JP7639652B2 - アクセル装置 - Google Patents

Description

本発明は、アクセル装置に関する。

従来、アクチュエータを備えるアクセル装置が知られている。例えば特許文献１のアクセル装置では、駆動源によりペダルレバーに反力を付与可能であって、ペダルレバーの動作を規制可能なロック機構を備えている。

国際公開第２０２１／１８２５６０号

特許文献１のアクセル装置７のように、ギアをトーションスプリングで接続する構成において、ロック作動時に必要なトルクを小さくするためにトーションスプリングのスプリング力を小さく設定すると、ペダルレバーに反力を与える際、トーションスプリングを大きく撓ませる必要があり、大きな反力を付与するのが困難である。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ペダルレバーに反力を適切に付与可能なアクセル装置を提供することにある。

本発明のアクセル装置は、ペダルレバー（２０）と、駆動源（４０）と、動力伝達機構（４１）と、ロック機構（５０）と、を備える。ペダルレバーは、踏込操作に応じて動作する。駆動源は、通電により駆動力を発生する。

動力伝達機構は、第１動力伝達部材（４２）、第２動力伝達部材（４３）、結合弾性部材（４４）、および、アクチュエータレバー（４６）を有し、駆動源の駆動力により第１動力伝達部材、第２動力伝達部材およびアクチュエータレバーを介して、踏込方向と反対方向の力である反力をペダルレバーに付与可能である。

第１動力伝達部材は、第１ストッパ（４２５）を有し、駆動源の駆動力が伝達される。第２動力伝達部材は、第１ストッパと当接可能な第２ストッパ（４３５）を有する。結合弾性部材は、一端が第１動力伝達部材に係止され、他端が第２動力伝達部材に係止される。アクチュエータレバーは、ペダルレバーに当接可能である。

ロック機構は、ロック部材（５１）および被ロック部（５２）を有し、駆動源の駆動力により被ロック部が係止位置に移動し、ロック部材に係止されることでペダルレバーの動作を規制可能である。

第１ストッパと第２ストッパとは、ペダルレバーが全閉かつ駆動源への通電がオフされている状態である初期状態において離間しており、駆動源への通電により結合弾性部材の弾性力に抗して第１動力伝達部材が駆動されることで当接する。これにより、ペダルレバーに反力を適切に付与することができる。

一実施形態によるアクセル装置の初期状態を示す模式図である。 一実施形態によるアクセル装置において、無通電にてペダルレバーが踏み込まれた状態を示す模式図である。 一実施形態によるアクセル装置における反力付与を説明する模式図である。 一実施形態によるアクセル装置のロック状態を示す模式図である。 一実施形態による結合スプリングおよびロック弾性部材の弾性力を説明する説明図である。 一実施形態によるアクセル装置におけるロック解除を説明する模式図である。 一実施形態によるアクセル装置の不感帯を説明する説明図である。 一実施形態による不感帯の設定を説明する説明図である。 一実施形態による不感帯の設定を説明する説明図である。

（一実施形態）
以下、本発明によるアクセル装置を図面に基づいて説明する。一実施形態によるアクセル装置を図１～図９に示す。図１に示すように、アクセル装置１は、ペダルレバー２０、モータ４０、動力伝達機構４１、および、ロック機構５０等を備える。

ペダルレバー２０は、パッド２１、アーム３１、および、ペダル３５を有し、ドライバの踏込操作等により、一体に駆動される。パッド２１は、ドライバにより踏込操作可能に設けられる。パッド２１は、ハウジングＨに設けられる支点部材２３により、回転可能に支持される。図１では、パッド２１がハウジングＨの一面に沿う方向に延びて設けられる、いわゆる床置き型（オルガン型）を示しているが、吊り下げ型（ペンダント型）であってもよい。また、本実施形態では、ペダルハウジングやモータハウジング等、モータ４０の駆動およびペダルレバー２０の踏込操作等により駆動されない筐体部分を、まとめて「ハウジングＨ」とする。

アーム３１は、パッド２１とペダル３５とを連結する。ペダル３５は、一端がハウジングＨに回転可能に支持され、他端がアーム３１と連結される。これにより、ドライバによるパッド２１の操作により、パッド２１、アーム３１およびペダル３５が一体となって駆動される。ペダル３５の一端側には、ペダル開度を検出する図示しないペダル開度センサが設けられている。

ペダル付勢部材３７は、圧縮コイルばねであって、一端がペダル３５に固定され、他端がハウジングＨに固定され、ペダル３５をアクセル閉方向に付勢する。図１等では、適宜、アクセル全開時および全閉時のパッド２１の位置を破線で示した。

モータ４０は、例えばＤＣモータである。モータ４０の駆動力は、動力伝達機構４１を介して、ペダルレバー２０に伝達される。ここで、駆動源であるモータ４０から動力伝達機構４１を介してペダルレバー２０に動力を伝達する一連の構成をアクチュエータとする。

動力伝達機構４１は、第１動力伝達部材４２、第２動力伝達部材４３、結合スプリング４４、アクチュエータレバー４６、および、レバー付勢部材４７等を有する。第１動力伝達部材４２は、スプリング係止部４２１、第１ストッパ４２５、および、本体部４２７を有し、モータ４０により駆動される。

スプリング係止部４２１および第１ストッパ４２５は、本体部４２７の径方向内側に突出して設けられている。スプリング係止部４２１は、結合スプリング４４の一端を係止する。

第２動力伝達部材４３は、スプリング係止部４３１、初期係止部４３２、第２ストッパ４３５、および、本体部４３７を有し、第１動力伝達部材４２の径方向内側に設けられている。スプリング係止部４３１、初期係止部４３２、および、第２ストッパ４３５は、本体部４３７の径方向外側に突出して設けられている。

スプリング係止部４３１は、結合スプリング４４の他端を係止する。初期係止部４３２は、初期状態において第１動力伝達部材４２のスプリング係止部４２１と当接する。これにより、結合スプリング４４のセット長が決まる。結合スプリング４４のセット荷重は、無通電時におけるモータ４０の磁気抵抗等による抵抗力および第１動力伝達部材４２の摩擦力等による抵抗力の合計より大きくなるように設定される。これにより、モータ４０への通電を行わない状態にてペダルレバー２０が踏み込まれたとき、第１動力伝達部材４２と第２動力伝達部材４３とが一体に回転する。

第２ストッパ４３５は、初期位置から動力伝達部材４２、４３が相対的に回転することで、第１ストッパ４２５と当接可能に設けられている。結合スプリング４４は、例えば圧縮コイルばねであって、スプリング係止部４２１、４３１の間に設けられている。

アクチュエータレバー４６は、一端が第２動力伝達部材４３に接続され、他端がパッド２１に当接する。これにより、モータ４０を駆動することで、第１動力伝達部材４２、第２動力伝達部材４３およびアクチュエータレバー４６を介して、アクセル閉方向の力である反力をペダルレバー２０に付与可能である。

レバー付勢部材４７は、圧縮コイルばねであって、アクチュエータレバー４６を反力付与方向に付勢する。これにより、アクチュエータレバー４６は、パッド２１に常時当接する。

ロック機構５０は、ロック部材５１、被ロック部５２、および、ロック弾性部材５５等を有する。ロック部材５１は、一端側に形成されるテーパ面にて被ロック部５２と当接可能に設けられている。ロック部材５１の他端側は、ハウジングＨに形成される収容室５６に収容され、軸方向に往復移動可能に設けられている。被ロック部５２は、第１動力伝達部材４２の径方向外側に突出して設けられており、第１動力伝達部材４２と一体に回転する。被ロック部５２は、テーパ面にてロック部材５１と当接する。

ロック弾性部材５５は、ハウジングＨに設けられる収容室５６に収容されている。ロック弾性部材５５の一端はロック部材５１と当接し、他端はハウジングＨに係止されており、ロック部材５１を被ロック部５２に向かう側に付勢している。なお、図１等はいずれもアクセル装置１を模式的に示しており、各部材の形状や配置等は異なっていてもよい。

図１は、アクセル装置１の初期状態を示している。初期状態において、ペダルレバー２０はペダル付勢部材３７の付勢力により全閉位置となる。また、結合スプリング４４の付勢力により、スプリング係止部４２１と初期係止部４３２とが当接する。一方、第１ストッパ４２５と第２ストッパ４３５とは離間している。このときのストッパ４２５、４３５間の角度をストッパ間角度θｓとする。

図２は、モータ４０に通電せず、ドライバによりペダルレバー２０が踏み込まれた状態を示している。矢印Ａ１で示すように、無通電状態にてペダルレバー２０が踏み込まれると、矢印Ｇ１で示すように、係止部４２１、４３２とが当接した状態にて、第２動力伝達部材４３と第１動力伝達部材４２とが一体となって紙面反時計方向に回転する。また、矢印Ｍ１で示すように、第１動力伝達部材４２の回転によりモータ４０が連れ回りする。図２等では各部材の作動を示す矢印を一点鎖線で示した。

図３は、ペダルレバー２０が踏み込まれている中間位置にて反力を付与する状態を示している。矢印Ｍ２で示すように、モータ４０が反力付与方向に回転すると、矢印Ｇ２で示すように、初期係止部４３２とスプリング係止部４２１とが離間し、結合スプリング４４が押し縮められる。また、第１ストッパ４２５と第２ストッパ４３５とが当接することで、第１動力伝達部材４２と第２動力伝達部材４３とが一体となって紙面時計方向に回転する。これにより、矢印Ａ２で示すように、アクチュエータレバー４６を介してペダルレバー２０に反力が付与される。

図４は、ペダルレバー２０のロック状態を示している。図４では、ペダルレバー２０は全閉位置にあるものとする。ペダルレバー２０をロックする場合、図１に示す初期状態から、図４中に矢印Ｍ３で示すようにモータ４０を駆動すると、矢印Ｇ３で示すように結合スプリング４４を撓ませつつ動力伝達部材４２、４３が回転することで、被ロック部５２がロック部材５１に当接する。被ロック部５２がロック部材５１に当接した状態にてモータ４０をさらに回転させると、ロック弾性部材５５を押し縮めることで被ロック部５２がロック部材５１を乗り越える。被ロック部５２がロック部材５１を乗り越えると、ロック弾性部材５５の弾性力にてロック部材５１が被ロック部５２を係止し、第１動力伝達部材４２の紙面反時計方向への回転を規制する。これにより、ペダルレバー２０の動作が規制される。以下、ロック機構５０にてペダルレバー２０の動作が規制されている状態を、「ロック状態」とする。

図４では、被ロック部５２の初期位置を破線で示した。本実施形態では、初期位置における被ロック部５２の位置とロック状態における被ロック部５２の位置とのなす角であるロック設定角度θｒは、初期状態におけるストッパ間角度θｓ（図１参照）より小さく設定されている。そのため、ロック作動時において、第１ストッパ４２５と第２ストッパ４３５とは離間している。

結合スプリング４４およびロック弾性部材５５の弾性力について図５に基づいて説明する。図５では、ロック弾性部材５５の弾性力をＦ１として実線で示し、結合スプリング４４の弾性力をＦ２として破線で示した。また、係止位置にかかる力を示す矢印は、説明のためずらして記載した。ロック状態において、ロック部材５１と被ロック部５２との当接箇所にかかる力の方向を係止方向としたとき、係止方向において、Ｆ１＞Ｆ２となるように設計されている。これにより、モータ４０への通電をオフにしてもロック状態を維持することができる。

ペダルレバー２０の踏み込みによるロック解除を図６に基づいて説明する。矢印Ａ４で示すように、ロック状態（図４参照）からロック保持力を越える踏力でペダルレバー２０が踏み込まれると、第２ストッパ４３５と第１ストッパ４２５とが当接し、矢印Ｇ４で示すように、第２動力伝達部材４３と第１動力伝達部材４２とが結合スプリング４４を撓ませつつ一体に回転ことで、被ロック部５２がロック弾性部材５５を押し縮めながらロック部材５１を乗り越える。これにより、ペダルレバー２０のロック状態が解除される。また、モータ４０を図４中に矢印Ｍ３で示すロック方向と反対方向へ駆動することでも、ロック状態を解除可能である。

ペダルレバー２０が全閉付近にあるときの反力付与について図７に基づいて説明する。図４にて説明したように、本実施形態では、ストッパ間角度θｓがロック設定角度θｒより大きい。そのため、図７に示すように、ペダルレバー２０が全閉付近にある状態にて、反力付与方向にモータ４０を駆動した場合、被ロック部５２がロック部材５１に先に当接し、第１ストッパ４２５と第２ストッパ４３５とが当接しない。この状態にてペダルレバー２０に加わる反力Ｆｓｐは、結合スプリング４４を撓ませた分の弾性力となり、十分な反力をペダルレバー２０に付与することができない。

ストッパ４２５、４３５が当接せず、十分な反力を付与できない角度範囲を反力不感帯角度とすると、動力伝達部材４２、４３における反力不感帯角度θｄｇは式（１）となり、ペダル開度換算した反力不感帯角度θｄｐは式（２）となる。式中のＲ１はアクチュエータレバー４６の長さであり、Ｒ２は支点部材２３からアクチュエータレバー４６の当接位置までの長さであるパッド当接長であり、Ａはアクチュエータレバー４６と第２動力伝達部材４３との間の減速比である。

θｄｇ＝θｓ－θｒ ・・・（１）
θｄｐ＝θｄｇ×（Ｒ２／Ｒ１）／Ａ ・・・（２）

ところで、図８に示すように、ペダルレバー２０を全閉状態から踏み込んだとき、アクセル開度に対してエンジン出力が立ち上がるまでのエンジン出力不感帯Ｘが存在している。エンジンからの出力がない状態では、例えば反力付与により壁感を与えることでの通知動作等の必要性が低い。そこで本実施形態では、反力不感帯角度θｄｐがエンジン出力不感帯上限角度θｄｅより小さくなるように設定する。

また、図９に示すように、徐行域Ｙ（例えば車速１０［ｋｍ／ｈ］以下）では、反力付与の必要性が低い。徐行域上限速度Ｖｓｌに対応するアクセル開度を徐行域上限角度θｓｌとすると、反力不感帯角度θｄｐが徐行域上限角度θｓｌより小さくなるように設定してもよい。なお、図８では横軸をアクセル開度、縦軸をエンジン負荷、図９では横軸をアクセル開度、縦軸を車速とした。

以上説明したように、アクセル装置１は、ペダルレバー２０と、モータ４０と、動力伝達機構４１と、ロック機構５０と、を備える。ペダルレバー２０は踏込操作に応じて動作する。モータ４０は、通電により駆動力を発生する。

動力伝達機構４１は、第１動力伝達部材４２、第２動力伝達部材４３、結合スプリング４４、および、アクチュエータレバー４６を有し、モータ４０の駆動力により第１動力伝達部材４２、第２動力伝達部材４３およびアクチュエータレバー４６を介し、踏込方向とは反対方向の力である反力をペダルレバー２０に付与可能である。

第１動力伝達部材４２は、第１ストッパ４２５を有し、モータ４０の駆動力が伝達される。第２動力伝達部材４３は、第１ストッパ４２５と当接可能な第２ストッパ４３５を有する。結合スプリング４４は、一端が第１動力伝達部材４２に係止され、他端が第２動力伝達部材４３に係止される。アクチュエータレバー４６は、ペダルレバー２０に当接可能である。

ロック機構５０は、ロック部材５１および被ロック部５２を有し、モータ４０の駆動力により被ロック部５２が係止位置に移動し、ロック部材５１に係止されることでペダルレバー２０の動作を規制可能である。本実施形態では、ロック機構５０は、モータ４０への通電をオフした無通電状態にてロック状態を保持可能である。

ここで、「ペダルレバーの動作を規制可能」とは、ペダルレバー２０を完全に固定することで移動量を０にすることに限らず、非ロック時よりも移動量が小さくなるようにすることを含む概念である。

第１ストッパ４２５と第２ストッパ４３５とは、ペダルレバー２０が全閉かつモータ４０への通電がオフされている状態である初期状態において離間しており、モータ４０への通電により結合スプリング４４の弾性力に抗して第１動力伝達部材４２が駆動されることで当接する。これにより、ストッパ４２５、４３５が当接した状態にてモータ４０を駆動することで、結合スプリング４４を介さず、動力伝達部材４２、４３を介してモータ４０の駆動力を反力として直接的にペダルレバー２０に印加することができる。

初期状態における第１ストッパ４２５と第２ストッパ４３５との間のストッパ間角度θｓは、初期状態における被ロック部５２の位置からロック状態における被ロック部５２の位置へ至るロック設定角度θｒより大きい。これにより、ペダルレバー２０を適切にロックすることができる。

アクセル装置１は、アクチュエータレバー４６をペダルレバー２０の閉方向に付勢するレバー付勢部材４７を備える。これにより、アクチュエータレバー４６がペダルレバー２０に常時当接している状態となるため、反力付与時の応答性を高めることができる。

初期状態における結合スプリング４４のセット荷重は、無通電状態におけるモータ４０および第１動力伝達部材の抵抗力より大きい。これにより、無通電状態にてペダルレバー２０が踏み込まれたとき、動力伝達部材４２、４３が一体に回転可能となるので、ペダルレバー２０とアクチュエータレバー４６とが常時当接した状態にて、無通電踏込時の踏力段差をなくすことができる。

ロック機構５０は、ロック状態を保持するようにロック部材５１を付勢するロック弾性部材５５を有する。ロック状態において、結合スプリング４４によりロック部材５１と被ロック部５２との係止方向に印加される荷重は、ロック弾性部材５５により係止方向に印加される荷重より小さい。これにより、モータ４０への通電をオフにした状態にてロック状態を保持することができる。

実施形態では、モータ４０が「駆動源」、結合スプリング４４が「結合弾性部材」、ストッパ間角度θｓが「ストッパ間距離」、ロック設定角度θｒが「ロック設定距離」に対応する。

（他の実施形態）
上記実施形態では、結合弾性部材は圧縮コイルばねである。他の実施形態では、結合弾性部材はトーションばねであってもよい。上記実施形態では、被ロック部が第１動力伝達部材に設けられている。他の実施形態では、被ロック部は、動力伝達機構を構成する第１動力伝達部材以外の部材に設けられていてもよい。また他の実施形態では、ロック部材を動力伝達部材側、被ロック部を筐体側に設け、ロック部材が駆動源により駆動されることで被ロック部が係止位置に移動するように構成してもよい。

またの実施形態では、駆動源と第１動力伝達部材との間、および、第２動力伝達部材とアクチュエータレバーとの間の少なくとも一方に減速機を設けてもよい。減速段数は、１段に限らず２段以上であってもよい。

上記実施形態では、レバー付勢部材を設けることでアクチュエータレバーがペダルレバーに当接している。他の実施形態では、レバー付勢部材を省略し、アクチュエータレバーがペダルレバーに常時当接していなくてもよい。上記実施形態では、動力伝達機構は、ペダルレバーに戻し方向の力を付与可能である。他の実施形態では、動力伝達機構は、ペダルレバーに対し、戻し方向の力に加え、踏込方向の力を付与可能に構成されていてもよい。また、動力伝達機構の構成は上記実施形態と異なっていてもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・アクセル装置
２０・・・ペダルレバー
４０・・・モータ（駆動源） ４１・・・動力伝達機構
４２・・・第１動力伝達部材 ４２５・・・第１ストッパ
４３・・・第２動力伝達部材 ４３５・・・第２ストッパ
４４・・・結合スプリング（結合弾性部材）
４６・・・アクチュエータレバー ４７・・・レバー付勢部材
５０・・・ロック機構
５１・・・ロック部材 ５２・・・被ロック部
５５・・・ロック弾性部材

Claims (5)

1. 踏込操作に応じて動作するペダルレバー（２０）と、
   通電により駆動力を発生する駆動源（４０）と、
   第１ストッパ（４２５）を有し前記駆動源の駆動力が伝達される第１動力伝達部材（４２）、前記第１ストッパと当接可能な第２ストッパ（４３５）を有する第２動力伝達部材（４３）、一端が前記第１動力伝達部材に係止され、他端が前記第２動力伝達部材に係止される結合弾性部材（４４）、および、前記ペダルレバーに当接可能なアクチュエータレバー（４６）を有し、前記駆動源の駆動力により前記第１動力伝達部材、前記第２動力伝達部材および前記アクチュエータレバーを介して踏込方向と反対方向の力である反力を前記ペダルレバーに付与可能な動力伝達機構（４１）と、
   ロック部材（５１）および被ロック部（５２）を有し、前記駆動源の駆動力により前記被ロック部が係止位置に移動し、前記ロック部材に係止されることで前記ペダルレバーの動作を規制可能であるロック機構（５０）と、
   を備え、
   前記第１ストッパと前記第２ストッパとは、前記ペダルレバーが全閉かつ前記駆動源への通電がオフされている状態である初期状態において離間しており、前記駆動源への通電により前記結合弾性部材の弾性力に抗して前記第１動力伝達部材が駆動されることで当接するアクセル装置。
2. 前記初期状態における前記第１ストッパと前記第２ストッパとの間のストッパ間距離は、前記初期状態における前記被ロック部の位置からロック状態における前記被ロック部の位置へ至るロック設定距離より大きい請求項１に記載のアクセル装置。
3. 前記アクチュエータレバーを前記ペダルレバーの閉方向に付勢するレバー付勢部材（４７）を備える請求項１または２に記載のアクセル装置。
4. 前記初期状態における前記結合弾性部材のセット荷重は、無通電状態における前記駆動源および前記第１動力伝達部材の抵抗力より大きい請求項３に記載のアクセル装置。
5. 前記ロック機構は、ロック状態を保持するように前記ロック部材を付勢するロック弾性部材（５５）を有し、
   ロック状態において、前記結合弾性部材により前記ロック部材と前記被ロック部との係止方向に印加される荷重は、前記ロック弾性部材により前記係止方向に印加される荷重より小さい請求項１～４のいずれか一項に記載のアクセル装置。

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