(57)【要約】【課題】ペダル部材と反力生成モータの間の機械的連結部においてバックラッシュに起因する異音を抑制することが可能な反力生成装置及び反力制御装置を提供する。【解決手段】反力生成装置２６の制御手段又は反力制御装置３４は、モータ６２による反力Ｆｍｏｔを増大させていない場合、少なくとも一対の減速歯車５８、６０の歯同士の接触状態を保つように、特定の回転方向にモータ６２を連続的に駆動させ続ける。【選択図】図４
2017079028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が操作するペダル部材と、
前記運転者が前記ペダル部材を操作中に、前記ペダル部材を原位置に戻す方向に反力を増大させる反力増大手段と、
前記反力増大手段により増大させる前記反力を制御する制御手段と
を備える反力生成装置であって、
前記反力増大手段は、
前記反力を生成するモータと、
前記モータ及び前記ペダル部材の間に配置され、前記モータの駆動力を前記ペダル部材に伝達する少なくとも一対の減速歯車を有する減速機と
を備え、
前記制御手段は、前記反力を増大させていない場合、前記少なくとも一対の減速歯車の歯同士の接触状態を保つように、特定の回転方向に前記モータを連続的に駆動させ続ける
ことを特徴とする反力生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の反力生成装置において、
前記特定の回転方向は、前記反力の増大時の回転方向と反対方向である
ことを特徴とする反力生成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の反力生成装置において、
前記特定の回転方向は、前記ペダル部材の踏込みに伴う回転方向と同じ方向である
ことを特徴とする反力生成装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の反力生成装置において、
前記モータ又は前記ペダル部材の一方の側に設けられ且つ径方向外側又は径方向内側に面する複数の歯溝が形成されたラチェット歯車と、
前記モータ又は前記ペダル部材の他方の側に設けられ且つ前記反力の伝達時に前記複数の歯溝と噛み合う少なくとも１つのラチェット爪が形成された軸部材と
を備えるラチェット機構が前記減速機に設けられ、
前記ペダル部材が踏み込まれるとき及び前記モータが前記反力を生成するとき、前記ラチェット歯車及び前記ラチェット爪が噛み合って第１回転力を伝達し、
前記ペダル部材が戻されるとき、前記ラチェット爪が前記ラチェット歯車の前記歯溝から抜け出ることで前記ラチェット歯車又は前記軸部材が空転し、
前記制御手段は、前記反力を生成しない場合、前記ラチェット歯車又は前記軸部材の空転を発生させる第２回転力よりも低く且つ前記反力の増大時の回転方向と反対方向の第３回転力を、前記モータに生成させる
ことを特徴とする反力生成装置。
【請求項５】
運転者が操作するペダル部材と、
前記ペダル部材への踏力に対する反力を生成するモータと、
前記モータ及び前記ペダル部材の間に配置され、前記モータの駆動力を前記ペダル部材に伝達する少なくとも一対の減速歯車を有する減速機と、
を備える反力生成装置に用いられ、
前記モータが生成する前記反力を制御する反力制御装置であって、
前記モータによる前記反力を発生させていない場合、前記少なくとも一対の減速歯車の歯同士の接触状態を保つように、特定の回転方向に前記モータを連続的に駆動させ続ける
ことを特徴とする反力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクセルペダル等のペダル部材に対する反力を生成する反力生成装置及び前記反力を制御する反力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、モータによる反力制御が行われていないときに、モータ側の回転フリクションが反力出力軸側に作用しないようにして、操作者に違和感を与えることのない反力出力装置を提供することを目的としている（［０００５］、要約）。
【０００３】
当該目的を達成するため、特許文献１（要約、図２）では、反力を作り出すモータ１２と、反力を操作ペダル４、５に伝達する反力出力軸１３を設ける。モータ１２と反力出力軸１３の間に、モータ１２の駆動時にモータ１２の回転軸１２ａと反力出力軸１３とを接続状態にし、モータ１２の非駆動時にモータ１２の回転軸１２ａと反力出力軸１３を遮断状態にするクラッチ機構１９を介装する。
【０００４】
特許文献１では、モータ１２が生成した反力は、ウォーム軸１７、ウォームホイール１８、クラッチ機構１９、ピニオンギヤ２０、セクタギヤ２１及び反力出力軸１３を介して出力レバー１５に伝達される（図２、［００１６］、［００１７］）。また、セクタギヤ２１には、コイルスプリング２７の一端が係止されている（［００１９］、図３）。これにより、反力出力軸１３及び出力レバー１５には、初期位置方向への付勢力が付与される（［００３０］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０７４３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、特許文献１の構成では、ウォーム軸１７、ウォームホイール１８、クラッチ機構１９、ピニオンギヤ２０、セクタギヤ２１等の機械的連結部（又は複数の減速歯車）を有する。これらの機械的連結部では、バックラッシュが存在する。そのため、運転者により操作ペダル４、５（ペダル部材）の踏み操作及び戻し操作が行われた場合、対向する歯同士が非接触の状態から接触状態に移行すると、接触音が発生することがある。
【０００７】
特に、モータ１２が反力を増大する出力を発生していない状態で、短時間の間に運転者が操作ペダル４、５（ペダル部材）の踏み操作及び戻しの連続的な繰り返し等の操作を行った場合、運転者に異音が伝達して違和感を与える虞があった。
【０００８】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ペダル部材と反力生成モータの間の機械的連結部においてバックラッシュに起因する異音を抑制することが可能な反力生成装置及び反力制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る反力生成装置は、
運転者が操作するペダル部材と、
前記運転者が前記ペダル部材を操作中に、前記ペダル部材を原位置に戻す方向に反力を増大させる反力増大手段と、
前記反力増大手段により増大させる前記反力を制御する制御手段と
を備えるものであって、
前記反力増大手段は、
前記反力を生成するモータと、
前記モータ及び前記ペダル部材の間に配置され、前記モータの駆動力を前記ペダル部材に伝達する少なくとも一対の減速歯車を有する減速機と
を備え、
前記制御手段は、前記反力を増大させていない場合、前記少なくとも一対の減速歯車の歯同士の接触状態を保つように、特定の回転方向に前記モータを連続的に駆動させ続ける
ことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、反力を増大させていない場合、少なくとも一対の減速歯車の歯同士の接触状態を保つように、特定の回転方向にモータを連続的に駆動させ続ける。このため、反力を増大させていない状態でも減速歯車のバックラッシュをなくした又は小さくした状態に保持することができる。従って、ペダル部材の操作時にバックラッシュに起因して発生する異音を抑制することができ、運転者に対する違和感を低減することが可能となる。
【００１１】
前記特定の回転方向は、前記反力の増大時の回転方向と反対方向としてもよい。換言すると、前記特定の回転方向は、前記ペダル部材の踏込みに伴う回転方向と同じ方向としてもよい。これにより、運転者がペダル部材を踏み込んだ際（特に踏込みを開始した際）には、一対の減速歯車の歯同士が接触した状態で、ペダル部材からモータへの踏力の伝達が開始されることとなる。従って、バックラッシュに起因する異音を抑制することが可能となる。
【００１２】
また、モータが反力を生成する場合の回転方向と、反力を生成しない場合の回転方向が反対となる。すなわち、モータに正転及び逆転の両方を行わせることとなる。このため、仮にペダル部材とモータとの間の一対の減速歯車（機械的連結部）に何らかの異物が挟まっている場合でも、当該異物を取り除き易くすることが可能となる。
【００１３】
或いは、前記特定の回転方向は、前記反力の増大時の回転方向と同じ方向としてもよい。これにより、反力の増大開始時には、一対の減速歯車の歯同士が接触した状態となっている。従って、バックラッシュに起因する異音を抑制することが可能となる。
【００１４】
前記モータ又は前記ペダル部材の一方の側に設けられ且つ径方向外側又は径方向内側に面する複数の歯溝が形成されたラチェット歯車と、
前記モータ又は前記ペダル部材の他方の側に設けられ且つ前記反力の伝達時に前記複数の歯溝と噛み合う少なくとも１つのラチェット爪が形成された軸部材と
を備えるラチェット機構が前記減速機に設けられてもよい。
前記ペダル部材が踏み込まれるとき及び前記モータが前記反力を生成するとき、前記ラチェット歯車及び前記ラチェット爪が噛み合って第１回転力を伝達してもよい。前記ペダル部材が戻されるとき、前記ラチェット爪が前記ラチェット歯車の前記歯溝から抜け出ることで前記ラチェット歯車又は前記軸部材が空転してもよい。前記制御手段は、前記反力を生成しない場合、前記ラチェット歯車又は前記軸部材の空転を発生させる第２回転力よりも低く且つ前記反力の増大時の回転方向と反対方向の第３回転力を、前記モータに生成させてもよい。
【００１５】
上記構成によれば、反力を増大させる制御を行っていない場合、ラチェット歯車又は軸部材の空転を発生させる第２回転力よりも低く且つ反力の増大時の回転方向と反対方向の第３回転力を、モータに生成させる。これにより、運転者がペダル部材を踏み込んだ際（特に踏込みを開始した際）には、一対の減速歯車の歯同士が接触した状態で、ペダル部材からモータへの踏力の伝達を開始させることが可能となる。従って、バックラッシュに起因する異音を抑制することができる。
【００１６】
また、上記構成では、反力を増大させる場合と反力を増大させない場合とでモータの回転方向を逆にする。このため、仮にペダル部材とモータとの間の一対の減速歯車（機械的連結部）に何らかの異物が挟まっている場合でも、減速歯車間のバックラッシュを変化させることで、当該異物を取り除き易くすることが可能となる。
【００１７】
本発明に係る反力制御装置は、
運転者が操作するペダル部材と、
前記ペダル部材への踏力に対する反力を生成するモータと、
前記モータ及び前記ペダル部材の間に配置され、前記モータの駆動力を前記ペダル部材に伝達する少なくとも一対の減速歯車を有する減速機と、
を備える反力生成装置に用いられ、
前記モータが生成する前記反力を制御するものであって、
前記モータによる前記反力を発生させていない場合、前記少なくとも一対の減速歯車の歯同士の接触状態を保つように、特定の回転方向に前記モータを連続的に駆動させ続ける
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ペダル部材と反力生成モータの間の機械的連結部（一対の減速歯車の連結部）においてバックラッシュに起因する異音を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る反力生成装置を搭載した車両の概略構成図である。
【図２】前記実施形態のラチェット機構の内部構成及びその周辺を簡略的に示す図である。
【図３】前記実施形態の前記ラチェット機構及びその内部構成を示す斜視図である。
【図４】前記実施形態における各種の力の伝達経路を説明する図である。
【図５】図４の各種の力に対応する前記ラチェット機構の各部の動作を説明する図である。
【図６】前記実施形態におけるモータの制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
Ａ．一実施形態
［Ａ−１．車両１０の構成］
（Ａ−１−１．概要）
図１は、本発明の一実施形態に係る反力生成装置２６を搭載した車両１０の概略構成図である。車両１０は、反力生成装置２６に加え、操作量センサ２０と、車速センサ２２と、ナビゲーション装置２４とを有する。
【００２１】
反力生成装置２６は、アクセルペダル３０（ペダル部材）と、反力生成部３２と、反力電子制御装置３４（以下「反力ＥＣＵ３４」又は「ＥＣＵ３４」という。）とを有する。アクセルペダル３０は、ペダルハウジング４０内に配置された図示しないアクセルペダルリターンスプリングにより原位置に向かって付勢される。前記アクセルペダルリターンスプリングによる付勢力を「アクセルペダルリターンスプリング反力Ｆｓｐｒ１」又は「反力Ｆｓｐｒ１」という。反力生成部３２（反力増大手段）は、運転者からアクセルペダル３０への踏力Ｆｐに対する反力Ｆｒｐ（以下「ペダル反力Ｆｒｐ」ともいう。）を、反力ＥＣＵ３４からの指令に基づいて生成する。
【００２２】
操作量センサ２０は、アクセルペダル３０の操作量θ（原位置からの踏込量）（以下「ペダル操作量θ」ともいう。）［％］又は［ｄｅｇ］を検出し、反力ＥＣＵ３４に出力する。車速センサ２２は、車両１０の車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］を測定し、反力ＥＣＵ３４に出力する。
【００２３】
ナビゲーション装置２４は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を用いて車両１０の現在位置を検出すると共に、車両１０の進路に関するナビゲーション情報Ｉｒ（以下「情報Ｉｒ」ともいう。）を記憶した記憶部（図示せず）を備えている。情報Ｉｒには、車両１０の現在位置及び推奨車速Ｖｒｅｃの情報が含まれる。推奨車速Ｖｒｅｃは、道路毎に設定される車速（制限車速、カーブを走行するために適した車速等）であり、道路を複数の区間又は領域に分けて設定される。
【００２４】
（Ａ−１−２．反力生成部３２）
（Ａ−１−２−１．反力生成部３２の概要）
上記のように、反力生成部３２は、運転者からアクセルペダル３０への踏力Ｆｐに対する反力Ｆｒｐを生成する。
【００２５】
図１に示すように、反力生成部３２は、反力アーム５０と、セクタギヤ５２と、ピニオンギヤ５４と、ラチェット機構５６（クラッチ機構）と、ウォームホイール５８と、ウォーム軸６０と、モータ６２と、モータドライバ６４とを有する。
【００２６】
（Ａ−１−２−２．反力アーム５０、セクタギヤ５２及びピニオンギヤ５４）
反力アーム５０は、その一端が反力生成部３２のハウジング６６に対して回転可能に形成された回転軸部７０に固定されている。また、反力アーム５０の他端は、アクセルペダル３０の根元側の端部と接触する。
【００２７】
セクタギヤ５２は、その根元が反力アーム５０と共に回転軸部７０に固定されている。このため、セクタギヤ５２は、反力アーム５０と共に回転する。セクタギヤ５２に形成された複数の歯部７２は、ピニオンギヤ５４の複数の歯部７４と噛み合う。
【００２８】
回転軸部７０には、反力アームリターンスプリング７６（以下「リターンスプリング７６」ともいう。）が連結されており、アクセルペダル３０との接触状態を維持するように反力アーム５０を付勢する。リターンスプリング７６からの付勢力Ｆｓｐｒ２（以下「反力アームスプリング反力Ｆｓｐｒ２」又は「反力Ｆｓｐｒ２」ともいう。）は、回転軸部７０を介してセクタギヤ５２、ピニオンギヤ５４及びラチェット機構５６にも伝わる。
【００２９】
ピニオンギヤ５４は、円周方向に複数の歯部７４が形成された軸部材であり、ハウジング６６に回転可能に支持されている。ピニオンギヤ５４の歯部７４は、セクタギヤ５２側の径が小さい部分と、ラチェット機構５６側の径が大きい部分とがある。径が小さい部分は、セクタギヤ５２と係合し、径が大きい部分は、ラチェット機構５６のラチェット歯車８０（後述）に形成された嵌め込み穴の中に嵌め込まれる。
【００３０】
（Ａ−１−２−３．ラチェット機構５６）
ラチェット機構５６は、ラチェット機構５６に入力される力のうちアクセルペダル３０への踏力Ｆｐ及びモータ６２からの反力Ｆｍｏｔ（以下「モータ反力Ｆｍｏｔ」ともいう。）を外部に伝達する。すなわち、アクセルペダル３０への踏力Ｆｐは、モータ６２側に伝達され、モータ６２からの反力Ｆｍｏｔは、アクセルペダル３０側に伝達される。
【００３１】
また、ラチェット機構５６は、アクセルペダル３０が戻されるときの力（すなわち、リターンスプリング７６からの付勢力Ｆｓｐ２）をモータ６２側に伝達しない。
【００３２】
図２は、本実施形態のラチェット機構５６の内部構成及びその周辺を簡略的に示す図である。図３は、本実施形態のラチェット機構５６及びその内部構成を示す斜視図である。図２及び図３に示すように、ラチェット機構５６は、ラチェット歯車８０と、複数のラチェット爪８２とを有する。
【００３３】
ラチェット歯車８０は、ピニオンギヤ５４に固定された片側有底円筒状の部材である。上記のように、ピニオンギヤ５４のうち径の大きい部分が、ラチェット歯車８０に形成された嵌め込み穴の中に嵌め込まれる。これにより、ラチェット歯車８０は、ピニオンギヤ５４及びウォームホイール５８と同じ回転軸Ａｘ（回転軸部８４を中心に）で回転可能である。
【００３４】
ラチェット歯車８０の径方向内側には、複数の歯溝８６が形成されている。この歯溝８６は、モータ６２側の部材であるラチェット爪８２に対して、アクセルペダル３０側の部材であるラチェット歯車８０が回転可能な方向を一方向のみ（図２において反時計回りのみ）に限定するように形成されている。換言すると、歯溝８６は、ラチェット歯車８０に対してラチェット爪８２が回転可能な方向を一方向のみ（図２において時計回りのみ）に限定するように形成されている。
【００３５】
ラチェット爪８２は、軸部８８によりウォームホイール５８に回転可能に支持される。ラチェット爪８２とウォームホイール５８の底面との間には、支持板９０が配置される。
【００３６】
また、図２に示すように、ラチェット爪８２には、一部が支持柱９４に固定されたラチェット爪リターンスプリング９２（以下「リターンスプリング９２」ともいう。）が取り付けられる。これにより、ラチェット爪８２には、径方向外側に近づくように回転する付勢力Ｆｓｐ３が加わり、ラチェット爪８２の原位置では、ラチェット歯車８０の歯溝８６と接触する。
【００３７】
本実施形態のラチェット機構５６では、ラチェット歯車８０がアクセルペダル側の部材である。また、ラチェット爪８２、軸部８８、支持板９０、リターンスプリング９２及び支持柱９４がモータ６２側の部材である。ラチェット爪８２はウォームホイール５８に回転可能に支持されているため、ウォームホイール５８もモータ６２側の部材と捉えることができる。ラチェット機構５６の具体的動作については、図４及び図５を参照して後述する。
【００３８】
（Ａ−１−２−４．ウォームホイール５８及びウォーム軸６０）
ウォームホイール５８は、ピニオンギヤ５４及びラチェット歯車８０と同じ回転軸Ａｘで回転可能である。ウォームホイール５８の径方向外側には、ホイール溝部１００が形成されている。
【００３９】
ウォーム軸６０は、モータ６２の出力軸と同じ回転軸Ａｍで回転可能である。ウォーム軸６０の外周には、ウォームホイール５８のホイール溝部１００と係合する軸ねじ部１０２が形成されている。
【００４０】
（Ａ−１−２−５．モータ６２及びモータドライバ６４）
本実施形態のモータ６２は、モータドライバ６４から供給される電流により作動するブラシレス直流モータである。代わりに、モータ６２は、ブラシモータであってもよく、交流モータであってもよい。モータドライバ６４（以下「ドライバ６４」ともいう。）は、反力ＥＣＵ３４からの指令に基づいてモータ６２を作動させる。
【００４１】
本実施形態では、アクセルペダル３０とモータ６２の間にある機械的連結部（又は各減速歯車の組合せ）として、セクタギヤ５２とピニオンギヤ５４の連結部、ラチェット歯車８０とラチェット爪８２の連結部及びウォームホイール５８とウォーム軸６０の連結部が含まれる。これらの連結部は、モータ６２の反力Ｆｍｏｔ（駆動力）をアクセルペダル３０に伝達する複数の減速歯車を有する減速機１０４として機能する。
【００４２】
（Ａ−１−３．反力ＥＣＵ３４）
反力ＥＣＵ３４（制御手段、反力制御装置）は、反力生成部３２が生成するモータ反力Ｆｍｏｔを制御する。図１に示すように、ＥＣＵ３４は、入出力部１１０、演算部１１２及び記憶部１１４を有する。
【００４３】
入出力部１１０は、操作量センサ２０、車速センサ２２、ナビゲーション装置２４及びモータドライバ６４との信号の入出力に用いられる。入出力部１１０は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する図示しないＡ／Ｄ変換回路を備えてもよい。
【００４４】
演算部１１２は、操作量センサ２０、車速センサ２２及びナビゲーション装置２４からの入力信号に基づく演算を行い、演算結果に基づき、モータドライバ６４に対する出力信号を生成する。
【００４５】
図１に示すように、演算部１１２は、目標車速制御部１２０（以下「制御部１２０」ともいう。）と、モータ反力制御部１２２（以下「制御部１２２」ともいう。）と、バックラッシュ補償制御部１２４（以下「制御部１２４」ともいう。）とを有する。各制御部１２０、１２２、１２４は、記憶部１１４に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。前記プログラムは、図示しない無線通信装置（携帯電話機、スマートフォン等）を介して外部から供給されてもよい。前記プログラムの一部をハードウェア（回路部品）で構成することもできる。
【００４６】
目標車速制御部１２０は、ナビゲーション装置２４からの推奨車速Ｖｒｅｃ等に基づいて車両１０の目標車速Ｖｔａｒ［ｋｍ／ｈ］を設定する。目標車速Ｖｔａｒは、例えば、推奨車速Ｖｒｅｃと等しい値に設定される。或いは、制御部１２０は、単位時間当たりの車速Ｖの変化量［ｋｍ／ｈ／ｓ］が所定値以下である状態が所定時間継続した場合、その時点の車速Ｖを目標車速Ｖｔａｒとしてもよい。
【００４７】
モータ反力制御部１２２は、モータ６２が生成する反力Ｆｍｏｔを制御する。例えば、車速Ｖ毎に操作量θと反力Ｆｍｏｔの目標値（以下「目標反力Ｆｍｏｔｔａｒ」ともいう。）との関係を規定したマップを記憶部１１４に記憶しておく。そして、制御部１２２は、操作量センサ２０からの操作量θ及び車速センサ２２からの車速Ｖに基づいて目標反力Ｆｍｏｔｔａｒを算出する。さらに、制御部１２２は、当該目標反力Ｆｍｏｔｔａｒに対応する電流をモータ６２に供給するように、図示しないスイッチング素子のデューティ比を制御する。
【００４８】
バックラッシュ補償制御部１２４は、モータ反力Ｆｍｏｔを生成していない状態で、反力生成部３２において発生するバックラッシュを補償するバックラッシュ補償制御を実行する。バックラッシュ補償制御の詳細は、図６を参照して後述する。
【００４９】
［Ａ−２．各種の力の伝達経路及びラチェット機構５６での動作］
図４は、本実施形態における各種の力の伝達経路を説明する図である。図５は、図４の各種の力に対応するラチェット機構５６の各部の動作を説明する図である。ここでは、図４を利用して、アクセルペダル３０に対する踏力Ｆｐの伝達経路と、反力アームスプリング反力Ｆｓｐ２の伝達経路と、モータ反力Ｆｍｏｔの伝達経路と、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃの伝達経路について説明する。バックラッシュ補償トルクＴｂａｃは、反力生成部３２の機械的連結部（又は減速歯車）におけるバックラッシュを補償するためにモータ６２が生成するトルクである。
【００５０】
また、図５を利用して、これらの伝達経路を伝達する各種の力によりラチェット機構５６の各部がどのように動作するかを説明する。なお、ここに示す「時計回り」及び「反時計回り」は、図４及び図５における方向を示す。また、図４及び図５における矢印の数値は、各種の力の伝達の順番を示す。
【００５１】
（Ａ−２−１．アクセルペダル３０に対する踏力Ｆｐの伝達経路）
図４の左上には、アクセルペダル３０に対する踏力Ｆｐの伝達経路が示されており、図５の左上には、踏力Ｆｐによるラチェット機構５６の各部の動作が示されている。図４の左上に示すように、アクセルペダル３０に対する踏力Ｆｐが反力アーム５０に加わり、反力アーム５０が回転軸部７０を中心に反時計回りに回転する。これに伴い、セクタギヤ５２も回転軸部７０を中心に反時計回りに回転する。
【００５２】
セクタギヤ５２の回転により、ピニオンギヤ５４が時計回りに回転し、ピニオンギヤ５４と固定されたラチェット歯車８０（図３）も同じ方向に回転する。図５の左上に示すように、ラチェット歯車８０が時計回りに回転する場合、ラチェット爪８２及びウォームホイール５８も同じ方向に回転する（図２参照）。
【００５３】
ウォームホイール５８の回転によりウォーム軸６０が回転する。この際のウォーム軸６０の回転方向は、モータ反力Ｆｍｏｔを生成する際のモータ６２の回転方向とは反対である。
【００５４】
（Ａ−２−２．反力アームスプリング反力Ｆｓｐｒ２の伝達経路）
図４の右上には、反力アームリターンスプリング反力Ｆｓｐｒ２の伝達経路が示されており、図５の右上には、反力Ｆｓｐｒ２によるラチェット機構５６の各部の動作が示されている。運転者がアクセルペダル３０に対する踏力Ｆｐを弱めると、図示しない前記アクセルペダルリターンスプリングからの反力Ｆｓｐｒ１によりアクセルペダル３０が原位置に向かって移動する。これに伴い、反力アームリターンスプリング７６（図１）からの反力Ｆｓｐｒ２により、反力アーム５０がアクセルペダル３０との接触を保ちつつ、反力アーム５０の原位置に向かって移動する。
【００５５】
すなわち、運転者がアクセルペダル３０に対する踏力Ｆｐを弱めると、図４の右上に示すように、反力Ｆｓｐｒ２は、時計回りの方向に反力アーム５０を付勢する。また、反力Ｆｓｐｒ２は、時計回りの方向にセクタギヤ５２を付勢する。これに伴い、ピニオンギヤ５４及びラチェット歯車８０が、反時計回りに回転する。図５の右上に示すように、ラチェット歯車８０が反時計回りに回転する場合、ラチェット歯車８０は、ラチェット爪８２及びウォームホイール５８に対して空転する。
【００５６】
（Ａ−２−３．モータ反力Ｆｍｏｔの伝達経路）
図４の左下には、モータ反力Ｆｍｏｔの伝達経路が示されており、図５の左下には、モータ反力Ｆｍｏｔによるラチェット機構５６の各部の動作が示されている。図４の左下に示すように、アクセルペダル３０に対する踏力Ｆｐに対してモータ反力Ｆｍｏｔを生成する際、モータ６２は、踏力Ｆｐにより回転する方向（図４の左上における回転方向）とは反対方向に回転する。これにより、図５の左下に示すように、ウォームホイール５８及びこれに支持されているラチェット爪８２が反時計回りに回転する。
【００５７】
ウォームホイール５８及びラチェット爪８２が反時計回りに回転する場合、ラチェット歯車８０及びピニオンギヤ５４も同じ方向に回転する。反時計回りでのピニオンギヤ５４の回転により、セクタギヤ５２及び反力アーム５０は時計回りに回転する。
【００５８】
なお、本実施形態のモータ反力Ｆｍｏｔは、踏力Ｆｐよりも小さいか又は同等の大きさに設定される。このため、モータ反力Ｆｍｏｔによりアクセルペダル３０が原位置に戻されることはない。但し、所定条件下でモータ反力Ｆｍｏｔを踏力Ｆｐより大きくしてもよい。
【００５９】
（Ａ−２−４．バックラッシュ補償トルクＴｂａｃの伝達経路）
図４の右下には、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃの伝達経路が示されており、図５の右下には、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃによるラチェット機構５６の各部の動作が示されている。図４の右下及び図５の右下に示すように、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃを生成する際、モータ６２は、踏力Ｆｐにより回転する方向（図４の左上における回転方向）と同じ方向に回転する。これにより、ウォームホイール５８及びこれに支持されているラチェット爪８２が時計回りに回転する。
【００６０】
ウォームホイール５８及びラチェット爪８２が時計回りに回転する場合、本来的には、ウォームホイール５８及びラチェット爪８２は、ラチェット歯車８０に対して空転する。これは、ラチェット爪８２が時計回りに回転する際、ラチェット爪８２は、ウォームホイール５８の歯溝８６に沿って移動し、特定の歯溝８６から隣の歯溝８６に移動可能なためである。換言すると、ラチェット爪８２（及びウォームホイール５８）がラチェット歯車８０に対して空転するのは、ラチェット爪８２における反時計回りの力（トルク）が、特定の歯溝８６を超えて隣の歯溝８６に移動できるほど大きいためである。
【００６１】
一方、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃは、ラチェット爪８２が特定の歯溝８６を超えて隣の歯溝８６に移動できる値よりも小さい値に設定される。このため、ラチェット爪８２及びウォームホイール５８は、ラチェット歯車８０に対して空転せず、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃは、ラチェット爪８２からラチェット歯車８０に対して伝達され続ける。
【００６２】
これにより、モータ６２とアクセルペダル３０の間にある機械的連結部（又は各減速歯車の組合せ）では、アクセルペダル３０に向かう方向におけるバックラッシュが減少されることとなる。このような機械的連結部としては、ウォーム軸６０とウォームホイール５８の連結部、ラチェット爪８２とラチェット歯車８０の連結部及びピニオンギヤ５４とセクタギヤ５２の連結部が含まれる。
【００６３】
このようにアクセルペダル３０に向かう方向におけるバックラッシュが減少している状態で踏力Ｆｐが増加すると、機械的連結部においてアクセルペダル３０側の部材からモータ６２側の部材までの距離（バックラッシュに対応）が短くなる。従って、機械的連結部におけるアクセルペダル３０側の部材がモータ６２側の部材に衝突する際の異音を低減することが可能となる。
【００６４】
なお、例えば、ウォーム軸６０とウォームホイール５８の連結部におけるバックラッシュの減少に着目した場合、それよりもアクセルペダル３０側の機械的連結部（ラチェット爪８２とラチェット歯車８０の連結部及びピニオンギヤ５４とセクタギヤ５２）まで、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃが到達しなくてもよい。同様に、ラチェット爪８２とラチェット歯車８０の連結部におけるバックラッシュの減少に着目した場合、それよりもアクセルペダル３０側の機械的連結部（ピニオンギヤ５４とセクタギヤ５２）まで、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃが到達しなくてもよい。
【００６５】
上記のように、本実施形態では、セクタギヤ５２とピニオンギヤ５４の連結部、ラチェット歯車８０とラチェット爪８２の連結部及びウォームホイール５８とウォーム軸６０の連結部が存在する。このため、反力生成部３２（減速部）のギヤ比は、比較的高いもの（例えば、数十倍〜数百倍）とすることができる。そのように、高いギヤ比の場合、踏力Ｆｐが加えられた際にウォームホイール５８がウォーム軸６０に加える衝撃は比較的大きくなり、異音も大きくなる。従って、ウォームホイール５８とウォーム軸６０の連結部におけるバックラッシュを減少することは、異音の抑制に大きく寄与することとなる。
【００６６】
［Ａ−３．モータ６２の制御］
次に、本実施形態におけるモータ６２の制御について説明する。本実施形態において、反力ＥＣＵ３４は、モータ反力Ｆｍｏｔを制御するモータ反力制御と、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃを制御するバックラッシュ補償制御とを、モータ６２の制御として実行する。
【００６７】
図６は、本実施形態におけるモータ６２の制御のフローチャートである。ステップＳ１において、ＥＣＵ３４は、モータ反力Ｆｍｏｔの生成を要するか否かを判定する。当該判定は、例えば、現在の車速Ｖ及び操作量θに基づく目標反力Ｆｍｏｔｔａｒがゼロであるか否かに基づいて行うことができる。車速Ｖ及び操作量θの組合せと目標反力Ｆｍｏｔｔａｒとの関係は、記憶部１１４に記憶されている前記マップを用いることができる。
【００６８】
モータ反力Ｆｍｏｔの生成を要する場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ステップＳ２において、ＥＣＵ３４は、モータ反力Ｆｍｏｔを生成する。例えば、ＥＣＵ３４は、前記目標反力Ｆｍｏｔｔａｒに対応する電流をモータ６２に出力するようにドライバ６４に指令を出す。この指令を受信したドライバ６４は、目標反力Ｆｍｏｔｔａｒに対応する電流をモータ６２に出力する。
【００６９】
モータ反力Ｆｍｏｔの生成を要さない場合（Ｓ１：ＮＯ）、ステップＳ３において、ＥＣＵ３４は、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃを生成する。例えば、ＥＣＵ３４は、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃに対応する電流をモータ６２に出力するようにドライバ６４に指令を出す。この指令を受信したドライバ６４は、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃに対応する電流をモータ６２に出力する。上記のように、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃを生成する際のモータ６２の回転方向は、モータ反力Ｆｍｏｔを生成する際のモータ６２の回転方向と反対である。
【００７０】
なお、本実施形態において、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃは一定である。或いは、ラチェット爪８２がラチェット歯車８０に対して空転しない範囲でバックラッシュ補償トルクＴｂａｃを変動させてもよい。
【００７１】
［Ａ−４．本実施形態の効果］
以上のように、本実施形態によれば、モータ反力Ｆｍｏｔを増大させていない場合（図６のＳ１：ＮＯ）、ウォームホイール５８とウォーム軸６０の組合せ等（一対の減速歯車又は機械的連結部）のホイール溝部１００及び軸ねじ部１０２同士の接触状態を保つように、特定の回転方向にモータ６２を連続的に駆動させ続ける（図６のＳ３、図４の右下及び図５の右下）。このため、反力Ｆｍｏｔを増大させていない状態でもウォームホイール５８とウォーム軸６０の間のバックラッシュをなくした又は小さくした状態に保持することができる。従って、アクセルペダル３０（ペダル部材）の操作時にバックラッシュに起因して発生する異音を抑制することができ、運転者に対する違和感を低減することが可能となる。
【００７２】
本実施形態において、バックラッシュ補償制御におけるモータ６２の回転方向（特定の回転方向）は、モータ反力Ｆｍｏｔの増大時の回転方向と反対方向である（図４及び図５）。これにより、運転者がアクセルペダル３０を踏み込んだ際（特に踏込みを開始した際）には、ウォーム軸６０とウォームホイール５８の組合せ（一対の減速歯車又は機械的連結部）のホイール溝部１００及び軸ねじ部１０２（歯）同士等が接触した状態で、アクセルペダル３０からモータ６２への踏力Ｆｐの伝達が開始されることとなる。従って、バックラッシュに起因する異音を抑制することが可能となる。
【００７３】
また、モータ６２が反力Ｆｍｏｔを生成する場合の回転方向（図４の左上）と、反力Ｆｍｏｔを生成しない場合の回転方向（図４の右下）が反対となる。すなわち、モータ６２に正転及び逆転の両方を行わせることとなる。このため、仮にアクセルペダル３０とモータ６２との間のウォームホイール５８とウォーム軸６０の組合せ等（一対の減速歯車又は機械的連結部）に何らかの異物が挟まっている場合でも、当該異物を取り除き易くすることが可能となる。
【００７４】
本実施形態では、ラチェット歯車８０及びウォームホイール５８（軸部材）を備えるラチェット機構５６が反力生成部３２（減速部）に設けられる（図１）。ラチェット歯車８０には、アクセルペダル３０の側に設けられ且つ径方向内側に面する複数の歯溝８６が形成される（図２及び図３）。また、ウォームホイール５８は、モータ６２の側に設けられ且つモータ反力Ｆｍｏｔの伝達時に複数の歯溝８６と噛み合うラチェット爪８２が形成される（図２及び図３）。
【００７５】
アクセルペダル３０が踏み込まれるとき及びモータ６２が反力Ｆｍｏｔを生成するとき、ラチェット歯車８０及びラチェット爪８２が噛み合って踏力Ｆｐ及びモータ反力Ｆｍｏｔ（第１回転力）を伝達する（図４及び図５の左上及び左下）。アクセルペダル３０が戻されるとき、ラチェット爪８２がラチェット歯車８０の歯溝８６から抜け出ることでラチェット歯車８０が空転する（図４及び図５の右上）。ＥＣＵ３４（制御手段）は、モータ反力Ｆｍｏｔを生成しない場合（図６のＳ１：ＮＯ）、ラチェット歯車８０又はウォームホイール５８の空転を発生させる反力アームスプリング反力Ｆｓｐｒ２（第２回転力）よりも低く且つモータ反力Ｆｍｏｔの増大時の回転方向と反対方向のバックラッシュ補償トルクＴｂａｃ（第３回転力）を、モータ６２に生成させる（図４及び図５の右下）。
【００７６】
上記構成によれば、モータ６２を増大させる制御を行っていない場合、ラチェット歯車８０又はウォームホイール５８の空転を発生させる反力Ｆｓｐｒ２よりも低く且つ反力Ｆｍｏｔの増大時の回転方向と反対方向のバックラッシュ補償トルクＴｂａｃを、モータ６２に生成させる。これにより、運転者がアクセルペダル３０を踏み込んだ際（特に踏込みを開始した際）には、ウォームホイール５８とウォーム軸６０の組合せ（一対の減速歯車）のホイール溝部１００及び軸ねじ部１０２（歯）同士等が接触した状態で、アクセルペダル３０からモータ６２への踏力Ｆｐの伝達を開始させることが可能となる。従って、バックラッシュに起因する異音を抑制することができる。
【００７７】
また、上記構成では、モータ反力Ｆｍｏｔを増大させる場合とモータ反力Ｆｍｏｔを増大させない場合とでモータ６２の回転方向を逆にする（図４）。このため、仮にアクセルペダル３０とモータ６２との間のウォームホイール５８とウォーム軸６０の組合せ等（一対の減速歯車又は機械的連結部）に何らかの異物が挟まっている場合でも、ウォームホイール５８とウォーム軸６０の組合せ等の間のバックラッシュを変化させることで、当該異物を取り除き易くすることが可能となる。
【００７８】
Ｂ．変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
【００７９】
［Ｂ−１．適用対象］
上記実施形態では、反力生成装置２６を車両１０に適用した（図１）。しかしながら、例えば、バックラッシュ又はこれに伴う異音を小さくする観点からすれば、これに限らない。例えば、反力生成装置２６を航空機等の移動物体に用いることもできる。或いは、反力生成装置２６を、ロボット又は製造装置に適用してもよい。
【００８０】
上記実施形態では、モータ反力Ｆｍｏｔを付与する対象をアクセルペダル３０とした（図１）。しかしながら、例えば、バックラッシュ又はこれに伴う異音を小さくする観点からすれば、これに限らない。例えば、図示しないブレーキペダルに対してモータ反力Ｆｍｏｔを付与する構成にも本発明を利用可能である。例えば、前記ブレーキペダルの操作量がゼロであるとき又はゼロ近傍の閾値以下であるとき、ＥＣＵ３４は、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃをモータ６２に生成させてもよい。この際のモータ６２の回転方向は、モータ反力Ｆｍｏｔを生成する際の回転方向と反対にすることができる。
【００８１】
［Ｂ−２．減速機１０４］
上記実施形態では、減速機１０４は、アクセルペダル３０とモータ６２の間にある機械的連結部（又は各減速歯車の組合せ）として、セクタギヤ５２とピニオンギヤ５４の連結部、ラチェット歯車８０とラチェット爪８２の連結部及びウォームホイール５８とウォーム軸６０の連結部を含んだ（図１及び図２）。しかしながら、踏力Ｆｐ又はモータ反力Ｆｍｏｔに伴う減速又は増速を行う観点からすれば、これに限らない。例えば、セクタギヤ５２を省略することも可能である。この場合、反力アーム５０を回転軸部８４に固定することができる。或いは、セクタギヤ５２及びラチェット機構５６を省略することもできる。この場合、反力アーム５０とウォームホイール５８の回転軸を共通にしてもよい。
【００８２】
［Ｂ−３．ラチェット機構５６（クラッチ機構）］
上記実施形態では、踏力Ｆｐ及びモータ反力Ｆｍｏｔを伝達し、且つ反力アームスプリング反力Ｆｓｐｒ２を伝達しないクラッチ機構として、図２及び図３に示すラチェット機構５６を用いた。しかしながら、例えば、踏力Ｆｐ及びモータ反力Ｆｍｏｔを伝達し、且つ反力アームスプリング反力Ｆｓｐｒ２を伝達しないクラッチ機構としては、これに限らない。例えば、ラチェット機構５６の代わりに、ラチェット機構５６以外のワンウェイクラッチを用いることができる。或いは、ＥＣＵ３４により断接が制御される電磁クラッチ又はドグクラッチであってもよい。
【００８３】
上記実施形態では、ラチェット歯車８０を片側有底円筒状とした（図３）。しかしながら、ラチェット爪８２との噛み合い又は空転を回転方向に応じて切り替える観点からすれば、これに限らない。ラチェット歯車８０は、両側有底円筒状としてもよい。或いは、ラチェット歯車８０は、環状（底のない円筒状）としてもよい。
【００８４】
上記実施形態では、ラチェット爪８２を２つ設けた（図２）。しかしながら、例えば、踏力Ｆｐ及びモータ反力Ｆｍｏｔを伝達し、且つ反力アームリターンスプリング反力Ｆｓｐｒ２を伝達しない観点からすれば、これに限らない。ラチェット爪８２の数は、例えば、１つ又は３つ以上（例えば、３〜１０のいずれか）であってもよい。
【００８５】
上記実施形態では、ラチェット歯車８０の歯溝８６をラチェット爪８２よりも径方向外側に配置した（図２〜図５）。これとは反対に、ラチェット歯車８０の歯溝８６をラチェット爪８２よりも径方向内側に配置することも可能である。この場合、歯溝８６は、ラチェット歯車８０の外周面に形成されることとなる。
【００８６】
上記実施形態では、ラチェット歯車８０をアクセルペダル３０側に配置し、ラチェット爪８２をモータ６２側に配置した（図２）。これとは反対に、ラチェット歯車８０をモータ６２側に配置し、ラチェット爪８２をアクセルペダル３０側に配置してもよい。
【００８７】
［Ｂ−４．バックラッシュ補償制御］
上記実施形態では、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃを生成するモータ６２の回転方向（図４の右下）を、モータ反力Ｆｍｏｔを生成する際の回転方向（図４の左下）と反対にした。しかしながら、例えば、モータ反力Ｆｍｏｔを増大させる際における異音を低減する観点からすれば、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃを生成するモータ６２の回転方向を、モータ反力Ｆｍｏｔを生成する際の回転方向（図４の左下）と同じにしてもよい。これにより、アクセルペダル３０の操作量θが増加した直後にモータ反力Ｆｍｏｔを増大する際には、ウォームホイール５８とウォーム軸６０の組合せ（一対の減速歯車）のホイール溝部１００及び軸ねじ部１０２（歯）同士等が接触した状態となっている。従って、バックラッシュに起因する異音を抑制することが可能となる。
【００８８】
上記実施形態では、モータ反力Ｆｍｏｔの生成を要さないとき（図６のＳ１：ＮＯ）、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃを生成し続けた（Ｓ３）。しかしながら、モータ反力Ｆｍｏｔの生成を要さないときの中でも限定された場面に限ってバックラッシュ補償トルクＴｂａｃを生成してもよい。例えば、アクセルペダル３０の操作量θが０であるときのみ又は０以外の所定値以下であるときのみ、バックラッシュ補償トルクＴｂａｃを生成してもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１０…車両                            ２６…反力生成装置
３０…アクセルペダル（ペダル部材）    ３２…反力生成部（反力増大手段）
３４…反力ＥＣＵ（制御手段、反力制御装置）
５２…セクタギヤ（減速歯車）          ５４…ピニオンギヤ（減速歯車）
５８…ウォームホイール（減速歯車、軸部材）
６０…ウォーム軸（減速歯車）          ６２…モータ
７２…セクタギヤの歯部（歯）          ８０…ラチェット歯車（減速歯車）
８２…ラチェット爪（減速歯車）        ８６…歯溝（歯）
１０４…減速機                        Ｆｍｏｔ…モータ反力（反力）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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