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1. JP2011005929 - 車両用アクセルペダル反力制御装置及び車両用アクセルペダルの反力制御方法

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Description

Title of Invention 車両用アクセルペダル反力制御装置及び車両用アクセルペダルの反力制御方法 20140730 B60K 26/04 B60K 26/02 G05G 1/30 G05G 5/03 F02D 11/02 B60W 50/16 特開2006−176001(JP,A) 特開2007−182196(JP,A) 2011005929 20110113 20120424 三宅 達

Technical Field

0001  

Background Art

0002  

Citation List

Patent Literature

0003  

Summary of Invention

Technical Problem

0004   0005  

Technical Solution

0006  

Advantageous Effects

0007  

Brief Description of Drawings

0008  

Description of Embodiments

0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059  

Reference Signs List

0060  

Claims

1   2   3   4   5   6   7   8  

Drawings

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13    

Description

車両用アクセルペダル反力制御装置及び車両用アクセルペダルの反力制御方法

20140730 B60K 26/04 B60K 26/02 G05G 1/30 G05G 5/03 F02D 11/02 B60W 50/16 patcit 1 : 特開2006−176001(JP,A)
patcit 2 : 特開2007−182196(JP,A)
2011005929 20110113 20120424 三宅 達

Technical Field

[0001]
本発明は、車両用アクセルペダル反力制御装置及び車両用アクセルペダルの反力制御方法に関する。

Background Art

[0002]
ペダルの操作位置を知らせる装置について、凸部又は凹部を備えた変位部材に対して、コイルバネによりボールを押圧することで、ペダルの踏み込み又は踏み戻しの際、ペダルの反力を急峻に増減させる車両用ペダル装置が知られている(特許文献1)。

Citation List

Patent Literature

[0003]
patcit 1 : 特開2006−176001号公報

Summary of Invention

Technical Problem

[0004]
しかしながら、従来の車両用ペダル装置において、ペダルの操作位置が所定の範囲内に入る場合の反力と、当該所定の範囲から逸脱した場合の反力が同様に変化するため、操作者がペダルの位置を正確に判断できず、操作者が当該所定の範囲内へ意識的にペダルを操作することができないという可能性があった。
[0005]
そこで本発明は、ペダルの操作位置が所定の範囲に入る場合と、当該所定の範囲から逸脱した場合とを操作者が認識できる車両用アクセルペダル反力制御装置を提供する。

Technical Solution

[0006]
本発明は、アクセルペダルの所定の操作量範囲において、当該範囲の下限値で反力を減少させ、該範囲の上限値で反力を増加させることによって上記課題を解決する。

Advantageous Effects

[0007]
本発明によれば、アクセルペダルの所定の操作量範囲において、当該範囲の下限値で反力を急激に減少させ、当該範囲の上限値で反力を増加させることにより、アクセルペダルが操作され当該所定の範囲に入ったこと、又、当該所定の範囲から逸脱したことを、操作者が認識することができ、その結果、操作者は、ペダルの操作位置を当該所定の範囲に意識的に操作することができる。

Brief Description of Drawings

[0008]
[fig. 1] 発明の実施形態に係る車両用アクセルペダル反力制御装置を示すブロック図である。
[fig. 2] 図1に示すリターンバネについて、ペダル角に対するペダル反力の特性図である。
[fig. 3] 図1に示すモータについて、ペダル角に対するモータ駆動力の特性図である。
[fig. 4] 図1に示すアクセルペダルについて、ペダル角に対するペダル反力の特性図である。
[fig. 5] 図1に示す車両用アクセルペダル反力制御装置の制御手順を示すフローチャートである。
[fig. 6] 他の発明の実施形態に係る車両用アクセルペダル反力制御装置のブロック図である。
[fig. 7] (a)は図6に示すペダル角に対するペダル反力の特性図を、(b)は図6に示すボール203と変位部201との位置関係を説明するための図をそれぞれ示す。
[fig. 8] 他の発明の実施形態に係る車両用アクセルペダル反力制御装置のブロック図である。
[fig. 9] 図7に示すモータについて、ペダル角速度に対するモータ駆動力の特性図である。
[fig. 10] 図8に示す車両用アクセルペダル反力制御装置の制御手順を示すフローチャートである。
[fig. 11] 他の発明の実施形態に係る車両用アクセルペダル反力制御装置のブロック図である。
[fig. 12] 他の発明の実施形態に係る車両用アクセルペダル反力制御装置のブロック図である。
[fig. 13] 他の発明の実施形態に係る車両用アクセルペダル反力制御装置のブロック図である。

Description of Embodiments

[0009]
以下、発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[0010]
《第1実施形態》
図1は、本発明の実施形態である車両用アクセルペダル反力制御装置1のブロック図である。本発明の車両用アクセルペダル反力制御装置1は、アクセルペダル110と、ブレーキペダル120と、アクセルペダル110の反力とブレーキペダル120の駆動を制御するコントローラ101と、アクセルペダル110のペダルの角度を検出するアクセルペダル角センサ102と、アクセルペダル110に連結されるモータ103を有する。
[0011]
アクセルペダル110は、操作者からの踏力を受けるペダルプレート111と、ペダルプレート111を支持するペダルアーム112と、ペダルアーム112を回動可能に支持する軸113と、ペダルアーム112を押し戻す方向へ弾性力を発生させつつペダルアーム112を支持するリターンバネ114と有する。操作者が、ペダルプレート111を足により踏み込み、足を放すと、ペダルプレート111は、リターンバネ114の弾性力による反力を受けて、初期位置に戻る。
[0012]
アクセルペダル角センサ102は、軸113に設けられ、アクセルペダル110のペダル角を検出し、検出結果をコントローラ101へ送信する。なお、アクセルペダルセンサ102は、通常のアクセルペダル等に用いられるセンサを用いればよい。また軸113には、アクセルペダル110の反力の特性を変化及び維持させるモータ103が設けられる。アクセルペダル110の反力は、ペダルアーム112の弾性力とモータ103の駆動力により設定される。モータ103は、ペダルを踏み込む方向とペダルを戻す方向の両方向に駆動し、アクセルペダル110の反力を増加させることも、減少させることもできる。ただし、モータ103は、ペダルの反力を減少させる方向に、最大限の出力で駆動させたとしても、当該ペダルの反力をゼロ以上になる範囲内で出力する。
[0013]
ブレーキペダル120について、基本的な構成はアクセルペダル110と同様であるため、説明は省略する。ブレーキペダル120の軸には、ブレーキペダル角センサ122が設けられ、ブレーキペダル120のペダル角を検出し、検出結果をブレーキ駆動部133へ送信する。
[0014]
コントローラ101は、例えば車両に取り付けられた電子コンロールユニットECU(Electronic Control Unit)であり、アクセルペダル反力設定部104を含む。アクセルペダル反力設定部104は、アクセルペダル角センサ102の出力信号に含まれるアクセルペダル角に応じてアクセルペダル110のペダルの操作量を算出し、モータ103の駆動量を設定する。また、コントローラ101は、コントローラ101に含まれる車速制御部105により、アクセルペダル角に応じて、スロットル開度とブレーキ量を設定する信号を、スロットル駆動部131とブレーキ駆動部133に、それぞれ出力する。そして、スロットル駆動部131及びブレーキ133は、コントローラ101からの制御信号に応じて、エンジンスロットバルブ132とブレーキディスク134を駆動する。
[0015]
次に、車速制御部105について、アクセルペダル110のペダル角に応じて、減速走行域、一定車速走行域及び加速走行域の三段階に分けて設定される、スロットル開度及びブレーキ量について説明する。ここで、ペダル角はパーセントで表示し、ペダルプレート111を完全に踏み込む状態を100パーセントとし、操作者がペダルプレート111から足を外し、ペダルプレート111が初期の位置に戻った状態を0パーセントする。アクセルペダル角が0〜X1(%)である場合(図3及び4を参照)、コントローラ101は、減速走行域と判断して、スロットル開度をゼロに設定し、アクセルペダル角の増加と共に、ブレーキ量を最大値からゼロへと比例関係で減少するよう設定する。アクセルペダル角がX1〜X2(%)である場合(図3及び4を参照)、コントローラ101は、一定車速走行域と判断して、ブレーキ量をゼロに設定し、車速が定速になるスロットル開度を設定する。またアクセルペダル角がX2〜100(%)である場合、コントローラ101は、加速走行域と判断して、ブレーキ量をゼロに設定し、スロットル開度をペダル角の増加と共に、ゼロから最大値へと比例関係で増加するよう設定する。また、ブレーキ駆動部133は、ブレーキペダル角センサ122から送信される信号に含まれる、ブレーキペダル120のペダル角を、コントローラ101からの入力信号に含まれるブレーキペダル角に加算して、ブレーキディスク134を駆動する。これにより、本例のコントローラ101は、アクセルペダル101のペダル角に応じて、車速の走行状態を三段階で制御する。
[0016]
次に、アクセルペダル110の反力について、説明する。最初に、ペダルアーム114によって生じるペダル反力を、図2を用いて、説明する。図2は、アクセルペダル角に対する反力を示す特性図である。なお、図2は、コントローラ101により、ペダル反力の制御がされていない場合の特性である。ペダルの踏み込みの初期段階である、ペダル角0〜Xp(%)において、ペダル反力は、初期リフレクションにより急激に立ち上がる。そしてペダル角Xp〜約100%の間において、ペダル反力は、ペダル角に応じて略線形に増加し、ペダル角100%の付近で、急上昇する。なお、ペダル角0〜Xp(%)は、通常のアクセルペダルにも設けられる、遊び部分であって、実質的なアクセルペダルの操作部分に該当しない。またペダル角100%の付近も、同様に、ペダルの動きを規制する部分であって、実質的なアクセルペダルの操作部分に該当しない。
[0017]
図3は、アクセルペダル角に対するモータ103の駆動力を示す特性図である。図3において、縦軸はモータ103の駆動力を示し、上方向がアクセルペダルを戻す方向へのモータ103の駆動力であり、下方向がアクセルペダルを踏み込む方向への駆動力である。モータ103は、減速走行域と一定車速走行域との境界部分に相当するペダル角X1(%)付近と、定車速走行域と加速走行域との境界部分に相当するペダル角X2(%)付近で、駆動する。X1付近では、モータ103は、ペダルの踏み込み方向へ駆動し、モータ103の駆動力は谷の特性を有する。また、X2付近では、モータ103は、ペダルの戻し方向へ駆動し、モータ103の駆動力は山の特性を有する。
[0018]
ここで、当該X1付近をX1a〜X1b、当該X2付近をX2a〜X2bとして、モータ103の駆動力の特性を詳述する。ペダル角が0〜X1a、X1b〜X2a、X2b〜100(%)において、モータ103の駆動力はゼロである。ペダル角のX1aからX1への増加に伴い、モータ103の駆動力は、ペダルを踏み込む方向で、ゼロからMaに線形に増加し、ペダル角のX1からX1bへの増加に伴い、モータ103の駆動力は、ペダルを踏み込む方向で、Maからゼロに線形に減少する。また、ペダル角のX2aからX2への増加に伴い、モータ103の駆動力は、ペダルを押し戻す方向で、ゼロからMbに線形に増加し、ペダル角のX2からX2bへの増加に伴い、モータ103の駆動力は、ペダルを押し戻す方向で、Mbからゼロに線形に減少する。駆動力Maは、リターンバネ114により生じる反力の大きさより小さく、操作者がペダル角X1に相当する位置でペダルプレート111から足を外した場合、当該ペダルプレート111が初期の位置まで戻るように、駆動力Maが設定されている。また駆動力Mbについて、操作者がペダルプレート111に足を載せた状態で、ペダルプレート111の位置をアクセルペダル角X2に相当する位置で自然に保ち続けることができ、操作者が踏み込む意志がある場合、容易にアクセルペダルを踏み込めることができるよう、駆動力Mbは設定される。
[0019]
図4は、リターンバネ114の弾性力とモータ103の駆動力による、本例のアクセルペダル110の反力の特性図を示す。ペダル角が0〜X1a、X1b〜X2a及びX2b〜100(%)の間、図3に示すように、モータ103は駆動しないため、アクセルペダルの反力は、図2に示す、リターンバネ114の弾性力による反力の影響を受ける。そのため、ペダル角が0からXp(%)まで増加すると、アクセルペダルの反力は、リターンバネ114の初期リフレクションにより急増し、ペダル角がXp(%)からX1a(%)に達するまで、線形に増加する。そして、ペダル角X1a〜X1b(%)の間、モータ103が駆動するため(図3を参照)、ペダルの反力は、リターンバネ114による反力にモータ103の駆動力を加える特性となり、ペダル角X1を中心とする谷の特性を示す。そして、ペダル角X1b〜X2a(%)の間、リターンバネ114の弾性力により、線形に増加する。そして、ペダル角X2a〜X2b(%)の間、モータ103が駆動するため(図3を参照)、ペダルの反力は、リターンバネ114による反力にモータ103の駆動力を加える特性となり、ペダル角X1を中心とする山の特性を示し、ペダル角X2b〜100(%)の間、リターンバネ114の弾性力により、線形に増加し、ペダル角100%の直前から急増する。ペダル角X1a〜X1b(%)の間及びペダル角X2a〜X2b(%)の間におけるペダル反力の変化率は、ペダル角X1b〜X2a(%)の間におけるペダル反力の変化率より大きく、ペダル反力は、ペダル角X1及びX2付近で、急峻に、増減する。言い換えると、ペダル角X1a〜X1b(%)の間及びペダル角X2a〜X2b(%)の間におけるペダル反力の傾きの絶対値は、ペダル角X1b〜X2a(%)の間におけるペダル反力の傾きの絶対値より大きくなるよう、ペダル反力が設定される。
[0020]
これにより、操作者が、ペダルプレート111に足を載せて(ペダル角0%に相当)踏み込むと、ペダル角X1(%)付近で、ペダルの移動速度が瞬間的に急増し、元に戻るため、クリック感を感じる。そして、操作者が、アクセルペダル110をさらに踏み込むと、ペダル角X2(%)付近で、ペダル反力が大きくなるため、操作者は壁感を感じる。
[0021]
次に、本例の車両用のアクセルペダル反力制御装置1の制御手順を図5に示すフローチャートを用いて説明する。図5は、本例のアクセルペダル反力制御装置1の制御手順を示すフローチャートである。なお、下記に示す制御処理は、コントローラ101において、例えば100msec毎に行われる。
[0022]
まず、ステップS11にて、例えば操作者からの制御指令に応じて、本例の制御処理が開始される。アクセルペダル角センサ102は、アクセルペダル110のペダル角θ(%)を検出し、コントローラ101へ出力する。コントローラ101は、アクセルペダル角センタ102からの検出信号から、当該ペダル角を読み込む(ステップS12)。次に、コントローラ101は、読み込んだペダル角に応じて、エンジンスロットルバルブ132、ブレーキディスク134及びモータ103を制御する。ステップS13にて、コントローラ101は、ペダル角の角度より、上記に示す走行領域を判断し、スロット開度及びブレーキ量を設定する(ステップS13)。そして、当該スロット開度及びブレーキ量を含む制御信号を、スロットル駆動部131とブレーキ駆動部133に、それぞれ送信し、スロットル駆動部131及びブレーキ駆動部133は、当該スロット開度及びブレーキ量に応じて、エンジンスロットルバルブ132とブレーキディスク134を、それぞれ制御する(ステップS4)。また、コントローラ101において、アクセルペダル反力設定部104は、ペダル角の角度により、図3に示す、モータ103の駆動力を設定し、モータ103に制御信号を送信する(ステップS23)。そして、ステップS24にて、モータ103は、ステップS23にて設定されるモータ103の駆動力に応じて、駆動し、アクセルペダル110に対して反力を発生する(ステップS24)。そして、本例のコントローラ101は制御を終了する(ステップS15)。
[0023]
上記のように、本例の車両用アクセルペダル反力制御装置は、ペダル角X1からX2までに相当するアクセルペダル110の操作量範囲の下限値(ペダル角X1付近に相当)で、アクセルペダル110の反力を急激に減少し、当該操作量範囲の上限値(ペダル角X2付近に相当)で、アクセルペダル110の反力を急激に増加させる。そして、本例は、少なくとも当該操作量範囲の下限値から上限値までの間のペダル反力の特性は、当該下限値又は上限値における反力の変化率より小さい変化率で、略一定に推移する。これにより、当該操作量範囲に相当するペダル角の範囲内に、アクセルペダル110が踏み込まれると、ペダルの速度が瞬間的に急増し、元に戻るため、操作者はクリック感を感じ、操作者は当該範囲内に入ったことを認識することができる。また、当該操作量範囲に相当するペダル角の範囲から、アクセルペダル110が踏み戻されると、操作者により感じられる圧力が急激に弱まることにより、操作者は擬似的な壁感を感じることができるため、ペダルが無意識に踏み戻され、当該範囲から外れることを防ぐことができる。また、当該操作量範囲に相当するペダル角の範囲内からペダルが踏み込まれると、ペダルの反力が急増するため、操作者は壁感を感じすることができるため、ペダルが無意識に踏み込まれ当該範囲内から外れることを防ぐことができる。また、ペダルが踏み戻され当該範囲内に入る際に、ペダルの速度が瞬間的に急増し、元に戻るため、操作者はクリック感を感じ、操作者は当該範囲内に入ったことを認識することができる。
[0024]
また本発明は、アクセルペダル110のペダル角に応じて、車速を三段階に制御し、ペダル角X1からX2までに相当するアクセルペダル110の操作量範囲を一定の車速走行域とする。これにより、一定車速走行域に、アクセルペダル110が踏み込まれると、ペダルの速度が瞬間的に急増し、元に戻るため、操作者はクリック感を感じ、操作者は一定車速走行域に入ったことを認識することができる。また、一定車速走行域にから、アクセルペダル110が踏み戻されると、操作者により感じられる圧力が急激に弱まることにより、操作者は擬似的な壁感を感じることができるため、ペダルが無意識に踏み戻され、一定車速走行域から外れることを防ぐことができる。また、一定車速走行域からペダルが踏み込まれると、ペダルの反力が急増するため、操作者は壁感を感じすることができるため、ペダルが無意識に踏み込まれ一定車速走行域から外れることを防ぐことができる。また、ペダルが踏み戻され当該範囲内に入る際に、ペダルの速度が瞬間的に急増し、元に戻るため、操作者はクリック感を感じ、操作者は一定車速走行域に入ったことを認識することができる。特に、本例のアクセルペダル反力装置を搭載する車両が例えば高速道路を走行中、操作者が長時間の定速状態を維持したい場合、本例は、上記のように、一定車速領域に足を容易に留めることができる。
[0025]
なお、ペダル角X1の付近、X2の付近として設定されるX1a、X1b、X2a及びX2bは、操作者が、ペダル角X1又はX2で感じるクリック感又は壁感に応じて、設定される角度であって、ペダルの反力の大きさ、ペダルの操作領域等により、予め設定される。また、本例は、ペダル角X1の付近又はX2の付近で、ペダルの反力を線形的に増加又は減少させるが、ペダル角に対して非線形な特性で、増加又は減少させてもよい。また、本例のモータ103の駆動力について、Ma又はMbをペダル角に対して部分的に定常な特性としてもよい。またアクセルペダル110の構成は、上記の構成に限定されない。また、車両の走行状態は、上記の三段階に限らず、多段階でよい。さらに、本例は、ペダル角X1からX2までの範囲を、一定車速走行域に対応づけているが、ペダル角X1からX2までの範囲の一部を一定車速走行域としてもよい。
[0026]
なお、本例のリターンバネ114及びモータ103は本発明の「反力発生手段」に相当し、アクセルペダル反力設定部104を含むコントローラ101が「反力制御手段」に相当し、車速制御手段105が「車速制御手段」に相当する。本例は、車速制御手段105をコントローラ101の一部とするが、車速制御手段105をコントローラ101と別の構成としてもよい。
[0027]
《第2実施形態》
図6は、発明の他の実施形態に係る車両用アクセルペダル反力制御装置のアクセルペダル部分の構成概略図である。本例は、上述した第1実施形態に対して、モータ103を構成としない点が異なる。これ以外の構成で上述した第1実施形態と同じ構成は、その記載を適宜、援用する。
[0028]
図6に示すように、変位部201は、軸113を中心に回動可能に支持され、側面が半円の形状である。ペダルプレート111が踏み込み方向(図6に示す矢印Aの方向)に回動する時、変位部201は、図6に示す矢印C方向に移動し、ペダルプレート111が踏み戻し方向(図6に示す矢印Bの方向)に回動する時、変位部201は、図6に示す矢印D方向に移動する。また変位部201は、円弧部分の一部に、段差である凹部204を有する。これにより変位部201は、アクセルペダル110の変位と連動して変位する。
[0029]
一端を固定端とする圧縮コイルバネ202は、他端にボール203を備え、当該ボール203を介して変位部201を押圧する。変位部201が回動することにより、ボール203は、変位部201の円弧部分を相対的に移動する。例えば、アクセルプレート111が初期の状態の位置からアクセルペダル110が完全に踏み込まれる位置まで移動する場合、ボール203は、変位部201の一方の円弧部分から凹部204に向かって移動し、その後、凹部204の面上を沿って移動し、凹部204から変位部201の他方の円弧部分へ、相対的に移動する。また圧縮コイルバネ202について、ボール203が変位部201の当該一方の円弧部分から凹部204へ移動する際、圧縮コイルバネ202は伸張し、矢印Eの方向に変位し、ボール203が変位部201の凹部204から当該他方の円弧部分へ移動する際、圧縮コイルバネ202は収縮し、矢印Fの方向に変位する。
[0030]
また凹部204が形成される範囲は、一定車速走行域におけるペダル角の移動範囲(ペダル角X1〜X2(%))に対応する。そのため、アクセルペダル110がペダル角X1からX2の間の範囲で変位する場合、ボール203は、凹部204の範囲で相対的に移動する。
[0031]
次に図6及び図7を用いて、アクセルペダル110のペダル角に対する、反力の変化を説明する。図7は、ペダル角(%)に対する反力の特性図と、車速の各段階におけるボール203と変位部201との位置関係を示す図である。
[0032]
アクセルペダル110のペダル角が減速走行域から踏み込まれ、ペダル角がX1付近になる時、圧縮コイルバネ202の押圧力と凹部204の段差により、ボール203は、境界Y1付近で、矢印E方向に変位する。この際、圧縮コイルバネ202の押圧力が、矢印C方向の力に変換され、連動するペダルプレート111に対してA方向の力を発生させる。そのため、アクセルペダル110のペダルの反力が小さくなり、図7に示すように、当該ペダルの反力は急激に減少する。そして、圧縮コイルバネ202の押圧力は、凹部204の平らな部分(段差がない部分)で均衡状態となり、ペダルの反力は元の状態に戻る。また、車速は、一定車速域に設定される。
[0033]
さらに、ペダルプレート111が一定車速域から踏み込まれ、ペダル角がX2付近になる時、圧縮コイルバネ202の押圧力と凹部204の段差により、ボール203は、境界Y2付近で、矢印F方向に変位する。この際、圧縮コイルバネ202の押圧力が、矢印D方向の力に変換され、連動するペダルプレート111に対してB方向の力を発生させる。そのため、アクセルペダル110のペダルの反力が大きくなり、図7に示すように、当該ペダルの反力は急激に増加する。そして、圧縮コイルバネ202の押圧力は、変位部201の平らな部分(段差がない部分)で均衡状態となり、ペダルの反力は元の状態に戻る。また、車速は、加速車速域に設定される。
[0034]
これにより、操作者は、ペダルの踏み込み方向において、境界Y1付近でクリック感を感じることができ、境界Y2付近で壁感を感じることができる。
[0035]
逆に、アクセルペダル110のペダル角が加速走行域から踏み戻され、ペダル角がX2付近になる時、圧縮コイルバネ202の押圧力と凹部204の段差により、ボール203は、境界Y2付近で、矢印E方向に変位する。この際、圧縮コイルバネ202の押圧力が、矢印D方向の力に変換され、連動するペダルプレート111に対してB方向の力を発生させる。そのため、アクセルペダル110のペダルの反力が大きくなり、図7に示すように、当該ペダルの反力は急激に増加する。そして、圧縮コイルバネ202の押圧力は、凹部204の平らな部分(段差がない部分)で均衡状態となり、ペダルの反力は元の状態に戻る。また、車速は、一定車速域に設定される。
[0036]
さらに、ペダルプレート111が一定車速域から踏み戻され、ペダル角がX1付近になる時、圧縮コイルバネ202の押圧力と凹部204の段差により、ボール203は、境界Y1付近で、矢印F方向に変位する。この際、圧縮コイルバネ202の押圧力が、矢印C方向の力に変換され、連動するペダルプレート111に対してA方向の力を発生させる。そのため、アクセルペダル110のペダルの反力が小さくなり、図7に示すように、当該ペダルの反力は急激に減少する。そして、圧縮コイルバネ202の押圧力は、変位部201の平らな部分(段差がない部分)で均衡状態となり、ペダルの反力は元の状態に戻る。また、車速は、減速車速域に設定される。
[0037]
これにより、操作者は、ペダルの踏み戻し方向において、境界Y2付近でクリック感を感じることができ、境界Y1付近で壁感を感じることができる。なお、ボール203は変位部201を押圧するが、変位部201の変位に伴う動摩擦係数は十分に小さく、凹部204による段差の部分以外では、回動方向に対して、反力に実質的に影響しない。
[0038]
上記のように本例の車両用アクセルペダル反力制御装置は、アクセルペダル110の変位に連動して変位し、一定の幅の凹部204による段差を備える変位部201と、圧縮コイルバネ202を有し、当該段差における圧縮コイルバネの押圧力の変化により、図7に示す反力特性を設定する。これにより、当該一定の幅に相当するペダル角の領域内又は領域外にペダルを回動させる際、操作者はクリック感又は壁感を感じることができるため、ペダルが当該領域内にあることを容易に認識することができる。また、本例は、操作者がクリック感又は壁感を感じるための応答性に優れ、安易に上記のシステムを構築することができる。
[0039]
なお、本例の境界Y1又はY2の機構が、本発明の「段差」に相当し、圧縮コイルバネ202が「押圧手段」に相当する。
[0040]
《第3実施形態》
図8は、発明の他の実施形態に係る車両用アクセルペダル反力制御装置のアクセルペダル部分の構成概略図である。本例は、上述した第1実施形態に対して、速度比例反力設定部301を有する点が異なる。これ以外の構成で上述した第1実施形態と同じ構成は、その記載を適宜、援用する。また図9は、ペダル角速度に対するモータ駆動力の特性図である。
[0041]
図8に示すように、コントローラ101は、速度比例反力設定部301を有し、速度比例反力設定部301は、ペダル角の時間変化からペダル角速度θvを算出し、ペダル角速度θvに応じて、モータ103の駆動力Mvを設定する。そして、コントローラ101は、速度比例反力設定部301で設定されるモータ103の駆動力Mvとペダル反力設定部104で設定されるモータ103の駆動力Mtとを合算し、モータ103の駆動力Mとする。コントローラ101は、所定のサンプリング周期(100msec)で、ペダル角センサ101から入力から制御信号からペダル角を読み込みため、単位当たりのペダル角の差分をとることで、ペダル角速度θvを算出する。
[0042]
速度比例反力設定部301は、モータ103の駆動力Mvを、図9に示すように、ペダル角速度θvに応じて、比例関係で設定する。踏み込み方向において、ペダル角速度がθva以上の時、速度比例反力設定部301はモータ駆動力をペダル戻し方向の最大値Mvaとし、踏み戻し方向において、ペダル角速度がθvb以上の時、速度比例反力設定部301はモータ駆動力をペダル踏み込み方向の最大値Mvbに設定する。これにより、ペダルの踏み込み速度が高い場合ペダル反力が大きくなり、ペダルの踏み戻り速度が低い場合、ペダル反力が小さくなる。また、コントローラ101は、車速領域が一定車速走行域である場合に、速度比例反力設定部301を制御し、駆動力Mvを駆動力Mtに加算し、モータ103を駆動力Mで駆動する。
[0043]
次に、図10を用いて、本例の車両用アクセルペダル反力制御装置において、モータ103の駆動力を設定する際の制御手順を説明する。図10は、本例のアクセルペダル反力制御装置1の制御手順を示すフローチャートである。
[0044]
まず、ステップS31にて、例えば操作者からの制御指令に応じて、本例の制御処理が開始される。アクセルペダル角センサ102は、アクセルペダル110のペダル角θ(%)を検出し、コントローラ101へ出力する。コントローラ101は、アクセルペダル角センサ102からの検出信号から、当該ペダル角を読み込む(ステップS32)。次に、コントローラ101は、ステップS32にて読み込まれたペダル角から、車速の走行状態が、一定車速走行域であるか否かを判定する(ステップS33)。車速の走行状態が一定車速走行域ではない場合、速度比例反力設定部301は、モータ103の駆動力Mvをゼロにする(ステップS352)。一方、車速の走行状態が一定車速走行域である場合、コントローラ101は、ペダル角速度θvを算出し(ステップS34)、速度比例反力設定部301は、図9に示す特性により、モータ103の駆動力Mvを設定する(ステップS351)。そして、ステップS36にて、ペダル反力設定部104は、ステップS32で読み込まれるペダル角から、図3に示す特性により、モータ103の駆動量Mtを設定する(ステップS36)。最後に、コントローラ101は、速度比例反力設定部301で設定される駆動力Mvとペダル反力設定部104で設定される駆動力Mtとを合算することで、モータ103の駆動力Mを設定し(ステップS37)、モータ103に駆動のための制御信号を送信し、処理を終了する(ステップS38)。
[0045]
上記のように本発明は、アクセルペダル110のペダルの角速度に応じて、ペダルの反力を設定する。これにより、速度調整時に起こりやすい、急激なペダル位置の変化を防ぎ、一定車速走行域を、無意識に踏み越えることを防ぐことができる。
[0046]
なお、本例は、ペダルの角速度に対して、モータの駆動力Mvを線形に変化させることで、ペダル反力を線形に変化させるが、非線形な特性であってもよく、またモータの駆動力Mvに対して最大値Mva又は最小値Mvbを設けなくもよい。さらに、図9に示す特性について、踏み込み方向の特性と踏み戻し方向の特性を同じにしてもよい。
[0047]
また、本例は、モータ103によりペダル反力を制御するが、モータ103の代わりに図11に示すように、第2実施形態の車両用アクセルペダル反力制御装置のアクセルペダル部分(図6を参照)にダンパ310を設けてもよい。ダンパ310は、一端をペダルアーム112に接続し、他端を固定する。これにより、上記と同様に機構及び制御を実現することができる。
[0048]
《第4実施形態》
図12は、発明の他の実施形態に係る車両用アクセルペダル反力制御装置のアクセルペダル部分の構成概略図である。本例は、上述した第1実施形態に対して、振動子401と振動制御部402を有する点が異なる。これ以外の構成で上述した第1実施形態と同じ構成は、その記載を適宜、援用する。
[0049]
図12に示すように、本例の車両用アクセルペダル反力制御装置は、ペダルアーム112に振動子401を設け、コントローラ101に当該振動子401を制御する振動制御部402を設ける。振動制御部402は、ペダル角に応じて振動子401を振動させることで、アクセルペダル110を振動させる。操作者は、ペダルフレーム111を介して振動を感じることができる。振動制御部402は、三段階ある車両の走行状態の領域が変更された時、振動を発生させる。当該車両の走行状態の領域の変更は、ペダル角の変化により判定される。すなわち、コントローラ101にて、1周期前のペダル角が属する領域と現在のペダル角が属する領域を比較し、領域が変更される場合に、振動子401を短時間、振動させる。なお、振動させる時間又は振動の大きさは、適宜設定される。
[0050]
これにより、本例において、車両の走行状態を示す多段階の走行領域が変更させる時に、ペダル反力の急激な変化に加えて、アクセルペダル110を振動させることで、操作者に対して、当該走行領域が変更されたことを報知させることができるため、結果として、操作者は車両の走行状態の領域を認識し易くすることができる。
[0051]
なお、本例は、操作者へ報知させる構成として、振動子401を用いたが、ランプ等の照明部材や、音を発する構成であってもよい。また本例の振動子401は本発明の「報知手段」に相当する。
[0052]
《第5実施形態》
図13は、発明の他の実施形態に係る車両用アクセルペダル反力制御装置のアクセルペダル部分の構成概略図である。本例は、上述した第2実施形態に対して、変位部201をコントローラ101により回動させるための構成有する点が異なる。これ以外の構成で上述した第1及び2実施形態と同じ構成は、その記載を適宜、援用する。
[0053]
図13に示すように、本例の車両用アクセルペダル反力制御装置は、軸113とモータ軸を同軸にする変位部回転モータ501と、圧縮コイルバネ202に接続されるソレノイド502と、変位部回転モータ501及びソレノイド502を制御する変位部回転モータ制御部503を有する。変位部回転モータ501は、コントローラ101からの制御信号により駆動し、軸113を中心に変位部201を回動させる。すなわち、変位部201は、変位部回転モータ501により回動することでペダルアーム112に対する位置が変更され、アクセルペダル110のペダルの踏み込み又は踏み戻しにより、ペダルアーム112を介してペダルプレート111と連動して回動する。ソレノイド502は、コントローラ101からの制御信号によりソレノイド502内の通電のオンまたはオフが切り換えられ、圧縮コイルバネ202の弾性力を変化させる。コントローラ101は、変位部回転モータ制御部503を有する。
[0054]
次に、本例のコントローラ101の変位部回転モータ制御部503における制御内容について説明する。コントローラ101は、操作者から特に操作命令がない場合(例えば初期状態)、ソレノイド502をオフの状態にする。ソレノイド502がオフ状態の時、ボール203に対する圧縮コイルバネ202の押圧力は小さい。また変位部201の凹部204は、ペダル角の回動範囲において、ボール203と当接しない位置で支持されるため、ペダルを回動させても、ボール203が凹部204による段差を相対的に移動することはない。これにより、圧縮コイルバネ202、ボール203及び凹部204により、ペダル反力は発生しない。
[0055]
一方、コントローラ101、例えば操作者から合流支援の要求を示す操作指令により、変位部回転モータ501を駆動させて、変位部201を回動させる。またコントローラ101は、ソレノイド502をオンに切り換えて、圧縮コイルバネ202の押圧力を発生させる。これにより、圧縮コイル202は、ボール203を介して、変位部201に押圧力を加える。そして、また変位部201の凹部204は、ペダル角の回動範囲の一部(例えばペダル角30〜50%に対応する範囲)において、ボール203と当接する位置で支持されるため、ペダルを回動させると、ボール203が凹部204による段差を相対的に移動する。これにより、操作者は、ペダルを回動させると、凹部による段差の部分により、クリック感又は壁感を感じることができる。
[0056]
また、当該合流支援の要求に対して、コントローラ101は、ペダル角を50%に誘導させる場合、踏み込みにより壁感を感じるペダル角(図4に示すX2(%))が50%になるように、コントローラ101は凹部204を回動する。これにより、操作者は、ペダル角50%の位置に自然に足を載せることができ、また無意識に踏み込み量を戻しすぎることを防ぐことができる。
[0057]
さらに、ボール203と凹部204とが当接する、ペダルの回動範囲を変更させる場合、コントローラ101は、ソレノイド502をオン状態のまま、変位部回転モータ501により変位部201を回動させて、凹部204の位置を当該ペダルの回動範囲に対応する位置に移動させればよい。例えば、コントローラ101により推奨されるペダル角を50%から30%に変更する場合、コントローラ101は、ペダル角10%から30%の範囲に対応する位置に、凹部を移動させればよい。これにより、操作者は、足に壁感を感じながら、自然と、ペダル角を上記推奨するペダル角へ合わせることができる。
[0058]
上記のように、本例のコントローラ101は、変位部回転モータ501により凹部204を回動させる。これにより、ペダルの回動範囲に対して、コントローラ101により推奨されるペダル角の操作範囲を、車両の走行モード等に合わせて任意に設定することができる。また操作者は、当該推奨されるペダル角の操作範囲へ誘導され、アクセルペダル110を操作することができるため、結果として、操作者が無意識に、当該範囲から外れて操作することを防ぐことができる。また引き込み効果のある反力特性をもったペダル角の範囲を状況に合わせて任意に設定することが可能となり、推奨するペダル角への誘導することができ、操作者の無意識のうちに当該範囲から外れることを防ぐことができる。
[0059]
なお、本例の変位部回転モータ501は、本発明の「変位部回動手段」に相当する。

Reference Signs List

[0060]
1…車両用アクセルペダル反力制御装置
101…コントローラ
102…アクセルペダル角センサ
103…モータ
104…アクセルペダル反力設定部
105…車速制御部
110…アクセルペダル
111…ペダルプレート
112…ペダルアーム
113…軸
114…リターンバネ
120…ブレーキペダル
121…ブレーキペダル角センサ
131…スロットル駆動部
132…エンジンスロットバルブ
133…ブレーキ駆動部
134…ブレーキディスク
201…変位部
202…圧縮コイルバネ
203…ボール
204…凹部
301…速度比例反力設定部
310…ダンパ
401…振動子
402…振動制御部
501…変位部回転モータ
502…ソレノイド
503…変位部回転モータ制御部

Claims

[1]
アクセルペダルの反力を発生する反力発生手段と、
前記アクセルペダルの操作量に対して前記反力を設定する反力制御手段を有し、
前記反力制御手段は、
所定の操作量範囲において、前記反力を一定の変化率で増加させ、
前記所定の操作量範囲の下限値において、前記一定の変化率より大きい変化率で前記反力を減少させ、
前記所定の操作量範囲の上限値において、前記一定の変化率より大きい変化率で前記反力を増加させることを特徴とする
車両用アクセルペダル反力制御装置。
[2]
前記反力発生手段は、
前記アクセルペダルの変位に連動して変位し、一定の幅の凹部による段差を備える変位部と、
前記変位部を押圧する押圧手段とを有し
前記下限値又は上限値に対する反力は、前記押圧手段の前記段差における押圧力の変化により設定されることを特徴とする
請求項1記載の車両用アクセルペダル反力制御装置。
[3]
前記押圧手段は、前記所定の操作量範囲で回動する前記アクセルペダルに連動して、前記一定の幅の範囲内を相対的に移動することを特徴とする
請求項2記載の車両用アクセルペダル反力制御装置。
[4]
前記アクセルペダルの操作量に応じた車速を設定する車速制御手段をさらに有し、
前記車速制御手段は、
前記所定の操作量範囲で、車速を一定にすることを特徴とする
請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用アクセルペダル反力制御装置。
[5]
前記反力制御手段は、
前記所定の操作量範囲において、前記アクセルペダルの踏み込み方向への角速度が大きいほど、前記一定の変化率で増加する前記反力をさらに増加させる
ことを特徴とする
請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両用アクセルペダル反力制御装置。
[6]
前記変位部を回動させる変位部回動手段をさらに有し、
前記反力制御手段は、前記変位部回動手段を制御し前記凹部を回動させて、前記下限値又は前記上限値を設定することを特徴とする
請求項2又は3記載の車両用アクセルペダル反力制御装置。
[7]
前記下限値又は上限値における前記反力の変化を操作者に報知する報知手段をさらに有することを特徴とする
請求項1〜6のいずれか一項に記載の車両用アクセルペダル反力制御装置。
[8]
アクセルペダルを第1の所定の位置まで回動し、前記アクセルペダルに対して一定の変化率の反力が発生するステップと、
前記アクセルペダルが前記第1の所定の位置に回動し、前記反力が前記一定の変化率より大きい変化率で減少するステップと、
前記アクセルペダルが前記第1の所定の位置から第2の所定の位置まで回動し、前記一定の変化率の反力が発生するステップと、
前記アクセルペダルが前記第2の所定の位置に回動し、前記反力が前記一定の変化率より大きい変化率で増加するステップを含む
車両用アクセルペダルの反力制御方法。

Drawings

[ Fig. 1]

[ Fig. 2]

[ Fig. 3]

[ Fig. 4]

[ Fig. 5]

[ Fig. 6]

[ Fig. 7]

[ Fig. 8]

[ Fig. 9]

[ Fig. 10]

[ Fig. 11]

[ Fig. 12]

[ Fig. 13]