JP4724382B2 - アクセルペダル装置 - Google Patents

Description

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、特にキックダウン操作時に踏力を増加させるキックダウン機構等を備えたアクセルペダル装置に関する。

ドライブバイワイヤシステムに適用される従来のアクセルペダル装置においては、運転者の操作性等を考慮して、アクセルペダルの動作に要する踏力（ペダル荷重）にヒステリシスを発生させる機構と、キックダウン操作時に踏力に抵抗する荷重を発生させて踏力を増加させるキックダウン機構とが採用されている。

例えば、従来のアクセルペダル装置におけるキックダウン機構としては、ハウジングに支持されてアクセルペダルアームの一部が当接して押し込まれるプランジャ、プランジャを押し出す方向に付勢するコイルスプリング、プランジャに設けられたロッドの先端領域を挟むように形成されたリーフスプリング、リーフスプリングの先端に保持されたコロ等を備えている。

そして、キックダウン操作によりアクセルペダルアームが踏込まれると、プランジャが押し込まれて、コイルスプリングが圧縮されつつ、プランジャのロッド先端がコロを介してリーフスプリングと強い力で係合するというものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２８３８７１号公報

ところで、上記従来のキックダウン機構は、プランジャ、コイルスプリング、リーフスプリング、コロ等の複数の部品から構成されるため、構造が複雑で、コストが高くなる。
また、プランジャの戻り動作は、圧縮されたコイルスプリングの付勢力により行なわれるため、経時変化等によりコイルスプリングのバネ特性が劣化したり、あるいは、プランジャのロッドとロッドの先端を挟持するコロ及びリーフスプリングとが、ステック、噛み付き等を生じて、プランジャが元の位置に復帰しなくなる虞がある。

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、部品点数の削減による構造の簡略化、小型化を図りつつ、アクセルペダルの操作において、キックダウン荷重を加味した最適な踏力特性を容易に設定でき、又、経時変化等を防止でき安定した操作性を確保できるアクセルペダル装置を提供することにある。

本発明のアクセルペダル装置は、ハウジングと、前記ハウジングに対して揺動自在に支持されて踏力を加えるペダルアームと、前記ペダルアームを休止位置に戻すリターンスプリングと、キックダウン操作時に踏力を増加させるキックダウン機構と、を備えたアクセルペダル装置であって、前記キックダウン機構は、前記ハウジングに着脱自在に嵌合され固定された弾性部材と、キックダウン操作時に前記弾性部材に係合して前記弾性部材を変形させるべく前記ペダルアームに形成された係合部とを有する構成となっている。
この構成によれば、ペダルアームが全開に向けて踏込まれてキックダウン操作が行なわれると、弾性部材が係合部に押されて弾性的に変形し、この変形を元に戻そうとする弾性復帰力がペダルアームの回転に抵抗するように作用して、キックダウンの感覚を認識できるよう踏力が増加する。このように、部品点数を少なくして、構造の簡略化、低コスト化等を達成しつつ、所望のキックダウン特性が得られるキックダウン機構を提供することがきる。

上記構成において、ハウジングは、ペダルアームを揺動自在に支持する支軸を有し、ペダルアームは、前記支軸に嵌合される被支持部を有し、弾性部材は、前記被支持部の外周面に対向して配置され、係合部は、前記被支持部の外周面に形成された突状部を有し、前記突状部は、前記ペダルアームを休止位置に移動する際、弾性部材との係合を連続的に保つべく前記被支持部の外周面に向けて形成された傾斜部を有する構成となっている。
この構成によれば、弾性部材は、被支持部の円筒状の外周面に対向して配置されて突状部に乗り上げることで、弾性的に変形させられるため、弾性部材の変形動作が確実に行なわれる。一方、ペダルアームが休止位置に戻る場合も、突状部から被支持部外周面への移動が連続的に行われるので、従来のような戻り不良等を生じることなく、安定した動作が得られる。また、支軸の周りに種々の部品が集約されるため、装置をコンパクト化できる。

上記構成において、弾性部材は、被支持部側へ湾曲する湾曲部が形成され、湾曲部がキックダウン操作時に前記被支持部の外周面に形成された突状部に係合するように形成されている構成を採用できる。
この構成によれば、突状部が被支持部の外周面に形成されているため、ペダルアームの踏込み動作及び戻し動作によって変形方向が変わることはなく、安定した動作（キックダウン操作）が得られる。

上記構成において弾性部材は板バネである構成を採用できる。
この構成によれば、板バネのバネ特性（縦弾性係数、断面二次モーメント、断面係数等）を適宜選定するだけで、キックダウン時の踏力の増加分（キックダウン荷重）を所望の値に設定することができる。

上記構成において、ハウジングは、弾性部材の一端部を着脱自在に嵌合し得る嵌合部を有する構成を採用できる。
この構成によれば、ハウジングに対して、ペダルアーム、弾性部材等を組み付ける際にいずれを先に組み付てけもよく、組み付け性が向上する。

本発明のアクセルペダル装置によれば、キックダウン機構を、ハウジングに固定された弾性部材と、キックダウン操作時に弾性部材に係合して変形させるべくペダルアームに形成された係合部とで構成したことにより、部品点数が削減されて、構造の簡略化、低コスト化等を達成しつつ、所望のキックダウン特性を得ることができる。

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。
図１ないし図６は、本発明に係るアクセルペダル装置の一実施形態を示すものであり、図１は装置の全体を示す側面図、図２及び図３は装置の内部を示す断面図、図４及び図５はキックダウン機構の作用を説明する動作図、図６は踏力特性を示すグラフである。

このアクセルペダル装置は、図１ないし図３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、ハウジング１０に設けられた支軸１１、支軸１１に対して揺動自在に支持され踏力が及ぼされるアクセルペダル２０ａを一体的にもつペダルアーム２０、ペダルアーム２０に対して揺動自在に連結された揺動レバー３０、揺動レバー３０に付勢力を及ぼすリターンスプリング４０、キックダウン機構の一部をなす弾性部材としての板バネ５０、アクセルペダル２０ａ（ペダルアーム２０）の踏込み量を検出する検出センサ６０等を備えている。

ハウジング１０は、樹脂材料により成形され、図３ないし図５に示すように、軸心Ｓ１をもつ支軸１１，凹部１２，ペダルアーム２０を休止位置に停止させるストッパ面１２ａ、ペダルアーム２０を最大に踏込まれた全開位置に停止させるストッパ面１２ｂ、コイルスプリング４０の座面１２ｃ等が形成されたケース１０ａ、ペダルアーム２０を支持する軸受穴１３が形成されかつ検出センサ６０（尚、図３においては、検出センサ６０を省略）が保持されたカバー１０ｂ等により形成されている。支軸１１は、ペダルアーム２０の後述する被支持部（嵌合穴）２１を嵌合させて支持すると共に、その支持領域よりも中心寄りの外周面において、僅かに縮径された摺動部１１ａが形成されている。

ペダルアーム２０は、断面が略矩形をなすように樹脂材料により形成され、図１ないし図３に示すように、支軸１１及び軸受穴１３に嵌合されて揺動自在に支持される円筒状の被支持部２１、被支持部２１から突出して形成された突出部２２、突出部２２と反対側において下方に伸長し下端にてアクセルペダル２０ａを保持するアーム部２３等により形成されている。

被支持部２１は、図２に示すように、揺動レバー３０が配置される側と反対側において、円筒状の外周面２１ａ、外周面２１ａの一部から径方向外側に突出して形成された係合部としての突状部２１ｂ等を備えている。
突状部２１ｂは、ペダルアーム２０が全開位置に向けて踏込まれる際に、全開位置よりも僅かに手前の角度位置で後述する板バネ５０の湾曲部５２が係合するように形成されている。
突出部２２は、図２及び図３に示すように、休止位置において、ハウジング１０のストッパ面１２ａと当接し得る当接部２２ａ、当接部２２ａを保持する一対の側壁２２ｂ、一対の側壁２２ｂに開けられた軸受孔２２ｃ等を備えている。

揺動レバー３０は、図２及び図３に示すように、中央寄りに固着された揺動支点（揺動中心Ｓ２）としての支軸３０ａ、支軸３０ａから上方に伸長する一端部３１、支軸３０ａから下方に伸長する他端部３２等により形成されている。ここで、揺動支点Ｓ２は、支軸１１（軸心Ｓ１）から所定の距離だけ偏倚した位置に配置されている。そして、揺動レバー３０は、一対の側壁２２ｂの内側に配置されかつ軸受孔２２ｃにその支軸３０ａが嵌合されて揺動自在に支持されている。また、一端部３１は、リターンスプリング４０の一端部４１と係合され、他端部３２は、支軸１１の摺動部１１ａに当接させられている。したがって、一端部３１がリターンスプリング４０により付勢されて押されると、他端部３２が摺動部１１ａに当接してその付勢力と拮抗し、揺動支点Ｓ２（支軸３０ａ）の位置に応じて、揺動レバー３０は所定の角度位置に保持される。

リターンスプリング４０は、揺動レバー３０に付勢力を及ぼしてペダルアーム２０を休止位置に復帰させるものであり、図２に示すように、圧縮された状態で、一端部４１が揺動レバー３０の一端部３１に係合され、他端部４２がハウジング１０の座面１２ｃに係合され、揺動レバー３０及びペダルアーム２０を休止位置に向けて付勢している。尚、ここでは、リターンスプリング４０として、大径及び小径からなる二重式のコイルスプリングを示したが、一重のコイルスプリングを採用してもよい。

上記構成において、揺動レバー３０、揺動レバー３０の一端部３１に付勢力を及ぼすリターンスプリング４０、揺動レバー３０の他端部３２を当接させて摺動させる摺動部１１ａ等により、ペダルアーム２０の移動（揺動）に伴って踏力にヒステリシスを発生させるヒステリシス発生機構が構成されている。

キックダウン機構の一部をなす板バネ５０は、図２に示すように、弾性変形可能であり、ハウジング１０（ケース１０ａ）に形成された嵌合部５１に弾性部材が嵌合され、その湾曲部５２が被支持部２１外周側に対向して形成されている。

ペダルアーム２０が休止位置から全開位置に向けて踏込まれると、ペダルアーム２０（被支持部２１）が全開位置よりも僅かに手前の踏込み位置（角度位置）に達する。この時、湾曲部５２が突状部２１ｂに係合し、板バネ５０はその分だけ弾性変形を生じる。この弾性変形を生じさせる力が、踏込み動作に対抗する抵抗力となり、踏力を部分的に増加させることになる。これにより、操作者は、キックダウン操作を、踏力の増加として実感することができる。

上記弾性部材としての板バネ５０、ペダルアーム２０の被支持部２１に形成された係合部としての突状部２１ｂにより、キックダウン操作時に踏力を増加させるキックダウン機構が構成されている。このように、二つの部品（板バネ５０、突状部２１ｂ）により、キックダウン機構が構成されるため、従来に比べて部品点数が削減され、それ故に構造が簡略化される。

上記アクセルペダル装置の動作について、図２、図４ないし図６を参照しつつ説明する。先ず、休止状態において、ペダルアーム２０は、突出部２２の当接部２２ａがストッパ面１２ａに当接して、休止位置に停止している。このとき、揺動レバー３０は、他端部３２が摺動部１１ａに当接してリターンスプリング４０の付勢力に拮抗した状態にあり、所定の角度位置に停止している。

この休止状態から、アクセルペダル２０ａが踏込まれて、ペダルアーム２０が図２中の反時計回りに回転し始めると、ペダルアーム２０と一体となって揺動支点Ｓ２（支軸３０ａ）も反時計回りに移動し始め、揺動支点Ｓ２（支軸３０ａ）の移動により、一端部３１がリターンスプリング４０を圧縮し始める。

すると、図４に示すように、リターンスプリング４０の付勢力Ｆ１が、一端部３１を時計回りに押すことで、他端部３２は摺動部１１ａを押圧力Ｆ２で押圧することになる。この押圧力Ｆ２に摩擦係数μを乗じた力Ｆ＝μＦ２が、摺動抵抗として踏力にヒステリシス荷重を発生させる。

そして、アクセルペダル２０ａが全開近傍（全開位置よりも僅かに手前の位置）まで踏込まれると、図５に示すように、板バネ５０の湾曲部５２が突状部２１ｂと係合して弾性変形させられる。この弾性変形を生じさせる力Ｆ３に摩擦係数μを乗じた力Ｆ＝μＦ３が、踏込み動作に対抗する抵抗力となり、踏力を部分的に増加させることになる。これにより、操作者は、キックダウン操作を、踏力の増加として実感することができる。
また、この時のペダルアーム２０の角度位置が検出センサ６０により検出されて、制御部に送られると、制御部は、キックダウン操作に適した変速段、燃料噴射量とするべく、自動変速機、燃料噴射装置等に対して制御信号を発する。
そして、全開位置まで踏込まれると、ペダルアーム２０は、ハウジング１０のストッパ１２ｂに当接して停止する。

一方、アクセルペダル２０ａが全開位置から休止位置に向けて戻される場合には、逆の経路を辿る。すなわち、突状部は、支持部の円筒状の外周面に至るまで緩やかな傾斜面が形成されているため、突状部から被支持部外周面への移動が連続的に行われるので円滑かつ確実に戻される。したがって、従来のように復帰不能となることはなく、安定した作動特性が得られ、経時変化等を抑制でき、機能上の信頼性が向上する。

ここで、上記アクセルペダル装置におけるペダルストロークとペダル踏力との関係は、図６に示すように、全開位置の手前でキックダウン荷重を加味したヒステリシスをもつ踏力特性となり、所望の操作フィーリングが得られる。一方、ペダルアームが休止位置に戻る場合には、突状部が支持部の円筒状の外周面に至るまでに形成されている緩やかな傾斜面により、休止位置から全開位置への踏み込みの時と異なり、弾性部材の戻し方向の過大な抵抗を受けることなくスムーズな感覚で休止位置への戻りが可能となる。

上記実施形態においては、キックダウン機構の一部を構成する弾性部材として、板バネ５０を示したが、これに限定されるものではなく、ハウジングに固定可能な弾性部材であり、かつペダルアームに設けられた係合部に係合されるものであればよい。

上記実施形態においては、キックダウン機構の一部を構成する係合部として、ペダルアーム２０の被支持部２１に形成された突状部２１ｂ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２０の被支持部２１に凹部を形成し、かつ弾性部材の湾曲部を更にペダルアームに近接させ該凹部を湾曲部５２に係合させるようにしてもよい。

上記実施形態においては、弾性部材としての板バネ５０は、キックダウン操作時（作動時）以外は、被支持部２１すなわちペダルアーム２０と非接触の状態に保持され、キックダウン操作時にペダルアーム２０に形成された係合部（例えば、被支持部２１の突状部２１ｂ）と係合して弾性変形する場合を示したが、これに限定されるものではなく、全閉位置から全開位置までの全ストロークにおいて、ペダルアーム２０に形成された被支持部２１（外周面２１ａから突状部２１ｂへ）と常時当接し、キックダウン操作時に係合されるようにしてもよい。

本発明のアクセルペダル装置は、所望のキックダウン特性を得つつ、部品点数が削減されて、構造の簡略化、低コスト化等を達成できるキックダウン機構を備えるので、自動車等に搭載されるのは勿論のこと、スロットルバルブの電子制御化（ドライブワイヤシステム）が図られる車両においても有用である。

本発明に係るアクセルペダル装置の一実施形態を示す側面図である。 アクセルペダル装置の内部を示す断面図である。 アクセルペダル装置の内部を示す断面図である。 ヒステリシス発生機構及びキックダウン機構の作用を説明する図である。 ヒステリシス発生機構及びキックダウン機構の作用を説明する図である。 アクセルペダル装置における踏力特性を示すグラフである。

符号の説明

１０ ハウジング
１１ 支軸
１２ａ、１２ｂ ストッパ
２０ ペダルアーム
２０ａ アクセルペダル
２１ 被支持部
２１ａ 外周面
２１ｂ 突状部（係合部、キックダウン機構）
３０ 揺動レバー
４０ リターンスプリング
５０ 板バネ（弾性部材、キックダウン機構）
５１ 嵌合部
５２ 湾曲部

Claims (6)

1. ハウジングと、前記ハウジングに対して揺動自在に支持されて踏力を加えるペダルアームと、前記ペダルアームを休止位置に戻すリターンスプリングと、キックダウン操作時に踏力を増加させるキックダウン機構と、を備えたアクセルペダル装置であって、
   前記キックダウン機構は、前記ハウジングに着脱自在に嵌合され固定された弾性部材と、キックダウン操作時に前記弾性部材に係合して前記弾性部材を変形させるべく前記ペダルアームに形成された係合部と、を有することを特徴とするアクセルペダル装置。
2. 前記ハウジングは、前記ペダルアームを揺動自在に支持する支軸を有し、前記ペダルアームは、前記支軸に嵌合される被支持部を有し、前記弾性部材は、前記被支持部の外周面に対向して配置され、前記係合部は、前記被支持部の外周面に形成された突状部からなることを特徴とする請求項１記載のアクセルペダル装置。
3. 前記突状部は、前記ペダルアームを休止位置に移動する際、弾性部材との係合を連続的に保つべく前記被支持部の外周面に向けて形成された傾斜部を有することを特徴とする請求項２記載のアクセルペダル装置。
4. 前記弾性部材は、前記被支持部側へ湾曲する湾曲部が形成され、前記湾曲部はキックダウン操作時に前記被支持部の外周面に形成された突状部に係合するように形成されていることを特徴とする請求項２記載のアクセルペダル装置。
5. 前記弾性部材は、板バネであることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載のアクセルペダル装置。
6. 前記ハウジングは、前記弾性部材を着脱自在に嵌合し得る嵌合部を有することを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載のアクセルペダル装置。

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