１５２…リングギヤ（第３回転要素）
１５３…キャリア（第２回転要素）
１５４…プラネタリギヤ

Claims

操作部に対して反力を出力する反力出力装置において、
反力を作り出すモータと、
前記操作部に連結されるとともに、前記操作部に反力を伝達する反力伝達部と、
前記モータと前記反力伝達部との間に配設された遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構と前記反力伝達部との間で、前記反力伝達部側への反力の伝達及び遮断を切り替えるクラッチ機構と、を備え、
前記遊星歯車機構は、サンギヤと、前記サンギヤと同軸状に配置されたリングギヤと、前記サンギヤ及び前記リングギヤに互いに噛合するプラネタリギヤを自転及び公転可能に支持するキャリアと、の３つの回転要素を有し、
前記３つの回転要素のうち、第１回転要素には前記モータ側からのトルクが入力され、
第２回転要素は前記反力伝達部側に向けて反力を出力し、
前記クラッチ機構は、
前記３つの回転要素のうち、第３回転要素に突設された突起部と、
前記操作部の第１位置において前記突起部が当接して、前記第３回転要素の回転を規制することで、前記操作部を前記第１位置で保持する一方のストッパと、
前記操作部の第２位置において前記突起部が当接して、前記第３回転要素の回転を規制することで、前記操作部を前記第２位置で保持する他方のストッパと、を備え、
前記モータの回転時に、前記突起部が前記他方のストッパに当接して、前記第３回転要素の回転を規制し、
前記モータの回転停止時に、前記操作部が前記第１位置と前記第２位置との間を移動する過程で、前記突起部が前記一方のストッパ及び前記他方のストッパから離間して、前記第３回転要素の回転を許容することを特徴とする反力出力装置。
前記遊星歯車機構を複数備え、
前記クラッチ機構は、複数の前記遊星歯車機構のうち、最も前記反力伝達部側に位置する前記遊星歯車機構と前記反力伝達部との間で前記反力伝達部側への反力の伝達及び遮断を切り替えることを特徴とする請求項１記載の反力出力装置。