JP2019127083A - アクセルペダルの反力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクセルペダルの操作性の低下を抑制することが可能なアクセルペダルの反力制御装置を提供する。【解決手段】運転者３が単に足をアクセルペダル２に載せた状態における足載せ荷重のアクセルペダル２のストローク量を検出し（ステップＳ２）、前記検出した足載せ荷重のアクセルペダル２のストローク量が予め定められた所定のアクセルペダル２のストローク量より大きい（あるいは小さい）場合には、その差分に基づく反力を前記所定のアクセルペダル２の操作に対する反力に加算（あるいは減算）して運転者３のアクセルペダル２の操作に対する反力を制御する（ステップＳ３，４）。【選択図】図２

Description

この発明は、アクセルペダルの踏力に対する反力を制御するアクセルペダルの反力制御装置に関するものである。

従来、運転者がアクセルペダルを踏み込み操作する際の踏力を変更するため、ならびに、アクセルペダルの操作性を向上させるために、その踏み込み操作に対して反力を発生させつつ、その反力を制御する装置が知られている。その種の装置の一例が特許文献１ないし特許文献５に記載されている。

特許文献１には、アクセルペダルやブレーキペダルの各ペダルの操作力（例えば反力）に影響するパラメータを考慮して、その操作力を調整（制御）するように構成された運転操作機器の操作力調整装置が記載されている。具体的には、この特許文献１に記載された装置では、運転者の身長や体重など身体的要因および単位時間あたりにブレーキペダルを踏む回数から推測される精神的要因に応じて上記の操作力を制御するように構成されている。

特許文献２には、アクセルペダルおよびブレーキペダルの各ペダルの位置を車両の左右方向、前後方向、ならびに、上下方向に対して変更可能な車両用ペダル装置が記載されている。この特許文献２に記載された装置は、運転者の体格や姿勢に応じて上記のアクセルペダルの位置を変更するように構成されている。

特許文献３には、自動運転により走行中のアクセルペダルやブレーキペダルの操作性を向上させるように構成されたペダルの反力制御装置が記載されている。この特許文献３に記載された制御装置では、例えば車両が自動運転により走行中は、アクセルペダルやブレーキペダルに足を載せただけの状態（足を休ませるフットレストの状態）の場合には、上記の反力を増加させて加速状態あるいは減速状態とならないように、アクセルペダルやブレーキペダルを保持するように構成されている。

特許文献４には、いわゆるフットレスト力を制御するように構成されたペダル装置が記載されている。この特許文献４に記載された装置は、運転者に制動の意志がなく、かつブレーキペダルに足を載せた状態において、そのブレーキペダルの回転を規制（すなわちフットレスト力を制御）するように構成されている。

特許文献５には、運転者のアクセルペダルの操作量が所定の操作量に達した際に、反力を急増させてアクセルペダルのフットレスト化を図るように構成された車両用走行制御装置が記載されている。また、この特許文献５に記載された制御装置は、上記のフットレス化する基準値をアクセルペダルの操作量に応じて制御できるように構成され、例えば各ユーザに応じてその基準値を変更可能とされている。

特開平８−０４０１０１号公報 特開平３−０４２３３６号公報 特開２０００−０５４８６０号公報 特開２００２−０５３０１８号公報 特開２００６−１３２３８８号公報

上記の特許文献１に記載された装置によれば、運転者の身長や体重など身体的要因に応じて操作力を制御するためアクセルペダルにおける操作負荷を低減できる、とされている。一方、アクセルペダルを操作する際の操作負荷は、運転者の足の重さ（荷重）とアクセルペダルを踏み込む方向とは反対方向に作用する反力との差分によって決まる。例えば運転者の足の重さとその反力とが釣り合っている場合には、操作負荷は小さい。一方、その状態からアクセルペダルを踏み込んだ場合に、あるいは、踏み戻した場合に操作負荷が増大する。

また、上記の反力の特性あるいは操作負荷は、各運転者の体格に応じて変化するものの特許文献１に記載された装置のように、身長や体重などの身体的要因を考慮した場合であっても、足の重さとその反力との関係で上記の操作力を調整あるいは制御しなければ、体格の異なるそれぞれの運転者に応じたアクセルペダルの操作性を得られないおそれがある。例えば身長や体重に応じて反力の特性を操作負荷が少なくなるように設計あるいは設定した場合であっても、足が大きい（重い）運転者にとっては反力は軽く感じられ、それとは反対に足が小さい（軽い）運転者にとっては反力が重く感じられるなど操作性（フィーリング）にバラツキがある。そのため、上記の特許文献１や特許文献２に記載された装置のように、運転者の身長や体重、あるいは運転者の姿勢などを考慮して反力特性を制御あるいは補正し、ならびに、アクセルペダルの位置を変更した場合であっても、各運転者における良好なアクセルペダルの操作性を得るためには、未だ改善の余地があった。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、アクセルペダルの操作性の低下を抑制することが可能なアクセルペダルの反力制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、運転者により踏み込み操作ならびに踏み戻し操作されるアクセルペダルと、前記運転者のアクセルペダルの踏み込み操作に対する反力を発生させる反力付与機構と、前記反力付与機構を制御するコントローラとを備え、前記反力付与機構を制御することにより前記反力を調整することが可能なアクセルペダルの反力制御装置において、前記コントローラは、前記運転者が単に足を前記アクセルペダルに載せた状態における足載せ荷重のアクセルペダルのストローク量を検出し、前記検出した足載せ荷重におけるアクセルペダルのストローク量が予め定められた所定のアクセルペダルのストローク量より大きい場合には、その差分に基づく反力を前記所定のアクセルペダルの操作に対する反力に加算して前記運転者のアクセルペダルの操作に対する反力を制御し、前記検出した足載せ荷重におけるアクセルペダルのストローク量が前記予め定められた所定のアクセルペダルのストローク量より小さい場合には、その差分に基づく反力を前記所定のアクセルペダルの操作に対する反力から減算して前記運転者のアクセルペダルの操作に対する反力を制御するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、運転者がアクセルペダルに単に足を載せた（いわゆるフットレスト）の状態におけるアクセルペダルのストローク量を検出し、その検出したストローク量と予め定められた所定のストローク量（例えば設計値）とを比較して、その差分に応じて反力を補正（制御）するように構成されている。そのため、運転者ごとに足載せした状態の足載せ荷重のアクセルペダルのストローク量にバラツキがある場合であっても、上記のように反力を補正することにより、各運転者における反力の特性は設計値に応じたものになる。したがって、各運転者におけるアクセルペダルの操作性（フィーリング）が低下することを抑制もしくは回避できる。

この発明で対象とするアクセルペダルに関する機構の一例を示す図である。 この発明の実施形態における制御例を示すフローチャートである。 図２の制御例を実行した場合におけるアクセルペダルのストローク量と加速度との関係、ならびに、アクセルペダルのストローク量と荷重（反力）との関係を説明する図である。

この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。

図１にこの発明で対象とするアクセルペダル、および、そのアクセルペダルを含む機構（アクセルペダル装置）１の一例を模式的に示してある。アクセルペダル２は、運転者３の踏力を受ける踏面４と、その踏面４を支持するペダルアーム５とを備え、運転者３がそのアクセルペダル２を踏み込むことにより、ペダルアーム５が車両の前後方向で回動（回転）するように構成されている。また、このアクセルペダル装置１は、回動させたアクセルペダル２を原点位置に戻すように、ならびに、運転者３の踏力に対する反力を発生させる反力付与機構６を備えている。なお、図１に示す例では、その他の主要な構成要素として、アクセルポジションセンサ７、および、コントローラ（ＥＣＵ）８を備えている。以下、具体的に説明する。

先ずアクセルペダル２は、車両の駆動力を制御するために運転者３によって踏み込み操作あるいは踏み戻し操作される操作装置であって、このアクセルペダル２の操作量または踏み込み量（ストローク量）に応じて、駆動力源で発生する駆動力、すなわちエンジントルクあるいはモータトルクを調整する。またこのアクセルペダル２は、上述したように踏面４とペダルアーム５とを有している。ペダルアーム５は、所定の支点（軸）９を中心に回転するように吊り下げられており、かつ図示しないフロア側に延びている。またそのフロア側に延びたペダルアーム５の下端部に踏面４が設けられている。なお、このアクセルペダル２は、振動や力を与えることにより運転者に何らかのフィードバック情報を与えるいわゆるハプティックペダル（Haptic pedal）である。

さらに、このアクセルペダル２には、アクセルペダル２の操作量（アクセル開度）およびアクセルペダル２の操作速度を検出するためのアクセルポジションセンサ７が設けられている。このアクセルポジションセンサ７は、例えば運転者３が踏面４を踏み込んで、あるいは踏み込み力を減じることにより上記のペダルアーム５が回転した場合の原点位置からの角度を検出する。

反力付与機構６は、運転者３の踏力に対して反力を発生させる装置であり、また図１に示す例では、その反力の大きさを制御（調整可能）できるように構成されている。具体的には、反力付与機構６は、アクチュエータ（例えばモータ）を備え、そのアクチュエータを制御することによりアクセルペダル２の操作位置に応じた反力を発生させ、かつその反力の大きさを制御するように構成されている。なお、この反力付与機構６は、回動したアクセルペダル２を原点位置に復帰させるリターンスプリングを含んでいる。

コントローラ８は、各種センサからの信号を受信してエンジンなどの駆動力源（図示せず）や上記の反力付与機構６を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）である。そのコントローラ８は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータなどの予め記憶させられているデータ等を使用して演算を行い、その演算結果を基に制御指令信号を出力するように構成されている。その入力されるデータは、例えば上述したアクセルポジションセンサ７で検出したアクセルペダル２の操作量（アクセル開度）ＡＣＣ、車速Ｖ、ブレーキペダルが踏み込まれた場合に出力されるブレーキ信号Ｂｒなどの各種検出データである。また、出力する制御指令信号は、例えば駆動力源のトルク、上記の反力付与機構６におけるアクチュエータの制御指令信号である。なお、そのアクチュエータの制御量は、上記のアクセルペダル２の操作量に応じて適宜制御される。

このように構成されたアクセルペダル装置１は、運転者３によってアクセルペダル２が踏み込み操作されると、その踏み込み操作量に応じてペダルアーム５が回転する。また、そのペダルアーム５の回転角（すなわちアクセルペダル２の操作量）は、アクセルポジションセンサ７により検出され、その検出されたデータに基づいて駆動力ならびに踏み込み操作に対する反力を決定するように構成されている。また、その駆動力ならびに操作反力は、アクセルペダル２の操作量に応じて変化し、すなわち運転者３のアクセルペダル２の踏み込み量が大きい程、上記の駆動力ならびに操作反力は増大する。

一方、反力の特性は、上述したように運転者３の体格によって異なり、一律にその反力の特性を決定すると運転者３によってはアクセルペダル２の操作性（フィーリング）が低下するおそれがある。そこで、この発明の実施形態では、そのアクセルペダル２の操作性が低下することを抑制するように構成されている。以下に、コントローラ８によって実行される制御例の一例について説明する。なお、上記の運転者３の体格とは、各運転者の身長や体重の他、足の大きさや足の重さなどアクセルペダル２を操作する上で考慮すべき各種のパラメータが含まれる。

図２は、その制御例の一例を示すフローチャートであって、上述したようにアクセルペダル２の操作性を向上させるために上記の反力を制御（補正）する例である。なお、この制御例は、例えば運転者３が車両に乗車した際に、あるいは、その車両が停車中など車両が走行中でない場合に実行される。

先ず、学習コマンド（あるいは入力コマンド）が操作されたか否かを判断する（ステップＳ１）。これは、運転者３がアクセルペダル２に単に足を載せた状態（すなわち操作負荷がないフットレストの状態）のアクセルペダル２のストローク量を検出するために、運転者３がその操作を行うか否かの判断を行うステップである。より具体的には、例えばインストルメントパネルなどの車室内に設けられたダイヤルや、ナビゲーション・システムと共用のディスプレイ上に表示された選択項目を指で入力するタッチパネルを操作することにより、アクセルペダル２に単に足を載せた状態（以下、足載せ状態とも記す）のアクセルペダル２の操作量を検出するか否かを判断する。なお、上記の操作負荷がないフットレストの状態とは、例えば運転者３の足の自重とアクセルペダル２の反力とが釣り合っている状態や、上記の足載せ荷重とアクセルペダル２の反力とが釣り合っている状態をいい、すなわち足が楽な状態をいう。

したがって、このステップＳ１で否定的に判断された場合、すなわち運転者３により、学習コマンドが操作されない場合には、これ以降の制御を実行することなく、一旦終了する。これとは反対にこのステップＳ１で肯定的に判断された場合、すなわちタッチパネルの操作などにより学習コマンドが操作された場合には、ついで運転者３の現在のアクセルペダル２のストローク量を検出（測定）する（ステップＳ２）。

上述したように、運転者３ごとに足の大きさや体重などが異なり、かつ反力の特性が異なる。そこで、運転者３に単に足をアクセルペダル２に載せてもらい、その際におけるアクセルペダル２のストローク量を検出する。つまり、上述したフットレストの状態におけるストローク量を測定する。なお、このアクセルペダル２のストローク量は、上述したアクセルポジションセンサ７によって検出される。

そして、そのようにフットレストの状態におけるアクセルペダル２のストローク量を検出したら、ついで運転者３に応じた操作フィーリングとなるように補正すべき荷重（反力）を算出する。具体的には、ステップＳ２で検出した運転者３の足載せ状態におけるアクセルペダル２のストローク量と、標準ドライバの足載せ状態におけるアクセルペダル２のストローク量とを比較して、補正すべき荷重を算出する（ステップＳ３）。アクセルペダル２の反力の特性は、所定の予め定められた設計値とされている。したがって、このステップＳ３では、その予め定められた設計値（標準ドライバにおける足載せ状態のストローク量）と、ステップＳ２で検出したアクセルペダル２のストローク量とを比較して、その差分に基づいて補正すべき荷重を算出する。そして、その補正荷重を設計値に加算して反力を制御する（ステップＳ４）。

ここで、上記の補正荷重について具体的に説明する。図３は、アクセルペダル２のストローク量（アクセル開度）と車両の加速度との関係、ならびに、アクセルペダル２のストローク量と反力との関係を示した図であって、特に反力の特性は、上述した予め定められた設計値（すなわち標準ドライバの反力特性）とされている。より具体的に説明すると、設計値における足載せ状態のアクセルペダル２のストローク量はα％とされており、つまりアクセル開度がα％のときにフットレストの状態とされている。また、設計値ではアクセル開度がα％の際にフットレストの状態であるから、その際における車両の加速度は０となる。

一方、上述したステップＳ２で説明した運転者３の足載せ状態におけるアクセルペダル２のストローク量は、上記のα％よりアクセル開度が大きいβ％である。つまり、この発明の実施形態における運転者３に、実線で示された反力の特性を適用した場合には、足載せ状態（すなわちフットレストの状態）であるにも拘らず加速度が増大してしまい、言い換えれば加速度が０となる定常走行で走行する場合においては、アクセルペダル２のストローク量を緩めることになり、アクセルペダル２の操作性が低下する。したがって、この発明の実施形態では、運転者３の反力の特性を設計値と同様となるように、その設計値（すなわち標準ドライバ）の場合における足載せ状態におけるアクセルペダル２のストローク量と、運転者３の足載せ状態におけるアクセルペダル２のストローク量との差分に基づいて補正すべき荷重を算出する。その補正荷重を具体的な数式で示すと、
補正荷重＝ストロークの差分×反力の変化率（勾配）
となる。図３に示す例では、その補正荷重を矢印で示している。また、その補正荷重を反映した踏み込み側の反力の特性を一点鎖線で示している。つまり、一点鎖線で示した運転者３の反力の特性は、補正荷重の分を上乗せした特性となる。なお、反力の変化率は設計値と同様の変化率となる。

このように、この発明の実施形態では、アクセルペダル２に単に足を載せた状態におけるアクセルペダル２のストローク量を検出し、その検出したストローク量と予め定められた設計値とを比較して、その差分に応じて補正すべき荷重を決定する。そして、その補正荷重を考慮して反力を制御するように構成されている。そのため、運転者３ごとに足載せ荷重にバラツキがある場合であっても、補正荷重を加えることにより、各運転者３における反力の特性は設計値と同様のものとなる。したがって、例えば各運転者３のフットレストの状態においては、設計値と同様に加速度が０となり、定常走行する際のアクセルワークが楽になる。言い換えれば、アクセルペダル２の使用頻度が高い領域（定常走行領域を含む範囲）におけるアクセルペダル２の操作性が向上する。

また、上述したように運転者３の足載せ荷重に基づいて反力を補正するように構成されているから、設計通りのアクセルペダル２の操作性（フィーリング）を得ることができ、アクセルペダル２の操作性が低下することを抑制もしくは回避できる。

また、図２に示す制御例を、いわゆるスポーツモードやエコモードなど複数の走行モードを備えた車両に適用した場合であっても、その選択された走行モードにおいて上記の制御例を実行し、すなわち足載せ荷重が設計値と乖離している場合であっても、補正荷重を算出してその補正荷重に基づいて反力を制御することにより、上述した例と同様の作用および効果を得ることができる。

なお、上述したように複数人が所定の車両を利用する場合には、運転者３ごとによって補正荷重が異なるから、この補正値（あるいは学習値）を、運転者３ごとに関連付けて記憶を保持するように構成することが好ましい。例えば、イグニションオフの場合にも記憶内容が消去されない不揮発性メモリなどの記憶部と、各運転者３を識別するユーザ識別部とを有し、ユーザ識別部により識別された運転者３に関連付けられた上記の補正値を記憶部から呼び出すように構成する。そして、その呼び出された補正値に基づいて上記所定の反力の特性を補正（制御）する。なお、この補正荷重の情報あるいは学習値の情報は、シートポジション（前後、上下、リクライニング角等）、ステアリング・ハンドル位置（チルト機構あるいはテレスコピック機構）、あるいは、ミラー角度（ドアミラー、ルームミラー）などと共に、運転する際のメモリ機能（ドライビングポジション・メモリ）の一つとされることが好ましい。また、上記のユーザ識別部は、例えば、車内に設けられ、かつユーザごとに割り当てられた登録ボタン等を操作することにより、運転者３がどのユーザであるかを識別あるいは特定する。あるいは、キーナンバーや各種の生体認証などにより運転者３を識別する。

以上、この発明の複数の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。上述した例では、この発明で対象とするアクセルペダル２は、いわゆる吊り下げ式のアクセルペダル２として説明したものの、これに限られず例えば、従来知られているいわゆるオルガンタイプのアクセルペダルを対象としてもよい。

また、上述した実施形態では、運転者３の足載せ荷重が設定値α％より大きいβ％の状態における補正荷重を算出し、その補正荷重を設計値に加算して反力を制御したものの、この制御例は、例えば運転者３の足載せ荷重が設計値αより小さい場合に適用してもよい。そのような場合には、上述した例と同様に補正荷重を算出し、その算出した補正荷重を設計値から減算して反力を制御するように構成すればよい。

１…アクセルペダル装置、 ２…アクセルペダル、 ３…運転者、 ４…踏面、 ５…ペダルアーム、 ６…反力付与機構、 ７…アクセルポジションセンサ、 ８…コントローラ（ＥＣＵ）、 ９…支点。

Claims (1)

1. 運転者により踏み込み操作ならびに踏み戻し操作されるアクセルペダルと、前記運転者のアクセルペダルの踏み込み操作に対する反力を発生させる反力付与機構と、前記反力付与機構を制御するコントローラとを備え、前記反力付与機構を制御することにより前記反力を調整することが可能なアクセルペダルの反力制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記運転者が単に足を前記アクセルペダルに載せた状態における足載せ荷重のアクセルペダルのストローク量を検出し、
   前記検出した足載せ荷重におけるアクセルペダルのストローク量が予め定められた所定のアクセルペダルのストローク量より大きい場合には、その差分に基づく反力を前記所定のアクセルペダルの操作に対する反力に加算して前記運転者のアクセルペダルの操作に対する反力を制御し、
   前記検出した足載せ荷重におけるアクセルペダルのストローク量が前記予め定められた所定のアクセルペダルのストローク量より小さい場合には、その差分に基づく反力を前記所定のアクセルペダルの操作に対する反力から減算して前記運転者のアクセルペダルの操作に対する反力を制御するように構成されている
   ことを特徴とするアクセルペダルの反力制御装置。

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