JP2007536166A - ペダル特性曲線を実現する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車の速度の制御方法及び装置に関し、戻し装置（７）及び／又は戻し素子（８）により、運転者の足に抗する力がペダル（６）に発生され、制御装置が戻し装置（７）を制御し、反力とペダル角との関数関係がペダル特性曲線により描かれ、最小特性曲線（４）が最小の反力及び最小の勾配に相当する特性曲線である。本発明によれば、最小特性曲線（４）が戻し素子（８）によって実現され、大きい反力を持つ各特性曲線（１，２，３）が戻し素子（８）及び戻し装置（７）によって実現される。この方法及びこの装置は走行安全性及び走行の快適さを高める。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の自動車の速度の制御方法、及び請求項９の上位概念に記載の方法を実施するための装置に関する。

自動車工業において、傾向は走行安全性及び走行快適さに関して運転者を援助する方向へますます移っている。その例は速度制御装置を持つシステム又は車線維持システムである。その際走行特性は、測定される車両及び周囲のパラメータに基いて、援助するように制御される。

例えば速度制御の際いわゆる力フィードバックシステムは、同時に速度制御器、速度限定器として、又は速度制御を介して先行車両との最小間隔を維持するシステムとして動作する。運転者が例えば制動、クラッチ投入又は急激な加速により制御に介入すると、システムが停止される。

通常の場合速度上昇のため、運転者の足により戻しばねに抗して力が加速ベダルに及ぼされる。力フィードバックシステムにおいて、例えば電気−機械操作器により発生される付加的な戻し力が、この力に抗して作用する。戻し力の大きさは、速度目標値からの偏差の大きさに関係していてもよい。

このような方法及び装置はドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６２０９２９号明細書から公知である。所定値を超過すると、設定素子により、所定値からの偏差に比例する戻し力が、出力制御部材としての加速ペダルに発生される。同時に運転者は、各時点に車両の運転についての全管理を維持する。なぜならば、運転者はいかなる時点にも出力制御部材についての管理をやめないからである。これは走行の快適さに寄与せず、走行安全性にのみ役立つ。

従って本発明の課題は、走行安全性のみならず同時に走行の快適さも改善する自動車の速度制御方法を提供することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を持つ方法によって解決される。有利な展開が、請求項１に直接又は間接に従属する請求項の対象である。

本発明による自動車の速度制御方法では、ペダルなるべく加速ペダルに、運転者の足に抗して力が作用する。この反力は戻し装置及び／又は戻し素子によって発生される。制御装置例えば機関制御装置は戻し装置を制御し、反力とペダル角との関数関係が、ペダル特性曲線によって描かれる。最小反力及び最小勾配を持つ特性曲線が最小特性曲線である。

この最小特性曲線は、戻し素子により有利に実現される。戻し素子は例えば機械的ばねであってもよい。大きい反力を持ち従って最小特性曲線より上にある各特性曲線は、戻し素子及び戻し装置によって実現される。

ペダル特性曲線において、増大するペダル角と共に増大する反力の推移に相当する進行特性曲線は逆行特性曲線より上にあるので、ヒステリシス効果が生じる。ヒステリシスはヒステリシス素子によって生じる。ヒステリシス素子は例えばコイルばねであってもよい。ペダル角反転の際、ヒステリシス素子は不動作にされる。

戻し装置としてなるべく電気−機械操作器が設けられている。これは電動機又は例えば可動コイル操作器であってもよい。この電気−機械操作器は、特にヒステリシス素子の機能を引受け、従って本発明による装置の費用低減に寄与する。

最小特性曲線より上にある任意の各特性曲線が原則的に操作器及び戻しばねにより描かれることによって、制御装置の信号により特に進行特性曲線の勾配を過渡期なしに増大することも可能である。

これは、例えば速度制御装置のような運転者援助システムの使用に関連して有意義である。このシステムは、車両の速度が道路パターンとは無関係に所定の値に保たれるようにする。適当なペダル角では、勾配従って反力が急激に増大される。運転者には、今やシステムの速度が制御されるように伝えられる。今や運転者はペダルを足支えとして使用することができる。それにより走行の快適さが更に増大され、運転者は更に常にペダルに接触したままであり、これは例えばキックダウンを行わねばならない状況に対して有利である。

運転者が間隔制御動作を開始した時、本発明によれば、所定の間隔に達するか又はこれを下回ると、ペダルの所における反力が急激に増大され、こうして目標間隔が再び得られるまで増大される。

選ばれた速度制御動作において所定の最大値が得られる時にも、ペダルの所における反力を過渡期なしに増大することができる。

本発明の別の課題は、請求項１〜８の１つに記載の方法を実施するための装置を提供することである。

本発明によればこの課題は、請求項９の特徴を持つ装置によって解決される。

車両速度を制御するための本発明による装置は、ペダル、ペダル角を検出するセンサ、戻し素子及び電気−機械戻し装置を含んでいる。

本発明が図面に関連して以下に詳細に説明される。

車両の速度を高めるため、運転者は力をペダル６に及ぼす。ペダル９が偏向される角の増大と共に、車両の速度が高まる。運転者が速度を制御しているという感じを運転者に伝えるため、ペダル６の所で、運転者の足に抗する力がペダル角の増大と共に増大される。この反力は、従来のペダル装置では、戻し素子８及びヒステリシス素子９によって発生される。一般にこれら両方の装置は機械的ばねによって形成される。これらは特に引張りばね及び／又はねじりばねであってもよい。運転者によってペダル６に及ぼされる力と、戻しばね８及びヒステリシス素子９により発生される反力とが釣合っていると、特に平らな道路上では、変わらない速度で前進しているという感じが運転者に伝えられる。ペダル６の特性曲線は、ペダル角に関係して反応の推移を示している。図１において進行する特性曲線１は、速度上昇を表している。ペダル角０における最初の反力及び進行特性曲線１の勾配は、戻しばね８及びヒステリシス素子９の材料定数の選択によって決定され、これらの値は車両の全寿命中一定のままである。

運転者が車両の速度を減少しようとすれば、運転者はペダル６へ及ぼす力を減少する。ペダル角を減少する方向にペダル偏向の方向が反転されると、例えば適当なばねを外すことによって、ヒステリシス素子９が不動作にされる。ペダル６が運転者の足へ作用する反力は、今やヒステリシス素子９によって発生される値だけ減少される。ペダル角反転の際における反力のこの減少は、いわゆるヒステリシス線２によって示される。逆行特性曲線３の反力は、今や戻しばね８のみによって生じる。速度を減少する希望があると、運転者はペダル６に加える力を減少する。戻しばね８により及ぼされる反力により、ペダル６は運転者の足に接触したままであり、運転者が車両を積極的に低い速度の方へ制御している感じが、運転者に伝えられる。速度制御手段及び情報伝送手段としての運転者及びペダルの制御回路は、閉じられたままである。

特性曲線１〜３により示されるペダル特性曲線は、受動特性曲線と称される。いわゆる最小特性曲線４は、最小反力及び特性曲線の最小勾配を示している。安全上の理由から、この最小特性曲線を下回ってはならない。この最小特性曲線は、ペダル６が可能な最大偏向からペダル角０まで動かされる時間が特定の値を上回らないことを保証している。

さて本発明の考えは、運転者を援助するシステムに関連して、従来の受動的特性曲線１〜３を最小特性曲線４に低下させることである。その場合特定のペダル角及びそれに対応する反力を表わしかつ最小特性曲線４より上にあるペダル特性曲線の各点は、付加的な電気−機械戻し装置７例えば電動機又は可動コイルのような電気−機械操作器、ヒステリシス素子及び戻しばね８によって生じる。操作器はヒステリシス素子９を実現することもできる。それによりヒステリシス素子９が省略される。その結果速度制御装置の構造空間、材料費及び組立て費が節約される。

特に特定のペダル角Ｐｗ ｓｏｌｌにおける特性曲線１の勾配を、特定の状況を運転者に気付かせるため、過渡期なしに増大させることができる。このような状況は、例えば所定の速度に達するかこれを上回る時に、起こる。

今や戻しばね８による反力に操作器７による力を加算することによって、最小特性曲線４より上に任意のあらゆる特性曲線を実現することができる。それにより最初の反力、特性曲線の勾配及びペダル角の変化速度を自由に選ぶことができる。それにより制御装置に記憶されているプログラム、例えばスポーティー又は快適な走行のためのペダル特性曲線を、簡単に変換することができる。

運転者を援助するシステムは、例えば車両速度を運転者により規定される値に制御する速度制御装置である。図２は、この機能に関連して可能な特性曲線推移を示している。運転者により規定される速度は、特定のペダル角Ｐｗ ｓｏｌｌに相当している。運転者が、例えばペダル角９から始まって、適当な値Ｐｗ ｓｏｌｌに達するまで、足でペダル角を変化する。この点において、反力が有利に過渡期なしに値Ｇｗまで増大される。それにより、所望の速度に達して今から速度制御装置が動作することが、運転者に通報される。

運転者が減少する力でペダル力で足をペダル６上に置くことができ、速度を変化することなくいわば足支えとしてペダルが作用するという感じが、運転者に伝えられるような大きさに、反力Ｇｗが選ばれている。従って道路パターンが長い区間にわたって僅かしか変化しないような長時間の走行において、運転者が速度制御装置をもはや気にかける必要がなく、右足を緩くペダル６上に置くことができる、という快適さが、運転者に与えられる。点Ｐｗ ｓｏｌｌまで進行する特性曲線１ａの推移は自由に選択可能であり、特に制御装置の特性曲線マップに記憶することができる。くつろいだ運転者のために、生じるべき反力及び勾配は小さく（破線の特性曲線１ａ）、スポーティーな運転者に対しては大きい（点線の特性曲線１ａ）。進行特性曲線１ａは、最小特性曲線４と一致していてもよい。この場合操作器の費やすエネルギはできるだけ小さく保たれ、運転者は力の増大を特にはっきり知る。

さてこの増大された反力において、運転者がペダル角の減少方向に足を動かすと、ペダル６が常に足と接触したままであるように、反力が制御されて減少する。しかし速度は一定のままである。点Ｐｗ ｓｏｌｌの後に、図２に示すように、逆行特性曲線３ａが最小特性曲線４と一致すると、操作器７は例えば無電流になる。しかし逆行特性曲線３ａは特にその上にあってもよい。

運転者が速度変化への希望を例えばブレーキにより知らせると、速度制御装置の動作が停止される。

速度制御装置が動作しており、運転者が特にその右足を緩めた加速ペダル６上に置いていたが、例えば追い越し過程を開始するため突然速度を高めねばならない状況において、運転者はその足によりペダル６へ加わる力を増大して、ペダル角の僅かな増加後反力Ｇｗが操作器により再び減少されるようにすることができる。引続く特性曲線推移は、今からず１の受動特性曲線と一致する。ペダル角がＰｗ ｓｏｌｌより大きいと、速度制御装置の機能はなくなり、速度はペダル角と共に変化する。ペダル角の減少によりＰｗ ｓｏｌｌに達するか又はこれを下回ると、速度制御装置が再び動作せしめられ、走行速度は再び自動的に目標速度に制御される。

運転者を援助する別の方法は間隔制御である。先行車両が認められると、自身の速度及び先行車両に対する差速度から、目標間隔が求められる。目標間隔に達するか又はそれを下回る際の速度に相当するペダル角Ｐｗ ｓｏｌｌにおいて、反力が過渡期なしに点Ｇｗまで増大されるので、運転者は切迫する危険に注意を向けられる。図３において、目標間隔に達するかそれを下回ってから、ペダル角Ｐｗ ｎｅｕに達して目標間隔を再び上回るまで、反力がペダル角の減少する方向に作用することを、点線５が示している。このペダル角Ｐｗ ｎｅｕから、速度が再び増大する際、特性曲線が進行特性曲線１ａに終わるか、又は速度が引続き減少する際、特性曲線が受動特性曲線の逆行特性曲線３に終わる。

速度制御装置の動作の際におけるように、例えば追い越し過程のため、運転者が速度を突然上昇させねばならないことがある。そのため運転者は、ペダル６に作用する力を足により増大して、反力Ｇｗが操作器により減少されるようにすることができる。新しい特性曲線は、今から図１の受動特性曲線と一致する。ペダル角がＰｗ ｓｏｌｌより大きいと間隔制御機能が無効になり、速度がペダル角により変化される。

ペダル角又は速度の減少の際、Ｐｗ ｓｏｌｌに再び達するか又はこれを下回ると、間隔制御機能が再び有効になる。

速度制御装置と間隔制御装置の組合わせも考えられる。先行車両が見えていないが、又は先行車両のある場合計算される安全間隔にまで達していないと、所定の速度に制御される。安全間隔に達するか又はこれを下回ると、間隔が新しい制御量になる。

運転者を援助する別のシステムは速度限定器である。図３はこの機能にも適用可能である。運転者の車両が所定の成功速度を上回らないのを運転者が保証しようとすれば、運転者はこの値を制御装置により規定する。ペダル角Ｐｗ ｓｏｌｌにおいて限界速度に達するか又はこれを上回ると、反力が過渡期なしに点Ｇｗまで増大され、それにより速度管理のあることに気付くおそれのあることを、運転者に通報する。

限界速度に達するか又はこれを上回ってから、ペダル角Ｐｗ ｎｅｕにおいて限界速度を下回るまで、反力がペダル角の減少する方向に作用する。このペダル角Ｐｗ ｎｅｕから、再び速度増大の際特性曲線がなるべく進行特性曲線１ａに終わるか、又は更に速度減少の際受動特性曲線の逆行特性曲線３に終わる。

運転者はこの援助機能を必要な場合無効にすることもできる。そのため運転者は、足によりペダル６に作用する力を増大して、操作器により反力Ｇｗを減少させることができる。特性曲線は今から図１の受動特性曲線に一致する。ペダル角がＰｗ ｓｏｌｌより大きいと、速度限定機能が無効にされ、速度がペダル角により変化される。

ペダル角又は速度の減少の際Ｐｗ ｓｏｌｌに再び達するか又はこれを下回ると、速度限定機能が再び有効になる。

車両速度を制御するため図４に示されている装置は、ペダル６、ペダル角を検出するセンサ１０、戻し素子８及び電気−機械戻し装置７を含んでいる。ペダル６はペダル保持体１１に回転可能に設けられている。ペダル保持体１１は、図示しないやり方で車体に結合されている。電気−機械戻し装置７は、その制御信号を図示しない制御装置から得る。

電気−機械戻し装置７は、図示した実施例では可動コイル操作器として構成されている。例えば直線運動又は回転運動も行うことができる電磁石を使用することも考えられる。戻し素子８はここでは機械的ばねである。

ペダル６は、車両速度を増大するため、運転者の足により速度を上昇する方向に操作される。逆方向へのペダル６の操作は、一般に可動コイル操作器７、機械的戻しばね８及びヒステリシス素子９を介して行われて、速度減少を行う。可動コイル操作器７がその機能を一緒に引受けることによって、ヒステリシス素子９を有利に省くことができる。

可動コイル操作器７が、エネルギ節約のため又は欠陥のため意図的に無電流で作動せしめられる場合、戻しばね８は、ペダル６が可能な最大偏向からペダル角０まで動かされる時間が特定の値を上回らないようにする。戻しばね８により発生される優勢な最小力より大きい力をペダル６に抗して実現するため、可能なあらゆるペダル角において、可動コイル操作器により発生される任意の力を加算することができる。

可動コイル操作器７とペダル６との間には、機械的又は別の性質の固定的結合部はない。それによりペダル６には、１つの方向しかも速度減少の方向のみ、反力を及ぼすことができる。

受動ペダル特性曲線及び最小ペダル特性曲線を示す。 速度制御機能に関連してペダル特性曲線を示す。 間隔制御機能又は速度限定機能に関連してペダル特性曲線を示す。 車両速度を制御する装置を断面図で示す。

符号の説明

１ 進行特性曲線
１ａ Ｐｗ ｓｏｌｌまでの進行特性曲線
１ｂ Ｐｗ ｓｏｌｌからの進行特性曲線
２ ヒステリシス線
３ 逆行特性曲線
３ａ Ｐｗ ｓｏｌｌより後の逆行特性曲線
４ 最小特性曲線
５ 同時に反力を増大する際間隔を増大するか速度を減少するための特性曲線
６ ペダル
７ 戻し装置
８ 戻しばね
９ ヒステリシス素子
１０ ペダル角センサ
１１ ペダル保持体

Claims (9)

1. 自動車の速度の制御方法であって、戻し装置（７）及び／又は戻し素子（８）により、運転者の足に抗する力がペダル（６）に発生され、制御装置が戻し装置（７）を制御し、反力とペダル角との関数関係がペダル特性曲線により描かれ、最小特性曲線（４）が最小の反力及び最小の勾配に相当する特性曲線であるものにおいて、最小特性曲線（４）が戻し素子（８）によって実現され、大きい反力を持つ各特性曲線（１，２，３）が戻し素子（８）及び戻し装置（７）によって実現されることを特徴とする、方法。
2. 戻し装置（７）によってヒステリシス素子（９）が実現されることを特徴する、請求項１に記載の方法。
3. 戻し装置として電気−機械操作器（７）が使用されることを特徴する、先行する請求項の１つに記載の方法。
4. 制御装置の信号によって、特性曲線（１）の勾配が過渡期なしに増大されることを特徴する、先行する請求項の１つに記載の方法。
5. 自動車の速度が道路パターンとは無関係に安定に保たれることを特徴する、先行する請求項の１つに記載の方法。
6. ペダル（６）が足支えとして使用されることを特徴する、請求項５に記載の方法。
7. 先行する車両との間隔が制御され、所定の間隔を下回ると、所定の間隔に達するまで、運転者の足に抗して力が増大されることを特徴する、請求項１〜５の１つに記載の方法。
8. 自動車の速度が、道路パターンとは無関係に所定の最大値に限定されることを特徴する、請求項１〜４の１つに記載の方法。
9. 請求項１〜８の１つに記載の方法を実施するための装置が、制御装置、ペダル（６）、ペダル角を検出するセンサ（１０）、戻し素子（８）及び電気−機械戻し装置（７）を持っていることを特徴とする、装置。

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