專利名稱：反作用力踏板裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具備由駕駛員操作的踏板部件及向所述踏板部件給予反作用力的馬達(dá)的反作用力踏板裝置。
背景技術(shù)：
公知一種對應(yīng)于油門踏板的操作量，從促動器對油門踏板給予反作用力的結(jié)構(gòu){例如，參照國際公開第2009/136512號(以下稱為“W02009/136512A1”。)及日本特開2007-026218 號公報(以下稱為 “JP2007-026218A”。)}。在W02009/136512A1中，對應(yīng)于目標(biāo)速度來設(shè)定促動器的反作用力給予特性，對駕駛員的油門踏板的操作進(jìn)行輔助(例如，參照其摘要及圖3A 圖3C)。在JP2007-026218A中，經(jīng)踏板桿(5)和臂部件(15)連結(jié)油門踏板(3)和伺服馬達(dá)(19)。在伺服馬達(dá)的驅(qū)動軸(19b)的前端連結(jié)齒輪(19a)，該齒輪(19a)與形成在踏板桿上的齒部(15b)嚙合。使用這種結(jié)構(gòu)，將來自伺服馬達(dá)的反作用力給予油門踏板(參照其摘要及圖1)。如上所述，在JP2007-026218A中，使用采用齒輪(19a)及齒部(15b)的減速機構(gòu)來傳遞反作用力，但在JP2007-026218A的說明書中，未發(fā)現(xiàn)關(guān)于該減速機構(gòu)的詳細(xì)(齒輪比等)情況的記載。另外，在JP2007-026218A的圖1、圖2及圖4中示出齒輪和齒部，但從這些圖中判斷，即使在使馬達(dá)的齒輪最大限旋轉(zhuǎn)的情況下，齒輪也只是其一部分與齒部嚙合，產(chǎn)生完全未與齒部嚙合的部分。于是，在齒輪中，只對其一部分持續(xù)施加大的力，產(chǎn)生磨損劇烈的部分和完全不磨損的部分。其結(jié)果是，在使馬達(dá)的齒輪最大限旋轉(zhuǎn)的情況下，與齒輪的全周與齒部嚙合的情況相比，齒輪整體的耐久性有可能下降。進(jìn)而，即使在使馬達(dá)的齒輪最大限旋轉(zhuǎn)的情況下，僅齒輪的一部分與齒部嚙合意味著馬達(dá)的驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)角度低于360°。于是，不僅是齒輪，對于馬達(dá)的各構(gòu)件，力的施加部位偏倚，與施加更平均化的力的情況相比，馬達(dá)整體的耐久性下降。尤其，在馬達(dá)為電刷式馬達(dá)的情況下，電刷式馬達(dá)的轉(zhuǎn)換器和電刷接觸的范圍被限定，只是特定部位容易磨損。于是，在磨損劇烈的部位和不劇烈的部位產(chǎn)生臺階差，很有可能使馬達(dá)整體的耐久性降低。另外，產(chǎn)生伴隨于磨損量之差的異音或負(fù)荷臺階差(馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時的旋轉(zhuǎn)阻力的差異)，有可能給用戶帶來不協(xié)調(diào)感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮這樣的問題而提出的，其目的在于，提供一種可提高傳遞反作用力的傳遞系統(tǒng)的耐久性的反作用力踏板裝置。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種不會給用戶以不協(xié)調(diào)感的反作用力踏板裝置。本發(fā)明的反作用力踏板裝置的特征在于，具備踏板部件，其供駕駛員操作；馬達(dá)，其通過始終與所述踏板部件連結(jié)的臂部件，對所述踏板部件給予反作用力；以及離合器，其設(shè)置在所述馬達(dá)和所述臂部件之間，當(dāng)所述踏板部件變位時，使所述離合器暫時斷開。根據(jù)本發(fā)明，在踏板部件變位時，使離合器暫時斷開。因此，在離合器的斷開前和斷開后，踏板部件的位置(操作量)和馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度有偏差。因此，可以避免施加于傳遞馬達(dá)的反作用力的傳遞系統(tǒng)中的構(gòu)件(馬達(dá)、踏板部件等構(gòu)件)上的力集中于特定部位，可以提高該傳遞系統(tǒng)整體的耐久性。尤其，在馬達(dá)是電刷式馬達(dá)的情況下，可使轉(zhuǎn)換器和電刷接觸的范圍擴張，可使磨損部位分散。因此，防止因伴隨于僅特定部位磨損的磨損量之差而產(chǎn)生的異音或負(fù)荷臺階差的產(chǎn)生，可以避免給用戶帶來不協(xié)調(diào)感。所謂所述踏板部件變位時，可以是所述踏板部件被踩入時或所述踏板部件返回時的任一個。在所述踏板部件包括油門踏板的情況下，可以對于所述油門踏板的操作量的每單位時間的變化量設(shè)定閾值，該閾值用于判定所述油門踏板返回，或者用于判定所述油門踏板以規(guī)定的速度返回，在所述變化量超過所述閾值時，使所述離合器暫時斷開。由此，在油門踏板返回時或以規(guī)定的速度返回時，使離合器暫時斷開。一般而言，與油門踏板的位置維持為一定的情況或油門踏板被踩入的情況相比，在油門踏板返回的情況下(尤其，在返回速度大的情況下)，可以說生成馬達(dá)的反作用力的必要性低。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在生成反作用力的必要性低的情況下，可使油門踏板的位置(操作量)與馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度錯開。因此，能夠在不會給駕駛員帶來不協(xié)調(diào)感的情況下調(diào)整油門踏板的位置(操作量)和馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系。也可以在所述馬達(dá)和所述臂部件之間具備減速器，所述減速器的減速比被設(shè)定為當(dāng)所述臂部件在變位可能范圍變位時，所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度在360°以上。由此，若使踏板部件最大限變位，則馬達(dá)旋轉(zhuǎn)360°以上。因此，與上述同樣，可以避免施加于傳遞馬達(dá)的反作用力的傳遞系統(tǒng)中的構(gòu)件(馬達(dá)、踏板部件等的構(gòu)件)上的力集中于特定部位，可以提高所述傳遞系統(tǒng)整體的耐久性。尤其，在馬達(dá)是電刷式馬達(dá)的情況下，可使轉(zhuǎn)換器和電刷接觸的范圍擴張，可使磨損部位分散。因此，防止因伴隨于僅特定部位磨損的磨損量之差而產(chǎn)生的異音或負(fù)荷臺階差的產(chǎn)生，可以避免給用戶帶來不協(xié)調(diào)感。另外，即使在所述離合器有故障的情況下，也可以保證馬達(dá)旋轉(zhuǎn)360°以上，可以起到上述那樣的作用及效果?？梢约词乖诓恍枰伤鲴R達(dá)生成反作用力的情況下，也使所述馬達(dá)動作，以抑制從所述馬達(dá)到所述踏板部件的動力傳遞系統(tǒng)中的游隙。由此，在不需要由馬達(dá)生成反作用力的情況下，也可以抑制從馬達(dá)到踏板部件的動力傳遞系統(tǒng)中的游隙。因此，在之后由馬達(dá)生成反作用力的情況下，可以提高反作用力生成的響應(yīng)性。所述反作用力踏板裝置還可以具有在所述馬達(dá)的反作用力的產(chǎn)生方向上，獨立于所述馬達(dá)而另外始終給予作用力的施力部件，所述施力部件通過所述作用力抑制從所述馬達(dá)到所述踏板部件的動力傳遞系統(tǒng)中的游隙。由此，在不需要由馬達(dá)生成反作用力的情況下，也可以抑制從馬達(dá)到踏板部件的動力傳遞系統(tǒng)中的游隙。因此，在之后由馬達(dá)生成反作用力的情況下，可以提高反作用力生成的響應(yīng)性?？梢栽谒鲴R達(dá)和所述施力部件之間具有第2減速器。由此，例如，只要設(shè)定第2減速器，以使基于所述施力部件的作用力的、馬達(dá)的輸出軸的旋轉(zhuǎn)角度減少，就可以容易微 調(diào)整施力部件的作用力。


圖1是搭載有本發(fā)明的一實施方式的油門踏板裝置的車輛的框圖。圖2是所述油門踏板裝置的外觀立體圖。圖3是所述油門踏板裝置的外觀側(cè)視圖。圖4是表示油門踏板的操作量與作用力產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的第I作用力之間的關(guān)系的圖。圖5是所述實施方式中的動力給予裝置的內(nèi)部構(gòu)成圖。圖6是表示在未使用游隙補償力的比較例中，在未產(chǎn)生馬達(dá)反作用力的狀態(tài)下的力的產(chǎn)生狀態(tài)的說明圖。圖7是表示在使用所述游隙補償力的所述實施方式中，在未產(chǎn)生馬達(dá)反作用力的狀態(tài)下的力的產(chǎn)生狀態(tài)的說明圖。圖8是電子控制裝置控制離合器的連接及斷開的流程圖。圖9是表示油門踏板的狀態(tài)及操作量、馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度、馬達(dá)的反作用力、和離合器的連接/開放狀態(tài)之間的關(guān)系的一例的說明圖。圖10是表示圖7所示結(jié)構(gòu)的第I變形例的圖。圖11是表示圖7所示結(jié)構(gòu)的第2變形例的圖。
具體實施例方式A. 一實施方式1.車輛10的構(gòu)成(I)整體構(gòu)成圖1是搭載有本發(fā)明的一實施方式的油門踏板裝置12 (反作用力踏板裝置)的車輛10的框圖。圖2是油門踏板裝置12的外觀立體圖。圖3是油門踏板裝置12的外觀側(cè)視圖。車輛10例如是汽油車?；蛘撸部梢允前ɑ旌蟿恿囕v及燃料電池車的電動車。車輛10除了油門踏板裝置12外，還具備驅(qū)動系統(tǒng)14、電子控制裝置16 (以下稱為“ECU16”。)。(2)油門踏板裝置12油門踏板裝置12具備油門踏板20、踏板側(cè)臂22、作用力產(chǎn)生裝置24、動力給予裝置26。(a)踏板側(cè)臂22如圖2及圖3所示，踏板側(cè)臂22的一端(以下稱為“端部22a”。)經(jīng)軸部件28可回旋地連結(jié)于油門踏板20。踏板側(cè)臂22的另一端(未圖示)可回旋地被支承于作用力產(chǎn)生裝置24。(b)作用力產(chǎn)生裝置24作用力產(chǎn)生裝置24通過機械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生用于讓踩入的油門踏板20回到原位置的作用力(以下稱為“第I作用力Fsl”[N]。)，并將該作用力通過踏板側(cè)臂22給予給油門踏板
20。如圖1所示，作用力產(chǎn)生裝置24在其內(nèi)部具備復(fù)位彈簧30、滯后特性生成部32、操作量傳感器34。滯后特性生成部32在復(fù)位彈簧30所產(chǎn)生的第I作用力Fsl上產(chǎn)生滯后特性。即，如圖4所示，滯后特性生成部32在踩入油門踏板20時，增大第I作用力Fsl，在油門踏板20返回時，減小第I作用力Fsl。作為復(fù)位彈簧30及滯后特性生成部32的構(gòu)成，例如可以適用國際公開第01/19638號記載的技術(shù)。操作量傳感器34對應(yīng)于踏板側(cè)臂22的變位，對油門踏板20的距離原位置的踩入量(操作量Θ )[度]進(jìn)行檢測，并輸出給ECU16。操作量傳感器34也可以設(shè)置于作用力產(chǎn)生裝置24以外的部位。(c)動力給予裝置26在圖5中表示動力給予裝置26的概略的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。動力給予裝置26生成對油門踏板20的動力(以下稱為“馬達(dá)動力Fm”[N]。)，如圖1 圖3及圖5所示，其具有作為促動器的馬達(dá)36、減速器單元38、馬達(dá)側(cè)臂40、追加彈簧42。馬達(dá)36產(chǎn)生與來自E⑶16的控制信號Sm相應(yīng)的馬達(dá)動力Fm。本實施方式的馬達(dá)36是直流型的電刷式馬達(dá)，其具有:在殼體54上固定的永久磁石52、以輸出軸58為中心旋轉(zhuǎn)的電樞56、用于控制電流的朝向的轉(zhuǎn)換器60、及通過轉(zhuǎn)換器60向電樞56流通電流的電刷62。由馬達(dá)36生成的馬達(dá)動力Fm經(jīng)輸出軸58向減速器單元38輸出。也可以取代馬達(dá)36，采用其他的驅(qū)動力生成機構(gòu)(例如，氣壓促動器)。如圖1及圖5所示，減速器單元38具有離合器70和減速器72。離合器70基于來自E⑶16的控制信號Sc，對馬達(dá)36的輸出軸58與減速器72的輸入軸74之間的連結(jié)狀態(tài)進(jìn)行控制。作為離合器70，例如可以采用牙嵌式離合器或電磁離合器。減速器72用于相對于輸入軸74的旋轉(zhuǎn)角度以規(guī)定的齒輪比使輸出軸76旋轉(zhuǎn)。減速器72除了輸入軸74及輸出軸76，還具備在它們之間配置的中間軸78。在減速器72中，在輸入軸74的一端形成的第I齒輪80與在中間軸78的一端形成的第2齒輪82哨合，并且在中間軸78的另一端形成的第3齒輪84與在輸出軸76的一端形成的第4齒輪86哨合。對于減速器72中的齒輪比的詳細(xì)情況后述。如圖2及圖3所示，馬達(dá)側(cè)臂40的回旋軸部44與減速器單元38連結(jié)，馬達(dá)側(cè)臂40能夠以回旋軸部44(回旋軸Ax)為中心回旋。馬達(dá)側(cè)臂40的一端(以下稱為“端部40a”。)抵接于踏板側(cè)臂22的端部22a，另一端(以下稱為“端部40b”。)與追加彈簧42
的一端連結(jié)。追加彈簧42的一端與馬達(dá)側(cè)臂40連結(jié)，另一端與托架46連結(jié)。托架46被固定于未圖示的車身上。馬達(dá)側(cè)臂40通過受到來自追加彈簧42的作用力(以下稱為“第2作用力Fs2”[N]。)，從而繞回旋軸部44被推向圖2及圖3中的X方向。因此，馬達(dá)側(cè)臂40的端部40a將踏板側(cè)臂22的端部22a推向圖2及圖3中的Y方向。由此，馬達(dá)側(cè)臂40的端部40a始終與踏板側(cè)臂22的端部22a抵接。需要說明的是，通過取上述那樣的結(jié)構(gòu)，馬達(dá)側(cè)臂40的可回旋范圍0ma[° ](圖3)被限制在規(guī)定值(例如，22° )。另外，當(dāng)離合器70處于連結(jié)狀態(tài)時，若馬達(dá)36產(chǎn)生馬達(dá)動力Fm，則馬達(dá)動力Fm經(jīng)減速器單元38、馬達(dá)側(cè)臂40及踏板側(cè)臂22被傳遞給油門踏板20。由此，在油門踏板20上，除了來自復(fù)位彈簧30的第I作用力Fsl及來自追加彈簧42的第2作用力Fs2外，還施加有來自馬達(dá)36的馬達(dá)動力Fm。(3)驅(qū)動系統(tǒng)14驅(qū)動系統(tǒng)14是給車輛10提供驅(qū)動力的機構(gòu),具備未圖示的發(fā)動機、傳動裝置、車輪等。(4)ECU16E⑶16根據(jù)操作量傳感器34檢測的油門踏板20的操作量Θ，控制驅(qū)動系統(tǒng)14和動力給予裝置26。2.與油門踏板20相應(yīng)的各部分的動作由于具有以上那樣的結(jié)構(gòu)，所以在駕駛員踩入油門踏板20時，油門踏板20以其基部20a為中心回旋，伴隨該回旋，油門踏板20的前端向下方移動。伴隨與此，與油門踏板20的相對角度發(fā)生變化，同時踏板側(cè)臂22的端部22a向下方回旋移動。此時，踏板側(cè)臂22受到來自作用力產(chǎn)生裝置24(復(fù)位彈簧30)的第I作用力Fsl。另外，在踏板側(cè)臂22向下方回旋移動時，踏板側(cè)臂22的端部22a按壓馬達(dá)側(cè)臂40的端部40a。其結(jié)果是，踏板側(cè)臂22的端部22a與馬達(dá)側(cè)臂40的端部40a —起向下方移動。此時，通過馬達(dá)側(cè)臂40的回旋，由于追加彈簧42被拉伸，所以在馬達(dá)側(cè)臂40上作用有作為原點復(fù)原力的第2作用力Fs2。進(jìn)而，E⑶16對應(yīng)于操作量傳感器34檢測的操作量Θ，來設(shè)定馬達(dá)36的輸出、即馬達(dá)動力Fm。該馬達(dá)動力Fm經(jīng)減速器單元38傳遞給馬達(dá)側(cè)臂40。因此，在踏板側(cè)臂22上，作用有從駕駛員對油門踏板20的踏力，并且作用有來自復(fù)位彈簧30的第I作用力Fsl、來自馬達(dá)36的馬達(dá)動力Fm及來自追加彈簧42的第2作用力 Fs2。3.馬達(dá)輸出的控制(I)概要如上所述，在本實施方式中，作為施加于油門踏板20的作用力，例如有:作用力產(chǎn)生裝置24產(chǎn)生的第I作用力Fsl、馬達(dá)36產(chǎn)生的馬達(dá)動力Fm、追加彈簧42產(chǎn)生的第2作用力Fs2。以下，將施加于油門踏板20上的作用力的合計稱為合計作用力Ft。在合計作用力Ft之中，馬達(dá)動力Fm和第2作用力Fs2是通過將動力給予裝置26裝在車輛10上而被追加的。另一方面，即使在未將動力給予裝置26裝入車輛10是情況下，第I作用力Fsl也被施加于油門踏板20。另外，本實施方式的馬達(dá)動力Fm具有如下兩個功能:其一，作為用于讓駕駛員知道適當(dāng)?shù)牟僮髁喀ǖ鸟R達(dá)反作用力Fr的功能，其二，作為抑制在從馬達(dá)36到馬達(dá)側(cè)臂40的動力傳遞系統(tǒng)(即，動力給予裝置26)中產(chǎn)生的游隙，并維持各部件間的接觸的游隙補償力Fb的功能。因此，ECU16將馬達(dá)反作用力Fr的控制及游隙補償力Fb的控制組合起來作為馬達(dá)動力Fm的控制。(2)馬達(dá)反作用力Fr的控制如上所述，馬達(dá)反作用力Fr是用于讓駕駛員知道適當(dāng)?shù)牟僮髁喀ǖ鸟R達(dá)動力Fm。在馬達(dá)反作用力Fr的控制中，采用由操作量傳感器34檢測的操作量Θ以及由未圖示的車速傳感器檢測的車速[km/h]等。作為馬達(dá)反作用力Fr的控制，例如，可以使用上述的W02009/136512A1中記載的技術(shù)。
(3)游隙補償力Fb的控制(a)游隙補償力Fb的控制的詳細(xì)如上所述，游隙補償力Fb是用于抑制在動力給予裝置26中產(chǎn)生的游隙，維持各部件間的接觸的馬達(dá)動力Fm。S卩，通過游隙補償力Fb，維持馬達(dá)36和離合器70之間的接觸，并且維持離合器70內(nèi)的、第I齒輪80和第2齒輪82之間、第3齒輪84和第4齒輪86之間、輸出軸76和馬達(dá)側(cè)臂40之間、及馬達(dá)側(cè)臂40和踏板側(cè)臂22之間的接觸。游隙補償力Fb的具體的控制是如下那樣進(jìn)行的。即，事先預(yù)先設(shè)定為了抑制動力給予裝置26中的游隙而所需的馬達(dá)動力Fm的最小值Fmin [N]。最小值Fmin例如可以使用實測值或模擬值。此時，可以考慮追加彈簧42的第2作用力Fs2的影響。而且，以馬達(dá)動力Fm不低于最小值Fmin的方式生成游隙補償力Fb。換言之，在游隙補償力Fb以外的馬達(dá)動力Fm(在本實施方式中為馬達(dá)反作用力Fr)低于最小值Fmin時，以馬達(dá)反作用力Fr和最小值Fmin之差為游隙補償力Fb (在Fr < Fmin時,Fb = Fr-Fmin,在Fr彡Fmin時，F(xiàn)b = O。)?；蛘?不管馬達(dá)反作用力Fr的大小如何,也可將馬達(dá)反作用力Fr為零時的等于最小值Fmin的值設(shè)定為游隙補償力Fb。(b)本實施方式和比較例的比較圖6表示在未使用游隙補償力Fb的比較例中，在未產(chǎn)生馬達(dá)反作用力Fr的狀態(tài)下的力(第2作用力Fs2)的產(chǎn)生狀態(tài)。圖7表示在本實施方式中，在未產(chǎn)生馬達(dá)反作用力Fr的狀態(tài)下的力(第2作用力Fs2及游隙補償力Fb)的產(chǎn)生狀態(tài)。需要說明的是，為了使說明容易，在圖6及圖7中，對于復(fù)位彈簧30及來自其的第I作用力Fsl未作考慮。如圖6所示，在比較例中，在馬達(dá)36未產(chǎn)生馬達(dá)動力Fm的情況下，在馬達(dá)36和離合器70之間、離合器70內(nèi)、離合器70和減速器72之間、減速器72內(nèi)、及減速器72和馬達(dá)側(cè)臂40之間，有可能產(chǎn)生非接觸部位(即，游隙)。因此，在馬達(dá)36開始產(chǎn)生馬達(dá)動力Fm時，產(chǎn)生馬達(dá)動力Fm的傳遞滯后，并且有可能產(chǎn)生伴隨于各部位的接觸的異音。另一方面，如圖7所不,在本實施方式中，即使在馬達(dá)36未產(chǎn)生馬達(dá)反作用力Fr的情況下，也產(chǎn)生游隙補償力Fb。因此，能夠消除馬達(dá)36和離合器70之間、離合器70內(nèi)、離合器70和減速器72之間、減速器72內(nèi)、及減速器72和馬達(dá)側(cè)臂40之間的非接觸部位(即，游隙)。因此，在開始產(chǎn)生馬達(dá)反作用力Fr時，不會產(chǎn)生馬達(dá)動力Fm的傳遞滯后，并且可以防止伴隨于各部位的接觸的異音的產(chǎn)生。需要說明的是，如后所述，在本實施方式中，存在進(jìn)行斷開離合器70的控制的情況，但在該情況下，可以中止游隙補償力Fb的生成。另外，在圖6及圖7中，通過使追加彈簧42的第2作用力Fs2作用于馬達(dá)36偵牝也有時能夠抑制馬達(dá)36和離合器70之間、離合器70內(nèi)、離合器70和減速器72之間、減速器72內(nèi)、及減速器72和馬達(dá)側(cè)臂40之間的非接觸部位的產(chǎn)生。但是，在追加彈簧42的情況下，在油門踏板20回到原位置時，無法繼續(xù)對馬達(dá)36側(cè)施力。在使用游隙補償力Fb時，即使在油門踏板20回到原位置的情況下，也可以起到上述那樣的效果。4.離合器70的控制下面，對本實施方式的離合器70的控制進(jìn)行說明。在本實施方式中，在使離合器70斷開的期間，使馬達(dá)36的輸出軸58的旋轉(zhuǎn)角度(馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度Θ m)(相位)與減速器72的輸入軸74的旋轉(zhuǎn)角度(相位)之間的關(guān)系變化。由此，防止分別在馬達(dá)36及減速器72中使用部位偏倚(馬達(dá)動力Fm的大部分只作用于馬達(dá)36及減速器72的一部分)。離合器70的控制是ECU16根據(jù)來自操作量傳感器34的操作量Θ來進(jìn)行的。圖8是E⑶16控制離合器70的連接及斷開的流程圖。在步驟SI中，E⑶16從操作量傳感器34取得操作量Θ。在步驟S2中，E⑶16判定操作量Θ是否是閾值ΤΗ_Θ以上。閾值ΤΗ_Θ是用于判定使離合器70連接還是使其斷開的第I閾值。在本實施方式中，閾值ΤΗ_Θ是在需要產(chǎn)生馬達(dá)反作用力Fr時用于判定是否踩入油門踏板20的閾值，在操作量Θ小于閾值ΤΗ_Θ的情況下，不需要給予馬達(dá)反作用力Fr。當(dāng)操作量Θ在閾值ΤΗ_Θ以上的情況下(S2:是)，可以說應(yīng)產(chǎn)生馬達(dá)反作用力Fr而油門踏板20處于正被踩入的狀態(tài)(例如，車輛10為加速狀態(tài)或以目標(biāo)速度的巡航狀態(tài))。在該情況下，進(jìn)入步驟S3。另一方面，當(dāng)操作量Θ小于閾值ΤΗ_Θ的情況下(S2:否)，可以說應(yīng)產(chǎn)生馬達(dá)反作用力Fr而油門踏板20處于未被踩入的狀態(tài)(例如，車輛10為停止?fàn)顟B(tài)或低于目標(biāo)速度的狀態(tài))。在該情況下，進(jìn)入步驟S6。在步驟S3中，E⑶16算出操作量Θ的每單位時間的變化量Λ Θ [度/秒]。在步驟S4中，E⑶16判定變化量Λ Θ是否在閾值ΤΗ_Λ Θ以上。閾值ΤΗ_Λ Θ是用于判定使離合器70連接還是使其斷開的第2閾值。在本實施方式中，閾值ΤΗ_Λ Θ是用于判定用戶是否讓油門踏板20返回的閾值，例如可以設(shè)定零或小于零的規(guī)定值。當(dāng)變化量Λ Θ在閾值ΤΗ_Λ Θ以上的情況下(S4:是)，可以說油門踏板20處于停止?fàn)顟B(tài)(車輛10為定速狀態(tài))或被踩入的狀態(tài)(車輛10為加速狀態(tài))。在該情況下，在步驟S5中，E⑶16使用控制信號Sc將離合器70設(shè)成連接狀態(tài)。由此，馬達(dá)36生成的馬達(dá)動力Fm經(jīng)離合器70傳遞給減速器72。當(dāng)變化量Λ Θ小于閾值ΤΗ_Λ Θ的情況下(S4:否)，可以說油門踏板20處于返回狀態(tài)(車輛10為減速狀態(tài))。在該情況下，進(jìn)入步驟S6。當(dāng)在步驟S2中操作量Θ小于閾值ΤΗ_ Θ的情況下(S2:否)或在步驟S4中變化量Λ Θ小于閾值ΤΗ_Λ Θ的情況下(S4:否)，在步驟S6中，E⑶16使用控制信號Sc將離合器70設(shè)成斷開狀態(tài)。由此，馬達(dá)36生成的馬達(dá)動力Fm不會傳遞給減速器72。在此，在油門踏板20返回的狀態(tài)下，即在操作量Θ減少的狀態(tài)的情況下(S4:否)，馬達(dá)36的輸出軸58的旋轉(zhuǎn)角度(馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度Θ m)(相位)與減速器72的輸入軸74的旋轉(zhuǎn)角度(相位)產(chǎn)生偏差。其結(jié)果是，馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度0m與油門踏板20的操作量Θ產(chǎn)生偏差。E⑶16在車輛10行駛的期間，反復(fù)進(jìn)行圖8的處理。圖9是表示油門踏板20的狀態(tài)及操作量Θ、馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度Θ m、馬達(dá)反作用力Fr、及離合器70的連接/斷開狀態(tài)之間的關(guān)系的一例的說明圖。需要說明的是，在圖9的例子中，是沒有減速器72的例子，未考慮后述那樣的齒輪比的影響(未采用后述的齒輪比η)。因此，請留意圖9中的操作量Θ及旋轉(zhuǎn)角度em的數(shù)值只不過是有助于理解的參考值。在圖9的時刻tl，車輛10是以目標(biāo)速度或其附近的速度行駛中，油門踏板20的位置是適當(dāng)?shù)?。換言之，油門踏板20的操作量Θ在閾值ΤΗ_Θ (例如，ΤΗ_Θ =5)以上(S2:是)。在該狀態(tài)下，馬達(dá)36較大地產(chǎn)生馬達(dá)反作用力Fr，另外，離合器70是連接狀態(tài)。在時刻t2，油門踏板20從時刻tl的位置被進(jìn)一步踩入。該狀態(tài)是駕駛員為了加速而踩入油門踏板20的狀態(tài)，在該時刻t2，為了容易踩入油門踏板20，馬達(dá)36減小馬達(dá)反作用力Fr。另外，由于操作量Θ的每單位時間的變化量Λ Θ在閾值ΤΗ_Λ Θ (例如，零)以上，所以離合器70維持連接狀態(tài)。因此，在時刻t2，與時刻tl相比，油門踏板20的操作量Θ和馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度em分別增加。在時刻t3，駕駛員結(jié)束加速，轉(zhuǎn)向定速行駛，所以是使油門踏板20暫時返回的狀態(tài)。因此，在時刻t3，與時刻t2相比，油門踏板20的操作量Θ減少。另一方面，在使油門踏板20返回的情況下，變化量Λ Θ小于閾值ΤΗ_Λ Θ。另外，操作量Θ小于閾值ΤΗ_Θ。因此，E⑶16將離合器70設(shè)成斷開狀態(tài)。因此，時刻t3的馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度Θ m與時刻t2相比，是相同的值。時刻t4是駕駛員再次踩入油門踏板20，回到定速行駛的狀態(tài)。在時刻t4，與時刻tl同樣，油門踏板20的位置適當(dāng)。因此，馬達(dá)36產(chǎn)生馬達(dá)反作用力Fr，另外，離合器70是連接狀態(tài)。時刻t4的油門踏板20的操作量Θ與時刻tl相同。另一方面，時刻t4的馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度0 m與時刻tl不同。這是因為，在時刻t3使油門踏板20返回之際，由于離合器70為斷開狀態(tài)，所以在操作量Θ與旋轉(zhuǎn)角度0m上產(chǎn)生偏差。如此,通過對應(yīng)于油門踏板20的操作而在操作量Θ和旋轉(zhuǎn)角度Qm上產(chǎn)生偏差，從而可使馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度0m在360°以上。5.減速器72的齒輪比如上所述，在本實施方式中，通過在油門踏板20的操作量Θ和馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度θπι之間產(chǎn)生偏差，從而使馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度0m在360°以上。在本實施方式中，還通過調(diào)整減速器72的齒輪比η，保證馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度0 m在360°以上。首先，齒輪比η如下述那樣由式(I)定義。Θ m = Θ ma Xn (I)如上所述，Θ ma是馬達(dá)側(cè)臂40的可回旋范圍(參照圖3)。在此，為了使旋轉(zhuǎn)角度0m為360°以上，需要下述式(2)成立。Θ maXn ^ 360 (2)將式⑵變形，成為式(3)。n ^ 360/ Θ ma (3)因此，如果知道可回旋范圍9ma，就能夠確定齒輪比n。例如，在可回旋范圍0ma為22°的情況下，齒輪比η為16.37 ( ^ 360/22)以上，由此可使旋轉(zhuǎn)角度0m為360°以上。通過如上述那樣設(shè)定齒輪比n，假如，即使在由于離合器70的故障而無法使離合器70成為斷開狀態(tài)的情況下，也可以保證馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度0 m在360°以上。需要說明的是，在上述中，基于作為油門踏板20的最大可動區(qū)域的可回旋范圍0ma進(jìn)行了說明，但是，也可以根據(jù)對于油門踏板20的常用可動區(qū)域的回旋范圍來設(shè)定齒輪比η。所謂常用可動區(qū)域是指在行駛中使用比例高的油門踏板20的回旋范圍，例如以在進(jìn)行定速行駛時設(shè)定的目標(biāo)速度為基準(zhǔn)、與一定范圍的速度對應(yīng)的油門踏板20的回旋范圍。因此，作為齒輪比η的范圍，優(yōu)選將馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度0m設(shè)定為例如720°以上。另外，若考慮減速器72的耐久性等，則優(yōu)選可以將馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度Qma設(shè)定為例如1440°以下。6.本實施方式的效果如以上那樣，根據(jù)本實施方式，在使油門踏板20變位時，使離合器70暫時斷開(圖8的S6)。因此，在離合器70的斷開前和斷開后，油門踏板20的操作量Θ與馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度θπι有偏差(相對的位置關(guān)系變化)。因此，能夠避免施加于傳遞馬達(dá)動力Fm的動力給予裝置26中的構(gòu)件(馬達(dá)36等構(gòu)件)上的力集中在特定部位，從而提高動力給予裝置26整體的耐久性。尤其，在本實施方式中，由于馬達(dá)36是電刷式馬達(dá)，因此可使轉(zhuǎn)換器60和電刷62接觸的范圍擴張，可使磨損部位分散。因此，可以防止因伴隨于僅特定部位磨損的磨損量之差而產(chǎn)生的異音或負(fù)荷臺階差的產(chǎn)生，避免給用戶帶來不協(xié)調(diào)感。在本實施方式中，對于操作量θ的每單位時間的變化量△ Θ，設(shè)定用于判定油門踏板20返回的閾值ΤΗ_Λ Θ，離合器70在變化量Λ Θ超過閾值ΤΗ_Λ Θ時(在本實施方式中，變化量Λ Θ小于閾值ΤΗ_Λ Θ時)暫時斷開(圖8的S4:否一S6)。由此，在油門踏板20返回時將離合器70暫時斷開。一般而言，與油門踏板20的位置維持為一定的情況或油門踏板20被踩入的情況相比，在油門踏板20返回的情況下(尤其，在返回速度大的情況下)，可以說生成馬達(dá)反作用力Fr的必要性低。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在生成反作用力Fr的必要性低的情況下，可使油門踏板20的操作量Θ與馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度em錯開。因此，能夠在不會給駕駛員帶來不協(xié)調(diào)感的情況下調(diào)整操作量Θ和旋轉(zhuǎn)角度關(guān)系。在本實施方式中，在馬達(dá)36和馬達(dá)側(cè)臂40之間具備減速器72，減速器72的齒輪比η被設(shè)定成:在馬達(dá)側(cè)臂40在可回旋范圍0ma變位時，馬達(dá)36的旋轉(zhuǎn)角度0m在360°以上。由此，若使油門踏板20最大限變位，則馬達(dá)36旋轉(zhuǎn)360°以上。因此，與上述同樣，可以避免施加于馬達(dá)36的構(gòu)件上的力集中于特定部位，可以提高動力給予裝置26整體的耐久性。尤其，由于馬達(dá)36是電刷式馬達(dá)，所以可使轉(zhuǎn)換器60和電刷62接觸的范圍擴張，能夠使磨損部位分散。因此，能夠防止因伴隨于僅特定部位磨損的磨損量之差而產(chǎn)生的異音或負(fù)荷臺階差的產(chǎn)生。另外，即使在離合器70有故障的情況下，可保證馬達(dá)36旋轉(zhuǎn)360°以上，可以起到上述那 樣的作用及效果。在本實施方式中，即使在不需要馬達(dá)反作用力Fr的生成的情況下，通過產(chǎn)生游隙補償力Fb，從而抑制從馬達(dá)36到油門踏板20的動力傳遞系統(tǒng)中的游隙。由此，在不需要馬達(dá)反作用力Fr的生成的情況下，能夠抑制從馬達(dá)36到油門踏板20的動力傳遞系統(tǒng)中的游隙。因此，在之后生成馬達(dá)反作用力Fr的情況下，可以提高馬達(dá)反作用力Fr的生成的響應(yīng)性。B.變形例需要說明的是，本發(fā)明不限于上述實施方式，基于其說明書的記載內(nèi)容，當(dāng)然可以采用各種結(jié)構(gòu)。例如，可以采用以下結(jié)構(gòu)。1.車輛 10在上述實施方式中，車輛10為汽油車，但不限于此，也可以是包括混合動力車輛及燃料電池車在內(nèi)的電動車。2.油門踏板20在上述實施方式中，給予馬達(dá)動力Fm的踏板為油門踏板20，但是對制動踏板也可以適用同樣結(jié)構(gòu)。即，在對制動踏板可給予馬達(dá)動力Fm的結(jié)構(gòu)中，如上所述，也可以利用離合器70、游隙補償力Fb及齒輪比η。3.作用力產(chǎn)生裝置24在上述實施方式中，作用力產(chǎn)生裝置24僅由機械結(jié)構(gòu)構(gòu)成，但也可以具有電的或電磁的機構(gòu)。4.動力給予裝置26在上述實施方式中，作為生成給予油門踏板20的動力(作用力)的裝置，采用了馬達(dá)36，但不限于此，也可以采用其他的驅(qū)動力生成機構(gòu)(例如，空氣壓促動器)。在上述實施方式中，經(jīng)踏板側(cè)臂22向油門踏板20傳遞馬達(dá)動力Fm及第2作用力Fs2，但不限于此，例如，也可以從動力給予裝置26直接向油門踏板20傳遞馬達(dá)動力Fm及第2作用力Fs2。在上述實施方式中，組合了離合器70、游隙補償力Fb及齒輪比η的利用，但也可以僅使用任一個或兩個。在上述實施方式中，將離合器70配置在馬達(dá)36和減速器72之間，但不限于此，也可以配置在減速器72和馬達(dá)側(cè)臂40之間。在上述實施方式中，在使油門踏板20返回時將離合器70斷開，但斷開離合器70不限于此。例如，也可以在駕駛員要求加速時斷開離合器70。即，E⑶16也可以預(yù)先設(shè)定用于判定加速的意圖的變化量Λ Θ的閾值ΤΗ_Λ Θ 2，在變化量Λ Θ在閾值ΤΗ_Λ Θ 2以上時斷開離合器70，在變化量Λ Θ小于閾值ΤΗ_Λ Θ 2時連接離合器70?；蛘撸珽⑶16也可以判定馬達(dá)反作用力Fr的指令值是否為零，在該指令值為零時，將離合器70斷開，在該指令值是零以外的值時，連接離合器70。在上述實施方式中，利用游隙補償力Fb抑制動力給予裝置26中的游隙，但該游隙的抑制方法不限于此。圖10表示圖7所示結(jié)構(gòu)的第I變形例。圖11表示圖7所示結(jié)構(gòu)的第2變形例。在圖10中，改變追加彈簧42 (施力部件)的配置，使來自追加彈簧42的第2作用力Fs2施加于馬達(dá)36的輸出軸58。為此，例如，可以使第I變形例中的馬達(dá)36的輸出軸58不僅向離合器70側(cè)(圖10中，左側(cè))突出，還向追加彈簧42側(cè)(圖10中，右側(cè))突出。另外，來自追加彈簧42的第2作用力Fs2施加的方向與馬達(dá)反作用力Fr的產(chǎn)生方向相同。根據(jù)圖10的第I變形例，在馬達(dá)36的輸出軸58上始終作用有向馬達(dá)反作用力Fr的生成方向的作用力(第2作用力Fs2)，即使在不生成馬達(dá)動力Fm的情況下，也可以抑制動力給予裝置26中的游隙。換言之，不是馬達(dá)36，而是追加彈簧42生成游隙補償力Fb。因此，在之后生成馬達(dá)反作用力Fr的情況下，可以提高馬達(dá)反作用力Fr的生成的響應(yīng)性。在圖11中，在圖10的結(jié)構(gòu)中在馬達(dá)36和追加彈簧42之間設(shè)有第2減速器90。第2減速器90用于使由追加彈簧42的第2作用力Fs2引起的馬達(dá)36的輸出軸58的旋轉(zhuǎn)角度減少。由此，除了第I變形例中的效果以外，還容易微調(diào)整基于追加彈簧42的第2作用力Fs2 (在此，還意味著游隙補償力Fb)。
權(quán)利要求
1.一種反作用力踏板裝置(12)，其特征在于，具備: 踏板部件(20、22)，其供駕駛員操作； 馬達(dá)(36)，其通過始終與所述踏板部件(20、22)連結(jié)的臂部件(40)，對所述踏板部件(20,22)給予反作用力；以及 離合器(70)，其設(shè)置在所述馬達(dá)(36)和所述臂部件(40)之間， 當(dāng)所述踏板部件(20、22)變位時，使所述離合器(70)暫時斷開。
2.如權(quán)利要求1所述的反作用力踏板裝置(12)，其特征在于， 在使所述踏板部件(20、22)返回時，使所述離合器(70)暫時斷開。
3.如權(quán)利要求1所述的反作用力踏板裝置(12)，其特征在于， 所述踏板部件(20、22)包括油門踏板(20)， 對于所述油門踏板(20)的操作量的每單位時間的變化量設(shè)定閾值，該閾值用于判定所述油門踏板(20)返回，或者用于判定所述油門踏板(20)以規(guī)定的速度返回， 在所述變化量超過所述閾值時，使所述離合器(70)暫時斷開。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的反作用力踏板裝置(12)，其特征在于， 在所述馬達(dá)(36)和所述臂部件(40)之間具備減速器(72)， 所述減速器(72)的 減速比被設(shè)定為:當(dāng)所述臂部件(40)在變位可能范圍變位時，所述馬達(dá)(36)的旋轉(zhuǎn)角度在360°以上。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的反作用力踏板裝置(12)，其特征在于， 即使在不需要由所述馬達(dá)(36)生成反作用力的情況下，也使所述馬達(dá)(36)動作，以抑制從所述馬達(dá)(36)到所述踏板部件(20、22)的動力傳遞系統(tǒng)(26)中的游隙。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的反作用力踏板裝置(12)，其特征在于， 所述反作用力踏板裝置(12)還具有在所述馬達(dá)(36)的反作用力的產(chǎn)生方向上，獨立于所述馬達(dá)(36)而另外始終給予作用力的施力部件(42)， 所述施力部件(42)通過所述作用力抑制從所述馬達(dá)(36)到所述踏板部件(20、22)的動力傳遞系統(tǒng)(26)中的游隙。
7.如權(quán)利要求6所述的反作用力踏板裝置(12)，其特征在于， 在所述馬達(dá)(36)和所述施力部件(42)之間具有第2減速器(90)。
全文摘要
提供一種反作用力踏板裝置(12)，其具備踏板部件(20、22)，其供駕駛員操作；馬達(dá)(36)，其通過始終與踏板部件(20、22)連結(jié)的臂部件(40)，對踏板部件(20、22)給予反作用力；以及離合器(70)，其設(shè)置在馬達(dá)(36)和臂部件(40)之間。當(dāng)踏板部件(20、22)變位時，使離合器(70)暫時斷開。
文檔編號G05G5/03GK103080865SQ20118004036
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者丸山耕平, 千尚人, 根布谷秀人, 江原徹 申請人:本田技研工業(yè)株式會社