JP2010269747A - アクセルペダル踏力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベース踏力に対して増加させたアクセルペダル２の踏力を戻す際のアクセルペダル２の踏み込み過ぎを防止する。
【解決手段】アクセル開度が所定の踏力増加閾値以上になると、アクセルペダル２の踏力をベース踏力よりも増加させ、アクセル開度が所定の踏力増加解除閾値以下になると、ベース踏力よりも増加させたアクセルペダル２の踏力をベース踏力に向けて減少させる。アクセルペダル２の踏力を減少させる際の減少速度は、アクセル開度が踏力増加解除閾値以下となるときのアクセル開度変化状態に基づいて変更される。これによって、アクセルペダル２の踏力をベース踏力に向けて戻す際に、反動によりアクセルペダル２を踏み込み過ぎを抑制することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、アクセルペダル踏力制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、アクセル開度が所定開度よりも大きくなってアクセルペダルの踏込反力（踏力）を増加させた後、アクセル開度が所定開度より小さくなると、増加したアクセルペダルの踏込反力（踏力）を元に戻すようにした技術が開示されている。

特開２００３−１２０３３９号公報

しかしながら、アクセルペダルの踏込反力（踏力）を増加させるかは、必ずしもアクセル開度によって一義的に決まるわけではなく、その他の運転状態によって決定する場合がある。その場合、アクセル開度を小さくさせていないにもかかわらず、増加したアクセルペダルの踏込反力（踏力）を元に戻すことがあり、増加したアクセルペダルの踏込反力（踏力）を一気に戻すと、その反動でアクセルの踏み込み過ぎを招くという問題がある。

そこで、本発明は、アクセル開度が所定の踏力増加閾値以上になると、アクセルペダルの踏力をベース踏力よりも増加させ、アクセル開度が所定の踏力増加解除閾値以下になると、前記アクセルペダルの踏力をベース踏力に向けて減少させるアクセルペダル踏力制御装置において、アクセル開度が前記踏力増加解除閾値以下となるときのアクセル開度変化状態に基づいて、前記アクセルペダルの踏力の減少速度を変更することを特徴としている。

本発明によれば、アクセル開度変化状態に基づいてアクセルペダルの踏力の減少速度を変更するので、アクセルペダルの踏力をベース踏力に向けて戻す際に、反動によりアクセルペダルを踏み込み過ぎを抑制することができる。

本発明に係るアクセルペダル踏力制御装置のシステム構成を踏力変更機構の概略とともに模式的に示した説明図。 本発明における踏力変更機構の一実施形態を模式的に示す説明図。 本発明におけるアクセルペダル踏力の特性を示す特性図。 車速に対するアクセル開度閾値、全開時駆動力、走行抵抗の相関関係を模式的に示した説明図。 アクセルペダル踏力をベース踏力に向けて減少させる際のタイミングチャート。 アクセル開度の変化量と、クセルペダル踏力をベース踏力に向けて減少させる際のアクセルペダル踏力の減少速度と、の相関関係の一例を模式的に示した説明図。 本発明に係るアクセルペダル踏力制御の処理の流れを示すフローチャート。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

このアクセルペダル踏力制御装置は、基本的には、図示しない車両の車体１に設けられたアクセルペダル２の踏力（操作反力）を可変的に制御するものであって、後述するように、車両に設けられたアクセルペダル２の開度（踏込量）を検知する手段と、アクセルペダル２の踏力をベース踏力から変更する手段と、を有し、アクセルペダル２の開度が踏力増加閾値である所定のアクセル開度閾値よりも大きい領域ではアクセルペダル２の踏力をベース踏力よりも増加させるものである。

アクセルペダル２は、図１，図２に示すように、回転軸３上に設けられて該回転軸３を支点として揺動するように構成され、一端が車体１に固定されるとともに他端が回転軸３に固定された種々の形態のリターンスプリング４によって、アクセル閉方向への反力が与えられている。また、回転軸３の一端が車体１に軸受５を介して回転自在に支持されている一方、回転軸３の他端付近に、アクセル開度検知手段としてアクセルポジションセンサ６が設けられている。

尚、本実施形態では、アクセルペダル２の踏込量（アクセル開度）と内燃機関（図示せず）のスロットルバルブ（図示せず）の開度とが互いに連動し、アクセルペダル２の踏込量に応じて内燃機関のスロットルバルブ開度が増大する。つまり、アクセル開度に応じて燃料噴射量（ひいては燃料消費量）が増大する。

そして、踏力変更機構としては、回転軸３の回転に摩擦力を与える互いに対向した一対の摩擦部材７ａ，７ｂを備えた可変フリクションプレート７からなり、一方の摩擦部材７ａは、回転軸３の端部に機械的に結合して設けられ、他方の摩擦部材７ｂは、スプライン等を介して、固定軸８に、軸方向移動自在かつ非回転に支持されている。上記固定軸８は、車体１に固定支持されている。さらに、上記摩擦部材７ｂを摩擦部材７ａへ向けて付勢するアクチュエータ（例えば電磁ソレノイド）９が車体１に固定されている。

上記可変フリクションプレート７は、アクチュエータ９の作動により摩擦部材７ｂを軸方向（図１における矢印Ａ１方向）へ移動させ、これにより、摩擦部材７ａと摩擦部材７ｂとの間の摩擦力を可変的に制御する。このアクチュエータ９の作動は、コントロールユニット１０によって制御されている。従って、アクチュエータ９の作動を、コントロールユニット１０が制御することで、回転軸３に付与される摩擦力ひいてはアクセルペダル２の操作時の踏力を変更することができる。

上記コントロールユニット１０には、アクセルペダル２の開度を検知する上記のアクセルポジションセンサ６のほか、車両の傾きから道路勾配を検知する加速度センサ１１、車速を検知する車速センサ１２、車両のシート（図示せず）に内蔵されて乗員が搭乗しているか否かを感知する座圧センサ１３、変速機の変速比を検知するギアポジションセンサ１４、等の各種センサからの信号が入力されており、さらに、車両の現在位置とこの現在位置付近の地図情報及び現在走行中の道路の法定速度等の道路情報等が入手可能なカーナビゲーションシステム１５からの情報、及び、自車と前方車両との間の車間距離を検知するレーザーレーダー１６からの信号が入力されている。

尚、変速機としては、例えば変速比が連続的に変化する無段変速機が用いられ得るが、有段補助変速機構とトルクコンバータとを組み合わせた形式の自動変速機や手動変速機などであってもよい。尚、無段変速機の場合は、入力軸側および出力軸側の回転速度の比として変速比を求めることが可能である。

図３は、上記実施形態におけるアクセルペダル２の踏力の特性を概略的に示しており、基本的な踏力つまりベース踏力は、開度増加方向と開度減少方向とで適度なヒステリシスを有しつつ、アクセル開度に対しほぼ比例的に増加する。そして、開度増加方向への操作時つまり踏込時に、所定のアクセル開度閾値（図３の符号ＳＬ）よりもアクセル開度が大きくなると、アクセルペダル２の踏力は踏み込み側のベース踏力（図３中の一点鎖線）よりもステップ的に増加し、それ以上の踏み込みを抑制しようとする。つまり、踏力増加分Ａだけが踏み込み側のベース踏力に上乗せされた形となる。

また、このアクセル開度増加方向でのアクセルペダル２の踏力増加は、アクセルペダルの操作方向がアクセル開度減少方向に反転したときに直ちに解除されるのではなく、アクセル開度がアクセル開度閾値（図３の符号ＳＬ）よりも所定開度小さい踏力増加解除閾値（図３の符号ＳＬ’）以下に減少したときに解除される（踏力増加分Ａが取り除かれる）。

ここで、本実施形態では、上記コントロールユニット１０は、図４に示すように、車速に応じて、アクセルペダル２の踏力を増加させるアクセル開度閾値を変更する。詳述すると、車速が低い場合には、相対的に小さな第１アクセル開度閾値を選択し、車速が高い場合には、相対的に大きな第２アクセル開度閾値を選択する。

換言すると、車速が低い場合、比較的小さなアクセル開度から踏力の増加が生じ、このアクセル開度閾値からアクセル全開までの踏力増加領域が大きく確保されるのに対し、車速が高い場合は、比較的大きなアクセル開度まで踏力の増加が生じず、アクセル全閉からアクセル開度閾値に至るまでの踏力非増加領域が比較的大きくなる。

尚、段階的に変化する第１アクセル開度閾値と第２アクセル開度閾値との間では、アクセル開度閾値は、車速の変化に伴い、図４に示すように、第１アクセル開度閾値から第２アクセル開度閾値へと連続的に変化していく。

図４は、横軸の車速に対し、アクセル開度閾値と、適正な変速制御を前提としたアクセル全開時の車両駆動力特性と、走行抵抗と、の相関関係を模式的に示した説明図であって、図示するように、発進時等の低車速域では、変速比が大きく与えられることからアクセル全開時の車両駆動力が大であり、僅かなアクセル操作であっても大きな車両駆動力が発生するため、必要以上に車両駆動力を発生させやすく、無駄な加速を行いがちになる。従って、低車速域ではアクセル開度閾値を第１アクセル開度閾値のように相対的に小さく設定することで、アクセルペダル２の踏力増加を比較的小さいアクセル開度から発生させ、運転者によるアクセルペダル２の踏み込み過ぎを積極的に防止することで、全体的な燃費の低減を実現することができる。

一方、中高車速域では、変速比が低くなるためアクセル全開時の車両駆動力ひいては単位量のアクセル操作に対し増加する車両駆動力が小さくなり、必要以上の加速は生じにくくなる。さらに、中高車速域では、車両の走行抵抗（空気抵抗やころがり抵抗）も大きくなることから、定速走行に必要な要求駆動力が大きくなる。またアクセル全開時の車両駆動力と走行抵抗との差として表される余裕駆動力も小さくなる。このような状況下でアクセルペダル２の踏力の増加が行われると、それ以上にアクセルペダル２を踏み込めずに、加速できなくなってしまう。従って、中高車速域では、アクセル開度閾値を第２アクセル開度閾値のように相対的に大きく設定し、比較的大きなアクセル開度までベース踏力のみでのアクセルペダル２の速やかな踏み込みを許容することで、円滑な車両の加速が可能となる。

また、アクセル開度閾値は、車速の変化に伴い、第１アクセル開度閾値と第２アクセル開度閾値との間で連続的に変化するので、運転者は違和感を感じることなくアクセルペダル２の操作を行うことができる。つまり、車速が低車速域と中高車速域との過渡状態にある場合でも、所定の車速を境にステップ的にアクセル開度閾値が変化することはないので、運転者は違和感を感じることなくアクセルペダル２の操作を行うことができる。尚、上記実施形態では、第１アクセル開度閾値と第２アクセル開度閾値との２段階にアクセル開度閾値を設定するが、本発明はこれに限らず、さらに多段階にアクセル開度閾値を設定するようにしてもよく、さらには、車速の全域に亘ってアクセル開度閾値が連続的に変化するように構成してもよい。

ところで、上記実施形態では、車両の走行抵抗ならびにアクセル全開時の車両駆動力特性を示すパラメータとして車速を用いており、実質的に車両の走行抵抗とアクセル全開時の車両駆動力特性との双方を考慮してアクセル開度閾値を設定したものとなっているが、いずれか一方のみに基づいてアクセル開度閾値を設定するようにしてもよい。例えば、アクセル全開時の車両駆動力特性を示すパラメータとして変速機の変速比を用い、そのときの変速比に応じてアクセル開度閾値を設定するようにしてもよい。尚、図４に示したアクセル全開時の車両駆動力特性は例えば無段変速機によるものであるが、有段補助変速機構を備えた自動変速機や手動変速機の場合でも、車速に対する車両駆動力の特性は、基本的には変わりがなく、低車速側ほど大きな変速比が用いられるため車両の駆動力は大であり、高車速側ほど小さな変速比が用いられるため車両の駆動力は小となる。例えば有段変速機構の場合は、各々の変速段に対応して複数のアクセル開度閾値のいずれかを選択的に設定するなどの手法が可能である。

また、走行抵抗を示すパラメータとして車速以外のパラメータに着目して、可変的にアクセル開度閾値を設定することもできる。例えば、道路の勾配（上り勾配を正とする）が大きい場合には、車両の走行抵抗が大である。従って、勾配が小さい場合のアクセル開度閾値に対して勾配が大きい場合のアクセル開度閾値を相対的に大きく設定することができる。なお、こののパラメータによる走行抵抗の大小は、車速に基づく走行抵抗（主に空気抵抗やころがり抵抗）に代えて用いるようにしてもよく、あるいは、車速に基づく走行抵抗に加えて用いるようにしてもよい。

ここで、道路の勾配は、加速度センサ１１の検出値を用いて検知可能である。またカーナビゲーションシステム１７から現在位置とその周辺の地図情報が入手可能な場合には、この地図情報を基に現在地の道路の勾配を検知することも可能である。

そして本実施形態においては、アクセルペダル２の踏力をベース踏力よりも増加させている状態でアクセル開度が所定の踏力増加解除閾値以下になるとアクセルペダル２の踏力をベース踏力に向けて減少させている。詳述すると、本実施形態においては、アクセルペダル２の踏力をベース踏力に向けて減少させる際の踏力の減少速度が、アクセル開度が踏力増加解除閾値以下となるときのアクセル開度変化状態に基づいて変更される。ここで、踏力増加解除閾値は、車速に応じて変更されるものであり、具体的には、前述の図３に示すように、同一車速のときのアクセル開度閾値（ＳＬ）よりも所定量小さい値（ＳＬ’）である。

このように、アクセル開度の変化状態に基づいてアクセルペダル２の踏力の減少速度を変更することで、アクセルペダル２の踏力をベース踏力に向けて戻す際に、反動によりアクセルペダル２を踏み込み過ぎてしまうことを抑制することができる。

図５は、アクセル開度が一定のときに、アクセル開度が踏力増加解除閾値以下となって、アクセルペダル２の踏力をベース踏力に向けて減少させる場合を示したタイミングチャートである。

図５において、時刻ｔ１以前では、アクセル開度がアクセル開度閾値以上であるので、アクセルペダル２の踏力を踏み込み側のベース踏力から増加させる。時刻ｔ１から時刻ｔ２の直前までは、アクセル開度は一定であり、車速の増加に伴いアクセル開度閾値及び踏力増加解除閾値が大きくなる。時刻ｔ２では、アクセル開度が踏力増加解除閾値以下となるので、アクセルペダル２の踏力の減少を開始する。尚、この時刻ｔ２のタイミングで、アクセルペダル２の踏力の増加分を一気に取り除くと、図５中に２点鎖線で示すように、その反動でアクセルペダル２を踏み込み過ぎてしまう可能性がある。時刻ｔ２の直後〜時刻ｔ３の直前までは、アクセルペダル２の踏力の減少に伴い、アクセル開度及び車速が増加し、車速の増加に伴いアクセル開度閾値及び踏力増加解除閾値が大きくなる。時刻ｔ３では、アクセル開度がアクセル開度閾値以上となるので、アクセルペダル２の踏力を踏み込み側のベース踏力から増加させる。時刻ｔ３の直後〜時刻ｔ４の直前までは、車速の増加に伴いアクセル開度閾値及び踏力増加解除閾値が大きくなる。時刻ｔ４では、アクセル開度が踏力増加解除閾値以下となるので、アクセルペダル２の踏力の減少を開始する。時刻ｔ４の直後〜時刻ｔ５の直前までは、アクセルペダル２の踏力の減少に伴い、アクセル開度及び車速が増加し、車速の増加に伴いアクセル開度閾値及び踏力増加解除閾値が大きくなる。時刻ｔ５では、アクセル開度がアクセル開度閾値以上となるので、アクセルペダル２の踏力を踏み込み側のベース踏力から増加させる。

また、図５において、アクセルペダル２の踏力をベース踏力に向けて減少させる際の減少速度は、アクセル開度が踏力増加解除閾値以下となるとき（時刻ｔ２または時刻ｔ４のタイミング）のアクセル開度変化状態に基づいて変更される。換言すれば、アクセルペダル２の踏力をベース踏力に向けて減少させる際の減少速度は、アクセル開度が踏力増加解除閾値以下となるときに運転者の持つ加速意図に応じて切り換えらえる。

運転者の持つ加速意図は、例えば、図６に示すように、アクセル開度の変化量から判定する。図６は、互いに異なる３種類のアクセル開度の変化量にそれぞれ対応した３種類のアクセルペダル２の踏力の変化を模式的に示した説明図であり、実線で示すアクセル開度（開度一定）に対して実線で示すアクセルペダル２の踏力が対応し、破線で示すアクセル開度（開度増加）に対して破線で示すアクセルペダル２の踏力が対応し、一点鎖線で示すアクセル開度（開度減少）に対して一点鎖線で示すアクセルペダル２の踏力が対応している。

アクセルペダル２の踏力をベース踏力に向けて減少させる際の減少速度は、図６における時刻Ｔのタイミング、換言すれば前述の図５における時刻ｔ２または時刻ｔ４のタイミングにおけるアクセル開度の変化速度から決定される。

詳述すると、時刻Ｔのタイミングでアクセル開度の変化量が増加側にある場合には、アクセルペダル２の踏力の減少速度を相対的に遅くし（アクセル開度の変化量が一定の場合のときの減少速度に比べて遅くし）、時刻Ｔのタイミングでアクセル開度の変化量が減少側にある場合には、アクセルペダル２の踏力の減少速度を相対的に速くする（アクセル開度の変化量が一定の場合のときの減少速度に比べて速くする）。

アクセル開度の変化量から運転者の持つ加速意図を判定する場合、アクセル開度の変化量が増加側（アクセルペダル２を踏み足す側）にあるほど運転者がアクセルペダル２を踏み込む可能性が高いと判定してアクセルペダル２の踏力の減少速度を遅くし、アクセル開度の変化量が減少側（アクセルペダル２を離す側）にあるほど運転者がアクセルペダル２を踏み込む可能性が低いと判定してアクセルペダル２の踏力の減少速度を速くする。

運転者の加速意図が高いほど、ベース踏力よりも増加させたアクセルペダル２の踏力を減少させた際に、アクセルペダル２を踏み足す可能性が高いので、運転者の持つ加速意図に応じてアクセルペダル２の踏力の減少速度を設定することにより、踏み足した時に燃費の悪い領域までアクセルペダル２が踏み足してしまうことを抑制することができる。また、アクセル開度の変化量が減少側であれば、アクセルペダル２の踏力をベース踏力に一気に減少させても、アクセルペダル２を踏み足しすぎることはないので、アクセルペダル２の踏力の増加分を速やかに減少させることができる。

尚、上記実施形態では、アクセルペダル２の踏力の減少速度をアクセル開度の変化量に応じて連続的に設定しているが、アクセル開度の変化量から運転者の加速意図を段階的に判定し、アクセルペダル２の踏力の減少速度を段階的に判定された運転者の加速意図に応じて段階的に設定するようにしてもよい。

また、アクセル開度が踏力増加解除閾値以下になった時点で、アクセルペダル２の踏み込みが予測される場合にも、ベース踏力よりも増加させたアクセルペダル２の踏力を減少させた際に、アクセルペダル２を踏み足す可能性が高いので、アクセルペダル２の踏力の減少速度を遅くするように設定することも可能である。

例えば、登坂路走行中、乗車人数の増加、搭載重量の増加、といったエンジン高負荷時の場合、前方車両との車間距離が遠い場合や法定速度との乖離が大きい場合には、アクセルペダル２の踏力を減少させた際に、アクセルペダル２を踏み足す可能性が高くなる。

そこで、このようにアクセルペダル２の踏み込みが予測される場合には、アクセルペダル２の踏力の減少速度を遅くすることで、アクセルペダル２の踏み込み過ぎを抑制しつつ、運転者の要求に応じたアクセルペダル２の踏み足しを円滑に達成することができる。

図７は、本発明に係るアクセルペダル踏力制御の処理（所定時間毎に繰り返し実行）の流れを示すフローチャートであり、アクセルペダル２の踏力の減少速度を２段階に切り換える場合を示している。

ステップ（以下、単にＳと記す）１では、車速に応じてアクセル開度閾値と踏力増加解除閾値を算出する。

Ｓ２では、アクセル開度がアクセル開度閾値以上であるか否かを判定し、アクセル開度がアクセル開度閾値以上であればＳ３へ進み、そうでない場合は今回のルーチンを終了する。換言すれば、このＳ２では、アクセルペダル２の踏力がベース踏力よりも大きい状態であるか否かを判定し、アクセルペダル２の踏力がベース踏力よりも大きい状態であればＳ３へ進み、そうでない場合は今回のルーチンを終了する。

Ｓ３では、アクセル開度が踏力増加解除閾値以下となった否かを判定し、アクセル開度が踏力増加解除閾値以下であればＳ４へ進み、そうでない場合は今回のルーチンを終了する。

Ｓ４では、運転者の加速意図が高いか否か、換言すれば、運転者のアクセルペダル２の踏み込み意図が高いか否かを判定する。運転者の加速意図が高い場合、すなわちアクセル開度の変化量が増加側の場合にはＳ５へ進み、運転者の加速意図が高くない場合、すなわちアクセル開度の変化量が減少側の場合にはＳ６へ進む。

Ｓ５では、運転者の加速意図が高いので、アクセルペダル２の踏力を踏力減少速度Ｄ１で減少させる。一方、Ｓ６では、運転者の加速意図が高くないので、アクセルペダル２の踏力を、踏力減少速度Ｄ１よりも大きな踏力減少速度Ｄ２で減少させる。

１…車体
２…アクセルペダル
３…回転軸
４…リターンスプリング
５…軸受
６…アクセルポジションセンサ
７…可変フリクションプレート
７ａ…摩擦部材
７ｂ…摩擦部材
８…固定軸
９…アクチュエータ
１０…コントロールユニット

Claims (3)

1. アクセル開度を検知するアクセル開度検知手段と、アクセルペダルの踏力を変更する踏力変更手段と、を有し、アクセル開度が所定の踏力増加閾値以上になると、前記アクセルペダルの踏力をベース踏力よりも増加させ、アクセル開度が所定の踏力増加解除閾値以下になると、ベース踏力よりも増加させた前記アクセルペダルの踏力をベース踏力に向けて減少させるアクセルペダル踏力制御装置において、
   アクセル開度が前記踏力増加解除閾値以下となるときのアクセル開度変化状態に基づいて、前記アクセルペダルの踏力の減少速度を変更することを特徴とするアクセルペダル踏力制御装置。
2. 前記アクセルペダルの踏力の減少速度は、アクセル開度の変化量が増加側にあるほど遅くし、アクセル開度の変化量が減少側にあるほど速くすることを特徴とする請求項１に記載のアクセルペダル踏力制御装置。
3. アクセル開度が前記踏力増加解除閾値以下になった時点で、前記アクセルペダルの踏み込みが予測される場合には、前記アクセルペダルの踏力の減少速度を遅くすることを特徴とする請求項１または２に記載のアクセルペダル踏力制御装置。

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