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技術 アクセルペダル装置

出願人 株式会社ミクニ
発明者 山崎茂
出願日 2011年12月6日 (8年11ヶ月経過) 出願番号 2011-266595
公開日 2013年6月17日 (7年5ヶ月経過) 公開番号 2013-119264
状態 未査定
技術分野 補機駆動,推進制御および安全装置 機械式制御装置
主要キーワード リニア的 抵抗荷重 磁気スプリング 高摺動性材料 動作スペース ハウジングベース 被支持孔 ペダル荷重
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年6月17日)のものです。
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図面 (9)

課題

アクティブ制御が可能で、構造の簡素化、低コスト化、小型化等を図れるアクセルペダル装置を提供する。

解決手段

アクセルペダルを一体的に有するペダルアーム30、ペダルアームを休止位置と最大踏込み位置の間で回動可能に支持するハウジング10、ペダルアームを休止位置に復帰させる付勢力を及ぼす復帰バネ所定条件下でペダルアームを休止位置に向けて押し戻すべくトルクを発生するトルクモータを含むアクティブ制御機構を備え、トルクモータ50のロータ51は、ペダルアーム30の回転軸線Lを中心として回動するように配置されている。これにより、構造の簡素化、低コスト化、小型化等を達成できる。

概要

背景

従来のアクティブ制御機構を備えたアクセルペダル装置としては、自動車等の車体に固定されるハウジングアクセルペダルを一体的に有しハウジングに対して揺動自在に支持されたペダルアーム、ペダルアームを休止位置に戻す復帰バネ、ペダルアームを休止位置に戻す付勢力を及ぼすと共に踏力ペダル荷重)にヒステリシスを発生させるヒステリシス発生機構、ペダルアームの角度位置を検出する磁気式位置センサAPS)、所定条件下においてペダルアームを休止位置に向けて押し戻す押し戻し力を生じさせるアクティブ制御機構、アクティブ制御機構の駆動制御を行う制御回路基板制御ユニット)等を備え、アクティブ制御機構として、ハウジングに固定されたトルクモータ、トルクモータのロータに一体的に回転するように固定されてペダルアームを休止位置に向けて押し戻すように形成された戻しレバー、トルクモータの回転角度を検出する位置センサ(MPS)を採用し、位置センサ(APS)によりアクセルペダル(ペダルアーム)の踏み込み量(角度位置)を検出し、その検出信号に基づいてエンジン出力制御を行うと共に、所定条件下でアクティブ制御機構を作動させて運転者の踏力に対抗してペダルアームを押し戻すように制御するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。

しかしながら、従来のアクティブ制御機構を備えたアクセルペダル装置においては、ペダルアームの回転軸とトルクモータの(ロータの)回転軸とを別々の領域に配置し、それ故に位置センサも二つ設け、ペダルアームの上側アームの途中に戻しレバーが当接するように、トルクモータ(のロータ)及び戻しレバーをペダルアームの斜め上方領域に配置しているため、ペダルアームの回転軸から外れた領域においてトルクモータの配置スペース及び戻しレバーの動作スペース並びに位置センサ(MPS)の配置スペースが必要になり、それ故に、各部品の配置の自由度が制約され、又、所定のパワートルク)を発生するトルクモータとするにはそれ自体の小型化にも限界があり、結果的に、装置の小型化及び低コスト化等にも限界があった。

概要

アクティブ制御が可能で、構造の簡素化、低コスト化、小型化等をれるアクセルペダル装置を提供する。アクセルペダルを一体的に有するペダルアーム30、ペダルアームを休止位置と最大踏込み位置の間で回動可能に支持するハウジング10、ペダルアームを休止位置に復帰させる付勢力を及ぼす復帰バネ、所定条件下でペダルアームを休止位置に向けて押し戻すべくトルクを発生するトルクモータを含むアクティブ制御機構を備え、トルクモータ50のロータ51は、ペダルアーム30の回転軸線Lを中心として回動するように配置されている。これにより、構造の簡素化、低コスト化、小型化等を達成できる。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

アクセルペダルを一体的に有し又はアクセルペダルに連動するペダルアームと、前記ペダルアームを休止位置と最大踏込み位置の間で回動可能に支持するハウジングと、前記ペダルアームを前記休止位置に復帰させる付勢力を及ぼす復帰バネと、所定条件下で前記ペダルアームを前記休止位置に向けて押し戻すべくトルクを発生するトルクモータを含むアクティブ制御機構と、を備えたアクセルペダル装置であって、前記トルクモータのロータは、前記ペダルアームの回転軸線を中心として回動するように配置されている、ことを特徴とするアクセルペダル装置。

請求項2

前記トルクモータは、前記回転軸線を中心としてアーム状伸長しその自由端領域に永久磁石又は磁性部材からなる可動部を有するロータアームと、前記可動部の相対的な移動を許容する間隙をおいて配置され磁路を形成するステータヨークと、前記ステータヨークの周り巻回された励磁用コイルを含む、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。

請求項3

前記ペダルアーム及びロータアームは、前記ハウジングに固定された同一の支軸により回動自在に支持されている、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。

請求項4

前記ペダルアームは、前記ロータアームにおける前記回転軸線と前記可動部との間の領域に離脱可能に当接する当接部を有する、ことを特徴とする請求項2又は3に記載のアクセルペダル装置。

請求項5

前記ロータアームは、前記ペダルアームと一体的に形成されている、ことを特徴とする請求項2又は3に記載のアクセルペダル装置。

請求項6

前記可動部は、前記回転軸線の方向において前記ステータヨークと対向して間隙を画定するように形成されている、ことを特徴とする請求項2ないし5いずれか一つに記載のアクセルペダル装置。

請求項7

前記可動部は、前記回転軸線に垂直な方向において前記ステータヨークと対向して間隙を画定するように形成されている、ことを特徴とする請求項2ないし5いずれか一つに記載のアクセルペダル装置。

技術分野

0001

本発明は、ドライブバイワイヤシステムを採用した車両等に適用されるアクセルペダル装置に関し、特に危険回避あるいは危険告知等の際にペダルアーム踏力対抗する反力(すなわち、押し戻し力)を発生するアクティブ制御機構を備えたアクセルペダル装置に関する。

背景技術

0002

従来のアクティブ制御機構を備えたアクセルペダル装置としては、自動車等の車体に固定されるハウジングアクセルペダルを一体的に有しハウジングに対して揺動自在に支持されたペダルアーム、ペダルアームを休止位置に戻す復帰バネ、ペダルアームを休止位置に戻す付勢力を及ぼすと共に踏力(ペダル荷重)にヒステリシスを発生させるヒステリシス発生機構、ペダルアームの角度位置を検出する磁気式位置センサAPS)、所定条件下においてペダルアームを休止位置に向けて押し戻す押し戻し力を生じさせるアクティブ制御機構、アクティブ制御機構の駆動制御を行う制御回路基板制御ユニット)等を備え、アクティブ制御機構として、ハウジングに固定されたトルクモータ、トルクモータのロータに一体的に回転するように固定されてペダルアームを休止位置に向けて押し戻すように形成された戻しレバー、トルクモータの回転角度を検出する位置センサ(MPS)を採用し、位置センサ(APS)によりアクセルペダル(ペダルアーム)の踏み込み量(角度位置)を検出し、その検出信号に基づいてエンジン出力制御を行うと共に、所定条件下でアクティブ制御機構を作動させて運転者の踏力に対抗してペダルアームを押し戻すように制御するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。

0003

しかしながら、従来のアクティブ制御機構を備えたアクセルペダル装置においては、ペダルアームの回転軸とトルクモータの(ロータの)回転軸とを別々の領域に配置し、それ故に位置センサも二つ設け、ペダルアームの上側アームの途中に戻しレバーが当接するように、トルクモータ(のロータ)及び戻しレバーをペダルアームの斜め上方領域に配置しているため、ペダルアームの回転軸から外れた領域においてトルクモータの配置スペース及び戻しレバーの動作スペース並びに位置センサ(MPS)の配置スペースが必要になり、それ故に、各部品の配置の自由度が制約され、又、所定のパワートルク)を発生するトルクモータとするにはそれ自体の小型化にも限界があり、結果的に、装置の小型化及び低コスト化等にも限界があった。

先行技術

0004

特開2010−111379号公報

発明が解決しようとする課題

0005

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、低コスト化等を図りつつ、アクティブ制御機構の駆動源が所望の駆動トルクを発生すると共に応答性に優れたアクティブ制御が可能であり、装置全体の小型化を図れるアクセルペダル装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明のアクセルペダル装置は、アクセルペダルを一体的に有し又はアクセルペダルに連動するペダルアームと、ペダルアームを休止位置と最大踏込み位置の間で回動可能に支持するハウジングと、ペダルアームを休止位置に復帰させる付勢力を及ぼす復帰バネと、所定条件下でペダルアームを休止位置に向けて押し戻すべくトルクを発生するトルクモータを含むアクティブ制御機構とを備えたアクセルペダル装置であって、上記トルクモータのロータは、ペダルアームの回転軸線を中心として回動するように配置されている、構成となっている。
この構成によれば、運転者がアクセルペダルを操作して、ペダルアームを休止位置と最大踏み込み位置の間で回動させる際に、所定条件下で(例えば、車両の運転中に危険回避あるいは危険告知等が必要なった場合に)はアクティブ制御機構をなすトルクモータが作動して、運転者の踏力に対抗してペダルアームを押し戻すような押し戻し力を発生させることができる。
ここで、トルクモータのロータは、ペダルアームの回転軸線を中心として回動するように配置されているため、従来のようなロータ専用の回転軸線を設ける場合に比べて、ロータの回動範囲を狭くすることができ、それ故にトルクモータの配置スペースを狭くすることができ、又、トルクモータに加わる負荷を低減できる配置とすることができ、さらに、構造の簡素化、部品の集約化、装置の小型化及び低コスト化等を達成することができる。

0007

上記構成において、トルクモータは、回転軸線を中心としてアーム状伸長しその自由端領域に永久磁石又は磁性部材からなる可動部を有するロータアームと、可動部の相対的な移動を許容する間隙をおいて配置され磁路を形成するステータヨークと、ステータヨークの周り巻回された励磁用コイルを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、ペダルアームが復帰バネの付勢力に抗して最大踏込み位置側に向けて踏み込まれた状態において、励磁用のコイルが適宜通電制御されると、発生した電磁力が、回転軸線を中心としてロータアームの可動部を円弧状(すなわち、略リニア的)に移動させる駆動力が生じ、この駆動力(駆動トルク)によりペダルアームが休止位置に向けて押し戻される。
このように、トルクモータとして、可動部が略リニア的に往復動するロータアームを採用してリニアモータに類似した構造を採用したことにより、小型化、軽量化等を達成しつつ、所望の駆動トルクを得ることができ、応答性に優れたアクティブ制御を可能にすることができる。

0008

上記構成において、ペダルアーム及びロータアームは、ハウジングに固定された同一の支軸により回動自在に支持されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ペダルアーム及びロータアームが同一の支軸により支持されるため、両者の相対的に位置決めを高精度に行うことができると共に熱膨張等により両者の相対的なズレを防止することができ、又、付随的に可動部とステータヨークの間隙を一定に維持することもできる。

0009

上記構成において、ペダルアームは、ロータアームにおける回転軸線とその可動部との間の領域に離脱可能に当接する当接部を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、ペダルアームは、その当接部を介してロータの中間領域に離脱可能に当接するように形成さているため、反力の調整が容易でかつトルクモータの負荷を軽減することができ、又、仮にトルクモータが途中で停止しても、復帰バネの付勢力によりペダルアームを休止位置に確実に戻すことができる。

0010

上記構成において、ロータアームは、ペダルアームと一体的に形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ロータアームがペダルアームと一体的に形成されているため、その分だけ部品点数を削減でき、構造の簡素化、低コスト化、装置全体のさらなる小型化、軽量化等を達成することができる。

0011

上記構成において、可動部は、回転軸線の方向においてステータヨークと対向して間隙を画定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、ロータアームが回転軸線に対して傾斜しない限り可動部とステータヨークとの間隙を一定に維持することができると共に、ロータアームの形状及びステータヨークの形状を簡素化でき、装置のさらなる小型化を達成することができる。

0012

上記構成において、可動部は、回転軸線に垂直な方向においてステータヨークと対向して間隙を画定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、ロータアームが回転軸線に対して経時変化等により若干傾きを生じても、その影響を受け難く、可動部とステータヨークとの間隙を高精度に維持することができる。

発明の効果

0013

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、低コスト化等を達成しつつ、アクティブ制御機構の駆動源が所望の駆動トルクを発生すると共に応答性に優れたアクティブ制御が可能であり、装置全体の小型化を達成できるアクセルペダル装置を得ることができる。

図面の簡単な説明

0014

本発明に係るアクセルペダル装置の一実施形態(の内部構造)を示す正面図である。
図1に示すアクセルペダル装置のペダルアームが休止位置にある状態(の内部構造)を示す側面図である。
図1に示すアクセルペダル装置のペダルアームが最大踏込み位置にある状態(の内部構造)を示す側面図である。
図1に示すアクセルペダル装置(の内部構造)を示す分解図である。
本発明に係るアクセルペダル装置の他の実施形態(の内部構造)を示す正面図である。
図5に示すアクセルペダル装置のペダルアームが休止位置にある状態(の内部構造)を示す側面図である。
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(の内部構造)を示す正面図である。
図7に示すアクセルペダル装置(の内部構造)を示す分解図である。

実施例

0015

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ないし図4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、アクセルペダル30aを一体的に有しハウジング10に固定されて所定の回転軸線Lを画定する支軸20を中心として回動自在に支持されたペダルアーム30、ペダルアーム30を休止位置に戻す付勢力を及ぼす復帰バネ(不図示)、ペダルアーム30の回転角度位置を検出する位置センサ40(環状のアーマチュア41,円弧状の永久磁石42,ステータ43,ホール素子44)、所定条件下においてペダルアーム30を休止位置に向けて押し戻す押し戻し力を生じさせるためのアクティブ制御機構としてのトルクモータ50(ロータアーム51、ステータヨーク52、励磁用のコイル53)、ペダルアーム30を休止位置に戻す付勢力を及ぼすと共に踏力(ペダル荷重)にヒステリシスを発生させるためのヒステリシス発生機構(不図示)、制御回路基板60、コネクタ70等を備えている。

0016

ハウジング10は、図1ないし5に示すように、ハウジングベース11、ハウジングベース11に連結されるハウジングカバー12、ハウジングカバー12に連結される補助カバー13等により構成されている。
ハウジングベース11は、金属板等により成形されており、図1及び図4に示すように、支軸20を嵌合して固定する嵌合孔11a、トルクモータ50のステータヨーク52を固定する固定壁部11b、ハウジングカバー12を連結するための連結部11c、ペダルアーム30の休止位置と最大踏込み位置を規定するストッパ(不図示)、復帰バネの一端部を受ける受け部(不図示)、ヒステリシス発生機構を配置する筒状部(不図示)等を備えている。

0017

ハウジングカバー12は、樹脂材料等により形成されており、図1及び図4に示すように、回転軸線Lと同軸上に設けられた円筒状の軸受部12a、軸受部12aの中央において軸線L方向の内側に向けて突出しかつ外側に向けて凹状に形成された円柱部12b、制御回路基板60を取り付けるための外壁部12c、ハウジングベース11に連結するための連結部12d、補助カバー13を連結するための連結部12e、コネクタ70の連結部12f等を備えている。

0018

円柱部12bは、図1に示すように、軸受部12aと同軸上すなわち回転軸線L上に中心をもつように形成されて、軸受部12aがペダルアーム30の円筒部31bに嵌め込まれた状態で、円筒部31bの内周面に固定された環状のアーマチュア41及び円弧状の一対の永久磁石42と非接触となるように形成されている。
補助カバー13は、樹脂材料等により形成されており、図1及び4に示すように、ハウジングカバー12の外側から連結されて制御回路基板60等を覆う外壁部13a、ハウジングカバー12に連結するための連結部13b等を備えている。

0019

支軸20は、金属材料等により形成されており、図1に示すように、その中心において回転軸線Lを画定するものであり、その一端側がハウジングベース11の嵌合孔11aに嵌合されて固定され、ロータアーム51の被支持孔51a及びペダルアーム30の被支持孔31aに嵌合されて、両者を同一の回転軸線L上において支持すると共にその他端側がハウジングカバー12の嵌合穴(不図示)に嵌合して固定されるようになっている。

0020

ペダルアーム30は、樹脂材料等により成形されており、図1ないし図4に示すように、支軸20及びハウジングカバー12の軸受部12aにより回動自在に支持される被支持部31(被支持孔31a及び円筒部31b)、被支持部31から下方に伸長して一体的に形成されてアクセルペダル30aを有する下側アーム32、被支持部31から上方に伸長して一体的に形成された上側アーム33、上側アーム33から回転軸線Lと平行な方向に伸長して形成された当接部34、復帰バネの他端部を受ける受け部(不図示)、ヒステリシス発生機構のスライダに当接するロッド状の突起部(不図示)等を備えている。

0021

被支持部31は、図1に示すように、被支持孔31a、円筒部31bにより構成され、被支持孔31aに支軸20が通され、円筒部31bにハウジングカバー12の軸受部12aが嵌合されることにより、ペダルアーム30は、回転軸線L回りに回動自在に支持されている。
円筒部31bには、図1に示すように、その内周面において、磁性材料からなる環状のアーマチュア41、アーマチュア41の内周面に結合された一対の円弧状の永久磁石42が設けられている。
当接部34は、ペダルアーム30が回動自在に支持された状態において、ロータアーム51の(回転軸線Lから可動部51b(先端部)までの間の)中間領域に対して離脱可能に当接するように形成されている。

0022

復帰バネは、バネ鋼等により形成された圧縮型コイルバネであり、その一端部がハウジングベース11の受け部に当接しかつその他端部がペダルアーム30の受け部に当接して、所定の圧縮代圧縮された状態で取り付けられて、ペダルアーム30を休止位置に戻す付勢力を及ぼすようになっている。

0023

位置センサ40は、非接触式磁気式センサであり、図1に示すように、回転軸線Lの周りの領域において、ペダルアーム30の円筒部31bの内周面に配置(保持)された磁性材料からなる環状のアーマチュア41、アーマチュア41の内周面に結合された円弧状の一対の永久磁石42、ハウジングカバー12の円柱部12bの内側に埋設するようにして配置(保持)された磁性材料からなるステータ43、ステータ43間に配置されたホール素子44等により構成されている。
そして、この位置センサ40によれば、ペダルアーム30が回動することにより、アーマチュア41及び永久磁石42が、ステータ43及びホール素子44に対して相対的に回転し、この相対的な回転移動による磁束密度の変化をホール素子44で検出して電圧信号として出力することで、ペダルアーム30の角度位置が検出されるようになっている。

0024

トルクモータ50は、図1ないし図3に示すように、ハウジング10に固定されて回転軸線Lを画定する支軸20により回動自在に支持されたロータアーム51、ハウジングベース11の固定壁部11bに固定されたステータヨーク52、ステータヨーク52の周りにおいてボビン53aを介して巻回された励磁用のコイル53等により構成されている。

0025

ロータアーム51は、アルミニウム材料等により形成されており、図1に示すように、支軸20が嵌合される被支持孔51a、その先端側に固定された永久磁石又は磁性部材からなる可動部51bを備えている。
そして、ロータアーム51は、支軸20が被支持孔51aに通されることにより、ペダルアーム30の回転軸線Lを中心として回動するように配置され、その中間領域(回転軸線Lと可動部51bとの間の領域)がペダルアーム30の当接部34に離脱可能に当接するように形成されている。

0026

ステータヨーク52は、図1ないし図3に示すように、ロータアーム51の揺動範囲において、回転軸線Lの方向において可動部51と所定の隙間をおいて対向する対向面52aを画定すると共に、所望の磁路を画定するように適宜屈曲して形成されている。
そして、ステータヨーク52は、ハウジングベース11の固定壁部11bに固定され、又、ハウジングカバー12により挟持されるようになっている。
励磁用のコイル53は、通電により電磁力を発生させるためのものであり、図1及び図2に示すように、ステータヨーク52に設けられたボビン53aを介して、所定の向きに巻回されている。
ここでは、トルクモータ50として、可動部51bが略リニア的に往復動するロータアーム51を採用してリニアモータに類似した構造を採用したことにより、小型化、軽量化等を達成しつつ、所望の駆動トルクを得ることができ、応答性に優れたアクティブ制御を可能にすることができる。

0027

すなわち、ロータアーム51は、アクティブ制御機構の非作動時において(励磁コイル53が非通電のとき)、ペダルアーム30の揺動に追従するように、すなわち、上側アーム33(及び当接部34)の移動に対して抵抗力を及ぼすことなく追従するように自由に回動し、一方、アクティブ制御機構の作動時において(励磁用のコイル53が適宜通電されるとき)、回転軸線Lを中心としてロータアーム51の可動部51bが電磁力により円弧状(すなわち、略リニア的)に(図3において時計回りに)移動することで、踏力に抵抗してペダルアーム30を休止位置に向けて押し戻す押し戻し力を上側アーム33(及び当接部34)に対して及ぼすようになっている。

0028

このように、トルクモータ50のロータアーム51は、ペダルアーム30の回転軸線Lを中心として回動するように配置されているため、従来のようなロータ専用の回転軸線を設ける場合に比べて、ロータアーム51の回動範囲を狭くすることができ、それ故にトルクモータ50の配置スペースを狭くすることができ、又、トルクモータ50に加わる負荷を低減できる配置とすることができ、さらに、構造の簡素化、部品の集約化、装置の小型化及び低コスト化等を達成することができる。
また、ペダルアーム50の一部である当接部34とロータアーム51との間には、摺動摩擦摺動磨耗)が無く、ロータアーム51(トルクモータ50)の反力を効率よくペダルアーム30に伝えることができるため、トルクモータ50(励磁用のコイル53)の通電電流を低減でき、小型化を達成することができる。

0029

ここでは、ペダルアーム30は、ロータアーム51における回転軸線Lとその可動部51b(自由端)との間の領域に離脱可能に当接する当接部34を有し、その当接部34を介してロータアーム51の中間領域に離脱可能に当接するように形成さているため、反力の調整が容易でかつトルクモータ50の負荷を軽減することができ、又、仮にトルクモータ50が途中で停止しても、復帰バネの付勢力によりペダルアーム30を休止位置に確実に戻すことができる。
さらに、ロータアーム51の可動部51bは、回転軸線Lの方向においてステータヨーク52の対向面52aと対向して所定の間隙を画定するように形成されているため、ロータアーム51が回転軸線Lに対して傾斜しない限り可動部51bとステータヨーク52(対向面52a)との間隙を一定に維持することができると共に、ロータアーム51の形状及びステータヨーク52の形状を簡素化でき、装置のさらなる小型化を達成することができる。

0030

制御回路基板60は、図1及び図4に示すように、ハウジングカバー12の外壁部12cに取り付けられており、種々の電子部品(制御ユニット)を含む制御回路、位置センサ40のホール素子44から出力される信号を処理する回路、ホール素子44を電気的に接続する端子、コネクタ70の端子を電機的に接続する端子等を備えている。
そして、制御回路基板60は、ハウジングカバー12と補助カバー13の間に配置されて外部に露出しないように覆われた状態で保持されている。

0031

また、上記構成の配置関係においては、図1及び図4に示すように、トルクモータ50がハウジングベース11とハウジングカバー12との間に配置され、制御回路基板60がハウジングカバー12と補助カバー13との間に配置されているため、専用の遮磁板等を設けることなく、制御回路基板60上に配置される種々の電子部品等に対するトルクモータ50の磁場の影響を低減ないし防止することができる。

0032

ヒステリシス発生機構は、例えば、ハウジングベース11の筒状部に収容された、2つのスライダ及び付勢バネにより構成され、ペダルアーム30の一部(ロッド状の突起部)が一方のスライダに離脱可能に係合して踏力(ペダル荷重)にヒシテリシスを発生させるように形成される。
一方のスライダは、例えば、樹脂材料(例えば、含油ポリアセタール等の高摺動性材料)により形成され、筒状部の内壁面に摺動自在に接触し、他方のスライダの傾斜面と接触する傾斜面、ペダルアーム30の一部(突起部)が離脱可能に係合し得る係合面等を備えている。
他方のスライダは、例えば、樹脂材料(例えば、含油ポリアセタール等の高摺動性材料)により形成され、筒状部の内壁面に摺動自在に接触し、一方のスライダの傾斜面と接触する傾斜面、付勢バネの一端部を受ける受け面等を備えている。
付勢バネは、例えば、バネ鋼等により形成された圧縮型のコイルバネであり、その一端部他方のスライダの受け面に係合し、その他端部が筒状部の底壁に係合して、所定の圧縮代に圧縮された状態で取り付けられ、他方のスライダの傾斜面を一方のスライダの傾斜面に押し付けて、2つのスライダを内壁面に向けて押し付けるようなくさび作用を及ぼすと共に、2つのスライダを介して、ペダルアーム30を休止位置に戻す付勢力を及ぼすようになっている。

0033

したがって、ペダルアーム30が、復帰バネ(及び付勢バネ)の付勢力に抗して最大踏込み位置(全開位置)に向けて踏み込まれる場合は、ペダルアーム30の一部が付勢バネの付勢力に抗して一方のスライダを押すことで、傾斜面のくさび作用により生じる摩擦力摺動抵抗)が増加し、付勢バネの付勢力の増加に伴って摩擦力が直線的に増加し、一方、ペダルアーム30が、復帰バネ(及び付勢バネ)の付勢力に応じて休止位置に向けて戻される場合は、傾斜面のくさび作用により生じる摩擦力(摺動抵抗)は小さくなり、付勢バネの付勢力により2つのスライダが元の位置に向けて移動するに連れて、付勢バネの付勢力が減少することで摩擦力が直線的に減少し、戻り動作の際の摩擦力は、踏込み動作の際の摩擦力よりも小さくなるため、踏込み動作から戻し動作までの全体の踏力(ペダル荷重)にヒステリシスを発生させることができる。

0034

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を踏み込まない休止位置にあるとき、復帰バネの付勢力により、ペダルアーム30は休止位置に停止している。このとき、ロータアーム51は、上側アーム33(の当接部34)に戻し力を及ぼさない状態で係合した状態にある。
この状態から、運転者がアクセルペダル30aを踏み込むと、ペダルアーム30は、復帰バネの付勢力に抗して回転し、ヒステリシス発生機構が発生する抵抗荷重(押返し荷重)を増しながら、最大踏込み位置(全開位置)まで回転して、全開ストッパに当接して停止する。この踏込み動作において、ロータアーム51は、何ら負荷(押し戻し力)を及ぼすことなく、上側アーム33(当接部34)の移動に追従するようになっている。
一方、運転者が踏力を緩めると、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)を操作者(運転者)に及ぼしながら、ペダルアーム30は復帰バネの付勢力により休止位置に向けて移動し、この戻し動作において、ロータアーム51は、何ら負荷(押し戻し力)を及ぼすことなく、上側アーム33(当接部34)の移動に追従するようになっている。

0035

ところで、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ状態において、例えば、危険回避あるいは危険告知が必要と判断(この判断は別の車間距離検出システム等に判断される)された場合(所定条件下において)は、制御回路基板60(上の制御ユニット)からの制御信号及び位置センサ40からの出力信号等に基づいて、トルクモータ50が起動し、ロータアーム51が回転トルク(押し戻し力)を発生して、運転者の踏力に対抗してペダルアーム30を休止位置に向けて押し戻すように駆動制御される。
尚、トルクモータ50が仮に作動不良になっても、ロータアーム51はペダルアーム30の上側アーム33(当接部34)に対して離脱可能であるため、ペダルアーム30の安全側(休止位置)への戻りを確実に保証することができる。
さらに、ヒシテリシス発生機構及びトルクモータ50が作動不良になっても、復帰バネが直接付勢力を及ぼしているため、ペダルアーム30の安全側(休止位置)への戻りを確実に保証することができる。

0036

このように、トルクモータ50のロータアーム51がペダルアーム30の回転軸線Lを中心として回動するように配置されているため、ロータアーム51の回動範囲を狭くしつつも、所望の駆動トルクを発生すると共に応答性に優れたアクティブ制御が可能であり、構造の簡素化、部品の集約化、装置の小型化及び低コスト化等を達成することができる。

0037

図5及び図6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、前述の実施形態に対してロータアームの可動部及びステータヨークを変更したものである。したがって、前述の実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施形態において、ロータアーム51´は、アルミニウム材料等により形成されており、図5及び図6に示すように、支軸20が嵌合される被支持孔51a、その先端側に固定された永久磁石又は磁性部材からなる可動部51b´を備えている。
ステータヨーク52´は、図5及び図6に示すように、ロータアーム51´の揺動範囲において、回転軸線Lに垂直な方向において可動部51と所定の隙間をおいて対向する対向面52a´を画定すると共に、所望の磁路を画定するように適宜屈曲して形成されている。

0038

すなわち、ロータアーム51´は、アクティブ制御機構の非作動時において(励磁コイル53が非通電のとき)、ペダルアーム30の揺動に追従するように、すなわち、上側アーム33(及び当接部34)の移動に対して抵抗力を及ぼすことなく追従するように自由に回動し、一方、アクティブ制御機構の作動時において(励磁用のコイル53が適宜通電されるとき)、回転軸線Lを中心としてロータアーム51´の可動部51b´が電磁力により円弧状(すなわち、略リニア的)に(図6において時計回りに)移動することで、踏力に抵抗してペダルアーム30を休止位置に向けて押し戻す押し戻し力を上側アーム33(及び当接部34)に対して及ぼすようになっている。

0039

このように、ロータアーム51´は、ペダルアーム30の回転軸線Lを中心として回動するように配置されているため、従来のようなロータ専用の回転軸線を設ける場合に比べて、ロータアーム51´の回動範囲を狭くすることができ、それ故にトルクモータ50の配置スペースを狭くすることができ、又、トルクモータ50に加わる負荷を低減できる配置とすることができ、さらに、構造の簡素化、部品の集約化、装置の小型化及び低コスト化等を達成することができる。
特に、ロータアーム51´の可動部51b´は、回転軸線Lに垂直な方向においてステータヨーク52´の対向面52a´と対向して間隙を画定するように形成されているため、ロータアーム51´が回転軸線Lに対して経時変化等により若干傾きを生じても、その影響を受け難く、可動部51b´とステータヨーク52´(対向面52a´)との間隙を高精度に維持することができる。

0040

図7及び図8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、前述の図1ないし図4に示す実施形態に対してロータアーム及びペダルアームを変更し、ロータアームをペダルアームと一体的に形成したものである。したがって、前述の実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施形態において、ペダルアーム30´は、支軸20及びハウジングカバー12の軸受部12aにより回動自在に支持される被支持部31(被支持孔31a及び円筒部31b)、被支持部31から下方に伸長して一体的に形成されてアクセルペダル30aを有する下側アーム32、被支持部31から上方に伸長して一体的に形成されたロータアームを兼ねる上側アーム33´、上側アーム33´の自由端側に設けられた永久磁石又は磁性部材からなる可動部51b´´、復帰バネの他端部を受ける受け部(不図示)、ヒステリシス発生機構のスライダに当接するロッド状の突起部(不図示)等を備えている。
トルクモータ50´は、ペダルアーム30´の上側アーム33´(及び可動部51b´´)、ステータヨーク52、励磁用のコイル53により構成されている。

0041

すなわち、ペダルアーム30´、アクティブ制御機構の非作動時において(励磁コイル53が非通電のとき)、上側アーム33´の移動に対して抵抗力を受けることなく自由に回動し、一方、アクティブ制御機構の作動時において(励磁用のコイル53が適宜通電されるとき)、回転軸線Lを中心として可動部51b´´が電磁力により円弧状(すなわち、略リニア的)に(図3の場合と同様に時計回りに)移動することで、踏力に抵抗してペダルアーム30´を休止位置に向けて押し戻す押し戻し力を上側アーム33´に対して及ぼすようになっている。

0042

このように、トルクモータ50´のロータアームが、ペダルアーム30´(の上側アーム33´として)一体的に形成されている(すなわち、ペダルアーム30の回転軸線Lを中心として回動するように配置されている)ため、従来のようなロータ専用の回転軸線を設ける場合に比べて、ロータアーム(上側アーム33´)の回動範囲を狭くすることができ、それ故にトルクモータ50´の配置スペースを狭くすることができ、又、トルクモータ50´に加わる負荷を低減できる配置とすることができ、さらに、構造の簡素化、部品の集約化、装置の小型化及び低コスト化等を達成することができる。
特に、ロータアームがペダルアーム30´の一部(上側アーム33´)として一体的に形成されているため、その分だけ部品点数を削減でき、構造の簡素化、低コスト化、装置全体のさらなる小型化、軽量化等を達成することができる。

0043

上記実施形態においては、ロータアーム51,51´を、アルミニウム材料により形成した場合を示したが、これに限定されるものではなく、樹脂材料又は磁気設計によっては鉄等を用いて形成してもよい。
上記実施形態にいては、トルクモータ50,50´が非通電時において負荷を及ぼさないような磁気回路を構成する場合を示したが、これに限定されるものではなく、永久磁石又は磁性材料からなる可動部51bから発生する磁場が釣り合う(安定する)位置にロータアーム51,51´を動かそうとする力、すなわちロータアーム51,51´をペダルアーム30に回転付勢する「磁気スプリング」を生じるように磁気回路を構成し、アクティブ制御機構の非作動時において、ロータアーム51,51´をペダルアーム30に追従させてもよい。このような「磁気スプリング」を採用することにより、ロータアーム51,51´の戻しバネが無くても、常にロータアーム51,51´をペダルアーム30に隙間無く追従させることができ、応答性に優れたアクティブ制御が可能となる。尚、トルクモータ50,50´(励磁用のコイル53)を常時通電させても、ロータアーム51,51´をペダルアーム30に追従させることができる。

0044

上記実施形態においては、ペダルアーム30の回転角度位置を検出する位置センサを設け、ペダルアーム30の当接部34がロータアーム51,51´に直接当接するように構成した場合を示したが、これに限定されるものではなく、当接部34とロータアーム51,51´との間に硬質ゴム等の弾性部材を介在させると共にロータアーム51,51´の回転角度位置を検出する位置センサを設け、又、トルクモータ50,50´(励磁用のコイル53)を常時通電させて、ペダルアーム30とロータアーム51,51´の双方を休止位置に戻す一定の弱い付勢力を常時発生させるようにしてもよい。
そして、運転者に反力を与える際に、予めペダルアーム30とロータアーム51,51´の双方の角度位置を検出し、お互いの角度差を「踏力」として換算し、「踏力」が小さいときは、アクセルペダルの踏み込みが弱いと判断して小さな反力を与え、「踏力」が大きいときは、アクセルペダルの踏み込みが強いと判断して大きな反力を与え、角度差が一定量を超えるときは、故障と判断するようにしてもよい。
これにより、運転者に与える反力を適正にすることができ、運転者のフィーリングに即したアクティブ制御が可能となる。

0045

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、本発明を採用してもよい。
上記実施形態においては、ペダルアーム30,30´にアクセルペダル30aが一体的に形成された場合を示したが、これに限定されるものではなく、ペダルアームがアクセルペダルと別個に形成され、車両等の床面に揺動自在に支持されたアクセルペダルと連動する構成において、本発明を採用してもよい。

0046

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、低コスト化等を達成しつつ、アクティブ制御機構の駆動源が所望の駆動トルクを発生すると共に応答性に優れたアクティブ制御が可能であり、装置全体の小型化を達成できる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。

0047

L回転軸線
10ハウジング
11ハウジングベース
11a 嵌合孔
11b固定壁部
11c 連結部
12ハウジングカバー
12a軸受部
12b円柱部
12c外壁部
12d,12e,12f 連結部
13補助カバー
13a 外壁部
13b 連結部
20支軸
30,30´ペダルアーム
31 被支持部
31a被支持孔
31b円筒部
32 下側アーム
33,33´ 上側アーム
34 当接部
40位置センサ
41 環状のアーマチュア
42永久磁石
43ステータ
44ホール素子
50,50´トルクモータ(アクティブ制御機構)
51,51´ロータアーム(ロータ)
51a 被支持孔
51b,51b´,51b´´可動部
52,52´ステータヨーク
52a,52a´ 対向面
53励磁用のコイル
60制御回路基板
70 コネクタ

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