(57)【要約】【課題】  回転軸方向の体格を小型化し、局所摩耗を防止するアクセル装置を提供する。【解決手段】  アクセルペダル１２が操作されると、歯車２０は回転軸２２を中心として矢印Ａ、Ｂ方向に回転し、ラック３０は矢印Ｃ、Ｄの直線方向に往復移動する。ラック３０は摺動面５２と摺動する。歯車２０の歯２４はインボリュート歯である。ラック３０の歯３２は、歯２４との噛み合い面がテーパ状のテーパ歯である。コイルスプリング４０の荷重ＦSに抗してアクセルペダル１２を踏み込み歯車２０が矢印Ａ方向に回転すると、ラック３０と摺動面５２との間に働く摩擦力μＦHが大きくなる。アクセルペダル１２の回転角度が変化し歯車２０からラック３０に加わる作用力Ｆが増減すると、摩擦力μＦHも一定の割合で増減する。歯車２０の歯２４とラック３０の歯３２との接点Ｅの位置は、歯車２０の回転に応じて歯元から歯先、ならびに歯先から歯元へと順次移動する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向に少なくとも一つの第１歯を有し、アクセルの操作力を回転方向の一方に受ける歯車と、
前記第１歯と噛み合う第２歯を直線方向に少なくとも一つ有し、前記歯車の回転により直線方向に往復移動するラックと、
前記アクセルの操作力に抗して往復移動方向の一方に前記ラックに荷重を加えるばね部材と、
前記ラックに対して前記歯車と反対側に設置され、前記第１歯と前記第２歯との噛み合いにより前記ラックが押し付けられ前記ラックと摺動する摺動部材とを備え、
前記第１歯と前記第２歯とが噛み合う接点は、前記歯車の回転方向に応じて前記第１歯または前記第２歯の一方の歯元側から歯先側、ならびに他方の歯先側から歯元側に向けて順次移動するアクセル装置。
【請求項２】
前記第１歯および前記第２歯は複数である請求項１に記載のアクセル装置。
【請求項３】
前記第１歯はインボリュート歯であり前記第２歯はテーパ歯である請求項１または２に記載のアクセル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクセル装置に関し、特にアクセルの操作量とアクセルの操作力との対応にヒステリシス特性を発生させるアクセル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アクセルの操作量を回転角度センサ等で電気的に検出し、アクセルの操作量に応じてスロットル開度等を制御するアクセル装置が用いられている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
このようなアクセル装置においては、アクセルの操作量とアクセルの操作力との対応にヒステリシス特性を発生させるために、アクセル操作に応じて移動する移動部材を摺動部材に押し付け、アクセルの操作量が大きくなると摺動部材に移動部材を押し付ける押付力が増加する構成を採用している。これにより、アクセルの操作量が大きくなるにしたがい移動部材と摺動部材との間に働く摩擦力が大きくなる。
【０００３】
しかしながら、特許文献１では、移動部材がアクセルの回転軸方向に移動することにより摩擦力を増減しているので、アクセル装置が回転軸方向に大型化するという問題がある。
また特許文献２、３では、傾斜面同士が摺動する構成を採用することにより摺動部材に移動部材を押し付けているので、傾斜面同士の摺動箇所に局所摩耗が発生する恐れがある。
【０００４】
【特許文献１】特許第３１８５４９８号公報
【特許文献２】国際公開第０１／０１９６３８号パンフレット
【特許文献３】欧州特許第０７４８７１３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、回転軸方向の体格を小型化し、局所摩耗を防止するアクセ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】
請求項１から３記載の発明では、アクセルの操作力を回転方向の一方に受ける歯車との噛み合いにより、ラックは摺動部材に押し付けられ摺動部材と摺動する。そして、ばね部材の荷重に抗してラックが直線移動する移動量、すなわちアクセルの操作量が大きくなるとばね部材の荷重が増加するので、歯車がラックを直線移動させる力であるアクセルの操作力が増加する。その結果、ラックが摺動部材に押し付けられる力が増加するのでラックと摺動部材との間に働く摩擦力が増加する。したがって、アクセルの操作量とアクセルの操作力との対応にヒステリシス特性が発生する。
【０００７】
また、歯車の第１歯とラックの第２歯とが噛み合う接点は、歯車の回転方向に応じて第１歯または第２歯の一方の歯元側から歯先側、ならびに他方の歯先側から歯元側に向けて順次移動する。このように、第１歯と第２歯とが噛み合う接点が移動するので、噛み合い箇所における局所摩耗を防止できる。
また、ラックおよび摺動部材が歯車の回転軸と直交する方向に設置されるので、アクセル装置の回転軸方向の体格を小型化できる。
【０００８】
請求項２記載の発明では、第１歯と第２歯とは複数の歯で噛み合うので、特定の歯に局所摩耗が生じることを防止できる。
請求項３記載の発明では、第１歯はインボリュート歯であり第２歯はテーパ歯である。テーパ歯とは、歯元から歯先に向けて歯幅が狭まり、噛合面が平面の歯を表している。インボリュート歯とテーパ歯との噛み合いにおいては、歯車が回転して第１歯と第２歯との接点が移動しても、第１歯から第２歯に同じ角度で力が加わる。その結果、第１歯から第２歯に加わる力に関し、ばね部材の荷重と反対方向にラックに加わる分力と、摺動部材に押し付けられる方向にラックに加わる分力との比は一定である。これにより、第１歯から第２歯に加わる力に対し一定比率の摩擦力がラックと摺動部材との間に働くので、アクセルの操作量とアクセルの操作力との対応に規則正しいヒステリシス特性を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態によるアクセル装置について説明する。
図１に示すように、アクセル装置１０のアクセルペダル１２と歯車２０とは、アーム１４により結合している。歯車２０とラック３０とは歯２４と歯３２で噛み合い、ハウジング５０内に収容されている。この構成において、アクセルペダル１２が操作されると、歯車２０は回転軸２２を中心として矢印Ａ、Ｂ方向に回転し、ラック３０は矢印Ｃ、Ｄの直線方向に往復移動する。歯車２０、ラック３０およびハウジング５０は、ＰＯＭ（ポリアセタール）、テフロン（登録商標）樹脂等の耐摩耗性に優れた樹脂材で形成されている。
【００１０】
歯車２０には、ラック３０と向き合う側に複数の歯２４が回転方向に設置されている。第１歯としての歯２４はインボリュート歯である。
ラック３０には、歯車２０と向き合う側に直線方向に複数の歯３２が設置されている。第２歯としての歯３２は、歯元から歯先に向けて歯幅が狭くなっており、歯２４との噛み合い面が平面のテーパ歯である。ばね部材としてのコイルスプリング４０は、矢印Ｄ方向に向けてラック３０に荷重ＦSを加えている。
【００１１】
次に、歯車２０からラック３０に加わる力について説明する。
アクセルペダル１２が踏み込まれ歯車２０に矢印Ａ方向に回転する力が加わると、歯車２０の歯２４とラック３０の歯３２との接点Ｅにおいて、作用力Ｆが歯車２０からラック３０に作用角度φで加わる。図１において作用角度φは、ラックの直線移動方向に対して作用力Ｆがなす角度である。作用力Ｆは、コイルスプリング４０に対し矢印Ｃ方向に向かうラック３０の直線移動方向の分力ＦVと、ラック３０に対して歯車２０と反対側に位置するハウジング５０の摺動面５２に向かう分力ＦHとに分解される。特許請求の範囲に記載した摺動部材としての摺動面５２とラック３０との間の摩擦係数をμとすると、μＦHの摩擦力がラック３０と摺動面５２との間に働く。
【００１２】
ここで、歯車２０の歯２４はインボリュート歯であり、ラック３０の歯３２はテーパ歯であるから、図２に示すように、歯車２０の歯２４とラック３０の歯３２との接点Ｅは、同じ作用線１００上を例えばＥ０からＥ１に移動する。したがって、歯車２０が回転し接点Ｅの位置が移動しても、歯車２０からラック３０に同じ作用角度φで作用力Ｆが働く。したがって、接点Ｅの位置が移動しても、作用力Ｆは同じ比率で分力ＦVと分力ＦHとに分解される。また、歯車２０の歯２４とラック３０の歯３２との接点Ｅの位置は、歯車２０の回転に応じて、歯２４または歯３２の一方の歯元から歯先、ならびに他方の歯先から歯元へと移動するので、歯２４、３２の局所摩耗を防止できる。さらに、複数の歯２４と複数の歯３２とが噛み合うので、特定の歯２４、３２に局所摩耗が生じることを防止できる。
【００１３】
また、歯車２０が矢印Ａ方向に回転し、ラック３０がコイルスプリング４０に向かって矢印Ｃ方向に移動するにしたがい、ラック３０がコイルスプリング４０から受ける荷重ＦSは大きくなる。荷重ＦSが大きくなると、荷重ＦSに抗して歯車２０を矢印Ａ方向に回転、あるいは荷重ＦSに抗して歯車２０を保持するために必要なアクセルペダル１２を踏み込む踏力が大きくなり、作用力Ｆも大きくなる。作用力Ｆが大きくなると、図２に示すように、摺動面５２にラック３０を押し付ける分力ＦHがＦH0からＦH1へと大きくなるので、ラック３０と摺動面５２との間に働く摩擦力μＦHも大きくなる。また、前述したように、歯車２０が回転し接点Ｅの位置が移動しても、作用力Ｆは同じ比率で分力ＦVと分力ＦHとに分解されるので、アクセルペダル１２の回転角度が変化し歯車２０からラック３０に加わる作用力Ｆが増減すると、摩擦力μＦHも一定の割合で増減する。したがって、図３に示すように、アクセルペダル１２の回転角度とアクセルペダル１２の踏力との対応関係に規則正しいヒステリシス特性が生じる。
【００１４】
また、歯車２０に対して、ラック３０および摺動面５２が回転軸２２と直交する方向に設置されているので、アクセル装置１０の回転軸２２方向の体格を小型化できる。
（他の実施形態）
本実施形態では、歯車２０の歯２４をインボリュート歯、ラック３０の歯３２をテーパ歯にしたが、歯車２０の歯とラック３０の歯との噛み合う接点が、歯車２０の回転に応じて、一方の歯の歯元側から歯先側、ならびに他方の歯先側から歯元側に向けて順次移動し、摺動面５２側にラック３０を押し付ける力が働くのであれば、歯車２０およびラック３０の歯の形状は本実施形態の形状に限るものではない。
【００１５】
また、歯車２０、ラック３０に歯２４、３２をそれぞれ複数設けたが、アクセルペダル１２の回転角度範囲により、歯２４、３２を１個だけにしてもよい。
また、ラック３０とハウジング５０の摺動面５２とが直接摺動する構成を採用したが、ハウジング５０以外の他の摺動部材とラック３０とを摺動させてもよい。
【００１６】
このように、本発明は、上記実施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の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態によるアクセル装置を示す模式図。
【図２】歯車からラックに加わる力を示す説明図。
【図３】アクセルぺダルの回転角度とアクセルペダルの踏力との関係を示す特性図。
【符号の説明】
【００１８】
１０：アクセル装置、１２：アクセルペダル、２０：歯車、２４：歯（第１歯）、３０：ラック、３２：歯（第２歯）、４０：コイルスプリング（ばね部材）、５０：ハウジング、５２：摺動面（摺動部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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