JP5602684B2 - アクセルペダル踏込反力制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、自動車に搭載されるアクセルペダルの踏込反力制御装置に係り、詳しくは高速クルーズ走行時におけるアクセルペダル踏込負荷の軽減等を図る技術に関する。
自動車では、運転者によるアクセルペダルの踏込操作によってエンジン出力が増減するが、単位走行距離あたりの燃料消費量(いわゆる、燃費)を低減させるためには、適切な踏込反力をアクセルペダルに与えて急加速等を抑制することが望ましい。また、ドライブ・バイ・ワイヤ式のエンジンを搭載した自動車の場合、アクセルペダルと出力制御機器(スロットルバルブや燃料噴射装置)とがケーブル等によって接続されておらず、リターンスプリングだけでは踏込量に応じた踏込反力を得にくいことから、電動式の反力アクチュエータによってアクセルペダルに踏込反力を付与している。そこで、反力アクチュエータを備えた自動車において、エンジン回転速度が閾値を超えたときに踏込反力を増大させ、急加速操作(アクセルペダルの過剰な踏み込み)を行いにくくしたものが提案されている(特許文献1参照)。
上述した特許文献1の装置を採用した場合、踏込反力をエンジン回転速度に応じて制御することに起因して、高速クルーズ走行時等に運転者が違和感や疲れを覚えることがあった。すなわち、高速クルーズ走行時においては、急加速が行われておらずかつ変速機で高い変速段が選択されていても、エンジン回転速度が相応に高くなって閾値を超えることがある。この場合、反力アクチュエータが作動して踏込反力が急増するため、運転者は、一定速度での走行を行っているにもかかわらず、強い踏込力でアクセルペダルを踏み続ける必要があり、高速道路を長時間走行する際に疲労を覚えることが避けられなかった。
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、高速クルーズ走行時におけるアクセルペダル踏込負荷の軽減等を図ったアクセルペダル踏込反力制御装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の側面では、自動車に設けられ、エンジン(22)の出力調整に供されるアクセルペダル(2)の踏込反力を制御するアクセルペダル反力制御装置(1)であって、前記アクセルペダルに踏込反力を付与する反力付与手段(3)と、目標踏込反力を設定する目標踏込反力設定手段(4)と、前記アクセルペダルの踏込量を検出する踏込量検出手段(11)と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段(23)と、車速を検出する車速検出手段(29)とを備え、前記目標踏込反力設定手段は、前記エンジン回転速度が所定の踏込抑制閾値を超えた場合に当該エンジン回転速度の上昇に応じて前記目標踏込反力を増大させる一方、前記車速の上昇に応じて当該踏込抑制閾値を高くする。
また、第2の側面では、前記目標踏込反力の増大は、前記車速にかかわらない所定の増大率をもって行う。
また、第3の側面では、前記自動車にマニュアルシフトモードを有する自動変速機(26)が搭載されており、運転者によって前記マニュアルシフトモードが選択されている場合、シフトアップ操作時には前記踏込抑制閾値を低くし、シフトダウン操作時には前記踏込抑制閾値を高くする。
また、第4の側面では、前記自動変速機の変速作動の前後で前記目標踏込反力が異なる場合、変速作動前の目標踏込反力から変速作動後の目標踏込反力に徐々に変化させる。
本発明の第1の側面によれば、高速クルーズ走行時等には踏込抑制閾値が高くなることで、踏込反力が増大しにくくなって運転者の疲労や違和感が軽減される。また、第2の側面によれば、車速が異なっていても、エンジン回転速度の上昇に伴う踏込反力が同様の増大率で増大するため、運転者がアクセルペダルの踏込操作に違和感を憶えにくくなる。また、第3の側面によれば、シフトアップ操作時やシフトダウン操作時に踏込反力が急変しなくなり、運転者がアクセルペダルの踏込操作に違和感を憶えにくくなる。また、第4の側面によれば、変速作動時に踏込反力が急変しなくなり、運転者がアクセルペダルの踏込操作に違和感を憶えにくくなる。
以下、図面を参照して、本発明を自動車のアクセルペダル踏込反力制御装置に適用した一実施形態を詳細に説明する。
≪実施形態の構成≫
図1に示すように、アクセルペダル踏込反力制御装置1は、自動車の運転席に設けられたアクセルペダル2に踏込反力Frを付与する反力アクチュエータ3と、反力アクチュエータ3を駆動制御する反力制御ユニット4とを主要構成要素としている。なお、本実施形態の自動車は、運転者によるアクセルペダル操作等に基づき、エンジンECU21が目標出力を設定してスロットルバルブや燃料噴射装置を駆動するドライブ・バイ・ワイヤ式のエンジン22と、エンジン22の運転状態やアクセルペダル2の踏込量等に基づき、変速ECU25が目標変速段を設定して変速を行う自動変速機26とを搭載している。
図1に示すように、アクセルペダル踏込反力制御装置1は、自動車の運転席に設けられたアクセルペダル2に踏込反力Frを付与する反力アクチュエータ3と、反力アクチュエータ3を駆動制御する反力制御ユニット4とを主要構成要素としている。なお、本実施形態の自動車は、運転者によるアクセルペダル操作等に基づき、エンジンECU21が目標出力を設定してスロットルバルブや燃料噴射装置を駆動するドライブ・バイ・ワイヤ式のエンジン22と、エンジン22の運転状態やアクセルペダル2の踏込量等に基づき、変速ECU25が目標変速段を設定して変速を行う自動変速機26とを搭載している。
アクセルペダル2は、その下端が運転席のフロアに揺動自在に連結されており、運転者によって踏み込まれることによってペダルアーム5を駆動する。ペダルアーム5は、上端を支点に揺動するとともに、図示しないリターンスプリングに付勢されたアクセルペダル2を起立方向に常時付勢している。ペダルアーム5の上端にはアクセルポジションセンサ11が設置されており、アクセルペダル2の踏込量θaは、アクセルポジションセンサ11を介して、エンジンECU21、変速ECU25および反力制御ユニット4に出力される。
エンジンECU21は、アクセルペダル2の踏込量θaやクランク角センサ23からのエンジン回転速度Ne等の他、各種センサから入力した情報に基づいてエンジン22の制御機器類を駆動するとともに、変速ECU25や反力制御ユニット4に運転情報を出力する。
変速ECU25は、エンジンECU21からのエンジン22の運転情報やアクセルポジションセンサ11からの踏込量θaおよびキックダウン信号、運転者に操作されるマニュアルシフトスイッチ28(例えば、パドルシフトスイッチ等)からの入力信号(アップシフト信号およびダウンシフト信号)、車速センサ29から入力した車速V等に基づいて変速を行うとともに、エンジンECU21や反力制御ユニット4に変速情報を出力する。
反力制御ユニット4は、アクセルペダル2の踏込量θaやエンジン回転速度Ne、変速情報、車速Vに基づいて目標反力Frtを設定し、この目標反力Frtをもって反力アクチュエータ3を駆動制御する。
≪実施形態の作用≫
自動車が運転を始めると、反力制御ユニット4は、所定の処理間隔(例えば、10ms)をもって、図2のフローチャートにその手順を示す反力制御を繰り返し実行する。反力制御を開始すると、反力制御ユニット4は、図2のステップS1で変速ECU25からの入力情報に基づき、マニュアルシフトモードが選択されているか否か(自動シフトモードが選択されていないか否か)を判定する。
自動車が運転を始めると、反力制御ユニット4は、所定の処理間隔(例えば、10ms)をもって、図2のフローチャートにその手順を示す反力制御を繰り返し実行する。反力制御を開始すると、反力制御ユニット4は、図2のステップS1で変速ECU25からの入力情報に基づき、マニュアルシフトモードが選択されているか否か(自動シフトモードが選択されていないか否か)を判定する。
(自動シフトモード)
ステップS1の判定がNoであった場合、反力制御ユニット4は、ステップS2で現在の車速Vに基づいて図3の自動シフト時閾値設定マップから反力付与開始閾値N0を設定する。反力付与開始閾値N0は、高速クルーズ走行時等における標準的なエンジン回転速度Neに所定のマージンを持たせたものであり、図3に示すように、車速Vが高くなるほどステップ状に大きくなる。
ステップS1の判定がNoであった場合、反力制御ユニット4は、ステップS2で現在の車速Vに基づいて図3の自動シフト時閾値設定マップから反力付与開始閾値N0を設定する。反力付与開始閾値N0は、高速クルーズ走行時等における標準的なエンジン回転速度Neに所定のマージンを持たせたものであり、図3に示すように、車速Vが高くなるほどステップ状に大きくなる。
反力付与開始閾値N0の設定を終えると、反力制御ユニット4は、ステップS3で反力付与開始閾値N0に所定値α(定数、あるいは、車速V等をパラメータとする変数)を加えることで最大反力閾値N1を設定する。最大反力閾値N1は、最大目標反力Frmを付与するための閾値であり、エンジン回転速度Neが最大反力閾値N1を超えた場合には燃費が非常に悪化する。
次に、反力制御ユニット4は、ステップS4で、現在のエンジン回転速度Neと車速Vとに基づき、図4の目標反力マップから目標反力Frtを設定した後、ステップS5で反力アクチュエータ3に駆動電流を出力する。図4に示すように、目標反力Frtは、エンジン回転速度Neが反力付与開始閾値N0に達した時点からリニアに増大し、最大反力閾値N1となった時点からは最大目標反力Frmで一定となる。反力付与開始閾値N0および最大反力閾値N1は、車速Vが低いほど小さな値となり、車速Vが低いほど小さな値となるため、定速走行時においてはアクセルペダル2の急激な踏み込みが抑制されて燃費が向上する一方、高速クルーズ走行時におけるアクセルペダル2の踏込力が小さくなって運転者が疲労を覚えにくくなる。なお、アクセルペダル2には、リターンスプリングによる踏込反力(踏込量に対してリニアに増大する反力)と、反力アクチュエータ3の目標反力Frtとの和が作用する。
(マニュアルシフトモード)
運転者によってマニュアルシフトモードが選択されてステップS1の判定がYesになると、反力制御ユニット4は、ステップS6でシフトアップスイッチが操作されたか否かを判定する。ステップS6の判定がNoであった場合、反力制御ユニット4は、ステップS7でシフトダウンスイッチが操作されたか否かを更に判定する。
運転者によってマニュアルシフトモードが選択されてステップS1の判定がYesになると、反力制御ユニット4は、ステップS6でシフトアップスイッチが操作されたか否かを判定する。ステップS6の判定がNoであった場合、反力制御ユニット4は、ステップS7でシフトダウンスイッチが操作されたか否かを更に判定する。
ステップS7の判定もNoであった場合、反力制御ユニット4は、ステップS8で現在の変速段や車速Vに基づき、図5のマニュアルシフト時閾値設定マップから反力付与開始閾値N0を設定した後、上述したステップS3に移行して、最大反力閾値N1の設定や目標反力Frtの設定、反力アクチュエータ3への駆動電流の出力を行う。図5に示すように、マニュアルシフト時閾値設定マップにおいて、反力付与開始閾値N0は、変速段が低いほど大きな値となる(変速段が高い小さな値となる)。これにより、低速段が選択されている場合には、エンジン回転速度Neが比較的高い状態であってもアクセルペダル2の踏込反力Frがいたずらに高くならず、高速クルーズ走行時に運転者が疲労を覚えにくくなる。
一方、運転者がシフトアップスイッチを操作してステップS6の判定がYesになると、反力制御ユニット4は、ステップS9で今回の変速段や車速Vに基づき、図5のマニュアルシフト時閾値設定マップから反力付与開始閾値N0を再設定する。次に、反力制御ユニット4は、ステップS10で、ランプ制御によって反力付与開始閾値N0をシフトアップ前の値からシフトアップ後の値に徐々に減少させる(漸減させる)。これにより、図6に示すように、シフトアップの前後でエンジン回転速度Neに対する目標反力Frtの値が異なっても、目標反力Frtの急激な変化(急増)によって運転者が違和感を憶えることが防止される。
また、運転者がシフトダウンスイッチを操作してステップS7の判定がYesになると、反力制御ユニット4は、ステップS11で今回の変速段や車速Vに基づき、図5のマニュアルシフト時閾値設定マップから反力付与開始閾値N0を再設定する。次に、反力制御ユニット4は、ステップS12で、ランプ制御によって反力付与開始閾値N0をシフトダウン前の値からシフトダウン後の値に徐々に増大させる(漸増させる)。これにより、図7に示すように、シフトダウンの前後でエンジン回転速度Neに対する目標反力Frtの値が異なっても、目標反力Frtの急激な変化(急減)によって運転者が違和感を憶えることが防止される。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態の自動車にはマニュアルシフトモードを備えた自動変速機が搭載されたものとしたが、通常の自動変速機が搭載されていてもよく、シフトアップやシフトダウンが自動的に行われた場合にも目標反力のランプ制御を実行してもよい。その他、アクセルペダル踏込反力制御装置の具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
1 アクセルペダル踏込反力制御装置
2 アクセルペダル
3 反力アクチュエータ(反力付与手段)
4 反力制御ユニット(目標踏込反力設定手段)
11 アクセルポジションセンサ(踏込量検出手段)
22 エンジン
23 クランク角センサ(エンジン回転速度検出手段)
26 自動変速機
28 マニュアルシフトスイッチ
29 車速センサ(車速検出手段)
2 アクセルペダル
3 反力アクチュエータ(反力付与手段)
4 反力制御ユニット(目標踏込反力設定手段)
11 アクセルポジションセンサ(踏込量検出手段)
22 エンジン
23 クランク角センサ(エンジン回転速度検出手段)
26 自動変速機
28 マニュアルシフトスイッチ
29 車速センサ(車速検出手段)
Claims (4)
- 自動車に設けられ、エンジンの出力調整に供されるアクセルペダルの踏込反力を制御するアクセルペダル反力制御装置であって、
前記アクセルペダルに踏込反力を付与する反力付与手段と、
目標踏込反力を設定する目標踏込反力設定手段と、
前記アクセルペダルの踏込量を検出する踏込量検出手段と、
エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
車速を検出する車速検出手段とを備え、
前記目標踏込反力設定手段は、前記エンジン回転速度が所定の踏込抑制閾値を超えた場合に当該エンジン回転速度の上昇に応じて前記目標踏込反力を増大させる一方、前記車速の上昇に応じて当該踏込抑制閾値を高くすることを特徴とするアクセルペダル反力制御装置。 - 前記目標踏込反力の増大は、前記車速にかかわらない所定の増大率をもって行うことを特徴とする、請求項1に記載されたアクセルペダル反力制御装置。
- 前記自動変速機にマニュアルシフトモードを有する自動変速機が搭載されており、
運転者によって前記マニュアルシフトモードが選択されている場合、シフトアップ操作時には前記踏込抑制閾値を低くし、シフトダウン操作時には前記踏込抑制閾値を高くすることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載されたアクセルペダル反力制御装置。 - 前記自動変速機の変速作動の前後で前記目標踏込反力が異なる場合、変速作動前の目標踏込反力から変速作動後の目標踏込反力に徐々に変化させることを特徴とする、請求項3に記載されたアクセルペダル反力制御装置。
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