スロットルペダル

[関連出願] 本出願は、本明細書に参照として含まれる2014年7月30日に出願された米国特許出願第62/030,923号に対する優先権を主張する。

[連邦政府による支援を受けた研究又は開発の記載] 適用なし。

本出願は、例えば車両に使用されるスロットルペダルに関し、特に非接触ホール効果技術を利用する改良されたスロットルペダルに関する。

スロットルペダルにホール効果センサが使用されている。しかしながら、このような従来のペダルは、構成部品の数が多く、製造コストが高く、組み立てが困難である。さらに、製造中に、これらの多くの構成部品は、デバイスの回転とセンサ出力との間の相関関係に影響を及ぼしかねない。

開示されたスロットルペダルは、従来のスロットルペダルに比べて少ない可動部品を有する。これは、スロットルデバイスが必要とする構成要素の数を減らし、スロットルペダルの組立をさらに容易にする。さらに、デバイスの回転とセンサ出力とのより密接な相関を容易にする。これにより、スロットルペダルの位置をより正確に表示することができる。

開示されたスロットルペダル組立体の斜視図である。

スロットルペダル組立体の分解斜視図である。

図1の線3−3に沿った、スロットルペダル組立体の断面図である。

図1の線4−4に沿った、図3に対して90°回転したスロットルペダル組立体の断面図である。

図3の線5−5に沿った、スロットルペダル組立体の水平断面図である。

図1の線6−6に沿った、スロットルペダル組立体のPCボードハウジングの垂直断面図である。

スロットルペダル組立体の筐体部を示す、前方斜視図である。

スロットルペダル組立体の筐体部を示す、背面斜視図である。

図7の線9−9に沿った、筐体部の断面図である。

図7の線10−10に沿った、筐体部の断面図である。

図10の線11−11に沿った、筐体部の断面図である。

対応する参照符号は、図面のいくつかの図を通して使用される。

以下の詳細な説明は、例示として本発明を説明するものであり、限定するものではない。このような説明は、当業者が請求項に係る発明を明確に製造及び使用可能にするものであり、現在の請求項に係る発明を実施する最善のモードと信じられるものを含み、いくつかの実施形態、適用、変形、代案、及び請求項に係る発明の利用方法を説明する。さらに、請求項に係る発明は、その適用において、以下の詳細な説明で説明されるか、又は図面に示される構造の詳細及び構成要素の配置に限定されないことを理解されたい。請求項に係る発明は、他の実施形態において、様々な方式で実施又は実行される。また、本明細書で使用する表現および用語は、説明の目的のためのものであり、限定するものと見なすべきではない。

スロットルペダル組立体10が図1に概略的に示され、図2に分解図として示される。スロットルペダル組立体10は、前壁12a、後壁12b、右側壁12c、左側壁12d、上壁12e(top)及び底壁12f(bottom)を有する筐体部12を備える。車両にスロットルペダル組立体10を装着するための装着用プレート部材又は支持用ブラケット組立体14は、後面12bの端から延在し、図に示すように、実質的に筐体部12の後面12bと一体化された連続部分である。スロットルペダル組立体10を装着する方法は、当業者に周知であるため、具体的な装着方法は本明細書では記載されない。例えば、スロットルペダル組立体10は、様々な車両構成での装着を容易にするために、アダプタプレートに装着してもよい。

ペダル組立体20は、筐体部12に旋回可能に装着されている。ペダル組立体20は、ペダル22と、ペダル22から終端部に向かって後方に延在するるペダルアーム24とを備える。ペダルアーム24は、ペダル22から離れた位置にあるヘッド26を終端部とする。スプリング保持用ブラケット28は、ペダル旋回軸を成すヘッド26から上方に延びてスプリング位置決めボタン28aを備える。ペダル組立体のヘッド26は、ヘッド26の左右(幅方向)に延在する通路30を備える。通路30は、図3〜図7に示すように、円弧状の上壁及び底壁によって結合された一般的に真っ直ぐな又は平坦な側壁を有し、通路30の断面をほぼ細長い円にする。通路30は、必要に応じて、多角形などの他の形状にすることもできる。通路30は、通路30の壁内に形成された、少なくとも1つの開口部又は窪み部32、好ましくは2つの対向する開口部又は窪み部を有する。開口部32は、ヘッド26を介して径方向に延びるホール32aから形成され、ホール32aは通路30と交差して通路30をわずかに通過する。

筐体部12は、ペダル組立体20のヘッド26を収容するチャンバ40を画定する。チャンバ40は、筐体部12の前壁12a及び底壁12fに開口する下部40aと、筐体部12の後壁12bに開口する上部40bとを備える。筐体下部40aは、上部湾曲部分41aと、わずかに後方に傾斜した下部直線部分41bとを有する後壁41を備える。後壁41は、筐体部12の後壁に対して、チャンバ上部40の開口部の下にある。図3に示すように、ペダル組立体20のヘッド26の後面は、後壁上面41aに摺接しながら動く。チャンバ上部40bは、前壁12aの内面上にある内部スプリング位置決め部材42aと、外部スプリング位置決め部材42bとを備える。筐体部12は、右側壁12c内の開口部44と、チャンバの左側壁48内の閉鎖ボア46(closed bore)とをさらに備える。閉鎖ボア46は、右側壁開口部44と整列するように配置される。

ペダル組立体20は、図1に示すように、通常時における上昇位置とペダル押圧時における下降位置との間で旋回するように磁石キャリア50によって筐体部12が画定するチャンバ40内に装着される。磁石キャリア50は、一般的に円形のヘッド52と本体54とを備え、ヘッド52は、筐体部12に形成された右側壁開口部44内に収容され、本体54は、チャンバ壁48の閉鎖ボア46内にペダル組立体のヘッド26の通路30を介して延在する。磁石キャリア50における円形ヘッド52は、磁石キャリア50が筐体部12に対して回転するように筐体部12の右側壁12bに形成された開口部44(好ましくは円形)上に載置される。好ましくは、開口部44は、図6に示すように平らであり(countersunk)、磁石キャリア50におけるヘッド52の外面が筐体部12の外面とほぼ面一になるようにする。キャリア本体54は、ペダル組立体20のヘッド26に設けた通路30に概ね対応する形状になる。従って、図2及び図3に示すように、磁石キャリア50における本体54は、概ね平坦な側壁を有する。磁石キャリア50における本体54及びヘッド26に設けた通路30の対応する形状(平坦な細長い円)は、ヘッド26に対して磁石キャリア50を回転可能に固定する。従って、磁石キャリア50は、ペダル組立体20の旋回中心軸を画定する。ペダルアーム24の動き(例えば、運転者がペダルを踏んだり、ペダルから押圧力を除去することによる)は、磁石キャリア50の回転運動に変換される。

磁石キャリア50はまた、ペダル組立体20のヘッド26に対して磁石キャリア50が軸方向に動くのを防止するために、当該軸方向への動きを規制する形でペダル組立体20のヘッド26に固定される。ペダル組立体20のヘッド26は、軸方向への動きを規制する形で概してチャンバ40によって筐体部12内に固定されるため、磁石キャリア50もまた、筐体部1212に対して所定の軸方向位置に固定される。ペダル組立体20のヘッド26に磁石キャリア50を所定の軸方向位置に固定するために、磁石キャリア50は、磁石キャリア50の本体54から外側の径方向に延在し、本体54を挟んで互いに対向する位置に設けられる突出部(projection)又はナブ56(nub)を含む。ナブ56は、ヘッド26に形成された通路30内の開口部32内に収容されるような大きさを有し、開口部32内に収容可能な位置に設けられる。ナブ56は、開口部32と係合され、ペダル組立体のヘッド26に対して磁石キャリア50の軸方向位置を所定位置に固定する。さらに、ナブ56は、ペダル組立体のヘッド26に磁石キャリア50を回転可能に固定する。磁石キャリア50の本体(又はシャフト)54は、好ましくは中空であり、ナブ56は、内側に撓むことができる可撓性又は屈曲可能なアーム部58上に形成される。従って、ペダルは、最初にペダル組立体20のヘッド26をチャンバ40内に位置決めすることによって、筐体部12に設けたチャンバ40内に回転可能に装着され、ヘッド26に設けられたボア状の通路30は、筐体部12内の右側壁開口部44及び閉鎖ホール46と整列するように形成されている。次に、磁石キャリア50は、ナブ56がヘッド26に設けたボア状の通路30の開口部32に係合するまで、右側壁開口部44及び通路30を通って挿入される。理解され得るように、磁石キャリア50においてアーム部58は、キャリア本体54がペダル組立体20のヘッド26に設けられたボア状の通路30を通過するように内側に撓む。ナブ56が通路30の開口部32と整列する位置に来たとき、磁石キャリア50のアーム部58は元の位置にスナップバックする。その時点で、磁石キャリア50は、ペダルヘッド26と係合するようにスナップする。このスナップ接続により、工具を使用することなく筐体部12へのペダル組立体20の組立が達成される。

内部スプリング62及び外部スプリング64は、筐体部12に形成されたチャンバ40の上部40b内に配置される。2つのスプリング62および64は、互いに同軸にあり、チャンバ40の前壁のスプリング位置決め部材42a,42bと、ペダル組立体20のスプリング保持用ブラケット28内のスプリング位置決めボタン28aとの間に延在する。スプリング62,64は、例えば、ペダルが押圧位置から解放された後に(即ち、運転者がペダルから足を離した後)、通常の上昇位置にペダルを戻す捻じりバネである。図中には2つのスプリング62および64が示されているが、必要に応じて、単一のスプリングを使用できることは理解されよう。あるいは、押圧位置から解放された後に、ペダルをその上昇位置に戻す他のバイアス又はスプリング材料を使用することもできる。筐体部12に設けたチャンバ40及びペダル組立体20のヘッド26は、ペダルの回転角度位置が約15°〜約25°の間、そして好ましくは約18°〜約22°の間を移動する際に描く円弧に沿って動くことができるような形状及び大きさを有する。

図5に最もよく示されるように、磁石キャリア50は、磁石キャリア50に本体54おいてヘッド52が設けられる側とは反対側に位置する端部に装着される。磁石キャリア50の本体54は、磁石60が閉鎖ボア46の内面に近接するような大きさを有する。磁石60は、シャフト36に装着されるため、磁石60は、ペダル22が踏み込まれるとシャフト36と共に回転する。好ましい実施形態では、磁石60は(プラスチック製である)磁石キャリア50の本体54内部にモールディングにより成形される。あるいは、磁石60は、磁石キャリア50の本体54の端部に形成された窪み部に接着又はスナップ式の嵌め込みにより装着することができる。

センサ収納用キャビティ70は、筐体部12の左側面12d内に形成される。センサ収納用キャビティ70は、筐体部12の上壁12eに開口している。筐体部12は、センサ収納用キャビティ70の上部から上方に延長するコネクタスリーブ71を含む。ホール効果チップ74を備えるPCボード72(以下、「ホール効果センサ組立体」と呼ぶ)は、センサ収納用キャビティ70内に収容される。図6に示すように、筐体部12に設けられたチャンバ40内の閉鎖ボア46は、センサ収納用キャビティ70に向かって延在しているが、閉鎖ボア46の端壁によってセンサ収納用キャビティ70から離隔されている。センサ収納用キャビティ70内に装着されたとき、ホール効果チップ74は、磁石60の向かい側に整列して位置し、2つ(ホール効果チップ74と磁石60)は閉鎖ボア46の薄い端壁だけで分離される。さらに、センサ収納用キャビティ70は、ホール効果センサ組立体72及びペダル組立体20が筐体部12内に装着されたときに、ホール効果チップ74及び磁石60が同一軸上にあるような大きさを有し、ホール効果チップ74及び磁石60が同一軸上に位置するように配置される。即ち、ホールチップ74及び磁石60は同軸上にある。

PCボード72及びホール効果チップ74は、樹脂78で被覆される。好適な方法としては、先ずホール効果チップ74を備えるPCボード72が樹脂78でカプセル化され、次にホール効果チップ74を備えるカプセル化された(encapsulated)PCボード72が、例えば、センサ収納用キャビティ70内にホール効果センサ組立体(ホール効果チップ74を備えるカプセル化済みのPCボード72)を熱かしめ(heat staking)処理することによって、センサ収納用キャビティ70内にホール効果チップ74を固定する。あるいは、樹脂78がPCボード72の周りに成形され、センサ収納用キャビティ70は、ホール効果センサ組立体(ホール効果チップ74を備えるカプセル化済みのPCボード72)がセンサ収納用キャビティ70中にスナップ式の嵌め込みにより装着されるように成形することができる。さらに別の方法として、ホール効果センサ組立体をセンサ収納用キャビティ70内に配置して、次にセンサ収納用キャビティを樹脂78で満たし、ホール効果センサ組立体を包囲してカプセル化してもよい。樹脂78は、導電性でない任意の硬化可能な樹脂であってもよい。樹脂78は、ホール効果センサ組立体を密封し、ホール効果センサ組立体を外部の環境から完全に隔離し、それによって、汚れ、埃、水などがホール効果センサ組立体に接触するのを防止する。従って、汚れ、埃、水などがセンサ信号に干渉したりセンサに損傷を与えたりすることはない。

センサ収納用キャビティ70は、上述したように、筐体部12の上壁12eから上方に延びるコネクタスリーブ71を含む。ホール効果センサ組立体は、PCボード72からコネクタスリーブ71内に延びるピン(78A〜78F)を含む。しかし、コネクタスリーブ71は、ピン(78A〜78F)の端部より高く延びている。コネクタスリーブ71は、ピン(78A〜78F)に接触することができるコネクタ本体を収容できる大きさに作られる。知られるように、コネクタ本体は、ワイヤ(例えば、リボンワイヤ)によってコントローラにホール効果センサ組立体を接続する。

ピンレイアウトの例を次に示す。

しかし、他のピンレイアウト構成を使用することができることは理解されよう。さらに、コントローラ又はホール効果センサ組立体におけるPCボード72のいずれかによって指示信号が出力されることがあるため、より多くの又はより少ないピンを使用してもよい。

スロットルペダル組立体10では、磁石60とホール効果チップ74が同一軸上に配置され、磁石60は、ペダル組立体20の旋回中心軸を画定する磁石キャリア50の一体部分であり、ホール効果チップ74は、樹脂78によってカプセル化されているため、筐体部12と一体化された部分になる。このような設計は、スロットルペダル組立体10に重要な利点を提供する。まず第一に、上述したように、磁石キャリア50の設計は、スロットルペダルの設計を簡単にし、工具を使用せずに達成されるスロットルペダル組立体10の製造を可能にする。さらに、磁石60は、筐体部12に固定されずに磁石キャリア50に固定される(又は内蔵される)ため、センサ収納用キャビティ70内に可動部分が存在しない。従って、センサ収納用キャビティ70は、ホール効果チップ組立体72の機能に影響を及ぼす可能性のある水及び/又は埃の浸入を確実に防止するために、封止体である樹脂78(即ち、封止体である樹脂78は、センサ収納用キャビティ70によって画定された空間を占める)によって効果的に満たすことができる。

理解されるように、スロットルペダル組立体10は、少数の部品で製造され、製造が容易である。スロットルペダル組立体10を製造するために、ホール効果センサ組立体は、筐体部12のセンサ収納用キャビティ70内に固定される。ペダル組立体20のヘッド26は、筐体部12に設けられたチャンバ40内に挿入される。ペダル組立体20のヘッド26に形成された通路30が筐体部12に設けられた開口部44,45と整列した状態で、磁石キャリア50が筐体部12の開口部44、ペダル組立体20における通路30、及び閉鎖ボア46に挿入される。磁石キャリア50がボア状の通路30に挿入されると、アーム部58は内側に撓む。磁石キャリア50の本体54に設けられたナブ56がペダル組立体20のヘッド26内に設けられたホール32aと係合すると、アーム部58が後退し、ナブ56はヘッド26のホール32a内に押し込まれて、磁石キャリア50をペダル組立体20に固定する。図5に最もよく示されるように、筐体部12の壁12cの一部は、ペダル組立体20のヘッド26と磁石キャリア50のヘッド52との間にある。従って、ペダル組立体20に対する磁石キャリア50の相互接続、及びペダル組立体20のヘッド26と磁石キャリア50のヘッド52との間に設けられた筐体部12の一部は、ペダル組立体20が筐体部12から分離するのを防止する。従って、ペダル組立体20に対する磁石キャリア50のスナップ式接続はまた、ペダル組立体20を筐体部12に接続する。

スロットルペダル組立体10の製造をさらに容易にするために、主な構成要素、即ち筐体部12、ペダル組立体20、及び磁石キャリア50は、適切なプラスチック素材で(例えば、モールディング成型によって)製作することができる。なお、図8は、スロットルペダルアセンブリ組立体の筐体部ハウジングを示す、背面斜視図である。図9は、図7の線9−9に沿った、筐体部ハウジングの断面図である。図10は、図7の線10−10に沿った、筐体部ハウジングの断面図である。図11は、図10の線11−11に沿った、筐体部ハウジングの断面図である。

本発明の範囲から逸脱することなく、上記の構造を多様に変更させることができるため、上記の詳細な説明に含まれるもの、又は添付の図面に示した全て事項は、例示的なものであって限定的な意味ではないと解釈される。

例示的な実施形態では、磁石60は、ペダルの旋回中心軸を画定する磁石キャリア50に装着される。従って、磁石60は、ペダルが踏み込まれるときに磁石キャリア50によって画定される旋回中心軸の周りを回転するようにペダルに動作可能に接続される。また、ホール効果チップ74に近接したペダル組立体20のヘッド26の側面に磁石60を装着することもできる。これにより、同一の所望の結果を達成することができ、好ましくはカプセル化封止体を備え、センサ収納用キャビティ70内の可動部品の除去により、センサキャビティの密封を可能にする。

ペダル組立体20のヘッド26に対する磁石キャリア50のスナップ式接続は、他の方式で達成することもできる。突出部(ナブ56)がヘッド26に設けられた通路30の内壁面に形成された窪み部に収容されるように磁石キャリア50上に形成されているが、突出部(ナブ56)を通路30の内壁面に形成することもでき、シャフトには、突出部(ナブ56)に係合するアーム部58内の窪み部又は開口部が設けられてもよい。他の可能な実施形態では、ヘッド26に設けられた通路30の個々の窪み部(開口部32)は、代替的に(シャフト38の外面上に形成され得る)円周方向溝で代替することができる。突出部(ナブ56)は、個々の突出部として残っていてもよく、それらは、円周リングによって形成されてもよい。ヘッド26に設けられた通路30及び磁石キャリア50は、一般に細長い円で示されているが、通路30及び磁石キャリア50の本体54は、多角形であってもよい。通路30及び本体54のこれらの一致する多角形形状は、磁石キャリア50及びヘッド26を共に回転可能に固定するのに役立つ。この場合、突出部(又は窪み部/溝)は、磁石キャリア50の多角形部分に沿って形成されてもよい。さらに、磁石キャリア50及びヘッド26は、軸方向に延びる溝に収容される軸方向に延びるスプラインによって共に回転可能に固定されてもよい。スプラインは、ヘッド26に設けられた通路30の壁面又はシャフト部分の外壁面のいずれかに形成することができ、スプラインは2つのうちの他方に形成される。さらなる代案として、磁石キャリア50は、シャフトの軸にほぼ垂直な磁石キャリアを介して延在する通路を画定することができ、ペダル組立体20のアーム24は、ペダル組立体20及び磁石キャリア50を共に回転可能に固定するためにチャネル内に挿入することができる。これらの例は単なる例示として説明したものである。