アクセルペダル装置
【課題】ヒステリシスを安定して発生する。
【解決手段】アクセルペダル装置１０では、ペダルアーム２０が揺動される際に、第１スライダ４２（又は第２スライダ４６）の摺動に伴って、第２スライダ４６（又は第１スライダ４２）に作用する力がリンク４８により車両前後方向と車両上下方向とで変換される。そして、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との間では、ペダルアーム２０が揺動される方向によって異なる大きさの力が作用する。このため、ヒステリシスは、第１スライダ４２及び第２スライダ４６の摺動抵抗と、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との間で作用する力と、により発生する。さらに、第１スライダ４２、第２スライダ４６がＰＴＦＥ等の良摺動材で製作されているため、当該摺動抵抗が小さくなる。これにより、ヒステリシスが、主にペダルアーム２０と第１スライダ４２との間で作用する力に依存するため、ヒステリシスを安定して発生できる。
【解決手段】アクセルペダル装置１０では、ペダルアーム２０が揺動される際に、第１スライダ４２（又は第２スライダ４６）の摺動に伴って、第２スライダ４６（又は第１スライダ４２）に作用する力がリンク４８により車両前後方向と車両上下方向とで変換される。そして、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との間では、ペダルアーム２０が揺動される方向によって異なる大きさの力が作用する。このため、ヒステリシスは、第１スライダ４２及び第２スライダ４６の摺動抵抗と、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との間で作用する力と、により発生する。さらに、第１スライダ４２、第２スライダ４６がＰＴＦＥ等の良摺動材で製作されているため、当該摺動抵抗が小さくなる。これにより、ヒステリシスが、主にペダルアーム２０と第１スライダ４２との間で作用する力に依存するため、ヒステリシスを安定して発生できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクセルペダル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に記載されたアクセルペダル装置では、下端部にペダルパッドが設けられたペダル支持シャフト（ペダルアーム）がペダルケース（ハウジング）に揺動可能に支持されている。このペダル支持シャフトの上端部には、ヒステリシス発生ブロックが係合されており、ヒステリシス発生ブロックは、コイルばねの付勢力によってペダルケースの摺動面側へ付勢されて、該摺動面に当接している。これにより、ペダル支持シャフトが揺動する際には、ヒステリシス発生ブロックが摺動面上を摺動して、ヒステリシス発生ブロックと摺動面との間に摺動抵抗（摩擦力）が発生する。このため、ペダル支持シャフトの踏力においてヒステリシスが発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１４０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のアクセルペダル装置では、ヒステリシス発生ブロックと摺動面との間の摺動抵抗によって該ヒステリシスが発生されるため、該ヒステリシスは、ヒステリシス発生ブロックと摺動面との間の摩擦係数に依存する。
【０００５】
この摩擦係数は、ヒステリシス発生ブロック及びペダルケースの材料、ヒステリシス発生ブロックとペダルケースとの間の接触状態、及び使用環境（温度や湿度）などによって、変化する。このため、安定した摩擦係数を得ることが困難な場合がある。これにより、アクセルペダル装置では、該ヒステリシスを安定して発生させる構造にすることが望ましい。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮し、ヒステリシスを安定して発生させることができるアクセルペダル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】
【０００７】
請求項１に記載のアクセルペダル装置は、車体に固定されたハウジングに基端部側が支持されて休止位置と最大踏込位置との間で揺動可能に構成され、前記基端部とは反対側の端部にペダルパッドが設けられたペダルアームと、前記ペダルアームを休止位置側へ付勢する第１付勢部材と、前記ハウジング内に設けられると共に、前記ペダルアームの前記基端部と当接され、前記ペダルアームの揺動に追従して第１方向へ摺動可能に構成された第１摺動部材と、前記ハウジング内に設けられ、前記第１方向に交差する第２方向に摺動可能に構成された第２摺動部材と、前記第２摺動部材を前記第２方向に沿って前記第１方向と交差する方向へ付勢する第２付勢部材と、前記第１摺動部材と前記第２摺動部材とを連結すると共に、前記第１摺動部材又は前記第２摺動部材の摺動に伴い前記第１方向と前記第２方向とで荷重を変換可能な連結部材と、を備えている。
【０００８】
請求項１記載のアクセルペダル装置では、ペダルアームの基端部側がハウジングに支持されており、ペダルアームは休止位置と最大踏込位置との間で揺動可能に構成されている。ペダルアームの基端部とは反対側の端部には、ペダルパッドが設けられており、ペダルアームは、第１付勢部材によって休止位置側へ付勢されている。これにより、ペダルアームが休止位置に保持されており、ペダルパッドに踏力が付与されると、ペダルアームが最大踏込位置側へ揺動される。
【０００９】
また、ハウジング内には、第１摺動部材が設けられている。第１摺動部材は、ペダルアームの基端部に当接されると共に、ペダルアームの揺動に追従して第１方向に摺動可能に構成されている。
【００１０】
ここで、ハウジング内には、第１方向に交差する第２方向に摺動可能に構成された第２摺動部材が設けられており、第２摺動部材は、連結部材によって第１摺動部材と連結されている。また、第２摺動部材は、第２付勢部材によって、第２方向に沿って第１方向に交差する方向へ付勢されており、連結部材は、第１摺動部材又は第２摺動部材の摺動に伴い、第１方向と第２方向とで、荷重を変換可能にされている。
【００１１】
これにより、ペダルアームが休止位置から最大踏込位置側へ揺動される際に、第１摺動部材が摺動すると共に、第１摺動部材の摺動に伴って、連結部材によって第２摺動部材に作用する荷重が第１方向と第２方向とで変換される。一方、ペダルアームが最大踏込位置から休止位置側へ揺動される際に、第２摺動部材の摺動に伴って、連結部材によって第１摺動部材に作用する荷重が第１方向と第２方向とで変換される。そして、ペダルアームと第１摺動部材との間では、ペダルアームが揺動される方向によって、異なる大きさの荷重が作用する。
【００１２】
したがって、ペダルアームの踏力のヒステリシスは、第１摺動部材及び第２摺動部材が摺動する際の摺動抵抗と、ペダルアームと第１摺動部材との間で作用する力と、によって発生する。
【００１３】
そして、例えば、第１摺動部材及び第２摺動部材を摺動性のよい材料で製作して、第１摺動部材及び第２摺動部材とハウジングとの間の各々の摩擦係数を小さくする（低減させる）ことで、第１摺動部材及び第２摺動部材の摺動抵抗を小さく（低減）できる。これにより、ペダルアームの踏力のヒステリシスがペダルアームと第１摺動部材との間で作用する荷重に依存するようにアクセルペダル装置を構成できる。したがって、ペダルアームの踏力のヒステリシスを安定して発生させることができる。
【００１４】
請求項２に記載のアクセルペダル装置は、請求項１に記載のアクセルペダル装置において、前記第１摺動部材を前記ペダルアームの基端部に当接させる方向へ付勢する第３付勢部材を備えている。
【００１５】
請求項２に記載のアクセルペダル装置では、第３付勢部材が、第１摺動部材をペダルアームの基端部に当接させる方向へ付勢しているため、仮に第１付勢部材、第２付勢部材、及び第３付勢部材の何れか１つが破損した場合でも、２つの付勢部材によってペダルアームを休止位置へ復帰させることができる。これにより、アクセルペダル装置を２段階のフェールセーフを備えた構造にできる。
【００１６】
請求項３に記載のアクセルペダル装置は、請求項１又は請求項２にアクセルペダル装置において、前記ペダルアームが前記基端部から車両下方へ向かうに従い車両後方へ延設され、前記第１方向が車両前後方向とされると共に、前記第２方向が車両上下方向とされている。
【００１７】
請求項３に記載のアクセルペダル装置では、ペダルアームが基端部から車両下方へ向かうに従い車両後方へ延設されており、第１方向が車両前後方向とされると共に、第２方向が車両上下方向とされているため、第２方向とペダルアームの延設方向とを略一致させることができる。これにより、ハウジングの車両後方への突出量を抑制でき、アクセルペダル装置の大型化を抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載のアクセルペダル装置によれば、ヒステリシスを安定して発生させることができる。
【００１９】
請求項２に記載のアクセルペダル装置によれば、仮に第１付勢部材、第２付勢部材、及び第３付勢部材が破損した場合でも、２段階のフェールセーフにできる。
【００２０】
請求項３に記載のアクセルペダル装置によれば、アクセルペダル装置の大型化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアクセルペダル装置を示す側断面図である。
【図２】図１に示されるアクセルペダル装置に用いられるペダルアームが最大踏込位置へ揺動された際を示す側断面図である。
【図３】図１に示されるペダルアームが休止位置から最大踏込位置へ揺動される際のペダルアームに作用する力を説明するための説明図である。
【図４】図１に示されるペダルアームが最大踏込位置から休止位置へ揺動される際のペダルアームに作用する力を説明するための説明図である。
【図５】図１に示されるペダルアームが休止位置と最大踏込位置との間で揺動する際のペダルアームの揺動（回転）角度に対するペダルアームの踏力のトルクを表したグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るアクセルペダル装置を示す側断面図である。
【図７】図６に示されるアクセルペダル装置に用いられるペダルアームが最大踏込位置へ揺動された際を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の実施の形態）
【００２３】
図１には、第１の実施の形態に係るアクセルペダル装置１０が側断面図にて示されている。なお、図面に適宜示される矢印ＦＲは車両前方を示し、矢印ＵＰは車両上方を示している。
【００２４】
この図に示されるように、アクセルペダル装置１０は、車体に固定されるハウジング１４と、ハウジング１４に支持されるペダルアーム２０と、「第１付勢部材」としての第１リターンスプリング２８と、ヒステリシス機構４０とを含んで構成されている。
【００２５】
ハウジング１４は、略直方体容器状に形成されて、図示しないダッシュパネル（車体）にボルト及びナット等の締結部材によって固定されている。ハウジング１４は、ハウジング１４の車両後方上部を構成する第１収容部１６とハウジング１４の車両後方下部を構成する第２収容部１７とハウジング１４の車両前方部分を構成するアーム収容部１８とを含んで構成されている。
【００２６】
第１収容部１６は車両前後方向に沿って形成されており、第１収容部１６の車両前方の部分がアーム収容部１８と連通されている。また、第１収容部１６の長手方向中間部は、第２収容部１７と連通されており、第２収容部１７は車両上下方向に沿って形成されている。
【００２７】
アーム収容部１８は車両下方へ開放されており、アーム収容部１８内には、略円柱状の回転軸３０が設けられている。回転軸３０は、車両幅方向を軸方向として延設されており、回転軸３０の両端部がハウジング１４に固定されている。
【００２８】
アーム収容部１８内には、ペダルアーム２０の基端部（上端部）が配置されており、ペダルアーム２０は基端部から車両下方へ向かうに従い車両後方へ傾斜して延設されている。ペダルアーム２０の基端部には、支持部２２が設けられており、支持部２２は回転軸３０に揺動可能に軸支されている。これにより、ペダルアーム２０が、図１に示される休止位置（初期位置）と図２に示される最大踏込位置（全開位置）との間を揺動可能に構成されている。
【００２９】
また、前述した回転軸３０には、回転角センサ３２が軸支されており、回転角センサ３２はペダルアーム２０と一体に揺動するように構成されている。このため、ペダルアーム２０が回転軸３０回りに揺動されると、それに伴って回転角センサ３２が回転軸３０回りに揺動して、回転軸３０を基準としたペダルアーム２０の揺動角（回転角）を回転角センサ３２によって検出可能に構成されている。
【００３０】
ペダルアーム２０の基端部の先端（上端）には、車両後方の部分において、当接部２４が設けられている。この当接部２４は、側面視で車両後方へ突出された円弧状に形成されて、後述する第１スライダ４２と当接可能に構成されている。
【００３１】
また、ペダルアーム２０の基端部の先端（上端）には、車両前方の部分において、ストッパ部２６が設けられており、ストッパ部２６は、ペダルアーム２０の休止位置において、ハウジング１４の前壁１４Ａと当接されるように構成されている。これにより、休止位置において、ペダルアーム２０の最大踏込位置側とは反対方向（図１の矢印Ａ方向）への揺動が制限されている。一方、ペダルアーム２０の基端部とは反対側の端部（下端部）には、図示しないペダルパッドが設けられており、このペダルパッドに踏力が付与される。
【００３２】
さらに、ペダルアーム２０には、支持部２２に対して下方の位置において、凹部２７が設けられており、凹部２７は車両前方へ開放されている。この凹部２７内には、リターンスプリング（圧縮スプリング）２８の車両後方の端部が配置されている。リターンスプリング２８は、自然状態（付勢力が作用していない状態）から圧縮されて、リターンスプリング２８の車両後方の端部が凹部２７と当接されると共に、リターンスプリング２８の車両前方の端部がハウジング１４の前壁１４Ａに当接されている。これにより、リターンスプリング２８は、ペダルアーム２０を休止位置側（図１の矢印Ａ方向側）へ揺動させる方向に付勢している。また、図２に示すように、リターンスプリング２８とペダルアーム２０との当接部位から回転軸３０（支点）までの上下方向の長さが、長さ「ｂ」に設定されている。
【００３３】
次に、本発明の要部であるヒステリシス機構４０について説明する。
【００３４】
ヒステリシス機構４０は、「第１摺動部材」としての第１スライダ４２と、「第３付勢部材」としての第１スライダ用スプリング４４と、「第２摺動部材」としての第２スライダ４６と、「第２付勢部材」としての第２スライダ用スプリング５０と、「連結部材」としてのリンク４８とを含んで構成されている。
【００３５】
第１スライダ４２は、略直方体ブロック状に形成されて、ハウジング１４の第１収容部１６内に配置されている。また、第１スライダ４２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の良摺動材により製作されると共に、第１収容部１６内を「第１方向」としての車両前後方向（図１の矢印Ｃ方向及び矢印Ｄ方向）に摺動可能に構成されており、第１スライダ４２の車両前方の端部が、ペダルアーム２０の当接部２４と当接されている。また、図２に示されるように、当接部２４と第１スライダ４２との当接部位から回転軸３０までの長さが、長さ「ａ」に設定されている。
【００３６】
第１スライダ４２とハウジング１４の後壁１４Ｃとの間には、第１スライダ用スプリング（圧縮スプリング）４４が車両前後方向に沿って設けられている。第１スライダ用スプリング４４は自然状態から圧縮されて、第１スライダ用スプリング４４の車両前方の端部が第１スライダ４２の車両後方の端部と当接されると共に、第１スライダ用スプリング４４の車両後方の端部が後壁１４Ｃと当接されている。これにより、第１スライダ用スプリング４４は、第１スライダ４２をペダルアーム２０に当接させる方向（車両前方）へ付勢しており、第１スライダ用スプリング４４もペダルアーム２０を休止位置側へ揺動させる方向に付勢している。
【００３７】
第２スライダ４６は、略直方体ブロック状に形成されて、ハウジング１４の第２収容部１７内に配置されている。第２スライダ４６は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の良摺動材により製作されると共に、第２収容部１７内を「第２方向」としての車両上下方向（図１の矢印Ｅ方向及び矢印Ｆ方向）に摺動可能に構成されている。
【００３８】
また、第２スライダ４６と第１スライダ４２とは、リンク４８によって連結されている。具体的には、リンク４８の長手方向一端部が、第１スライダ４２に回転可能に支持されると共に、リンク４８の長手方向他端部が、第２スライダ４６に回転可能に支持されており、リンク４８は車両後方へ向かうに従い車両下方へ傾斜して配置されている。これにより、第１スライダ４２と第２スライダ４６とリンク４８とによってリンク機構が構成されて、第１スライダ４２（又は第２スライダ４６）の摺動に連動して、第２スライダ４６（又は第１スライダ４２）がハウジング１４内を摺動するように構成されている。
【００３９】
さらに、第２スライダ４６とハウジング１４の下壁１４Ｄとの間には、第２スライダ用スプリング（圧縮スプリング）５０が車両上下方向に沿って設けられている。第２スライダ用スプリング５０は自然状態から圧縮されて、第２スライダ用スプリング５０の車両上方の端部が第２スライダ４６の車両下方の端部と当接されると共に、第２スライダ用スプリング５０の車両下方の端部が下壁１４Ｄと当接されている。これにより、第２スライダ用スプリング５０は、第２スライダ４６を車両上方へ付勢しており、第２スライダ用スプリング５０の付勢力が、第２スライダ４６及びリンク４８を介して第１スライダ４２に伝達されるように構成されている。したがって、第２スライダ用スプリング５０もペダルアーム２０を休止位置へ揺動させる方向に付勢している。
【００４０】
次に第１の実施の形態の作用及び効果について説明する。
【００４１】
ドライバーがペダルパッドに踏力を付与する前には、リターンスプリング２８、第１スライダ用スプリング４４、及び第２スライダ用スプリング５０の付勢力によって、ペダルアーム２０が休止位置に保持されている。
【００４２】
リターンスプリング２８、第１スライダ用スプリング４４、及び第２スライダ用スプリング５０の付勢力に抗してドライバーがペダルパッドに踏力を付与すると、ペダルアーム２０が図１の矢印Ｂ方向へ揺動されて、ペダルアーム２０の上端が車両後方（図１の矢印Ｄ方向）へ揺動される。これにより、ペダルアーム２０の当接部２４が第１スライダ４２を押圧して、第１スライダ４２が車両後方（図１の矢印Ｄ方向）へ摺動する。この際には、第１スライダ４２の摺動に連動して、第２スライダ４６が車両下方（図１の矢印Ｆ側）へ摺動する。これにより、ペダルアーム２０が最大踏込位置へ揺動される（図２参照）。
【００４３】
次に、ペダルアーム２０が休止位置から最大踏込位置へ揺動される際のペダルアーム２０に作用する踏力のトルクＴ１について説明する。
【００４４】
図３に示すように、リターンスプリング２８がペダルアーム２０に作用する圧縮力（復帰力）を「Ｆｓ１」とし、第１スライダ用スプリング４４が第１スライダ４２に作用する圧縮力（復帰力）を「Ｆｓ２」とすると、トルクＴ１は、
【００４５】
Ｔ１＝（Ｆｓ２＋Ｆ１）×ａ＋Ｆｓ１×ｂ・・・（１）
【００４６】
となる。また、式（１）に示される力Ｆ１は、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との間に作用する力ｆｐｒｅｓｓと、ハウジング１４に対する第１スライダ４２及び第２スライダ４６の摺動抵抗ｆｆｒｉｃｔｉｏｎと、を加算した力となり、
【００４７】
Ｆ１＝（ｆｐｒｅｓｓ）＋（ｆｆｒｉｃｔｉｏｎ）
【００４８】
ｆｐｒｅｓｓ＝Ｆｓ３／（ｃｏｓθ１×（ｃｏｓθ２−μ×ｓｉｎθ２））・・・（２）
【００４９】
として示される。
【００５０】
なお、式（２）で示される「Ｆｓ３」は第２スライダ用スプリング５０が第２スライダ４６に作用する圧縮力（復帰力）であり、「θ１」は第１スライダ４２の摺動方向（車両前後方向）に対するリンク４８の成す角度であり、「θ２」は第２スライダ４６の摺動方向（車両上下方向）に対するリンク４８の成す角度であり、「μ」は第１スライダ４２及び第２スライダ４６とハウジング１４との間の摩擦係数である。
【００５１】
上記（２）式について、具体的に説明すると、図３に示すように、力ｆｐｒｅｓｓがリンク４８を介して第２スライダ４６に作用する力ｆ１（ｆｐｒｅｓｓのリンク４８の軸方向における分力）は、
【００５２】
ｆ１＝ｆｐｒｅｓｓ×ｃｏｓθ１
【００５３】
となる。また、この力ｆ１の車両上下方向における分力ｆ１ｖは、
【００５４】
ｆ１ｖ＝ｆ１×ｃｏｓθ２＝（ｆｐｒｅｓｓ×ｃｏｓθ１）×ｃｏｓθ２・・・（３）
【００５５】
となる。さらに、力ｆ１の車両前後方向における分力ｆ１ｈは、
【００５６】
ｆ１ｈ＝ｆ１×ｓｉｎθ２＝（ｆｐｒｅｓｓ×ｃｏｓθ１）×ｓｉｎθ２
【００５７】
となる。このため、力ｆ１ｈによってハウジング１４の後壁１４Ｃから作用する反力Ｎ１は、分力ｆ１ｈと等しくなり、ハウジング１４の後壁１４Ｃと第２スライダ４６との間で発生する摩擦力ｆｒ１は、
【００５８】
ｆｒ１＝μ×ｆ１ｈ＝μ×（ｆ１×ｓｉｎθ２）＝μ×（（ｆｐｒｅｓｓ×ｃｏｓθ１）×ｓｉｎθ２）・・・（４）
【００５９】
となる。そして、車両上下方向における力の釣り合いにより、
【００６０】
Ｆｓ３−ｆ１ｖ＋ｆｒ１＝０・・・（５）
【００６１】
となり、式（５）に式（３）及び式（４）を代入して、式（２）が求められる。
【００６２】
一方、ペダルアーム２０が最大踏込位置から休止位置へ揺動される際には、第２スライダ用スプリング５０の付勢力によって第２スライダ４６が車両上方（図２の矢印Ｅ方向）へ摺動する。また、第２スライダ４６の摺動に連動して第１スライダ４２が車両前方（図２の矢印Ｃ方向）へ摺動する。この際には、第１スライダ用スプリング４４の付勢力が第１スライダ４２に作用すると共に、第２スライダ用スプリング５０の付勢力が、第２スライダ４６及びリンク４８を介して第１スライダ４２に作用する。これにより、ペダルアーム２０が、第１スライダ４２及びリターンスプリング２８に押圧されて、休止位置側へ揺動される。
【００６３】
また、この際のペダルアーム２０に作用する踏力のトルクＴ２は、
【００６４】
Ｔ２＝（Ｆｓ２＋Ｆ２）×ａ＋Ｆｓ１×ｂ・・・（６）
【００６５】
となる。このＦ２は、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との間に作用する力ｆｒｅｌｅａｓｅから摺動抵抗ｆｆｒｉｃｔｉｏｎを減算した力となり、
【００６６】
Ｆ２＝（ｆｒｅｌｅａｓｅ）−（ｆｆｒｉｃｔｉｏｎ）
【００６７】
ｆｒｅｌｅａｓｅ＝Ｆｓ３×ｃｏｓθ２×（ｃｏｓθ１−μ×ｓｉｎθ１））・・・（７）
【００６８】
で示される。
【００６９】
上記（７）式について、具体的に説明すると、図４に示すように、圧縮力Ｆｓ３から第２スライダ４６及びリンク４８を介して第１スライダ４２に作用する力ｆ２（圧縮力Ｆｓ３のリンク４８の軸方向における分力）は、
【００７０】
ｆ２＝Ｆｓ３×ｃｏｓθ２
【００７１】
となる。また、力ｆ２の車両前後方向における分力ｆ２ｈは、
【００７２】
ｆ２ｈ＝ｆ２×ｃｏｓθ１＝（Ｆｓ３×ｃｏｓθ２）×ｃｏｓθ１・・・（８）
【００７３】
となる。さらに、力ｆ２の車両上下方向における分力ｆ２ｖは、
【００７４】
ｆ２ｖ＝ｆ２×ｓｉｎθ１＝（Ｆｓ３×ｃｏｓθ２）×ｓｉｎθ１
【００７５】
となる。このため、分力ｆ２ｖによってハウジング１４の上壁１４Ｂから作用する反力Ｎ２は、分力ｆ２ｖと等しくなり、ハウジング１４の上壁１４Ｂと第１スライダ４２との間で発生する摩擦力ｆｒ２は、
【００７６】
ｆｒ２＝μ×ｆ２ｖ＝μ×（ｆ２×ｓｉｎθ１）＝μ×（（Ｆｓ３×ｃｏｓθ２）×ｓｉｎθ１）・・・（９）
【００７７】
となる。そして、車両前後方向における力の釣り合いにより、
【００７８】
ｆｒｅｌｅａｓｅ−ｆ２ｈ＋ｆｒ２＝０・・・（１０）
【００７９】
となり、式（１０）に式（８）及び式（９）を代入して、式（７）が求められる。
【００８０】
そして、式（１）、（２）、（６）、及び（７）から、ペダルアーム２０に作用する踏力のトルクをグラフで表すと、図５に示すようになる（なお、図５では、横軸を休止位置からペダルアーム２０が揺動（回転）される角度としている）。したがって、この図に示されるように、ペダルアーム２０が最大踏込位置側へ揺動される際とペダルアームが休止位置側へ揺動される際との間でヒステリシスが発生する。
【００８１】
ここで、上述したように、ペダルアーム２０が休止位置から最大踏込位置側へ揺動される際には、第１スライダ４２が車両後方へ摺動すると共に、第１スライダ４２の摺動に伴って、リンク４８によって第２スライダ４６に作用する力（荷重）が車両前後方向と車両上下方向とで変換される。一方、ペダルアーム２０が最大踏込位置から休止位置側へ揺動される際には、第２スライダ４６が車両上方へ摺動すると共に、第２スライダ４６の摺動に伴って、リンク４８によって第１スライダ４２に作用する力（荷重）が車両前後方向と車両上下方向とで変換される。そして、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との間では、ペダルアーム２０が揺動される方向によって異なる大きさの力が作用する。つまり、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との間で作用する力ｆｐｒｅｓｓと力ｆｒｅｌｅａｓｅとの大きさが異なる。
【００８２】
また、上記の式（１）及び式（６）から明らかなように、力Ｆ１と力Ｆ２との差によって、ペダルアーム２０の踏力のヒステリシスが発生する。そして、力Ｆ１は、力ｆｐｒｅｓｓに摺動抵抗ｆｆｒｉｃｔｉｏｎを加算したものであり、力Ｆ２は、力ｆｒｅｌｅａｓｅから摺動抵抗ｆｆｒｉｃｔｉｏｎを減算したものである。したがって、ペダルアーム２０の踏力のヒステリシスは、ハウジング１４に対する第１スライダ４２及び第２スライダ４６の摺動抵抗と、力ｆｐｒｅｓｓと力ｆｒｅｌｅａｓｅとの間で生じる差と、によって発生する。
【００８３】
さらに、第１スライダ４２及び第２スライダ４６がＰＴＦＥ等の良摺動材により製作されているため、第１スライダ４２及び第２スライダ４６とハウジング１４との間の摩擦係数μが小さくなると共に、第１スライダ４２及び第２スライダ４６の摺動抵抗ｆｆｒｉｃｔｉｏｎが小さくなる。これにより、ペダルアーム２０の踏力のヒステリシスが、主に力ｆｐｒｅｓｓと力ｆｒｅｌｅａｓｅとの間で生じる差によって発生する。
【００８４】
以上により、第１スライダ４２及び第２スライダ４６の摺動抵抗によってペダルアーム２０の踏力のヒステリシスが発生することを抑制できるため、該ヒステリシスを安定して発生させることができる。
【００８５】
これにより、初期から経年後に至るまで、アクセルペダル装置１０におけるペダルアーム２０の踏力のヒステリシス特性を安定して維持することができる。
【００８６】
また、上記式（１）、（２）、（６）、及び（７）から明らかなように、力ｆｐｒｅｓｓ及び力ｆｒｅｌｅａｓｅは、角度θ１及び角度θ２の関数であると共に、長さａ及び長さｂの関数でもある。これにより、角度θ１、角度θ２、長さａ、及び長さｂをそれぞれ変更することで、ペダルアーム２０に作用する踏力のトルクＴ１及びトルクＴ２を容易に変更できるため、ペダルアーム２０の踏力のヒステリシスを容易に変更できる。
【００８７】
さらに、ハウジング１４内には、リターンスプリング２８、第１スライダ用スプリング４４、及び第２スライダ用スプリング５０が設けられており、これらのスプリングはペダルアーム２０を休止位置へ揺動させる方向へ付勢している。このため、リターンスプリング２８、第１スライダ用スプリング４４、及び第２スライダ用スプリング５０の何れか１つが仮に破損した場合でも、２つのスプリングがペダルアーム２０を休止位置へ揺動させる方向へ付勢する。これにより、アクセルペダル装置１０を２段階のフェールセーフを備えた構造にできる。
【００８８】
さらに、ペダルアーム２０は基端部から車両下方へ向かうに従い車両後方へ傾斜して延設されており、第２スライダ４６は車両上下方向に摺動可能に構成されている。このため、ペダルアーム２０の延設方向と第２スライダ４６の摺動方向とを略一致させることができるため、ハウジング１４の車両後方への突出量を抑制でき、アクセルペダル装置１０の大型化を抑制できる。
【００８９】
また、ハウジング１４内には、第１スライダ４２をペダルアーム２０に当接させる方向（車両前方）へ付勢する第１スライダ用スプリング４４が設けられているため、図５に示すように、ペダルアーム２０に作用する踏力のトルクＴ１が、ペダルアーム２０の揺動（回転）角度に比例して増加する。これにより、ペダルアーム２０の踏み込み量に応じてペダルアーム２０のヒステリシスの量を大きくできる。
【００９０】
さらに、ハウジング１４内には、リターンスプリング２８が設けられている。また、ペダルアーム２０の当接部２４は、第１スライダ４２と当接可能に構成されており、つまり、ペダルアーム２０と第１スライダ４２とが接離可能に構成されている。これにより、第１スライダ４２又は第２スライダ４６がハウジング１４に仮に固着した場合には、リターンスプリング２８の付勢力によってペダルアーム２０を休止位置へ復帰させることができる。
【００９１】
また、ペダルアーム２０の当接部２４は、側面視で車両後方へ突出された円弧状に形成されている。これにより、ペダルアーム２０の当接部２４と第１スライダ４２とが線で当接されるため、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との接触抵抗を低減させることができる。
【００９２】
（第２の実施の形態）
【００９３】
図６には、第２の実施の形態に係るアクセルペダル装置１００が側断面図で示されており、図７には、アクセルペダル装置１００のペダルアーム２０が最大踏込位置へ揺動された状態が側断面図で示されている。アクセルペダル装置１００は、第１の実施の形態に係るアクセルペダル装置１０と略同様の構成をしているが以下の点において異なる。
【００９４】
これらの図に示されるように、アクセルペダル装置１００では、第１スライダ用スプリング４４が省略されている。このため、リターンスプリング２８及び第２スライダ用スプリング５０の付勢力によって、ペダルアーム２０が休止位置に保持される。
【００９５】
また、ペダルアーム２０に踏力が付与されて、ペダルアーム２０が休止位置から最大踏込位置へ揺動される際のペダルアーム２０の踏力のトルクＴ１は、
【００９６】
Ｔ１＝Ｆ１×ａ＋Ｆｓ１×ｂ・・・（１１）
【００９７】
となる。また、この際の力Ｆ１は、第１の実施の形態で示した力Ｆ１と同じになる。
【００９８】
一方、ペダルアーム２０が最大踏込位置から休止位置へ揺動される際のペダルアーム２０の踏力のトルクＴ２は、
【００９９】
Ｔ２＝Ｆ２×ａ＋Ｆｓ１×ｂ・・・（１２）
【０１００】
となる。この際の力Ｆ２は、第１の実施の形態で示した力Ｆ２と同じになる。
【０１０１】
これにより、第２の実施の形態においても、上記の式（１１）及び式（１２）から明らかなように、ペダルアーム２０の踏力のヒステリシスは、力Ｆ１と力Ｆ２との差によって発生する。また、力ｆｐｒｅｓｓ及びｆｒｅｌｅａｓｅは、第１の実施の形態で示した式（２）及び式（７）と同じ式で表すことができるため、ペダルアーム２０の踏力のヒステリシスは、ハウジング１４に対する第１スライダ４２及び第２スライダ４６の摺動抵抗と、力ｆｐｒｅｓｓと力ｆｒｅｌｅａｓｅとの間で生じる差と、によって発生する。
【０１０２】
さらに、第１スライダ４２及び第２スライダ４６がＰＴＦＥ等の良摺動材により製作されているため、第１スライダ４２及び第２スライダ４６とハウジング１４との間の摩擦係数μが小さくなると共に、第１スライダ４２及び第２スライダ４６の摺動抵抗ｆｆｒｉｃｔｉｏｎが小さくなる。これにより、ペダルアーム２０の踏力のヒステリシスが、主に力ｆｐｒｅｓｓと力ｆｒｅｌｅａｓｅとの間で生じる差によって発生する。
【０１０３】
以上により、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態における２段階のフェールセーフを備えた構造にできることを除いて、第１の実施の形態と同様の作用及び効果を奏する。
【０１０４】
なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、第１スライダ４２及び第２スライダ４６が、ＰＴＦＥ等の良摺動材により製作されているが、第１スライダ４２及び第２スライダ４６を、例えば、合成樹脂にＰＴＦＥを含有したもので製作してもよい。つまり、使用環境（温度や湿度等）、第１スライダ４２及び第２スライダ４６に作用する応力を考慮して、第１スライダ４２及び第２スライダ４６を摺動性のよい材料で製作してもよい。
【０１０５】
また、第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、第１スライダ４２が車両前後方向に沿って摺動可能に構成されており、第２スライダ４６が車両上下方向に沿って摺動可能に構成されている。これに替えて、第２スライダ４６が車両上下方向に対して傾斜する方向に摺動可能に構成してもよい。
【０１０６】
また、ペダルアーム２０の当接部２４は、側面視で車両後方に突出される円弧状に形成されている。これに替えて、ペダルアーム２０の当接部２４を、車両後方へ突出される球面上に形成してもよい。これにより、ペダルアーム２０と第１スライダ４２とを点で当接させることができるため、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との接触抵抗を一層低減させることができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ アクセルペダル装置
１４ ハウジング
２０ ペダルアーム
２８ リターンスプリング（第１付勢部材）
４２ 第１スライダ（第１摺動部材）
４４ 第１スライダ用スプリング（第３付勢部材）
４６ 第２スライダ（第２摺動部材）
４８ リンク（連結部材）
５０ 第２スライダ用スプリング（第２付勢部材）
１００ アクセルペダル装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクセルペダル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に記載されたアクセルペダル装置では、下端部にペダルパッドが設けられたペダル支持シャフト（ペダルアーム）がペダルケース（ハウジング）に揺動可能に支持されている。このペダル支持シャフトの上端部には、ヒステリシス発生ブロックが係合されており、ヒステリシス発生ブロックは、コイルばねの付勢力によってペダルケースの摺動面側へ付勢されて、該摺動面に当接している。これにより、ペダル支持シャフトが揺動する際には、ヒステリシス発生ブロックが摺動面上を摺動して、ヒステリシス発生ブロックと摺動面との間に摺動抵抗（摩擦力）が発生する。このため、ペダル支持シャフトの踏力においてヒステリシスが発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１４０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のアクセルペダル装置では、ヒステリシス発生ブロックと摺動面との間の摺動抵抗によって該ヒステリシスが発生されるため、該ヒステリシスは、ヒステリシス発生ブロックと摺動面との間の摩擦係数に依存する。
【０００５】
この摩擦係数は、ヒステリシス発生ブロック及びペダルケースの材料、ヒステリシス発生ブロックとペダルケースとの間の接触状態、及び使用環境（温度や湿度）などによって、変化する。このため、安定した摩擦係数を得ることが困難な場合がある。これにより、アクセルペダル装置では、該ヒステリシスを安定して発生させる構造にすることが望ましい。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮し、ヒステリシスを安定して発生させることができるアクセルペダル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】
【０００７】
請求項１に記載のアクセルペダル装置は、車体に固定されたハウジングに基端部側が支持されて休止位置と最大踏込位置との間で揺動可能に構成され、前記基端部とは反対側の端部にペダルパッドが設けられたペダルアームと、前記ペダルアームを休止位置側へ付勢する第１付勢部材と、前記ハウジング内に設けられると共に、前記ペダルアームの前記基端部と当接され、前記ペダルアームの揺動に追従して第１方向へ摺動可能に構成された第１摺動部材と、前記ハウジング内に設けられ、前記第１方向に交差する第２方向に摺動可能に構成された第２摺動部材と、前記第２摺動部材を前記第２方向に沿って前記第１方向と交差する方向へ付勢する第２付勢部材と、前記第１摺動部材と前記第２摺動部材とを連結すると共に、前記第１摺動部材又は前記第２摺動部材の摺動に伴い前記第１方向と前記第２方向とで荷重を変換可能な連結部材と、を備えている。
【０００８】
請求項１記載のアクセルペダル装置では、ペダルアームの基端部側がハウジングに支持されており、ペダルアームは休止位置と最大踏込位置との間で揺動可能に構成されている。ペダルアームの基端部とは反対側の端部には、ペダルパッドが設けられており、ペダルアームは、第１付勢部材によって休止位置側へ付勢されている。これにより、ペダルアームが休止位置に保持されており、ペダルパッドに踏力が付与されると、ペダルアームが最大踏込位置側へ揺動される。
【０００９】
また、ハウジング内には、第１摺動部材が設けられている。第１摺動部材は、ペダルアームの基端部に当接されると共に、ペダルアームの揺動に追従して第１方向に摺動可能に構成されている。
【００１０】
ここで、ハウジング内には、第１方向に交差する第２方向に摺動可能に構成された第２摺動部材が設けられており、第２摺動部材は、連結部材によって第１摺動部材と連結されている。また、第２摺動部材は、第２付勢部材によって、第２方向に沿って第１方向に交差する方向へ付勢されており、連結部材は、第１摺動部材又は第２摺動部材の摺動に伴い、第１方向と第２方向とで、荷重を変換可能にされている。
【００１１】
これにより、ペダルアームが休止位置から最大踏込位置側へ揺動される際に、第１摺動部材が摺動すると共に、第１摺動部材の摺動に伴って、連結部材によって第２摺動部材に作用する荷重が第１方向と第２方向とで変換される。一方、ペダルアームが最大踏込位置から休止位置側へ揺動される際に、第２摺動部材の摺動に伴って、連結部材によって第１摺動部材に作用する荷重が第１方向と第２方向とで変換される。そして、ペダルアームと第１摺動部材との間では、ペダルアームが揺動される方向によって、異なる大きさの荷重が作用する。
【００１２】
したがって、ペダルアームの踏力のヒステリシスは、第１摺動部材及び第２摺動部材が摺動する際の摺動抵抗と、ペダルアームと第１摺動部材との間で作用する力と、によって発生する。
【００１３】
そして、例えば、第１摺動部材及び第２摺動部材を摺動性のよい材料で製作して、第１摺動部材及び第２摺動部材とハウジングとの間の各々の摩擦係数を小さくする（低減させる）ことで、第１摺動部材及び第２摺動部材の摺動抵抗を小さく（低減）できる。これにより、ペダルアームの踏力のヒステリシスがペダルアームと第１摺動部材との間で作用する荷重に依存するようにアクセルペダル装置を構成できる。したがって、ペダルアームの踏力のヒステリシスを安定して発生させることができる。
【００１４】
請求項２に記載のアクセルペダル装置は、請求項１に記載のアクセルペダル装置において、前記第１摺動部材を前記ペダルアームの基端部に当接させる方向へ付勢する第３付勢部材を備えている。
【００１５】
請求項２に記載のアクセルペダル装置では、第３付勢部材が、第１摺動部材をペダルアームの基端部に当接させる方向へ付勢しているため、仮に第１付勢部材、第２付勢部材、及び第３付勢部材の何れか１つが破損した場合でも、２つの付勢部材によってペダルアームを休止位置へ復帰させることができる。これにより、アクセルペダル装置を２段階のフェールセーフを備えた構造にできる。
【００１６】
請求項３に記載のアクセルペダル装置は、請求項１又は請求項２にアクセルペダル装置において、前記ペダルアームが前記基端部から車両下方へ向かうに従い車両後方へ延設され、前記第１方向が車両前後方向とされると共に、前記第２方向が車両上下方向とされている。
【００１７】
請求項３に記載のアクセルペダル装置では、ペダルアームが基端部から車両下方へ向かうに従い車両後方へ延設されており、第１方向が車両前後方向とされると共に、第２方向が車両上下方向とされているため、第２方向とペダルアームの延設方向とを略一致させることができる。これにより、ハウジングの車両後方への突出量を抑制でき、アクセルペダル装置の大型化を抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載のアクセルペダル装置によれば、ヒステリシスを安定して発生させることができる。
【００１９】
請求項２に記載のアクセルペダル装置によれば、仮に第１付勢部材、第２付勢部材、及び第３付勢部材が破損した場合でも、２段階のフェールセーフにできる。
【００２０】
請求項３に記載のアクセルペダル装置によれば、アクセルペダル装置の大型化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアクセルペダル装置を示す側断面図である。
【図２】図１に示されるアクセルペダル装置に用いられるペダルアームが最大踏込位置へ揺動された際を示す側断面図である。
【図３】図１に示されるペダルアームが休止位置から最大踏込位置へ揺動される際のペダルアームに作用する力を説明するための説明図である。
【図４】図１に示されるペダルアームが最大踏込位置から休止位置へ揺動される際のペダルアームに作用する力を説明するための説明図である。
【図５】図１に示されるペダルアームが休止位置と最大踏込位置との間で揺動する際のペダルアームの揺動（回転）角度に対するペダルアームの踏力のトルクを表したグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るアクセルペダル装置を示す側断面図である。
【図７】図６に示されるアクセルペダル装置に用いられるペダルアームが最大踏込位置へ揺動された際を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の実施の形態）
【００２３】
図１には、第１の実施の形態に係るアクセルペダル装置１０が側断面図にて示されている。なお、図面に適宜示される矢印ＦＲは車両前方を示し、矢印ＵＰは車両上方を示している。
【００２４】
この図に示されるように、アクセルペダル装置１０は、車体に固定されるハウジング１４と、ハウジング１４に支持されるペダルアーム２０と、「第１付勢部材」としての第１リターンスプリング２８と、ヒステリシス機構４０とを含んで構成されている。
【００２５】
ハウジング１４は、略直方体容器状に形成されて、図示しないダッシュパネル（車体）にボルト及びナット等の締結部材によって固定されている。ハウジング１４は、ハウジング１４の車両後方上部を構成する第１収容部１６とハウジング１４の車両後方下部を構成する第２収容部１７とハウジング１４の車両前方部分を構成するアーム収容部１８とを含んで構成されている。
【００２６】
第１収容部１６は車両前後方向に沿って形成されており、第１収容部１６の車両前方の部分がアーム収容部１８と連通されている。また、第１収容部１６の長手方向中間部は、第２収容部１７と連通されており、第２収容部１７は車両上下方向に沿って形成されている。
【００２７】
アーム収容部１８は車両下方へ開放されており、アーム収容部１８内には、略円柱状の回転軸３０が設けられている。回転軸３０は、車両幅方向を軸方向として延設されており、回転軸３０の両端部がハウジング１４に固定されている。
【００２８】
アーム収容部１８内には、ペダルアーム２０の基端部（上端部）が配置されており、ペダルアーム２０は基端部から車両下方へ向かうに従い車両後方へ傾斜して延設されている。ペダルアーム２０の基端部には、支持部２２が設けられており、支持部２２は回転軸３０に揺動可能に軸支されている。これにより、ペダルアーム２０が、図１に示される休止位置（初期位置）と図２に示される最大踏込位置（全開位置）との間を揺動可能に構成されている。
【００２９】
また、前述した回転軸３０には、回転角センサ３２が軸支されており、回転角センサ３２はペダルアーム２０と一体に揺動するように構成されている。このため、ペダルアーム２０が回転軸３０回りに揺動されると、それに伴って回転角センサ３２が回転軸３０回りに揺動して、回転軸３０を基準としたペダルアーム２０の揺動角（回転角）を回転角センサ３２によって検出可能に構成されている。
【００３０】
ペダルアーム２０の基端部の先端（上端）には、車両後方の部分において、当接部２４が設けられている。この当接部２４は、側面視で車両後方へ突出された円弧状に形成されて、後述する第１スライダ４２と当接可能に構成されている。
【００３１】
また、ペダルアーム２０の基端部の先端（上端）には、車両前方の部分において、ストッパ部２６が設けられており、ストッパ部２６は、ペダルアーム２０の休止位置において、ハウジング１４の前壁１４Ａと当接されるように構成されている。これにより、休止位置において、ペダルアーム２０の最大踏込位置側とは反対方向（図１の矢印Ａ方向）への揺動が制限されている。一方、ペダルアーム２０の基端部とは反対側の端部（下端部）には、図示しないペダルパッドが設けられており、このペダルパッドに踏力が付与される。
【００３２】
さらに、ペダルアーム２０には、支持部２２に対して下方の位置において、凹部２７が設けられており、凹部２７は車両前方へ開放されている。この凹部２７内には、リターンスプリング（圧縮スプリング）２８の車両後方の端部が配置されている。リターンスプリング２８は、自然状態（付勢力が作用していない状態）から圧縮されて、リターンスプリング２８の車両後方の端部が凹部２７と当接されると共に、リターンスプリング２８の車両前方の端部がハウジング１４の前壁１４Ａに当接されている。これにより、リターンスプリング２８は、ペダルアーム２０を休止位置側（図１の矢印Ａ方向側）へ揺動させる方向に付勢している。また、図２に示すように、リターンスプリング２８とペダルアーム２０との当接部位から回転軸３０（支点）までの上下方向の長さが、長さ「ｂ」に設定されている。
【００３３】
次に、本発明の要部であるヒステリシス機構４０について説明する。
【００３４】
ヒステリシス機構４０は、「第１摺動部材」としての第１スライダ４２と、「第３付勢部材」としての第１スライダ用スプリング４４と、「第２摺動部材」としての第２スライダ４６と、「第２付勢部材」としての第２スライダ用スプリング５０と、「連結部材」としてのリンク４８とを含んで構成されている。
【００３５】
第１スライダ４２は、略直方体ブロック状に形成されて、ハウジング１４の第１収容部１６内に配置されている。また、第１スライダ４２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の良摺動材により製作されると共に、第１収容部１６内を「第１方向」としての車両前後方向（図１の矢印Ｃ方向及び矢印Ｄ方向）に摺動可能に構成されており、第１スライダ４２の車両前方の端部が、ペダルアーム２０の当接部２４と当接されている。また、図２に示されるように、当接部２４と第１スライダ４２との当接部位から回転軸３０までの長さが、長さ「ａ」に設定されている。
【００３６】
第１スライダ４２とハウジング１４の後壁１４Ｃとの間には、第１スライダ用スプリング（圧縮スプリング）４４が車両前後方向に沿って設けられている。第１スライダ用スプリング４４は自然状態から圧縮されて、第１スライダ用スプリング４４の車両前方の端部が第１スライダ４２の車両後方の端部と当接されると共に、第１スライダ用スプリング４４の車両後方の端部が後壁１４Ｃと当接されている。これにより、第１スライダ用スプリング４４は、第１スライダ４２をペダルアーム２０に当接させる方向（車両前方）へ付勢しており、第１スライダ用スプリング４４もペダルアーム２０を休止位置側へ揺動させる方向に付勢している。
【００３７】
第２スライダ４６は、略直方体ブロック状に形成されて、ハウジング１４の第２収容部１７内に配置されている。第２スライダ４６は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の良摺動材により製作されると共に、第２収容部１７内を「第２方向」としての車両上下方向（図１の矢印Ｅ方向及び矢印Ｆ方向）に摺動可能に構成されている。
【００３８】
また、第２スライダ４６と第１スライダ４２とは、リンク４８によって連結されている。具体的には、リンク４８の長手方向一端部が、第１スライダ４２に回転可能に支持されると共に、リンク４８の長手方向他端部が、第２スライダ４６に回転可能に支持されており、リンク４８は車両後方へ向かうに従い車両下方へ傾斜して配置されている。これにより、第１スライダ４２と第２スライダ４６とリンク４８とによってリンク機構が構成されて、第１スライダ４２（又は第２スライダ４６）の摺動に連動して、第２スライダ４６（又は第１スライダ４２）がハウジング１４内を摺動するように構成されている。
【００３９】
さらに、第２スライダ４６とハウジング１４の下壁１４Ｄとの間には、第２スライダ用スプリング（圧縮スプリング）５０が車両上下方向に沿って設けられている。第２スライダ用スプリング５０は自然状態から圧縮されて、第２スライダ用スプリング５０の車両上方の端部が第２スライダ４６の車両下方の端部と当接されると共に、第２スライダ用スプリング５０の車両下方の端部が下壁１４Ｄと当接されている。これにより、第２スライダ用スプリング５０は、第２スライダ４６を車両上方へ付勢しており、第２スライダ用スプリング５０の付勢力が、第２スライダ４６及びリンク４８を介して第１スライダ４２に伝達されるように構成されている。したがって、第２スライダ用スプリング５０もペダルアーム２０を休止位置へ揺動させる方向に付勢している。
【００４０】
次に第１の実施の形態の作用及び効果について説明する。
【００４１】
ドライバーがペダルパッドに踏力を付与する前には、リターンスプリング２８、第１スライダ用スプリング４４、及び第２スライダ用スプリング５０の付勢力によって、ペダルアーム２０が休止位置に保持されている。
【００４２】
リターンスプリング２８、第１スライダ用スプリング４４、及び第２スライダ用スプリング５０の付勢力に抗してドライバーがペダルパッドに踏力を付与すると、ペダルアーム２０が図１の矢印Ｂ方向へ揺動されて、ペダルアーム２０の上端が車両後方（図１の矢印Ｄ方向）へ揺動される。これにより、ペダルアーム２０の当接部２４が第１スライダ４２を押圧して、第１スライダ４２が車両後方（図１の矢印Ｄ方向）へ摺動する。この際には、第１スライダ４２の摺動に連動して、第２スライダ４６が車両下方（図１の矢印Ｆ側）へ摺動する。これにより、ペダルアーム２０が最大踏込位置へ揺動される（図２参照）。
【００４３】
次に、ペダルアーム２０が休止位置から最大踏込位置へ揺動される際のペダルアーム２０に作用する踏力のトルクＴ１について説明する。
【００４４】
図３に示すように、リターンスプリング２８がペダルアーム２０に作用する圧縮力（復帰力）を「Ｆｓ１」とし、第１スライダ用スプリング４４が第１スライダ４２に作用する圧縮力（復帰力）を「Ｆｓ２」とすると、トルクＴ１は、
【００４５】
Ｔ１＝（Ｆｓ２＋Ｆ１）×ａ＋Ｆｓ１×ｂ・・・（１）
【００４６】
となる。また、式（１）に示される力Ｆ１は、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との間に作用する力ｆｐｒｅｓｓと、ハウジング１４に対する第１スライダ４２及び第２スライダ４６の摺動抵抗ｆｆｒｉｃｔｉｏｎと、を加算した力となり、
【００４７】
Ｆ１＝（ｆｐｒｅｓｓ）＋（ｆｆｒｉｃｔｉｏｎ）
【００４８】
ｆｐｒｅｓｓ＝Ｆｓ３／（ｃｏｓθ１×（ｃｏｓθ２−μ×ｓｉｎθ２））・・・（２）
【００４９】
として示される。
【００５０】
なお、式（２）で示される「Ｆｓ３」は第２スライダ用スプリング５０が第２スライダ４６に作用する圧縮力（復帰力）であり、「θ１」は第１スライダ４２の摺動方向（車両前後方向）に対するリンク４８の成す角度であり、「θ２」は第２スライダ４６の摺動方向（車両上下方向）に対するリンク４８の成す角度であり、「μ」は第１スライダ４２及び第２スライダ４６とハウジング１４との間の摩擦係数である。
【００５１】
上記（２）式について、具体的に説明すると、図３に示すように、力ｆｐｒｅｓｓがリンク４８を介して第２スライダ４６に作用する力ｆ１（ｆｐｒｅｓｓのリンク４８の軸方向における分力）は、
【００５２】
ｆ１＝ｆｐｒｅｓｓ×ｃｏｓθ１
【００５３】
となる。また、この力ｆ１の車両上下方向における分力ｆ１ｖは、
【００５４】
ｆ１ｖ＝ｆ１×ｃｏｓθ２＝（ｆｐｒｅｓｓ×ｃｏｓθ１）×ｃｏｓθ２・・・（３）
【００５５】
となる。さらに、力ｆ１の車両前後方向における分力ｆ１ｈは、
【００５６】
ｆ１ｈ＝ｆ１×ｓｉｎθ２＝（ｆｐｒｅｓｓ×ｃｏｓθ１）×ｓｉｎθ２
【００５７】
となる。このため、力ｆ１ｈによってハウジング１４の後壁１４Ｃから作用する反力Ｎ１は、分力ｆ１ｈと等しくなり、ハウジング１４の後壁１４Ｃと第２スライダ４６との間で発生する摩擦力ｆｒ１は、
【００５８】
ｆｒ１＝μ×ｆ１ｈ＝μ×（ｆ１×ｓｉｎθ２）＝μ×（（ｆｐｒｅｓｓ×ｃｏｓθ１）×ｓｉｎθ２）・・・（４）
【００５９】
となる。そして、車両上下方向における力の釣り合いにより、
【００６０】
Ｆｓ３−ｆ１ｖ＋ｆｒ１＝０・・・（５）
【００６１】
となり、式（５）に式（３）及び式（４）を代入して、式（２）が求められる。
【００６２】
一方、ペダルアーム２０が最大踏込位置から休止位置へ揺動される際には、第２スライダ用スプリング５０の付勢力によって第２スライダ４６が車両上方（図２の矢印Ｅ方向）へ摺動する。また、第２スライダ４６の摺動に連動して第１スライダ４２が車両前方（図２の矢印Ｃ方向）へ摺動する。この際には、第１スライダ用スプリング４４の付勢力が第１スライダ４２に作用すると共に、第２スライダ用スプリング５０の付勢力が、第２スライダ４６及びリンク４８を介して第１スライダ４２に作用する。これにより、ペダルアーム２０が、第１スライダ４２及びリターンスプリング２８に押圧されて、休止位置側へ揺動される。
【００６３】
また、この際のペダルアーム２０に作用する踏力のトルクＴ２は、
【００６４】
Ｔ２＝（Ｆｓ２＋Ｆ２）×ａ＋Ｆｓ１×ｂ・・・（６）
【００６５】
となる。このＦ２は、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との間に作用する力ｆｒｅｌｅａｓｅから摺動抵抗ｆｆｒｉｃｔｉｏｎを減算した力となり、
【００６６】
Ｆ２＝（ｆｒｅｌｅａｓｅ）−（ｆｆｒｉｃｔｉｏｎ）
【００６７】
ｆｒｅｌｅａｓｅ＝Ｆｓ３×ｃｏｓθ２×（ｃｏｓθ１−μ×ｓｉｎθ１））・・・（７）
【００６８】
で示される。
【００６９】
上記（７）式について、具体的に説明すると、図４に示すように、圧縮力Ｆｓ３から第２スライダ４６及びリンク４８を介して第１スライダ４２に作用する力ｆ２（圧縮力Ｆｓ３のリンク４８の軸方向における分力）は、
【００７０】
ｆ２＝Ｆｓ３×ｃｏｓθ２
【００７１】
となる。また、力ｆ２の車両前後方向における分力ｆ２ｈは、
【００７２】
ｆ２ｈ＝ｆ２×ｃｏｓθ１＝（Ｆｓ３×ｃｏｓθ２）×ｃｏｓθ１・・・（８）
【００７３】
となる。さらに、力ｆ２の車両上下方向における分力ｆ２ｖは、
【００７４】
ｆ２ｖ＝ｆ２×ｓｉｎθ１＝（Ｆｓ３×ｃｏｓθ２）×ｓｉｎθ１
【００７５】
となる。このため、分力ｆ２ｖによってハウジング１４の上壁１４Ｂから作用する反力Ｎ２は、分力ｆ２ｖと等しくなり、ハウジング１４の上壁１４Ｂと第１スライダ４２との間で発生する摩擦力ｆｒ２は、
【００７６】
ｆｒ２＝μ×ｆ２ｖ＝μ×（ｆ２×ｓｉｎθ１）＝μ×（（Ｆｓ３×ｃｏｓθ２）×ｓｉｎθ１）・・・（９）
【００７７】
となる。そして、車両前後方向における力の釣り合いにより、
【００７８】
ｆｒｅｌｅａｓｅ−ｆ２ｈ＋ｆｒ２＝０・・・（１０）
【００７９】
となり、式（１０）に式（８）及び式（９）を代入して、式（７）が求められる。
【００８０】
そして、式（１）、（２）、（６）、及び（７）から、ペダルアーム２０に作用する踏力のトルクをグラフで表すと、図５に示すようになる（なお、図５では、横軸を休止位置からペダルアーム２０が揺動（回転）される角度としている）。したがって、この図に示されるように、ペダルアーム２０が最大踏込位置側へ揺動される際とペダルアームが休止位置側へ揺動される際との間でヒステリシスが発生する。
【００８１】
ここで、上述したように、ペダルアーム２０が休止位置から最大踏込位置側へ揺動される際には、第１スライダ４２が車両後方へ摺動すると共に、第１スライダ４２の摺動に伴って、リンク４８によって第２スライダ４６に作用する力（荷重）が車両前後方向と車両上下方向とで変換される。一方、ペダルアーム２０が最大踏込位置から休止位置側へ揺動される際には、第２スライダ４６が車両上方へ摺動すると共に、第２スライダ４６の摺動に伴って、リンク４８によって第１スライダ４２に作用する力（荷重）が車両前後方向と車両上下方向とで変換される。そして、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との間では、ペダルアーム２０が揺動される方向によって異なる大きさの力が作用する。つまり、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との間で作用する力ｆｐｒｅｓｓと力ｆｒｅｌｅａｓｅとの大きさが異なる。
【００８２】
また、上記の式（１）及び式（６）から明らかなように、力Ｆ１と力Ｆ２との差によって、ペダルアーム２０の踏力のヒステリシスが発生する。そして、力Ｆ１は、力ｆｐｒｅｓｓに摺動抵抗ｆｆｒｉｃｔｉｏｎを加算したものであり、力Ｆ２は、力ｆｒｅｌｅａｓｅから摺動抵抗ｆｆｒｉｃｔｉｏｎを減算したものである。したがって、ペダルアーム２０の踏力のヒステリシスは、ハウジング１４に対する第１スライダ４２及び第２スライダ４６の摺動抵抗と、力ｆｐｒｅｓｓと力ｆｒｅｌｅａｓｅとの間で生じる差と、によって発生する。
【００８３】
さらに、第１スライダ４２及び第２スライダ４６がＰＴＦＥ等の良摺動材により製作されているため、第１スライダ４２及び第２スライダ４６とハウジング１４との間の摩擦係数μが小さくなると共に、第１スライダ４２及び第２スライダ４６の摺動抵抗ｆｆｒｉｃｔｉｏｎが小さくなる。これにより、ペダルアーム２０の踏力のヒステリシスが、主に力ｆｐｒｅｓｓと力ｆｒｅｌｅａｓｅとの間で生じる差によって発生する。
【００８４】
以上により、第１スライダ４２及び第２スライダ４６の摺動抵抗によってペダルアーム２０の踏力のヒステリシスが発生することを抑制できるため、該ヒステリシスを安定して発生させることができる。
【００８５】
これにより、初期から経年後に至るまで、アクセルペダル装置１０におけるペダルアーム２０の踏力のヒステリシス特性を安定して維持することができる。
【００８６】
また、上記式（１）、（２）、（６）、及び（７）から明らかなように、力ｆｐｒｅｓｓ及び力ｆｒｅｌｅａｓｅは、角度θ１及び角度θ２の関数であると共に、長さａ及び長さｂの関数でもある。これにより、角度θ１、角度θ２、長さａ、及び長さｂをそれぞれ変更することで、ペダルアーム２０に作用する踏力のトルクＴ１及びトルクＴ２を容易に変更できるため、ペダルアーム２０の踏力のヒステリシスを容易に変更できる。
【００８７】
さらに、ハウジング１４内には、リターンスプリング２８、第１スライダ用スプリング４４、及び第２スライダ用スプリング５０が設けられており、これらのスプリングはペダルアーム２０を休止位置へ揺動させる方向へ付勢している。このため、リターンスプリング２８、第１スライダ用スプリング４４、及び第２スライダ用スプリング５０の何れか１つが仮に破損した場合でも、２つのスプリングがペダルアーム２０を休止位置へ揺動させる方向へ付勢する。これにより、アクセルペダル装置１０を２段階のフェールセーフを備えた構造にできる。
【００８８】
さらに、ペダルアーム２０は基端部から車両下方へ向かうに従い車両後方へ傾斜して延設されており、第２スライダ４６は車両上下方向に摺動可能に構成されている。このため、ペダルアーム２０の延設方向と第２スライダ４６の摺動方向とを略一致させることができるため、ハウジング１４の車両後方への突出量を抑制でき、アクセルペダル装置１０の大型化を抑制できる。
【００８９】
また、ハウジング１４内には、第１スライダ４２をペダルアーム２０に当接させる方向（車両前方）へ付勢する第１スライダ用スプリング４４が設けられているため、図５に示すように、ペダルアーム２０に作用する踏力のトルクＴ１が、ペダルアーム２０の揺動（回転）角度に比例して増加する。これにより、ペダルアーム２０の踏み込み量に応じてペダルアーム２０のヒステリシスの量を大きくできる。
【００９０】
さらに、ハウジング１４内には、リターンスプリング２８が設けられている。また、ペダルアーム２０の当接部２４は、第１スライダ４２と当接可能に構成されており、つまり、ペダルアーム２０と第１スライダ４２とが接離可能に構成されている。これにより、第１スライダ４２又は第２スライダ４６がハウジング１４に仮に固着した場合には、リターンスプリング２８の付勢力によってペダルアーム２０を休止位置へ復帰させることができる。
【００９１】
また、ペダルアーム２０の当接部２４は、側面視で車両後方へ突出された円弧状に形成されている。これにより、ペダルアーム２０の当接部２４と第１スライダ４２とが線で当接されるため、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との接触抵抗を低減させることができる。
【００９２】
（第２の実施の形態）
【００９３】
図６には、第２の実施の形態に係るアクセルペダル装置１００が側断面図で示されており、図７には、アクセルペダル装置１００のペダルアーム２０が最大踏込位置へ揺動された状態が側断面図で示されている。アクセルペダル装置１００は、第１の実施の形態に係るアクセルペダル装置１０と略同様の構成をしているが以下の点において異なる。
【００９４】
これらの図に示されるように、アクセルペダル装置１００では、第１スライダ用スプリング４４が省略されている。このため、リターンスプリング２８及び第２スライダ用スプリング５０の付勢力によって、ペダルアーム２０が休止位置に保持される。
【００９５】
また、ペダルアーム２０に踏力が付与されて、ペダルアーム２０が休止位置から最大踏込位置へ揺動される際のペダルアーム２０の踏力のトルクＴ１は、
【００９６】
Ｔ１＝Ｆ１×ａ＋Ｆｓ１×ｂ・・・（１１）
【００９７】
となる。また、この際の力Ｆ１は、第１の実施の形態で示した力Ｆ１と同じになる。
【００９８】
一方、ペダルアーム２０が最大踏込位置から休止位置へ揺動される際のペダルアーム２０の踏力のトルクＴ２は、
【００９９】
Ｔ２＝Ｆ２×ａ＋Ｆｓ１×ｂ・・・（１２）
【０１００】
となる。この際の力Ｆ２は、第１の実施の形態で示した力Ｆ２と同じになる。
【０１０１】
これにより、第２の実施の形態においても、上記の式（１１）及び式（１２）から明らかなように、ペダルアーム２０の踏力のヒステリシスは、力Ｆ１と力Ｆ２との差によって発生する。また、力ｆｐｒｅｓｓ及びｆｒｅｌｅａｓｅは、第１の実施の形態で示した式（２）及び式（７）と同じ式で表すことができるため、ペダルアーム２０の踏力のヒステリシスは、ハウジング１４に対する第１スライダ４２及び第２スライダ４６の摺動抵抗と、力ｆｐｒｅｓｓと力ｆｒｅｌｅａｓｅとの間で生じる差と、によって発生する。
【０１０２】
さらに、第１スライダ４２及び第２スライダ４６がＰＴＦＥ等の良摺動材により製作されているため、第１スライダ４２及び第２スライダ４６とハウジング１４との間の摩擦係数μが小さくなると共に、第１スライダ４２及び第２スライダ４６の摺動抵抗ｆｆｒｉｃｔｉｏｎが小さくなる。これにより、ペダルアーム２０の踏力のヒステリシスが、主に力ｆｐｒｅｓｓと力ｆｒｅｌｅａｓｅとの間で生じる差によって発生する。
【０１０３】
以上により、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態における２段階のフェールセーフを備えた構造にできることを除いて、第１の実施の形態と同様の作用及び効果を奏する。
【０１０４】
なお、第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、第１スライダ４２及び第２スライダ４６が、ＰＴＦＥ等の良摺動材により製作されているが、第１スライダ４２及び第２スライダ４６を、例えば、合成樹脂にＰＴＦＥを含有したもので製作してもよい。つまり、使用環境（温度や湿度等）、第１スライダ４２及び第２スライダ４６に作用する応力を考慮して、第１スライダ４２及び第２スライダ４６を摺動性のよい材料で製作してもよい。
【０１０５】
また、第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、第１スライダ４２が車両前後方向に沿って摺動可能に構成されており、第２スライダ４６が車両上下方向に沿って摺動可能に構成されている。これに替えて、第２スライダ４６が車両上下方向に対して傾斜する方向に摺動可能に構成してもよい。
【０１０６】
また、ペダルアーム２０の当接部２４は、側面視で車両後方に突出される円弧状に形成されている。これに替えて、ペダルアーム２０の当接部２４を、車両後方へ突出される球面上に形成してもよい。これにより、ペダルアーム２０と第１スライダ４２とを点で当接させることができるため、ペダルアーム２０と第１スライダ４２との接触抵抗を一層低減させることができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ アクセルペダル装置
１４ ハウジング
２０ ペダルアーム
２８ リターンスプリング（第１付勢部材）
４２ 第１スライダ（第１摺動部材）
４４ 第１スライダ用スプリング（第３付勢部材）
４６ 第２スライダ（第２摺動部材）
４８ リンク（連結部材）
５０ 第２スライダ用スプリング（第２付勢部材）
１００ アクセルペダル装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に固定されたハウジングに基端部側が支持されて休止位置と最大踏込位置との間で揺動可能に構成され、前記基端部とは反対側の端部にペダルパッドが設けられたペダルアームと、
前記ペダルアームを休止位置側へ付勢する第１付勢部材と、
前記ハウジング内に設けられると共に、前記ペダルアームの前記基端部と当接され、前記ペダルアームの揺動に追従して第１方向へ摺動可能に構成された第１摺動部材と、
前記ハウジング内に設けられ、前記第１方向に交差する第２方向に摺動可能に構成された第２摺動部材と、
前記第２摺動部材を前記第２方向に沿って前記第１方向と交差する方向へ付勢する第２付勢部材と、
前記第１摺動部材と前記第２摺動部材とを連結すると共に、前記第１摺動部材又は前記第２摺動部材の摺動に伴い前記第１方向と前記第２方向とで荷重を変換可能な連結部材と、
を備えたアクセルペダル装置。
【請求項２】
前記第１摺動部材を前記ペダルアームの基端部に当接させる方向へ付勢する第３付勢部材を備えた請求項１に記載のアクセルペダル装置。
【請求項３】
前記ペダルアームが前記基端部から車両下方へ向かうに従い車両後方へ延設され、
前記第１方向が車両前後方向とされると共に、前記第２方向が車両上下方向とされた請求項１又は請求項２に記載のアクセルペダル装置。
【請求項１】
車体に固定されたハウジングに基端部側が支持されて休止位置と最大踏込位置との間で揺動可能に構成され、前記基端部とは反対側の端部にペダルパッドが設けられたペダルアームと、
前記ペダルアームを休止位置側へ付勢する第１付勢部材と、
前記ハウジング内に設けられると共に、前記ペダルアームの前記基端部と当接され、前記ペダルアームの揺動に追従して第１方向へ摺動可能に構成された第１摺動部材と、
前記ハウジング内に設けられ、前記第１方向に交差する第２方向に摺動可能に構成された第２摺動部材と、
前記第２摺動部材を前記第２方向に沿って前記第１方向と交差する方向へ付勢する第２付勢部材と、
前記第１摺動部材と前記第２摺動部材とを連結すると共に、前記第１摺動部材又は前記第２摺動部材の摺動に伴い前記第１方向と前記第２方向とで荷重を変換可能な連結部材と、
を備えたアクセルペダル装置。
【請求項２】
前記第１摺動部材を前記ペダルアームの基端部に当接させる方向へ付勢する第３付勢部材を備えた請求項１に記載のアクセルペダル装置。
【請求項３】
前記ペダルアームが前記基端部から車両下方へ向かうに従い車両後方へ延設され、
前記第１方向が車両前後方向とされると共に、前記第２方向が車両上下方向とされた請求項１又は請求項２に記載のアクセルペダル装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１２０３６（Ｐ２０１３−１１２０３６Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５７３７５（Ｐ２０１１−２５７３７５）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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