(57)【要約】大型化を抑制可能な反力発生装置を提供する。荷重を受けて回転するアーム４４と、反力をアーム４４へ付与する電動モータ１２と、を備えた反力発生装置１０であって、反力をアーム４４に伝達する伝達経路１４に回転可能に設けた支持軸３２と、支持軸３２に取り付けたギヤ３６と、伝達経路１４でギヤ３６よりも下流に配置され、かつ、ギヤ３６に連結されるセクターギヤ４０と、伝達経路１４に回転可能に設けられ、かつ、セクターギヤ４０及びアーム４４が取り付けられた出力軸３８と、伝達経路１４で支持軸３２とギヤ３６との間に介在されたワンウェイクラッチ３７とを備え、ワンウェイクラッチ３７は、ギヤ３６が第１方向に回転すると伝達経路１４を接続する係合状態と、ギヤ３６が第２方向に回転すると伝達経路１４を遮断する解放状態と、を備え、セクターギヤ４０は、回転方向の一定角度の範囲に形成した噛み合い部４０Ｂを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重を受けて回転する回転部材と、前記回転部材が回転する方向とは逆向きの反力を前記回転部材へ付与するモータと、を備えた反力発生装置であって、
前記モータが発生した反力を前記回転部材に伝達する伝達経路に回転可能に設けられた支持部材と、
前記支持部材に対して回転可能に取り付けた第１ギヤと、
前記伝達経路で前記第１ギヤよりも下流に配置され、かつ、前記第１ギヤに連結される第２ギヤと、
前記伝達経路に回転可能に設けられ、かつ、前記第２ギヤ及び前記回転部材が取り付けられた伝達部材と、
前記伝達経路で前記支持部材と前記第１ギヤとの間に介在されたワンウェイクラッチと、
を有し、
前記ワンウェイクラッチは、
前記回転部材に荷重が加わって前記第１ギヤが第１方向に回転すると前記伝達経路を接続する状態と、
前記回転部材に加わる荷重が解除されて前記第１ギヤが第２方向に回転すると伝達経路を遮断する状態と、
を備え、
前記第２ギヤは、セクターギヤである、反力発生装置。
【請求項２】
請求項１記載の反力発生装置において、
前記モータの回転速度に対して前記回転部材の回転速度を減速する減速機構が設けられ、
前記減速機構の出力ギヤの少なくとも一部と前記モータの少なくとも一部とが、該モータの回転軸の方向において互いに重複している、反力発生装置。
【請求項３】
請求項１記載の反力発生装置において、
前記回転部材に加わった荷重が解除されると、前記第１ギヤを前記第２方向へ回転させる回転機構が設けられている、反力発生装置。
【請求項４】
請求項１記載の反力発生装置において、
前記伝達経路に反力の伝達方向に沿って直列に配置された複数の支持軸が設けられ、
前記支持部材は、前記複数の支持軸のうちのいずれか１つである、反力発生装置。
【請求項５】
請求項４記載の反力発生装置において、
前記複数の支持軸は、前記モータの回転軸を含む、反力発生装置。
【請求項６】
請求項１記載の反力発生装置において、
前記セクターギヤは、
前記伝達部材の外周面に固定された筒部と、
前記筒部の外周面から前記筒部の径方向で外側に向けて突出された噛み合い部と、
を備え、
前記噛み合い部は、前記伝達部材の中心線に対して垂直な平面視で、前記支持部材と前記伝達部材との間に配置されている、反力発生装置。
【請求項７】
請求項１記載の反力発生装置において、
前記回転部材は、車両に設けたアクセルペダルに加わる荷重を受ける、反力発生装置。
【請求項８】
請求項２記載の反力発生装置において、
前記減速機構は、
入力ギヤとしての前記第１ギヤと、
前記出力ギヤとしての第２ギヤと、
を有する一段減速機構である、反力発生装置。
【請求項９】
請求項８記載の反力発生装置において、
前記回転部材は、前記モータの回転軸の方向に関して、該回転軸の一端と他端との間に配置されている、反力発生装置。
【請求項１０】
請求項８記載の反力発生装置において、
前記第１ギヤは、前記モータの前記回転軸に固定され、
前記回転部材は、前記回転軸の方向に関して、該回転軸の一端と他端との間に配置されている、
反力発生装置。
【請求項１１】
請求項９記載の反力発生装置において、
前記モータの前記回転軸の方向の寸法が、該モータの径方向の寸法よりも小さい、
反力発生装置。
【請求項１２】
請求項９記載の反力発生装置において、
前記第２ギヤは、前記減速機構の出力軸に固定され、
前記モータの前記回転軸と前記減速機構の前記出力軸とは、互いに平行に配置され、
前記減速機構の前記出力軸は、その軸方向に関して、前記モータの前記回転軸の一端と他端との間に配置されている、反力発生装置。
【請求項１３】
請求項１項記載の反力発生装置において、
前記回転部材は、前記伝達部材に対して回転可能であり、
前記回転部材と前記伝達部材との間で伝達されるトルクを上限値以下に制限するトルクリミッタが設けられている、反力発生装置。
【請求項１４】
請求項１３項記載の反力発生装置において、
前記モータの回転軸に沿った方向で、前記トルクリミッタの配置範囲の少なくとも一部と、前記モータの配置範囲の少なくとも一部とが重なっている、反力発生装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の反力発生装置において、
前記トルクリミッタは、前記伝達部材の外周面に圧入され、かつ、前記回転部材と共に回転するねじりコイルバネを有し、
前記トルクリミッタは、前記回転部材のトルクが、前記ねじりコイルバネと前記伝達部材との摩擦力に相当する上限値以下であると、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達し、前記回転部材のトルクが、前記上限値を超えると前記ねじりコイルバネが前記伝達部材に対して滑り、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達しない、反力発生装置。
【請求項１６】
請求項１４記載の反力発生装置において、
前記トルクリミッタは、
前記伝達部材に固定された荷重受け部と、
前記回転部材を前記伝達部材の回転中心線に沿った方向で前記荷重受け部に押し付ける弾性部材と、
を有し、
前記トルクリミッタは、前記回転部材のトルクが、前記回転部材と前記荷重受け部との摩擦力に相当する上限値以下であると、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達し、前記回転部材のトルクが、前記上限値を超えると前記回転部材が前記荷重受け部に対して滑り、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達しない、反力発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重を受ける回転部材に反力を付与する反力発生装置に関する。【０００２】
また、本発明は、運転者によって踏み込まれるペダルに、踏み込み力に抗する反力を与える反力装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、荷重を受ける回転部材に反力を付与する反力発生装置が知られており、反力発生装置の例は特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された反力発生装置は、運転者が踏み込むペダル部材に、ペダル部材を戻す方向の反力を付与する。反力発生装置は、ペダル部材から荷重が伝達されるアームと、アームを回転可能に支持する伝達部材と、伝達部材へ反力としてのトルクを付与するモータと、を有する。また、特許文献１に記載された反力発生装置は、モータから伝達部材へ至る伝達経路に設けた第１減速部〜第３減速部を有する。【０００４】
反力発生装置は、モータのロータに連結されたピニオンギヤと、第１支持軸により回転可能に支持された第１ギヤと、を備えている。ピニオンギヤは第１ギヤと噛み合っている。ピニオンギヤ及び第１ギヤは、第１減速部に相当する。また、反力発生装置は、第１ギヤと共に一体回転する第２ギヤと、第２支持軸により回転可能に支持された第３ギヤと、を備えている。第２ギヤは第３ギヤと噛み合っており、第２ギヤ及び第３ギヤは、第２減速部に相当する。【０００５】
さらに、反力発生装置は、第３ギヤと共に一体回転する第４ギヤと、伝達部材に取り付けられた第５ギヤと、を備えている。第４ギヤは第５ギヤと噛み合っており、第４ギヤ及び第５ギヤは、第３減速部に相当する。第５ギヤは、伝達部材に対してワンウェイクラッチを介して取り付けられている。さらにまた、反力発生装置は、伝達部材に回転方向の力を与えるリターンスプリングを有する。【０００６】
特許文献１に記載された反力発生装置は、ペダル部材に加わった荷重がアームに伝達されると、ワンウェイクラッチが係合する。このため、第５ギヤが回転するトルクは、第３減速部、第２減速部及び第１減速部を介してモータに伝達される。これに対して、モータが発生する反力としてのトルクは、第１減速部、第２減速部及び第３減速部を経由してアームに伝達され、ペダル部材に対して操作力に応じた反力が付与される。【０００７】
ペダル部材に加わった荷重が解除されると、リターンスプリングの力でアームは元の位置に戻る。アームが元の位置に戻る場合、ワンウェイクラッチが解放される。このため、アームのトルクはモータに伝達されない。【０００８】
特許文献１には、アクセルペダルの踏み込み量に応じて、踏み込み力に抗する反力をアクセルペダルに付与する反力装置（反力ペダル装置）が記載されている。この反力装置は、モータと、モータの回転を減速させる多段減速機構と、多段減速機構の出力をアクセルペダルに伝達するアームと、を備えている。【０００９】
上記反力装置が備えるモータは、アクセルペダルの踏み込みに伴ってアームが回動すると、アームを反対方向に回動させる回転力（トルク）を出力する。モータから出力されたトルクは多段減速機構を介してアームに伝達され、アームを介してアクセルペダルに伝達される。【００１０】
上記多段減速機構は、モータ軸に固定されたピニオンギヤと噛合う第１ギヤ（入力ギヤ）と、第１ギヤと噛合う第２ギヤと、第２ギヤと噛合う第３ギヤ（出力ギヤ）と、を含む３段減速機構であって、ピニオンギヤ及び第１ギヤにより第１減速部が構成され、第１ギヤ及び第２ギヤにより第２減速部が構成され、第２ギヤ及び第３ギヤにより第３減速部が構成されている。多段減速機構の出力ギヤである第３ギヤは、一端側がアームに連結されている駆動軸上に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０９９５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載された反力発生装置は、伝達部材の回転角度はペダル部材の回転角度に応じた一定の回転角度になる。しかし、第５ギヤはワンウェイクラッチを介して伝達部材に取り付けられており、ペダル部材が踏まれて伝達部材が第１方向に回転すると、第５ギヤは第１方向に回転する。ペダル部材の荷重が解除されて伝達部材が第２方向に回転しても、第５ギヤは停止している。再度、ペダル部材に荷重が加わって伝達部材が第１方向に回転すると、第５ギヤは、停止している位置から第１方向に回転する。つまり、ペダル部材に荷重を加える動作と、荷重を解除する動作とが繰り返されると、第５ギヤの回転角度は３６０度以上になる。このため、第５ギヤは全周に亘って設ける必要があり、第５ギヤのサイズは伝達部材の径方向に大型化する問題があった。【００１３】
特許文献１に記載されている反力発生装置が備える減速機構は、３つの減速部を含む多段減速機構である。よって、モータ出力が小さい場合であってもアクセルペダルに必要十分な反力（トルク）を与えることができる。一方、一般的に多段減速機構は大型であり、多段減速機構を含む反力装置全体の大型化を招く。具体的には、特許文献１記載の反力発生装置では、モータ軸、第１ギヤの回転軸，第２ギヤの回転軸，第３ギヤの回転軸（駆動軸）が互いに平行に、かつ、軸方向に位置をずらして配置されるので、特に軸方向の全体寸法が拡大する。【００１４】
本発明の目的は、伝達部材の径方向におけるサイズの大型化を抑制できる反力発生装置を提供することにある。【００１５】
本発明の目的は、反力発生装置を小型化し、車両搭載時のレイアウトの自由度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、荷重を受けて回転する回転部材と、前記回転部材が回転する方向とは逆向きの反力を前記回転部材へ付与するモータと、を備えた反力発生装置であって、前記モータが発生した反力を前記回転部材に伝達する伝達経路に回転可能に設けられた支持部材と、前記支持部材に対して回転可能に取り付けた第１ギヤと、前記伝達経路で前記第１ギヤよりも下流に配置され、かつ、前記第１ギヤに連結される第２ギヤと、前記伝達経路に回転可能に設けられ、かつ、前記第２ギヤ及び前記回転部材が取り付けられた伝達部材と、前記伝達経路で前記支持部材と前記第１ギヤとの間に介在されたワンウェイクラッチと、を有し、前記ワンウェイクラッチは、前記回転部材に荷重が加わって前記第１ギヤが第１方向に回転すると前記伝達経路を接続する状態と、前記回転部材に加わる荷重が解除されて前記第１ギヤが第２方向に回転すると伝達経路を遮断する状態と、を備え、前記第２ギヤは、セクターギヤである。【００１７】
本発明は、請求項１または２または６記載の反力発生装置において、前記モータの回転を減速して前記回転部材に伝達する減速機構が設けられ、前記減速機構の出力ギヤの少なくとも一部と前記モータの少なくとも一部とが、該モータの出力軸の方向において互いに重複している。【００１８】
本発明は、前記回転部材に加わった荷重が解除されると、前記第１ギヤを前記第２方向へ回転させる回転機構が設けられている。【００１９】
本発明は、前記伝達経路に反力の伝達方向に沿って直列に配置された複数の支持軸が設けられ、前記支持部材は、前記複数の支持軸のうちのいずれか１つである。【００２０】
本発明の前記モータは、回転軸を備えた電動モータであり、前記複数の支持軸は、前記回転軸を含む。【００２１】
本発明の前記セクターギヤは、前記伝達部材の外周面に固定された筒部と、前記筒部の外周面から前記筒部の径方向で外側に向けて突出された噛み合い部と、を備え、前記噛み合い部は、前記伝達部材の中心線に対して垂直な平面視で、前記支持部材と前記伝達部材との間に配置されている。【００２２】
本発明の前記回転部材は、車両に設けたアクセルペダルに加わる荷重を受ける。【００２３】
本発明における前記減速機構は、入力ギヤとしての前記第１ギヤと、前記出力ギヤとしての第２ギヤと、を有する一段減速機構である。【００２４】
本発明における前記回転部材は、前記モータの回転軸の方向に関して、該回転軸の一端と他端との間に配置されている。【００２５】
本発明における前記第１ギヤは、前記モータの前記回転軸に固定され、前記回転部材は、前記回転軸の方向に関して、該回転軸の一端と他端との間に配置されている。【００２６】
本発明は、前記モータの前記回転軸の方向の寸法が、該モータの径方向の寸法よりも小さい。【００２７】
本発明における前記第２ギヤは、前記減速機構の出力軸に固定され、前記モータの前記回転軸と前記減速機構の前記出力軸とは、互いに平行に配置され、前記減速機構の前記出力軸は、その軸方向に関して、前記モータの前記回転軸の一端と他端との間に配置されている。【００２８】
本発明における前記回転部材は、前記伝達部材に対して回転可能であり、前記回転部材と前記伝達部材との間で伝達されるトルクを上限値以下に制限するトルクリミッタが設けられている。【００２９】
本発明は、前記モータの回転軸に沿った方向で、前記トルクリミッタの配置範囲の少なくとも一部と、前記モータの配置範囲の少なくとも一部とが重なっている。【００３０】
本発明における前記トルクリミッタは、前記伝達部材の外周面に圧入され、かつ、前記回転部材と共に回転するねじりコイルバネを有し、前記トルクリミッタは、前記回転部材のトルクが、前記ねじりコイルバネと前記伝達部材との摩擦力に相当する上限値以下であると、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達し、前記回転部材のトルクが、前記上限値を超えると前記ねじりコイルバネが前記伝達部材に対して滑り、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達しない。【００３１】
本発明における前記トルクリミッタは、前記伝達部材に固定された荷重受け部と、
前記回転部材を前記伝達部材の回転中心線に沿った方向で前記荷重受け部に押し付ける弾性部材と、を有し、前記トルクリミッタは、前記回転部材のトルクが、前記回転部材と前記荷重受け部との摩擦力に相当する上限値以下であると、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達し、前記回転部材のトルクが、前記上限値を超えると前記回転部材が前記荷重受け部に対して滑り、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達しない。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の反力発生装置は、伝達部材の径方向にサイズが大型化することを抑制できる。【００３３】
本発明によれば、車両搭載時のレイアウトの自由度が高い小型の反力発生装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の反力発生装置の実施の形態１の外観を示す正面図である。
【図２】本発明の反力発生装置の実施の形態１の内部構造を示す正面図である。
【図３】図２に示す反力発生装置の側面面図である。
【図４】本発明が適用された反力発生装置の実施の形態２の一例を示す正面図である。
【図５】図４に示される反力装置装置の側面図である。
【図６】図４に示される反力発生装置の断面図である。
【図７】本発明が適用された反力発生装置の実施の形態３を示す部分的な断面図である。
【図８】本発明が適用された反力発生装置の実施の形態４を示す部分的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図１〜図３に示す反力発生装置１０は、車両に設けられる。車両は、モータを有する。モータは、エンジン、電動モータを含む。車両は、モータの出力を制御する操作部材としてのアクセルペダル１１を有する。アクセルペダル１１は支持軸を中心として回転可能である。アクセルペダル１１が回転する角度は制限されている。アクセルペダル１１は、支持軸を中心として１回転、つまり、３６０度回転することはなく、アクセルペダル１１の回転角度は、例えば、３０度以下に制限される。
【００３７】
車両の運転者は、アクセルペダル１１を足で踏んで操作する。アクセルペダル１１には、アクセルペダル１１を初期位置に維持するアクセルペダル用リターンスプリングが設けられている。アクセルペダル用リターンスプリングは、図示されていない。また、アクセルペダル１１の回転角度、回転速度を検出するセンサが設けられている。センサの信号が入力される第１コントローラが設けられており、第１コントローラは、モータの出力を制御する。
【００３８】
運転者がアクセルペダル１１に踏力、つまり、荷重を加えると、アクセルペダル１１は、アクセルペダル用リターンスプリングの弾性力に抗して第１方向に回転する。モータの出力は、アクセルペダル１１が初期位置から回転する角度、アクセルペダル１１の回転速度に応じて制御される。アクセルペダル１１に加わる踏力が解除されると、アクセルペダル１１は、アクセルペダル用リターンスプリングの弾性力で第２方向へ回転し、初期位置で停止する。
【００３９】
反力発生装置１０は、アクセルペダル１１に踏力が加えられていると、踏力に対する反力をアクセルペダル１１に付与する。反力発生装置１０は、反力としてのトルクを発生する電動モータ１２と、電動モータ１２を制御する第２コントローラ１３と、電動モータ１２が発生する反力をアクセルペダル１１に伝達する伝達経路１４と、を有する。反力発生装置１０は、ギヤカバー１５及びフレーム１６を備え、ギヤカバー１５及びフレーム１６は、収容空間Ａ１を形成する。ギヤカバー１５は樹脂製であり、フレーム１６は金属製である。伝達経路１４は、収容空間Ａ１に形成されている。
【００４０】
また、フレーム１６とギヤカバー１５とを固定する固定要素１７が設けられている。固定要素１７はねじ部材である。フレーム１６を固定したブラケット１８が設けられている。ブラケット１８は車体に固定され、第２コントローラ１３は、ケース１９と、ケース１９内に収容した制御基板２０と、を備えている。制御基板２０は、第１ハーネス２１を介して第１コントローラに接続されている。
【００４１】
電動モータ１２は、アクセルペダル１１に反力を付与するモータであり、電動モータ１２としてブラシ付き電動モータを用いてある。電動モータ１２は、ヨーク２２及びアーマチュア２３を有する。ヨーク２２は筒形状であり、ヨーク２２の内面に永久磁石２４が固定されている。
【００４２】
アーマチュア２３は、モータ軸２５と、モータ軸２５に取り付けたアーマチュアコア２６と、アーマチュアコア２６に巻いたコイルと、を有する。モータ軸２５は、２個の軸受２９により、中心線Ｂ１を中心として回転可能に支持されている。また、ヨーク２２内にブラシホルダが設けられており、ブラシホルダは、通電用ブラシを支持している。モータ軸２５にコンミテータが取り付けられており、通電用ブラシはコンミテータへ接触している。コイルはコンミテータへ接続されている。ブラシホルダは、通電用ブラシに接続された端子を備えている。端子は、第２ハーネス２７を介して制御基板２０へ接続されている。さらに、ヨーク２２及びギヤカバー１５及びフレーム１６を覆うモータカバー２８が設けられている。
【００４３】
伝達経路１４は、以下のように構成されている。モータ軸２５にピニオンギヤ３０が設けられている。収容空間Ａ１に支持軸３１及び支持軸３２が設けられている。支持軸３１及び支持軸３２は、モータ軸２５と平行に配置されている。電動モータ１２の反力をアーム４４に伝達する方向で、支持軸３１はモータ軸２５よりも下流に配置され、支持軸３２は支持軸３１よりも下流に配置されている。モータ軸２５、支持軸３１及び支持軸３２は、電動モータ１２の反力をアーム４４に伝達する方向で直列に配置されている。
【００４４】
支持軸３１は、フレーム１６及びギヤカバー１５により支持されている。支持軸３１にギヤ３３及びギヤ３４が取り付けられている。ギヤ３３はギヤ３４と共に一体回転する。ギヤ３３はピニオンギヤ３０に噛み合っている。ギヤ３３の外径は、ピニオンギヤ３０の外径よりも大きい。ギヤ３４の外径は、ギヤ３３の外径よりも小さい。
【００４５】
支持軸３１は、フレーム１６及びギヤカバー１５に対して固定する構造、または、回転可能な構造の何れでもよい。支持軸３１をフレーム１６及びギヤカバー１５に固定する構造の場合、ギヤ３３及びギヤ３４は、支持軸３１に対して回転可能に取り付けられる。支持軸３１がフレーム１６及びギヤカバー１５に対して回転可能な構造である場合、ギヤ３３及びギヤ３４は、支持軸３１に対して固定されている構造、または、回転可能な構造の何れでもよい。ギヤ３３及びギヤ３４は、中心線Ｂ２を中心として回転可能である。
【００４６】
支持軸３２は、フレーム１６及びギヤカバー１５により、中心線Ｂ３を中心として回転可能に支持されている。支持軸３２に、ギヤ３５及びギヤ３６が取り付けられている。ギヤ３５は支持軸３２に固定されており、ギヤ３５は支持軸３２と共に一体回転する。電動モータ１２のトルクをアーム４４に伝達する方向で、ギヤ３６は、支持軸３２よりも下流に配置されている。ギヤ３５はギヤ３４に噛み合っている。ギヤ３６の外径は、ギヤ３５の外径よりも小さく、ギヤ３６は、支持軸３２及びギヤ３５に対して回転可能である。ギヤ３５とギヤ３６とは別体である。ギヤ３６と支持軸３２との間に、ワンウェイクラッチ３７が介在されている。ギヤ３３〜ギヤ３６は、全て円板形状である。
【００４７】
ワンウェイクラッチ３７は、図３でギヤ３６を支持軸３２に対して時計回りに付勢するトルクが加わると係合状態、つまり、接続状態になる。ワンウェイクラッチ３７が接続状態になると、ギヤ３６と支持軸３２との間で動力伝達が行われる。ワンウェイクラッチ３７は、ギヤ３６を支持軸３２に対して反時計回りに付勢するトルクが加わると解放状態、つまり、遮断状態になる。ワンウェイクラッチ３７が遮断状態になると、ギヤ３６と支持軸３２との間で動力伝達は行われない。
【００４８】
収容空間Ａ１に出力軸３８が収容されている。出力軸３８は、２個のベアリング３９を介して、フレーム１６及びギヤカバー１５により、中心線Ｂ４を中心として回転可能に支持されている。出力軸３８は、電動モータ１２のトルクをアーム４４に伝達する方向で、支持軸３２よりも下流に配置されている。出力軸３８にセクターギヤ４０が設けられている。セクターギヤ４０は、電動モータ１２のトルクをアーム４４に伝達する方向で、ギヤ３６よりも下流に配置されている。つまり、セクターギヤ４０は、トルクの伝達経路で、ギヤ３６とアーム４４との間に配置されている。セクターギヤ４０は、出力軸３８に固定された筒部４０Ａと、筒部４０Ａの外周面から径方向で外側に向けて突出された噛み合い部４０Ｂと、を備えている。
【００４９】
噛み合い部４０Ｂは、図３で中心線Ｂ４を中心とする回転方向で、一定角度の範囲に形成されており、セクターギヤ４０は、ギヤ３６と噛み合って動力伝達可能に連結されている。セクターギヤ４０は、ギヤ３３〜ギヤ３６のような円板形状ではない。噛み合い部４０Ｂが配置された角度は、アクセルペダル１１が回転した場合に、噛み合い部４０Ｂがギヤ３６から外れない角度である。噛み合い部４０Ｂの回転方向における配置角度は、１８０度未満、具体的には、アクセルペダル１１の回転角度よりも大きく、かつ、９０度以下である。
【００５０】
ピニオンギヤ３０及びギヤ３３は第１減速部４１であり、ギヤ３４及びギヤ３５は第２減速部４２であり、ギヤ３６及びセクターギヤ４０は、第３減速部４３である。電動モータ１２のトルクを出力軸３８に伝達する場合、ピニオンギヤ３０の回転速度に対してギヤ３３の回転速度は低速となり、ギヤ３４の回転速度に対してギヤ３５の回転速度は低速となり、ギヤ３６の回転速度に対してセクターギヤ４０の回転速度は低速となる。つまり、第１減速部４１、第２減速部４２及び第３減速部４３のそれぞれにおいて、トルクが増幅される。
【００５１】
伝達経路１４は、第１減速部４１、第２減速部４２、第３減速部４３、支持軸３２、ワンウェイクラッチ３７、セクターギヤ４０、出力軸３８を含む。出力軸３８にアーム４４が固定されている。アーム４４は、出力軸３８と共に一体回転する。出力軸３８は筒形状のカラー４５内へ挿入されており、カラー４５に反力発生装置用リターンスプリング４６が取り付けられている。反力発生装置用リターンスプリング４６は、ねじりコイルスプリングである。アーム４４に係合部４８が設けられ、フレーム１６に係合部４９が設けられている。反力発生装置用リターンスプリング４６の第１端部は係合部４８へ掛けられ、反力発生装置用リターンスプリング４６の第２端部は係合部４９へ掛けられている。反力発生装置用リターンスプリング４６は、図３でアーム４４を反時計回りに付勢する。
【００５２】
中心線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に対して垂直な平面視である図３において、支持軸３１及び支持軸３２は、モータ軸２５と出力軸３８との間に配置されている。支持軸３１は、モータ軸２５と支持軸３２との間に配置されている。また、噛み合い部４０Ｂは、出力軸３８と支持軸３２との間に配置されている。
【００５３】
反力発生装置１０は、次に述べるようにアクセルペダル１１へ反力を付与する。アクセルべダル１１が初期位置で停止している場合、つまり、アクセルペダル１１が踏力を受けていない場合、電動モータ１２はトルクを発生しない。アクセルべダル１１が踏力を受けると、アクセルペダル用リターンスプリングの弾性力に抗して第１方向に回転する。アクセルペダル１１の回転角度は、例えば、３０度以下である。アクセルペダル１１が受けた荷重はアーム４４へ伝達される。アーム４４は荷重を受けると、図３で出力軸３８を中心として時計回りに回転する。アーム４４の回転角度は、アクセルぺダル１１の回転角度に応じた値である。アーム４４は、反力発生装置用リターンスプリング４６の弾性力に抗して回転する。
【００５４】
出力軸３８及びセクターギヤ４０は、図３でアーム４４と共に時計回りに回転し、セクターギヤ４０のトルクはギヤ３６に伝達される。ギヤ３６が図３で反時計回りのトルクを受けると、ワンウェイクラッチ３７は接続状態になり、ギヤ３６のトルクは、支持軸３２及びギヤ３５へ伝達される。ギヤ３５のトルクはギヤ３４及びギヤ３３を経由してピニオンギヤ３０へ伝達される。
【００５５】
第１コントローラは、アクセルペダル１１の回転角度及び回転速度を検出し、その検出結果を示す信号は、第１コントローラから第２コントローラ１３へ送られる。第２コントローラ１３は、アクセルペダル１１の回転角度及び回転速度に応じて電動モータ１２の目標出力を求め、目標出力に応じてコイルに印加する電圧を制御する。
【００５６】
電動モータ１２は、コイルに電流が形成されると、アーマチュア２３とヨーク２２との間に回転磁界が形成され、モータ軸２５でトルクを発生する。モータ軸２５で発生するトルク、つまり、反力の向きは、図３において時計回りである。電動モータ１２が発生したトルクは、第１減速部４１、第２減速部４２及び第３減速部４３を介して出力軸３８に伝達される。電動モータ１２から出力軸３８に伝達されたトルクは、アーム４４を介してアクセルペダル１１に伝達される。このように、電動モータ１２は、アクセルペダル１１の回転角度及び回転速度に応じた反力を発生する。
【００５７】
アクセルペダル１１に加わる踏力が解除されると、アクセルペダル１１は、アクセルペダル用リターンスプリングの弾性力で初期位置に戻る。アクセルペダル１１に加わる踏力が解除されると、アーム４４は、反力発生装置用リターンスプリング４６の弾性力で、図３において反時計回りに回転して初期位置へ戻る。アーム４４が図３で反時計回りに回転する間、セクターギヤ４０はアーム４４と共に図３で反時計回りに回転し、初期位置へ戻る。セクターギヤ４０が反時計回りに回転すると、ギヤ３６は図３で時計回りに回転し、初期位置へ戻る。ギヤ３６が図３で時計回りに回転すると、ワンウェイクラッチ３７が遮断状態となる。このため、ギヤ３６のトルクは支持軸３２へ伝達されない。また、アクセルペダル１１に加わる踏力が解除されると、第２コントローラ１３は、電動モータ１２に対する電流の供給を停止する。つまり、電動モータ１２はトルクを発生しない。
【００５８】
出力軸３８の径方向で、出力軸３８に取り付けるセクターギヤ４０の配置スペースは、円板形状のギヤを取り付ける場合の配置スペースよりも狭い。つまり、図２で出力軸３８よりも下方におけるセクターギヤ４０の配置スペースは、出力軸３８よりも下方における円板形状のギヤの配置スペースよりも狭い。これは、噛み合い部４０Ｂが、出力軸３８と支持軸３２との間に配置されているからである。したがって、反力発生装置１０を車体に取り付ける場合のレイアウト性が向上する。
【００５９】
さらに、セクターギヤ４０を回転させるために必要なイナーシャは、円板形状のギヤを回転させるために必要なイナーシャよりも小さくなり、アクセルペダル１１に反力を付与する応答性が向上する。また、中心線Ｂ４の周りにおけるセクターギヤ４０の配置角度は、アクセルペダル１１が回転した場合に、セクターギヤ４０がギヤ３６から外れない値であれば、最小限の角度とすることができる。つまり、セクターギヤ４０の噛み合い部４０Ｂは、３６０度に亘って配置せずに済む。したがって、反力発生装置１０を軽量化できる。
【００６０】
実施の形態で説明した構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、アーム４４は、本発明の回転部材に相当し、電動モータ１２は、本発明のモータに相当し、支持軸３２は、本発明の支持部材及び支持軸に相当し、ギヤ３６は、本発明の第１ギヤであり、セクターギヤ４０は、本発明の第２ギヤ及びセクターギヤであり、出力軸３８は、本発明の伝達部材であり、ワンウェイクラッチ３７は、本発明のワンウェイクラッチであり、反力発生装置用リターンスプリング４６は、本発明の回転機構に相当する。
【００６１】
モータ軸２５は、本発明の回転軸であり、筒部４０Ａは、本発明の筒部であり、噛み合い部４０Ｂは、本発明の噛み合い部であり、アクセルペダル１１は、本発明のアクセルペダルである。ギヤ３６が、図３で反時計回りに回転することが、本発明における「第１方向の回転」に相当し、ギヤ３６が、図３で時計回りに回転することが、本発明における「第２方向の回転」に相当する。なお、図２の反力発生装置１０を右側面視すれば、時計回りが第１方向の回転となり、反時計回りが第２方向の回転となる。
【００６２】
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、モータのトルクをアームに伝達してアクセルペダルに反力を付与する制御は、電動モータに電流を供給して力行トルクを発生させる第１制御の他、電動モータを発電機として機能させる第２制御を含む。第２制御は、電動モータで回生トルクを発生させ、回生トルクをアームに付与するものである。第２制御を行う場合、第２コントローラは、アクセルペダルの回転角度及び回転速度に応じて、電動モータで発生する回生トルクを制御する。
【００６３】
さらに、本発明のモータは、電動モータの他、油圧モータ、空気圧モータを含む。また、ワンウェイクラッチは、支持軸３２とギヤ３６との間に代えて、支持軸３１とギヤ３４との間に介在させてもよい。この場合、フレーム１６及びギヤカバー１５は、支持軸３１を回転可能に支持する。さらに、ギヤ３３は支持軸３１と共に一体回転し、ギヤ３４は支持軸３１及びギヤ３３に対して回転可能に設ける。そして、ギヤ３５とギヤ３６とは、一体回転するようにする。
【００６４】
さらに、ワンウェイクラッチは、モータ軸２５とピニオンギヤ３０との間に介在させてもよい。この場合、ギヤ３３とギヤ３４とが一体回転する構造とし、かつ、ギヤ３５とギヤ３６とが一体回転する構造とする。モータ軸２５、支持軸３１及び支持軸３２は、本発明における複数の支持軸に相当する。ギヤ３４、ピニオンギヤ３０は、本発明の第１ギヤに相当する。さらに、減速部の数は「３」に限らず、「１」または「２」であってもよいし、「４」以上であってもよい。さらに、アーム４４に荷重を加える操作部材は、足で操作するアクセルペダルの他、手で操作するレバーでもよい。
【００６５】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る反力発生装置は、エンジンと電動モータのいずれか一方又は双方を動力源として走行する車両に搭載される。車両に搭載された反力発生装置は、動力源の出力をコントロールするために車両の運転者によって操作されるアクセルペダルに対して必要に応じて反力を与える。以下の説明では、本実施形態に係る反力発生装置を“アクチュエータ１００”と呼ぶ。
【００６６】
図４に示されるアクチュエータ１００によって反力が与えられるアクセルペダル２００は、不図示の支持軸によって所定の角度範囲内で回動可能に支持されている。具体的には、アクセルペダル２００は、リターンスプリング１１０（図６）の付勢により初期位置に保持されるとともに、その付勢に抗して初期位置から約３０度の範囲内で回動可能である。リターンスプリング１１０は回転機構である。
【００６７】
運転者によってアクセルペダル２００が踏み込まれると、つまりアクセルペダル２００に荷重（踏力）が加えられると、アクセルペダル２００はリターンスプリング１１０（図６）の付勢に抗して第１方向（図４中の矢印Ａ方向）に回動する。アクセルペダル２００が第１方向に回動すると、その回動角度及び回動速度に応じて車両動力源の出力が増大する。一方、運転者がアクセルペダル２００に対する荷重付加を解除すると、アクセルペダル２００はリターンスプリング１１０（図６）の付勢によって第１方向とは逆向きの第２方向（図４中の矢印Ｂ方向）に回動し、初期位置に戻る。そして、アクセルペダル２００の第２方向への回動に伴って、車両動力源の出力が減少する。以下の説明では、図４に示されている第１方向（矢印Ａ方向）を“押し側”と呼び、第２方向（矢印Ｂ方向）を“戻し側”と呼ぶ場合がある。
【００６８】
アクチュエータ１００は、上記のように操作されるアクセルペダル２００に対し、必要に応じて所定の反力を与える。具体的には、アクセルペダル２００が押し側に回動されると該アクセルペダル２００を戻し側に回動させるトルク（反力）を該アクセルペダル２００に与える。これにより、例えば、過剰なアクセルペダル２００の踏み込みが回避されて燃費が向上したり、急激なアクセルペダル２００の踏み込みが回避されて急発進が回避されたりする。
【００６９】
以下、アクチュエータ１００の構造について詳細に説明する。図４，５に示されるように、アクチュエータ１００は、樹脂製のモータケース１２０と、樹脂製のギヤケース１２１と、樹脂製の基板カバー１２２と、ギヤケース１２１から下方に向けて延びる金属製のアーム１２３と、を有する。アーム１２３は回転部材である。
【００７０】
図４に示されるように、モータケース１２０には、アクチュエータ１００を車両に固定するためのボルトが挿通される複数のボルト穴１２０ａが形成されており、ギヤケース１２１はモータケース１２０の前面に複数のボルト１２１ａによって固定されている。また、基板カバー１２２は、モータケース１２０の前面上部に取り付けられている。すなわち、モータケース１２０，ギヤケース１２１及び基板カバー１２２は一体化されている。
【００７１】
図６に示されるように、モータケース１２０にはモータ１３０が収容され、ギヤケース１２１には、モータ１３０の回転を減速させる減速機構１４０が収容されている。また、モータ１３０の前方であって減速機構１４０の上方には、モータ１３０を制御する制御基板１５０が配置されており、この制御基板１５０が基板カバー１２２によって覆われている。また、図１に示されるように、ギヤケース１２１から下方に突出しているアーム１２３の側面がアクセルペダル２００の上端に当接しており、このアーム１２３を介して減速機構１４０（図６）の出力がアクセルペダル２００に伝達される。
【００７２】
再び図３を参照する。モータ１３０は、ヨーク１３１及びアーマチュア１３２を有するブラシ付き電動モータである。ヨーク１３１は円筒形状を有し、ヨーク１３１の内側には永久磁石が固定されている。アーマチュア１３２は支持部材である。
【００７３】
アーマチュア１３２は、モータ１３０の回転軸であるモータ軸１３３と、モータ軸１３３に取り付けられたアーマチュアコア１３４と、アーマチュアコア１３４に巻装されたコイルと、を有する。モータ軸１３３は、２つの転がり軸受（実施の形態２ではボールベアリング）１５１，１５２によって、回転中心線Ｑ２を中心として回転可能に支持されている。
【００７４】
モータ軸１３３にはコイルと接続されたコンミテータが取り付けられており、このコンミテータが通電ブラシと接触している。通電ブラシは、ヨーク１３１の内側に設けられたブラシホルダによって保持されており、ブラシホルダには通電ブラシに接続された端子が設けられている。
【００７５】
モータ軸１３３の一端には、第１スパーギヤとしてのピニオンギヤ１４１がワンウェイクラッチ１４４を介して固定されている。ピニオンギヤ１４１は第１ギヤである。ピニオンギヤ１４１は、モータ１３０の出力ギヤとして機能すると同時に、減速機構１４０の入力ギヤとしても機能する。ワンウェイクラッチ１４４はピニオンギヤ１４１が図４中でモータ軸１３３に対して時計回りに付勢するトルクが加わると係合状態、つまり、接続状態になるように設定されている。ワンウェイクラッチ１４４が接続状態になると、ピニオンギヤ１４１とモータ軸１３３との間で動力伝達が行われる。ワンウェイクラッチ１４４は、ピニオンギヤ１４１が図１中でモータ軸１３３に対して反時計回りに付勢するトルクが加わると解放状態、つまり遮断状態になるように設定されている。ワンウェイクラッチ１４４が遮断状態になると、ピニオンギヤ１４１とモータ軸１３３との間で動力伝達は行われない。
【００７６】
モータ軸１３３の下方には、該モータ軸１３３と平行に減速機構１４０の出力軸である駆動軸１４２が配置されている。駆動軸１４２は伝達部材である。駆動軸１４２は２つの転がり軸受（実施の形態２ではボールベアリング）１５３，１５４によって、回転中心線Ｑ１を中心として回転可能に支持されている。駆動軸１４２の一端側には、第２スパーギヤ（第２ギヤ）としてのセクターギヤ１４３が固定されており、駆動軸１４２の他端側にはアーム１２３の上端が固定されている。セクターギヤ１４３は、ピニオンギヤ（入力ギヤ）１４１よりも大径であり、かつ、ピニオンギヤ１４１と噛合う歯車部を備えており、減速機構１４０の出力ギヤとして機能する。すなわち、減速機構１４０は、入力ギヤとしてのピニオンギヤ１４１と、出力ギヤとしてのセクターギヤ１４３とから構成される一段減速機構であり、その減速比は４．３：１．０である。
【００７７】
ここで、モータ１３０の、モータ軸１３３の方向の寸法は径方向の寸法よりも小さい。以下の説明では、モータ軸１３３の方向の寸法を“軸方向寸法（Ｗ）”と呼び、径方向の寸法を径方向寸法（Ｄ）と呼ぶ場合がある。すなわち、モータ１３０は、軸方向寸法（Ｗ）が径方向寸法（Ｄ）よりも小さい偏平モータである。
【００７８】
また、セクターギヤ１４３の少なくとも一部は、モータ１３０の径方向寸法（Ｄ）内に配置されている。具体的には、セクターギヤ１４３の少なくとも歯車部とモータ１３０とがモータ軸１３３の方向において互いに重複している。換言すれば、セクターギヤ１４３をモータ軸方向（図３の紙面左側）から観察した場合、セクターギヤ１４３の少なくとも歯車部がモータ１３０の端面に投影される。
【００７９】
さらに、軸方向寸法（Ｗ）はモータ軸１３３の長さと同一又は略同一であり、駆動軸１４２は、その軸方向に関してモータ軸１３３の長さの範囲内に配置されている。つまり、駆動軸１４２及び該駆動軸１４２に固定されているアーム１２３は、モータ軸１３３の一端と他端との間に配置されている。換言すれば、駆動軸１４２及び該駆動軸１４２に固定されているアーム１２３は、モータ１３０の軸方向寸法（Ｗ）内に配置され、モータ１３０の厚み内に収まっている。
【００８０】
上記構造を有するアクチュエータ１００は、ハーネスを介して接続されている不図示の制御部による制御の下、次のようにしてアクセルペダル２００に反力を与える。
【００８１】
図４に示されるように、アクセルペダル２００が初期位置で停止している場合、つまりアクセルペダル２００が踏力を受けていない場合、モータ１３０（図６）は駆動されない。よって、図６に示されているモータ１３０からトルクは出力されず、アクセルペダル２００に反力は与えられない。
【００８２】
一方、図１に示されているアクセルペダル２００が踏力を受け、リターンスプリング１１０（図４）の付勢に抗して押し側(矢印Ａ方向）に回動すると、アーム１２３は図４中の矢印ａ方向に回動し、駆動軸１４２は図４中で時計回りに回転する。また、ピニオンギヤ１４１は、図４で反時計回り、つまり、第１方向に回転する。この間、アクセルペダル２００の回動角度及び回動速度が不図示のセンサによって検出され、検出結果を示す検出信号が不図示の制御部に入力される。検出信号が入力された制御部は、検出信号に基づいて図６に示されるモータ１３０の目標トルクを設定し、設定された目標トルクに応じた電流を制御基板１５０を介してモータ１３０に通電する。
【００８３】
電力の供給を受けたモータ１３０は、ヨーク１３１とアーマチュア１３２との間に発生する回転磁界によってトルクを発生する。すなわち、モータ１３０からトルクが出力される。モータ１３０から出力されたトルクは減速機構１４０を介してアクセルペダル２００に伝達される。具体的には、モータ１３０から出力されたトルクは、モータ軸１３３，ピニオンギヤ１４１，セクターギヤ１４３，駆動軸１４２を介してアーム１２３に伝達される。ピニオンギヤ１４１は、図４で時計回り、つまり、第２方向のトルクを伝達する。すると、アーム１２３が図１中の矢印ｂ方向に作用するトルクを受ける。この結果、アーム１２３に当接しているアクセルペダル２００に戻し側（矢印Ｂ方向）のトルク（反力）が与えられる。このとき、図６に示されているピニオンギヤ１４１は減速機構１４０の入力ギヤとして機能し、セクターギヤ１４３は減速機構１４０の出力ギヤとして機能する。以上のようにして、踏力を受けているアクセルペダル２００に対して、踏力に抗する反力が与えられる。
【００８４】
アクセルペダル２００に対する踏力付加が解除されると、アクセルペダル２００はリターンスプリング１１０の付勢によって初期位置に戻る。具体的には、図６に示されているリターンスプリング１１０の付勢によって駆動軸１４２が図４中で反時計回りに回転する。すると、アーム１２３が図４中の矢印ｂ方向に回動し、アクセルペダル２００が図４中の矢印Ｂ方向に回動して初期位置に戻る。既述のとおり、モータ軸１３３とピニオンギヤ１４１との間にはワンウェイクラッチ１４４が設けられており、リターンスプリング１１０の付勢によって反時計回りに回転する駆動軸１４２のトルクはモータ側へ伝達されない（図６）。
【００８５】
不図示の制御部は、アクセルペダル２００が初期位置に戻ると、または、アクセルペダル２００の初期位置に対する回動角度が所定角度よりも小さくなると、制御基板１５０を介したモータ１３０への通電を停止する。
【００８６】
以上のように、本実施形態に係るアクチュエータ１００では、減速機構１４０の出力ギヤであるセクターギヤ１４３の一部とモータ１３０とが該モータ１３０の径方向において互いに重複しているので、アクチュエータ１００がモータ１３０の径方向において小型化される。
【００８７】
また、ワンウェイクラッチ１４４がモータ軸１３３とピニオンギヤ１４１との間に設けられているため、ギヤの噛み合い部を３６０度に亘って配置せずに済む。よって、減速機構１４０の出力ギヤをセクターギヤにすることが可能になり、これによってもアクチュエータ１００がモータ１３０の径方向において小型化される。
【００８８】
また、モータ１３０に軸方向寸法（Ｗ）が径方向寸法（Ｄ）よりも小さい偏平モータが用いられていることに加えて、減速機構１４０の出力軸である駆動軸１４２及びアーム１２３がモータ軸１３３の長さの範囲内に配置されている。よって、アクチュエータ１００が特に軸方向において小型化され、車両搭載時のレイアウトの自由度が向上する。
【００８９】
さらに、本実施形態に係るアクチュエータ１００が備える減速機構１４０は、一般的に多段減速機構に比べて小型な一段減速機構であり、これによってもアクチュエータ１００が小型化される。
【００９０】
加えて、一段減速機構は、多段減速機構に比べて一般的に減速効率がよく、かつ、減速比が小さい。モータとアクセルペダルとの間に介在する減速機構の減速効率がよい場合、これが悪い場合に比べて、アクセルペダルに与えようとする反力としてのトルク（＝減速機構の出力トルク）と、これを得るために必要なモータの出力トルク（＝減速機構の入力トルク）との差が小さくなる。よって、アクセルペダルに所望の反力を与えるためのモータ制御が容易となり、運転状況に応じた適切な反力をアクセルペダルに与えやすくなる。
【００９１】
また、本実施形態では、モータ軸１３３及び駆動軸１４２が転がり軸受によって支持されているので、これらが滑り軸受によって支持されている場合と比べてフリクションが少なく、減速効率が向上する。
【００９２】
（実施の形態３）
図６のアクチュエータ１００の一部を変更した実施の形態３を、図７に基づいて説明する。図７において、図６の構成と同じ構成については、図６と同じ符号を付してある。図７に示すセクターギヤ１４３は、駆動軸１４２の外側に保持溝１６０が設けられており、保持溝１６０は環状であり、リターンスプリング１１０は保持溝１６０に配置されている。駆動軸１４２の回転中心線Ｑ１方向において、リターンスプリング１１０の配置範囲は、セクターギヤ１４３の配置範囲と重なっている。
【００９３】
また、アクチュエータ１００は、トルクリミッタ１６１を有する。トルクリミッタ１６１は、アーム１２３から駆動軸１４２に伝達されるトルクを制限する。トルクリミッタ１６１派、回転中心線Ｑ１方向で軸受け１５３と軸受１５４との間に配置されている。
【００９４】
トルクリミッタ１６１は、駆動軸１４２の一部を構成する大径部１６２と、大径部１６２の外周に取り付けたねじりコイルバネ１６３と、を有する。大径部１６２の外径は、駆動軸１４２の他の箇所の外径よりも大きい。ねじりコイルバネ１６３は金属製であり、ねじりコイルバネ１６３は大径部１６２の外周面に圧入されている。ねじりコイルバネ１６３はアーム１２３に連結されており、アーム１２３とねじりコイルバネ１６３とが、回転中心線Ｑ１を中心として一体回転する。アーム１２３は軸孔１２３Ａを有し、軸孔１２３Ａに駆動軸１４２が配置されている。アーム１１２３は駆動軸１４２に対して回転可能である。
【００９５】
図７に示すアクチュエータ１００は、アーム１２３のトルクが、ねじりコイルバネ１６３と大径部１６２との摩擦力に相当する上限値以下であると、アーム１２３のトルクは駆動軸１４２に伝達される。アーム１２３のトルクが上限値を超えると、ねじりコイルバネ１６３が大径部１６２に対して滑り、アーム１２３のトルクは駆動軸１４２に伝達されない。このため、トルクリミッタ１６１は、ねじりコイルバネ１６３と大径部１６２との接触面積、または、圧入代を設計することで、アーム１２３から駆動軸１４２に伝達されるトルクの上限値を調節できる。
【００９６】
また、駆動軸１４２の回転中心線Ｑ１方向において、リターンスプリング１１０の配置範囲は、セクターギヤ１４３の配置範囲と重なっている。したがって、アクチュエータ１００を回転中心線Ｑ１方向で大型化することを抑制できる。さらに、駆動軸１４２の回転中心線Ｑ１方向において、トルクリミッタ１６１の配置範囲は、モータ１３０のモータ軸１３３の回転中心線Ｑ２方向で、モータ１３０の配置範囲の一部と重なっている。したがって、アクチュエータ１００が回転中心線Ｑ２方向で大型化することを抑制できる。
【００９７】
（実施の形態４）
図７のアクチュエータ１００の一部を変更した実施の形態４を、図８に基づいて説明する。図８において、図６及び図７の構成と同じ構成については、図６及び図７と同じ符号を付してある。アーム１２３は軸孔１２３Ａを有し、軸孔１２３Ａに駆動軸１４２が配置されている。アーム１１２３は駆動軸１４２に対して回転可能である。セクターギヤ１４３は保持溝１６０を有し、リターンスプリング１１０は保持溝１６０に配置されている。
【００９８】
また、アクチュエータ１００は、トルクリミッタ１６４を有する。トルクリミッタ１６４は回転中心線Ｑ１方向で軸受１５３と軸受１５４との間に配置されている。トルクリミッタ１６４は、アーム１２３から駆動軸１４２に伝達されるトルクを制限する。トルクリミッタ１６１は、駆動軸１４２の外周面に設けたフランジ１６５と、駆動軸１４２に固定したナット１６６と、回転中心線Ｑ１方向でナット１６６とフランジ１６５との間に配置した環状の皿バネ１６７と、を有する。皿バネ１６７は金属製であり、回転中心線Ｑ１補高で、アーム１２３は皿バネ１６７とナット１６６との間に配置されている。ナット１６６は、駆動軸１４２の外周面に形成した雌ねじに固定されている。皿バネ１６７は回転中心線Ｑ１方向に圧縮された状態で取り付けられており、皿バネ１６７の弾性復元力でアーム１２３はナット１６６に押し付けられている。皿バネ１６７は、回転中心線Ｑ１方向にアーム１２３をナット１６６に押し付ける。ナット１６６は、荷重受け部であり、回転中心線Ｑ１方向の荷重を受ける
図８に示すアクチュエータ１００は、アーム１２３のトルクが、アーム１２３とナット１６６との摩擦力に相当する上限値以下であると、アーム１２３のトルクは駆動軸１４２に伝達される。アーム１２３のトルクが上限値を超えると、アーム１２３がナット１６６に対して滑り、アーム１２３のトルクは駆動軸１４２に伝達されない。このため、トルクリミッタ１６４は、皿バネ１６７のばね定数、または、ナット１６６とアーム１２３との接触面積を設計することで、アーム１２３から駆動軸１４２に伝達されるトルクの上限値を調節できる。
【００９９】
さらに、駆動軸１４２の回転中心線Ｑ１方向において、トルクリミッタ１６４の配置範囲は、モータ１３０のモータ軸１３３の回転中心線Ｑ２方向で、モータ１３０の配置範囲の一部と重なっている。したがって、アクチュエータ１００が回転中心線Ｑ２方向で大型化することを抑制できる。
【０１００】
本発明は上記実施の形態２，３に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図６に示されているモータ１３０は、ブラシレスモータに置換することができる。また、モータ１３０は電動モータに限定されるものではなく、油圧モータや空気圧モータに置換することもできる。
【０１０１】
アーム１２３をナット１６６に押し付ける弾性部材は、皿バネに限らず、圧縮コイルバネでもよい。荷重受け部は、駆動軸１４２に取り付けるナット１６６の他、駆動軸１４２に溶接固定した環状部材でもよい。
【０１０２】
反力発生装置は、モータの回転中心線に沿った方向で、モータの配置範囲とトルクリミッタの配置範囲とが一部で重なる構成と、モータの配置範囲とトルクリミッタの配置範囲とが全部で重なる構成と、を含む。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、車両に設けられて踏力を受けるアクセルペダルに対して、踏力に抗する反力を与える反力発生装置として利用可能である。
【図１】
2016158528.tif 000003
【図２】
2016158528.tif 000004
【図３】
2016158528.tif 000005
【図４】
2016158528.tif 000006
【図５】
2016158528.tif 000007
【図６】
2016158528.tif 000008
【図７】
2016158528.tif 000009
【図８】
2016158528.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月26日(2017.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重を受けて回転する回転部材と、前記回転部材が回転する方向とは逆向きの反力を前記回転部材へ付与するモータと、を備えた反力発生装置であって、
前記モータが発生した反力を前記回転部材に伝達する伝達経路に回転可能に設けられた支持部材と、
前記支持部材に対して回転可能に取り付けた第１ギヤと、
前記伝達経路で前記第１ギヤよりも下流に配置され、かつ、前記第１ギヤに連結される第２ギヤと、
前記伝達経路に回転可能に設けられ、かつ、前記第２ギヤ及び前記回転部材が取り付けられた伝達部材と、
前記伝達経路で前記支持部材と前記第１ギヤとの間に介在されたワンウェイクラッチと、
を有し、
前記ワンウェイクラッチは、
前記回転部材に荷重が加わって前記第１ギヤが第１方向に回転すると前記伝達経路を接続する状態と、
前記回転部材に加わる荷重が解除されて前記第１ギヤが第２方向に回転すると伝達経路を遮断する状態と、
を備え、
前記第２ギヤは、セクターギヤであり、
前記モータの回転速度に対して前記回転部材の回転速度を減速する減速機構が設けられ、
前記減速機構は、
入力ギヤとしての前記第１ギヤと、
出力ギヤとしての前記第２ギヤと、
を有する一段減速機構であり、
前記回転部材は、前記モータの回転軸に沿った方向で、前記第２ギヤと前記モータのヨークとの間に配置されている、反力発生装置。
【請求項２】
請求項１記載の反力発生装置において、
前記モータを収容するモータケースと、
前記モータケースの前面に固定されているギヤケースと、
が設けられ、
前記モータケース及び前記ギヤケースは、前記回転軸に沿った方向で、前記回転軸の軸方向寸法内に配置されている、反力発生装置。
【請求項３】
請求項１記載の反力発生装置において、
前記減速機構の出力ギヤの少なくとも一部と前記モータの少なくとも一部とが、前記回転軸の方向において互いに重複している、反力発生装置。
【請求項４】
請求項１記載の反力発生装置において、
前記回転部材に加わった荷重が解除されると、前記第１ギヤを前記第２方向へ回転させる回転機構が設けられている、反力発生装置。
【請求項５】
請求項１記載の反力発生装置において、
前記回転部材は、車両に設けたアクセルペダルに加わる荷重を受ける、反力発生装置。
【請求項６】
請求項３記載の反力発生装置において、
前記回転部材は、前記モータの回転軸の方向に関して、該回転軸の一端と他端との間に配置されている、反力発生装置。
【請求項７】
請求項３記載の反力発生装置において、
前記第１ギヤは、前記モータの前記回転軸に固定され、
前記回転部材は、前記回転軸の方向に関して、該回転軸の一端と他端との間に配置されている、反力発生装置。
【請求項８】
請求項６記載の反力発生装置において、
前記モータの前記回転軸の方向の寸法が、該モータの径方向の寸法よりも小さい、反力発生装置。
【請求項９】
請求項６記載の反力発生装置において、
前記回転軸と前記伝達部材とは、互いに平行に配置され、
前記伝達部材は、その軸方向に関して、前記回転軸の一端と他端との間に配置されている、反力発生装置。
【請求項１０】
請求項１記載の反力発生装置において、
前記回転部材は、前記伝達部材に対して回転可能であり、
前記回転部材と前記伝達部材との間で伝達されるトルクを上限値以下に制限するトルクリミッタが設けられている、反力発生装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の反力発生装置において、
前記回転軸に沿った方向で、前記トルクリミッタの配置範囲の少なくとも一部と、前記モータの配置範囲の少なくとも一部とが重なっている、反力発生装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の反力発生装置において、
前記トルクリミッタは、前記伝達部材の外周面に圧入され、かつ、前記回転部材と共に回転するねじりコイルバネを有し、
前記トルクリミッタは、前記回転部材のトルクが、前記ねじりコイルバネと前記伝達部材との摩擦力に相当する上限値以下であると、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達し、前記回転部材のトルクが、前記上限値を超えると前記ねじりコイルバネが前記伝達部材に対して滑り、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達しない、反力発生装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の反力発生装置において、
前記トルクリミッタは、
前記伝達部材に固定された荷重受け部と、
前記回転部材を前記伝達部材の回転中心線に沿った方向で前記荷重受け部に押し付ける弾性部材と、
を有し、
前記トルクリミッタは、前記回転部材のトルクが、前記回転部材と前記荷重受け部との摩擦力に相当する上限値以下であると、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達し、前記回転部材のトルクが、前記上限値を超えると前記回転部材が前記荷重受け部に対して滑り、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達しない、反力発生装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
課題を解決するための手段
［００１６］
本発明は、荷重を受けて回転する回転部材と、前記回転部材が回転する方向とは逆向きの反力を前記回転部材へ付与するモータと、を備えた反力発生装置であって、前記モータが発生した反力を前記回転部材に伝達する伝達経路に回転可能に設けられた支持部材と、前記支持部材に対して回転可能に取り付けた第１ギヤと、前記伝達経路で前記第１ギヤよりも下流に配置され、かつ、前記第１ギヤに連結される第２ギヤと、前記伝達経路に回転可能に設けられ、かつ、前記第２ギヤ及び前記回転部材が取り付けられた伝達部材と、前記伝達経路で前記支持部材と前記第１ギヤとの間に介在されたワンウェイクラッチと、を有し、前記ワンウェイクラッチは、前記回転部材に荷重が加わって前記第１ギヤが第１方向に回転すると前記伝達経路を接続する状態と、前記回転部材に加わる荷重が解除されて前記第１ギヤが第２方向に回転すると伝達経路を遮断する状態と、を備え、前記第２ギヤは、セクターギヤであり、前記モータの回転速度に対して前記回転部材の回転速度を減速する減速機構が設けられ、前記減速機構は、入力ギヤとしての前記第１ギヤと、出力ギヤとしての前記第２ギヤと、を有する一段減速機構であり、前記回転部材は、前記モータの回転軸に沿った方向で、前記第２ギヤと前記モータのヨークとの間に配置されている。
本発明は、前記モータを収容するモータケースと、前記モータケースの前面に固定されているギヤケースと、が設けられ、前記モータケース及び前記ギヤケースは、前記回転軸に沿った方向で、前記回転軸の軸方向寸法内に配置されている。
［００１７］
本発明は、前記減速機構の出力ギヤの少なくとも一部と前記モータの少なくとも一部とが、前記回転軸の方向において互いに重複している。
［００１８］
本発明は、前記回転部材に加わった荷重が解除されると、前記第１ギヤを前記第２方向へ回転させる回転機構が設けられている。
［００１９］
［００２０］
［００２１］
［００２２］
本発明の前記回転部材は、車両に設けたアクセルペダルに加わる荷重を受ける。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
［００２３］
［００２４］
本発明における前記回転部材は、前記モータの回転軸の方向に関して、該回転軸の一端と他端との間に配置されている。
［００２５］
本発明における前記第１ギヤは、前記モータの前記回転軸に固定され、前記回転部材は、前記回転軸の方向に関して、該回転軸の一端と他端との間に配置されている。
［００２６］
本発明は、前記モータの前記回転軸の方向の寸法が、該モータの径方向の寸法よりも小さい。
［００２７］
本発明における前記回転軸と前記伝達部材とは、互いに平行に配置され、前記伝達部材は、その軸方向に関して、前記回転軸の一端と他端との間に配置されている。
［００２８］
本発明における前記回転部材は、前記伝達部材に対して回転可能であり、前記回転部材と前記伝達部材との間で伝達されるトルクを上限値以下に制限するトルクリミッタが設けられている。
［００２９］
本発明は、前記モータの回転軸に沿った方向で、前記トルクリミッタの配置範囲の少なくとも一部と、前記モータの配置範囲の少なくとも一部とが重なっている。
［００３０］
本発明における前記トルクリミッタは、前記伝達部材の外周面に圧入され、かつ、前記回転部材と共に回転するねじりコイルバネを有し、前記トルクリミッタは、前記回転部材のトルクが、前記ねじりコイルバネと前記伝達部材との摩擦力に相当する上限値以下であると、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達し、前記回転部材のトルクが、前記上限値を超えると前記ねじりコイルバネが前記伝達部材に対して滑り、前記回転部材のトルクを前記
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月9日(2017.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重を受けて回転する回転部材と、前記回転部材が回転する方向とは逆向きの反力を前記回転部材へ付与するモータと、を備えた反力発生装置であって、
前記モータが発生した反力を前記回転部材に伝達する伝達経路に回転可能に設けられた支持部材と、
前記支持部材に対して回転可能に取り付けた第１ギヤと、
前記伝達経路で前記第１ギヤよりも下流に配置され、かつ、前記第１ギヤに連結される第２ギヤと、
前記伝達経路に回転可能に設けられ、かつ、前記第２ギヤ及び前記回転部材が取り付けられた伝達部材と、
前記伝達経路で前記支持部材と前記第１ギヤとの間に介在されたワンウェイクラッチと、
を有し、
前記ワンウェイクラッチは、
前記回転部材に荷重が加わって前記第１ギヤが第１方向に回転すると前記伝達経路を接続する状態と、
前記回転部材に加わる荷重が解除されて前記第１ギヤが第２方向に回転すると伝達経路を遮断する状態と、
を備え、
前記第２ギヤは、セクターギヤであり、
前記モータの回転速度に対して前記回転部材の回転速度を減速する減速機構が設けられ、
前記減速機構は、
入力ギヤとしての前記第１ギヤと、
出力ギヤとしての前記第２ギヤと、
を有する一段減速機構であり、
前記モータを収容するモータケースと、
前記モータケースの前面に固定されているギヤケースと、
が設けられ、
前記モータケース及び前記ギヤケースは、前記モータの回転軸の軸方向寸法内に配置され、
前記回転部材は、前記回転軸の軸方向寸法内に配置されている、反力発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の反力発生装置において、
前記減速機構の出力軸が配置され、
前記出力軸は２つの転がり軸受によって回転可能に支持され、
前記回転部材および前記第２ギヤは前記出力軸に設けられている、反力発生装置。
【請求項３】
請求項１記載の反力発生装置において、
前記減速機構の出力ギヤの少なくとも一部と前記モータの少なくとも一部とが、前記回転軸の方向において互いに重複している、反力発生装置。
【請求項４】
請求項１記載の反力発生装置において、
前記回転部材に加わった荷重が解除されると、前記第１ギヤを前記第２方向へ回転させる回転機構が設けられている、反力発生装置。
【請求項５】
請求項１記載の反力発生装置において、
前記回転部材は、車両に設けたアクセルペダルに加わる荷重を受ける、反力発生装置。
【請求項６】
請求項３記載の反力発生装置において、
前記回転部材は、前記モータの回転軸の方向に関して、該回転軸の一端と他端との間に配置されている、反力発生装置。
【請求項７】
請求項３記載の反力発生装置において、
前記第１ギヤは、前記モータの前記回転軸に固定され、
前記回転部材は、前記回転軸の方向に関して、該回転軸の一端と他端との間に配置されている、反力発生装置。
【請求項８】
請求項６記載の反力発生装置において、
前記モータの前記回転軸の方向の寸法が、該モータの径方向の寸法よりも小さい、反力発生装置。
【請求項９】
請求項６記載の反力発生装置において、
前記回転軸と前記伝達部材とは、互いに平行に配置され、
前記伝達部材は、その軸方向に関して、前記回転軸の一端と他端との間に配置されている、反力発生装置。
【請求項１０】
請求項１記載の反力発生装置において、
前記回転部材は、前記伝達部材に対して回転可能であり、
前記回転部材と前記伝達部材との間で伝達されるトルクを上限値以下に制限するトルクリミッタが設けられている、反力発生装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の反力発生装置において、
前記回転軸に沿った方向で、前記トルクリミッタの配置範囲の少なくとも一部と、前記モータの配置範囲の少なくとも一部とが重なっている、反力発生装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の反力発生装置において、
前記トルクリミッタは、前記伝達部材の外周面に圧入され、かつ、前記回転部材と共に回転するねじりコイルバネを有し、
前記トルクリミッタは、前記回転部材のトルクが、前記ねじりコイルバネと前記伝達部材との摩擦力に相当する上限値以下であると、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達し、前記回転部材のトルクが、前記上限値を超えると前記ねじりコイルバネが前記伝達部材に対して滑り、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達しない、反力発生装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の反力発生装置において、
前記トルクリミッタは、
前記伝達部材に固定された荷重受け部と、
前記回転部材を前記伝達部材の回転中心線に沿った方向で前記荷重受け部に押し付ける弾性部材と、
を有し、
前記トルクリミッタは、前記回転部材のトルクが、前記回転部材と前記荷重受け部との摩擦力に相当する上限値以下であると、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達し、前記回転部材のトルクが、前記上限値を超えると前記回転部材が前記荷重受け部に対して滑り、前記回転部材のトルクを前記伝達部材に伝達しない、反力発生装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
課題を解決するための手段
［００１６］
本発明は、荷重を受けて回転する回転部材と、前記回転部材が回転する方向とは逆向きの反力を前記回転部材へ付与するモータと、を備えた反力発生装置であって、前記モータが発生した反力を前記回転部材に伝達する伝達経路に回転可能に設けられた支持部材と、前記支持部材に対して回転可能に取り付けた第１ギヤと、前記伝達経路で前記第１ギヤよりも下流に配置され、かつ、前記第１ギヤに連結される第２ギヤと、前記伝達経路に回転可能に設けられ、かつ、前記第２ギヤ及び前記回転部材が取り付けられた伝達部材と、前記伝達経路で前記支持部材と前記第１ギヤとの間に介在されたワンウェイクラッチと、を有し、前記ワンウェイクラッチは、前記回転部材に荷重が加わって前記第１ギヤが第１方向に回転すると前記伝達経路を接続する状態と、前記回転部材に加わる荷重が解除されて前記第１ギヤが第２方向に回転すると伝達経路を遮断する状態と、を備え、前記第２ギヤは、セクターギヤであり、前記モータの回転速度に対して前記回転部材の回転速度を減速する減速機構が設けられ、前記減速機構は、入力ギヤとしての前記第１ギヤと、出力ギヤとしての前記第２ギヤと、を有する一段減速機構であり、前記モータを収容するモータケースと、前記モータケースの前面に固定されているギヤケースと、が設けられ、前記モータケース及び前記ギヤケースは、前記モータの回転軸の軸方向寸法内に配置され、前記回転部材は、前記回転軸の軸方向寸法内に配置されている。
本発明は、前記減速機構の出力軸が配置され、前記出力軸は２つの転がり軸受によって回転可能に支持され、前記回転部材および前記第２ギヤは前記出力軸に設けられている。
［００１７］
本発明は、前記減速機構の出力ギヤの少なくとも一部と前記モータの少なくとも一部とが、前記回転軸の方向において互いに重複している。
［００１８］
本発明は、前記回転部材に加わった荷重が解除されると、前記第１ギヤを前記第２方向へ回転させる回転機構が設けられている。
［００１９］
［００２０］
［００２１］
［００２２］
本発明の前記回転部材は、車両に設けたアクセルペダルに加わる荷重を受ける。
【国際調査報告】
2016158528.tif 000011
2016158528.tif 000012