JP7115278B2

JP7115278B2 - アクセル装置

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Publication number: JP7115278B2
Application number: JP2018231500A
Authority: JP
Inventors: 卓人北
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2022-08-09
Anticipated expiration: 2038-12-11
Also published as: US11241957B2; CN113165508A; JP2020093608A; DE112019006151T5; CN113165508B; US20210291649A1; WO2020121912A1

Description

本開示は、アクセル装置に関する。

アクセル装置は、回転軸と、回転軸と一体に設けられて回転軸が回転されることによりアクセル開方向およびアクセル閉方向に向けて移動できるように構成される操作部材と、を備えるものがある（例えば、特許文献１）。

特開２０１７－２９３２号公報

特許文献１のアクセル装置では、操作部材において、操作部材がアクセル全閉位置にあるときに、ハウジングの内壁に接触する接触部が形成されたものがある。このようなアクセル装置において、操作部材がアクセル全閉位置に移動するときに、接触部がハウジングの内壁と接触することによって衝突音が発生する。このため、アクセル装置において、衝突音の音量が増大することを抑制できる技術が望まれている。

本開示の一形態によれば、アクセル装置が提供される。このアクセル装置は、車体に取り付け可能なハウジング（１００）と、前記ハウジング内で回転可能に支持される回転軸（２００）と、前記回転軸の回転とともにアクセル開方向およびアクセル閉方向に向けて移動できるように構成されるとともに前記アクセル閉方向に付勢された操作部材（３００）と、を備え、前記操作部材は、前記回転軸から第１距離だけ離れた位置に配され、前記操作部材がアクセル全閉位置にあるときに前記ハウジングの内壁（１３０）に接触して変形する第１接触部（３３０）と、前記回転軸から前記第１距離より長い第２距離だけ離れた位置に配され、前記第１接触部が初期形状である状態において前記操作部材がアクセル全閉位置にあるときには前記内壁から設定された距離だけ離れた位置にあって、前記第１接触部が初期形状から一定量以上変形した状態において前記操作部材がアクセル全閉位置にあるときには前記内壁と接触するよう構成される第２接触部（３５０）と、を有する。この形態のアクセル装置によれば、回転軸から第２距離だけ離れた位置に配される接触部であって捜査部材がアクセル全閉位置にあるときにハウジングの内壁に接触する接触部のみを有するアクセル装置と比べて、第１接触部は回転軸から第１距離だけ離れた位置に配されていることから、第１接触部が内壁と接触することによって発生する衝突音の音量を小さくすることができる。また、第１接触部に磨耗およびクリープが生じたことによって、第１接触部に加えて第２接触部が内壁に接触するようになってからは、内壁から操作部材の側にかかる力が第１接触部および第２接触部に分散されることから、第１接触部に磨耗およびクリープがさらに生じることを抑制できる。

本開示は、アクセル装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、アクセル装置を含むエンジンシステムやアクセル装置を備える車両等の形態で実現することができる。

第１実施形態のアクセル装置の構成を示す説明図である。拡大された第１接触部および第２接触部の周辺を示す説明図である。拡大された第１接触部および第２接触部の周辺を示す説明図である。比較例のアクセル装置の構成を示す説明図である。操作部材を示す説明図である。軸受が図示されたアクセル装置を示す説明図である。操作部材がアクセル開方向に移動したときの状態を示す説明図である。比較例のアクセル装置の構成を示す説明図である。操作部材がアクセル開方向に移動したときの状態を示す説明図である。他の実施形態のアクセル装置の構成を示す説明図である。

Ａ．第１実施形態：
図１に示す第１実施形態のアクセル装置１０は、車両に備え付けられて、図示しない車両用エンジンのスロットルバルブのバルブ開度を調整するために車両の運転者が操作する入力装置である。図１のＸＹＺ軸は、互いに直交する３つの空間軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有する。図１のＸＹＺ軸は、他の図におけるＸＹＺ軸に対応する。アクセル装置１０は、ハウジング１００と、回転軸２００と、操作部材３００と、付勢部材４００と、を備える。

ハウジング１００は、車両の車体に取り付け可能に構成されている。本実施形態では、ハウジング１００は、ハウジング１００のうち＋Ｘ軸方向側の面を介して車両の車体に固定される。ハウジング１００は、内壁１３０を有する。内壁１３０は、Ｚ軸方向に沿った面であって、－Ｘ軸方向を向いた面である。ハウジング１００は、回転軸２００、操作部材３００および付勢部材４００を収容する。

回転軸２００は、Ｙ軸方向に沿って伸びた軸である。回転軸２００は、操作部材３００と一体に回転するよう設けられている。換言すれば、回転軸２００は、操作部材３００を回転可能に支持する。

操作部材３００は、Ｙ軸の半径方向に伸びた部材である。操作部材３００には、ペダルアーム３１０が接続されている。ペダルアーム３１０のうち＋Ｚ軸方向側の端部は、操作部材３００と接続されている。ペダルアーム３１０のうち－Ｚ軸方向側の端部は、車両の運転者からの加速要求の入力を受け付ける図示しないアクセルペダルと接続されている。本実施形態では、操作部材３００とペダルアーム３１０とは別個の部品であって、操作部材３００に対してペダルアーム３１０が接続されているが、他の実施形態では、操作部材３００とペダルアーム３１０とは、一体に形成された部品であってもよい。

操作部材３００は、回転軸２００の回転とともにアクセル開方向ＯＤおよびアクセル閉方向ＣＤに向けて移動できるように構成されるとともにアクセル閉方向ＣＤに付勢されている。アクセル開方向ＯＤとは、操作部材３００がアクセル全閉位置（図１に図示されている状態）から回転方向のうち反時計回り方向に向かって移動する方向のことである。アクセル閉方向ＣＤとは、操作部材３００が回転方向のうち時計回り方向に向かって移動する方向のことである。

付勢部材４００は、回転軸２００から第１接触部３３０が配された側である＋Ｚ軸方向側に配される。付勢部材４００は、操作部材３００のうち－Ｘ軸方向側を向いた面と接触して、操作部材３００を＋Ｘ軸方向側に付勢している。換言すれば、付勢部材４００は、操作部材３００をアクセル閉方向ＣＤに向けて付勢している。アクセルペダルが車両の運転者から加速要求の入力を受け付けていないときは、操作部材３００は、付勢部材４００による付勢によって、アクセル全閉位置に配置される。アクセルペダルが車両の運転者から加速要求の入力を受け付けるとともに、その入力が付勢部材４００の付勢力より大きいときは、操作部材３００は、アクセル全閉位置からアクセル開方向ＯＤに回転移動させられる。本実施形態では、付勢部材４００は、コイルばねである。

操作部材３００は、第１接触部３３０と、第２接触部３５０と、を有する。第１接触部３３０は、操作部材３００の＋Ｘ軸方向側を向いた面のうち一部が＋Ｘ軸方向側に向けて膨らんだ部分である。第１接触部３３０は、回転軸２００の軸中心から第１距離Ｌ１だけ離れた位置に配される。第１接触部３３０のうち回転軸２００からの距離の基準となる位置は、操作部材３００がアクセル全閉位置にあるときのＺ軸方向における第１接触部３３０の中央部分である。第１接触部３３０は、操作部材３００がアクセル全閉位置にあるときにハウジング１００のうち－Ｘ軸方向側を向いた内壁１３０と接触して変形する。

第２接触部３５０は、操作部材３００の＋Ｘ軸方向側を向いた面のうち一部が＋Ｘ軸方向側に向けて膨らんだ部分である。第２接触部３５０は、回転軸２００の軸中心から第２距離Ｌ２だけ離れた位置に配される。第２距離Ｌ２は、第１距離Ｌ１より長い。第２接触部３５０のうち回転軸２００からの距離の基準となる位置は、第１接触部３３０と同様、操作部材３００がアクセル全閉位置にあるときのＺ軸方向における第２接触部３５０の中央部分である。

図２には、第１接触部３３０および第２接触部３５０の周辺が拡大されて示されている。第２接触部３５０は、第１接触部３３０が初期形状である状態において操作部材３００がアクセル全閉位置にあるときには、内壁１３０から設定された距離ＤＳだけ離れた位置にあるよう構成されている。ここでいう初期形状とは、アクセル装置１０が製造されてから第１接触部３３０が変形していない状態の形状のことである。第１接触部３３０が初期形状である状態において操作部材３００がアクセル全閉位置にあるときには、第１接触部３３０は内壁１３０と接触しており、第２接触部３５０は内壁１３０と接触していない。

図３には、第１接触部３３０および第２接触部３５０の周辺が拡大されて示されている。図３では、図２で図示された状態と比べて、第１接触部３３０が初期形状から磨耗もしくはクリープにより一定量以上変形している。また、図３では、第１接触部３３０が変形したことによって、内壁１３０と接触するようになった第２接触部３５０が図示されている。

第１接触部３３０の形状を初期形状から変形される要因となる磨耗もしくはクリープは、アクセル開方向ＯＤに移動していた操作部材３００が、アクセル閉方向ＣＤに移動してアクセル全閉位置に戻るときに第１接触部３３０が内壁１３０と接触するときに生じる。ここでいう磨耗とは、第１接触部３３０が内壁１３０と繰り返し接触することによって、第１接触部３３０の表面が磨り減ることである。ここでいうクリープとは、内壁１３０から第１接触部３３０に向けて長時間応力が加わることによって、－Ｘ軸方向側に向けて第１接触部３３０を窪ませる塑性変形が生じることである。第２接触部３５０は、第１接触部３３０が初期形状から磨耗もしくはクリープにより一定量以上変形した状態において操作部材３００がアクセル全閉位置にあるときに内壁１３０と接触するよう構成されている。ここでいう一定量とは、アクセル装置１０の使用が開始されてから第２接触部３５０が接触するようになるまでの間に、磨耗もしくはクリープによって変形される第１接触部３３０の変形量において予め設定された量のことである。この量は、距離ＤＳの設定に応じて変化する。

図２および図３で説明したように、本実施形態のアクセル装置１０では、第１接触部３３０が初期形状である状態においては、操作部材３００がアクセル全閉位置にあるとき、第１接触部３３０および第２接触部３５０のうち第１接触部３３０のみが内壁１３０と接触している。また、第１接触部３３０が初期形状から磨耗もしくはクリープにより一定量以上変形している状態においては、操作部材３００がアクセル全閉位置にあるとき、第１接触部３３０および第２接触部３５０が内壁１３０と接触している。また、アクセルペダルに対してアクセル閉方向ＣＤに大きな荷重が印加されて、アクセルペダルを介して操作部材３００が塑性変形した場合にも、操作部材３００がアクセル全閉位置にあるとき、第１接触部３３０および第２接触部３５０が内壁１３０と接触するようになることがある。

図４に示す比較例のアクセル装置１０ａは、第１接触部３３０および第２接触部３５０の代わりに接触部３５０ａを備えている点を除き、第１実施形態のアクセル装置１０と同じ構成を備える。

接触部３５０ａは、操作部材３００の＋Ｘ軸方向側を向いた面のうち一部が＋Ｘ軸方向側に向けて膨らんだ部分である。接触部３５０ａは、回転軸２００の軸中心から第２距離Ｌ２だけ離れた位置に配される。接触部３５０ａは、操作部材３００がアクセル全閉位置にあるときに内壁１３０と接触する。

接触部３５０ａは、回転軸２００の軸中心から第２距離Ｌ２だけ離れているのに対して、本実施形態の第１接触部３３０は、回転軸２００から第１距離Ｌ１だけ離れている。そして、第１距離Ｌ１は第２距離Ｌ２より短いことから、本実施形態では、比較例と比べて、第１接触部３３０が内壁１３０と接触する際の速度が小さくなることから、第１接触部３３０が内壁１３０と接触することによって発生する衝突音の音量を小さくすることができる。

また、本実施形態では、第１接触部３３０が内壁１３０と繰り返し接触して第１接触部３３０に磨耗およびクリープが生じたことによって、操作部材３００がアクセル全閉位置にあるときに、第１接触部３３０に加えて第２接触部３５０が内壁１３０に接触するようになる。したがって、第１接触部３３０のみが内壁１３０に接触しているときと比べて、内壁１３０から操作部材３００の側にかかる力が第１接触部３３０および第２接触部３５０に分散されることから、第１接触部３３０に磨耗およびクリープがさらに生じることを抑制できる。

図５には、＋Ｘ軸方向側から操作部材３００が示されている。第１接触部３３０および第２接触部３５０は、曲面形状である。本実施形態では、第１接触部３３０および第２接触部３５０は、球面形状である。すなわち、第１接触部３３０および第２接触部３５０と内壁１３０との接触は、球面と面との接触となる。ここで、第１接触部３３０と内壁１３０との接触状態の変化を例にして、内壁１３０から第１接触部３３０に向けて応力が伝わる過程を説明する。第１接触部３３０と内壁１３０とが接触した瞬間において、第１接触部３３０の側の接触部分は球面上の１点である。その後、アクセル閉方向ＣＤへの操作部材３００の移動に伴い、第１接触部３３０が内壁１３０に向けて押されることによって、球面形状である第１接触部３３０は、－Ｘ軸方向に向けてたわんでいく。球面におけるたわみ量の増加に伴って、内壁１３０から第１接触部３３０に向けて伝えられる応力は増加していく。

これに対して、第１接触部３３０が面形状であって、第１接触部３３０と内壁１３０との接触が面と面との接触である比較例のアクセル装置では、第１接触部３３０と内壁１３０とが接触した瞬間の接触面積は、本実施形態において接触した瞬間の接触面積と比べて大きくなる傾向にあることから、接触した瞬間から比較的大きな応力が第１接触部３３０に伝わる。一方、本実施形態では、上述したように、接触した瞬間の接触面積は小さく、アクセル閉方向ＣＤへの操作部材３００の移動に伴って次第に接触面積が増加していくことから、第１接触部３３０に伝わる応力も接触面積の増加に伴って大きくなる。したがって、比較例のアクセル装置と比べて本実施形態のアクセル装置１０では、操作部材３００がアクセル全閉位置に移動されたときに内壁１３０から第１接触部３３０に伝わる応力が第１接触部３３０に伝わりきるまでの時間を長期化できる。

本発明者らは、鋭意研究した結果、応力が伝わりきるまでの時間を長くすることは、該時間が短い場合と比べて、第１接触部３３０と内壁１３０とが接触したときに発生する衝突音を低周波数寄りにできることを見出した。したがって、低周波数寄りの衝突音は高周波数寄りの衝突音と比べて低音であることから、衝突音が運転手に与える不快感を低減することができる。

また、内壁１３０に対して、第１接触部３３０および第２接触部３５０が予め想定された角度よりずれた角度から接触するよう操作部材３００がハウジング１００に組み付けられた場合であっても、第１接触部３３０および第２接触部３５０は球面形状であることから、球面形状とは異なる曲面形状である場合と比べて、接触時の角度ずれによる影響を少なくすることができる。

図６には、アクセル装置１０において、ハウジング１００が備える軸受１２０が図示されている。図１のように、アクセル装置１０を－Ｙ軸方向側から見る場合には、軸受１２０は、操作部材３００に本来隠れているが、図６では、説明の便宜上、軸受１２０を破線で示している。軸受１２０は、回転軸２００を支持する円筒形状の軸受である。軸受１２０の直径は、回転軸２００の直径より大きいことから、回転軸２００は、軸受１２０内に隙間を含んだ状態で軸受１２０に支持される。

図６を用いて、付勢部材４００の配置と、第１接触部３３０の配置と、の配置関係について説明する。図６に示されたアクセル装置１０は、図１と同様、操作部材３００がアクセル全閉位置にあるときの状態である。アクセル装置１０において、付勢部材４００と操作部材３００とが接触している部分ＣＰのうち付勢部材４００の中心軸と交わる交点ＳＣから回転軸２００までの第３距離αは、第１距離Ｌ１よりも短い。このような配置関係において、付勢部材４００から操作部材３００に加えられる付勢力ＵＦは、内壁１３０から第１接触部３３０に伝わる応力ＳＦよりも回転軸２００に近い位置で生じていることから、回転軸２００は、軸受１２０内において＋Ｘ軸方向側に寄った位置から軸受１２０を＋Ｘ軸方向側に付勢している。回転軸２００から軸受１２０への付勢は、付勢力ＸＦとして図示されている。

図７には、図６の状態から操作部材３００がアクセル開方向ＯＤに移動させられたときのアクセル装置１０が示されている。図６の状態から図７の状態に移行するとき、すなわち、操作部材３００がアクセル開方向ＯＤに移動させられているとき、回転軸２００は、軸受１２０内において＋Ｘ軸方向側に寄った位置から軸受１２０を＋Ｘ軸方向側に付勢している状態を維持している。換言すれば、回転軸２００は、軸受１２０内において軸受１２０と接触した状態を維持したまま、操作部材３００を回転させる。

図８に示す比較例のアクセル装置１０ｂは、付勢部材４００の配置と、第１接触部３３０の配置と、の配置関係が異なる点を除き、第１実施形態のアクセル装置１０と同じ構成を備える。図８に示されたアクセル装置１０ｂは、図６と同様、操作部材３００がアクセル全閉位置にあるときの状態である。

アクセル装置１０ｂにおいて、第３距離αは、第１距離Ｌ１より長い。このような配置関係において、内壁１３０から第１接触部３３０に伝わる応力ＳＦは、付勢部材４００から操作部材３００に加えられる付勢力ＵＦよりも回転軸２００に近い位置で生じていることから、回転軸２００は、軸受１２０内において－Ｘ軸方向側に寄った位置から軸受１２０を－Ｘ軸方向側に付勢している。

図９には、図８の状態から操作部材３００がアクセル開方向ＯＤに移動させられたときのアクセル装置１０ｂが示されている。図８の状態から図９の状態に移行するとき、すなわち、操作部材３００がアクセル全閉位置からアクセル開方向ＯＤに移動させられているとき、回転軸２００は、軸受１２０内において－Ｘ軸方向側に寄った位置から＋Ｘ軸方向側に寄った位置に移動することによって、軸受１２０を＋Ｘ軸方向側に付勢している状態に移行する。このときの軸受１２０内における回転軸２００の－Ｘ軸方向側に寄った位置から＋Ｘ軸方向側に寄った位置への移動は、アクセルペダルを介して加速要求を入力した車両の運転者に違和感を与える場合がある。

一方、本実施形態のアクセル装置１０では、操作部材３００がアクセル開方向ＯＤに移動させられているとき、回転軸２００は、軸受１２０内において＋Ｘ軸方向側に寄った位置から軸受１２０を＋Ｘ軸方向側に付勢している状態を維持している。このため、操作部材３００がアクセル開方向ＯＤに移動させられているときに運転者に違和感を与えることを抑制できる。

以上説明した実施形態によれば、第１接触部３３０が内壁１３０と接触することによって発生する衝突音の音量を小さくすることができる。また、第１接触部３３０に磨耗およびクリープが生じたことによって、第１接触部３３０に加えて第２接触部３５０が内壁１３０に接触するようになってからは、内壁１３０から操作部材３００の側にかかる力が第１接触部３３０および第２接触部３５０に分散されることから、第１接触部３３０に磨耗およびクリープがさらに生じることを抑制できる。

Ｂ．他の実施形態：
図１０に示す他の実施形態のアクセル装置１２は、内壁１３０が第１曲面部１３３および第２曲面部１３５を備えている点を除き、第１実施形態のアクセル装置１０と同じ構成を備える。第１曲面部１３３および第２曲面部１３５は、内壁１３０のうち－Ｘ軸方向に膨らんだ曲面形状の部分である。第１曲面部１３３は、第１接触部３３０と接触する位置に設けられる。第２曲面部１３５は、第１接触部３３０が初期形状から磨耗もしくはクリープにより一定量以上変形したときに、第２接触部３５０と接触する位置に設けられている。このような形態であっても、操作部材３００がアクセル全閉位置に移動されたときに内壁１３０から第１接触部３３０および第２接触部３５０に伝わる応力が第１接触部３３０および第２接触部３５０に伝わりきるまでの時間を長期化できる。

上述した実施形態のアクセル装置１０では、第１接触部３３０および第２接触部３５０は、ともに球面形状であったが、本発明はこれに限られない。例えば、第１接触部３３０および第２接触部３５０は、ともに球面形状とは異なる曲面形状であってもよいし、一方が球面形状であって他方が球面形状とは異なる曲面形状であってもよい。また、第１接触部３３０および第２接触部３５０のうち一方のみが曲面形状であってもよい。第１接触部３３０および第２接触部３５０の形状は、内壁１３０から離れていくにつれて断面積が増加していく形状であることが好ましい。そのような形状であれば、内壁１３０と接触した瞬間の接触面積は小さくできるとともに、アクセル閉方向ＣＤへの操作部材３００の移動に伴って次第に接触面積を増加させていくことが実現できるからである。

上述した実施形態のアクセル装置１０の構成は、クラッチペダルおよびブレーキペダルを備える装置に適用されてもよい。

本開示は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することが可能である。

１０…アクセル装置、１００…ハウジング、１２０…軸受、１３０…内壁、１３３…第１曲面部、１３５…第２曲面部、２００…回転軸、３００…操作部材、３１０…ペダルアーム、３３０…第１接触部、３５０…第２接触部、３５０ａ…接触部、４００…付勢部材

Claims

アクセル装置（１０）であって、
車体に取り付け可能なハウジング（１００）と、
前記ハウジング内で回転可能に支持される回転軸（２００）と、
前記回転軸の回転とともにアクセル開方向およびアクセル閉方向に向けて移動できるように構成されるとともに前記アクセル閉方向に付勢された操作部材（３００）と、を備え、
前記操作部材は、
前記回転軸から第１距離だけ離れた位置に配され、前記操作部材がアクセル全閉位置にあるときに前記ハウジングの内壁（１３０）に接触して変形する第１接触部（３３０）と、
前記回転軸から前記第１距離より長い第２距離だけ離れた位置に配され、前記第１接触部が初期形状である状態において前記操作部材がアクセル全閉位置にあるときには前記内壁から設定された距離だけ離れた位置にあって、前記第１接触部が初期形状から一定量以上変形した状態において前記操作部材がアクセル全閉位置にあるときには前記内壁と接触するよう構成される第２接触部（３５０）と、を有する、アクセル装置。
請求項１に記載のアクセル装置であって、
前記第１接触部は、曲面形状である、アクセル装置。
請求項１または請求項２に記載のアクセル装置であって、
前記第２接触部は、曲面形状である、アクセル装置。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のアクセル装置であって、さらに、
前記回転軸から前記第１接触部が配された側に配され、前記操作部材を前記アクセル閉方向に向けて付勢する付勢部材（４００）を備え、
前記操作部材は、前記回転軸と一体に回転するよう設けられ、
前記ハウジングは、前記回転軸を支持する円筒形状の軸受（１２０）を有し、
前記軸受の直径は、前記回転軸の直径より大きく、
前記付勢部材と前記操作部材とが接触している部分のうち前記付勢部材の中心軸と交わる交点から前記回転軸までの第３距離は、前記第１距離よりも短い、アクセル装置。