JP7258919B2 - アクセルペダル装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に適用されるアクセルペダル装置に関し、特にアクセルペダルの踏力に反力を付加する反力付加機構を備えたアクセルペダル装置に関する。

自動車等に適用されるアクセルペダル装置としては、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、エンジン又は車両の運転状況に応じて所定の閾値を設定する閾値設定手段を備えた、アクセルペダル踏力制御装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

この装置においては、アクセル開度が閾値に至ると、アクセルペダルの踏力が所定量だけステップ的に増加するように設定されている。
また、アクセル開度減少時に、閾値よりも小さいアクセル開度においてステップ的に増加した踏力を解除して、急激な踏力の増加に伴うアクセルペダルのバタツキを防止するように設定されている。

しかしながら、この装置においては、閾値を境にステップ的に反力が付加されるため、急激な変化に対して、運転者は無意識に反応してアクセルペダルを戻し過ぎてしまう虞があり、当該閾値が例えばエコドライブの運転モードの閾値として設定された場合に、反力が強すぎると当該運転モードにアクセル開度を維持するのが難しい。
また、反力の急激な増加により、運転者は、ペダルの重さを感じ、その状態が続くと足の疲労感を招く虞がある。

特許第４５５３０５７号公報

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、運転状態に応じて予め設定された目標開度を容易に認識でき、当該目標開度を容易に維持でき、又、運転者に違和感や疲労感を生じさせない操作性に優れたアクセルペダル装置を提供することにある。

本発明のアクセルペダル装置は、アクセルペダルと、アクセルペダルの踏込み操作及び戻し操作における踏力に所定のヒステリシスを発生するヒステリシス発生機構と、アクセルペダルを押し戻す方向に反力を付加する反力付加機構と、反力付加機構を駆動制御する制御ユニットとを備え、制御ユニットは、アクセルペダルが踏込まれた所定の目標開度を境にして、目標開度よりも大きい開度領域における踏力の変化率が目標開度よりも小さい開度領域における踏力の変化率よりも相対的に大きくなるように反力付加機構を駆動制御すると共に、目標開度よりも小さい開度領域において、アクセルペダルの開度の増加に伴って徐々に小さくなる反力を付加するべく反力付加機構を駆動制御する、構成となっている。

上記アクセルペダル装置において、制御ユニットは、目標開度において反力を付加しないように反力付加機構を駆動制御する、構成を採用してもよい。

上記アクセルペダル装置において、制御ユニットは、目標開度よりも大きい開度領域において、アクセルペダルの開度の増加に伴って徐々に大きくなる反力を付加するべく反力付加機構を駆動制御する、構成を採用してもよい。

上記アクセルペダル装置において、目標開度は、車両の種々の運転状態に対応して予め設定された複数の目標開度を含み、制御ユニットは、車両の運転状態に基づく指令に対応する目標開度に基づいて反力付加機構を駆動制御する、構成を採用してもよい。

上記アクセルペダル装置において、制御ユニットは、踏力の変化率がアクセルペダルの操作力に応じた大きさになるように反力を付加するべく反力付加機構を駆動制御する、構成を採用してもよい。

上記アクセルペダル装置において、制御ユニットは、車両に設けられたスイッチの操作に連動して反力付加機構を駆動制御する、構成を採用してもよい。

上記アクセルペダル装置において、反力付加機構は、反力としての回転トルクを及ぼすトルクモータを含み、制御ユニットは、アクセルペダルの開度に応じてトルクモータに供給する駆動電流の大きさを調整する、構成を採用してもよい。

上記アクセルペダル装置において、アクセルペダルの動作を検出する検出センサを含み、制御ユニットは、検出センサの情報に基づいてトルクモータを駆動制御する、構成を採用してもよい。

上記アクセルペダル装置において、制御ユニットは、車両の運転状態に関する情報に基づいてトルクモータを駆動制御する、構成を採用してもよい。

上記構成をなすアクセルペダル装置によれば、運転状態に応じて予め設定された目標開度を容易に認識でき、目標開度を容易に維持でき、又、運転者に違和感や疲労感を生じさせない操作性に優れたアクセルペダル装置を得ることができる。

本発明に係るアクセルペダル装置の一実施形態を示す外観斜視図である。 図１に示すアクセルペダル装置を他の方向から視た外観斜視図である。 図１に示すアクセルペダル装置の内部構造を示す側面図である。 図１に示すアクセルペダル装置に含まれる反力付加機構に係る制御システムを示すブロック図である。 図１に示すアクセルペダル装置に含まれるヒステリシス発生機構が発生するヒステリシスをなす踏力を示す踏力特性図である。 図５に示すヒステリシスをなす踏力において、反力付加機構により反力を付加する第１実施形態を示す踏力特性図である。 図５に示すヒステリシスをなす踏力において、反力付加機構により反力を付加する第２実施形態を示す踏力特性図である。 図５に示すヒステリシスをなす踏力において、反力付加機構により反力を付加する第３実施形態を示す踏力特性図である。 図５に示すヒステリシスをなす踏力において、反力付加機構により反力を付加する第３実施形態の変形例を示す踏力特性図である。 図５に示すヒステリシスをなす踏力において、反力付加機構により反力を付加する第３実施形態の他の変形例を示す踏力特性図である。 図５に示すヒステリシスをなす踏力において、反力付加機構により反力を付加する第３実施形態のさらに他の変形例を示す踏力特性図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
一実施形態に係るアクセルペダル装置は、図１ないし図４に示すように、車両としての自動車等の車体に固定されるハウジング１０、アクセルペダル２０、戻しバネ３０、ヒステリシス発生機構４０、位置センサ５０、反力付加機構６０、制御ユニット７０を備えている。

ハウジング１０は、樹脂材料により成形され、支軸１１、収容部１２、収容部１３、埋設部１４、収容部１５を備えている。
支軸１１は、軸線Ｓを中心とする円柱状に形成され、アクセルペダル２０の踏込み操作及び戻し操作において、アクセルペダル２０を軸線Ｓ回りに揺動自在に支持する。
収容部１２は、ハウジング１０内において、戻しバネ３０及び反力付加機構６０の一部を収容する。
収容部１３は、ハウジング１０内において、ヒステリシス発生機構４０を収容する。
埋設部１４は、軸線Ｓの周りにおいて位置センサ５０の一部を埋設する。
収容部１５は、ハウジング１０の上方領域において、外部との電気接続を行う制御ユニット７０を収容する。

アクセルペダル２０は、全体が樹脂材料により成形され、図１ないし図３に示すように、円筒部２１、下側アーム部２２、上側アーム部２３、ペダル部２４を備えている。
円筒部２１は、ハウジング１０の支軸１１に嵌合されて回動自在に支持される。
下側アーム部２２は、円筒部２１から下方に伸長して一体的に形成されている。
上側アーム部２３は、円筒部２１から上方に伸長して一体的に形成され、ヒステリシス発生機構４０の第１スライダ４１及び反力付加機構６０の戻しレバー６２並びに戻しバネ３０と係合する。
ペダル部２４は、下側アーム部２２の下方領域に一体的に形成されている。

戻しバネ３０は、図３に示すように、バネ鋼等により形成された圧縮型のコイルバネであり、一端部がハウジング１０の内壁に係合しかつ他端部がアクセルペダル２０の上側アーム部２３の円筒部２１寄りに係合して圧縮された状態で配置される。
そして、戻しバネ３０は、アクセルペダル２０を休止位置に戻す付勢力を及ぼす。

ヒステリシス発生機構４０は、図３に示すように、第１スライダ４１、第２スライダ４２、付勢バネ４３を備えている。
第１スライダ４１は、樹脂材料、例えば、含油ポリアセタール等の高摺動性材料により形成され、ハウジング１０の下側内壁面１３ａに摺動自在に接触する接触面４１ａ、第２スライダ４２の傾斜面４２ｂと接触する傾斜面４１ｂ、上側アーム部２３の上端部２３ａが離脱可能に係合し得る係合面４１ｃを有する。
第２スライダ４２は、樹脂材料、例えば、含油ポリアセタール等の高摺動性材料により形成され、ハウジング１０の上側内壁面１３ｂに摺動自在に接触する接触面４２ａ、第１スライダ４１の傾斜面４１ｂと接触する傾斜面４２ｂ、付勢バネ４３の一端部を受ける受け面４２ｃを有する。
付勢バネ４３は、例えばバネ鋼等により形成された圧縮型のコイルバネであり、一端部が第２スライダ４２の受け面４２ｃに係合し、他端部がハウジング１０の内壁１３ｃに係合して圧縮された状態で配置される。

そして、付勢バネ４３は、第２スライダ４２の傾斜面４２ｂを第１スライダ４１の傾斜面４１ｂに押し付けて、第１スライダ４１及び第２スライダ４２を下側内壁面１３ａ及び上側内壁面１３ｂに向けて押し付けるようなくさび作用を及ぼすと共に、第１スライダ４１及び第２スライダ４２を介して、アクセルペダル２０を休止位置に戻す付勢力を及ぼす。

したがって、アクセルペダル２０が、戻しバネ３０及び付勢バネ４３の付勢力に抗して休止位置から最大踏込み位置に向けて踏み込まれる場合は、上側アーム部２３が付勢バネ４３の付勢力に抗して第１スライダ４１を図３中の左向きに押圧する。
この踏込み操作のとき、付勢バネ４３が及ぼす付勢力により、第１スライダ４１及び第２スライダ４２が互いにくさび作用を及ぼし、ハウジング１０に対して摩擦力（摺動抵抗）が生じる。踏込み操作時の摩擦力は、踏込み操作と対抗する向きに作用すると共に付勢バネ４３の圧縮量の増加に伴って増加する。
したがって、踏込み操作時の摩擦力と踏込み操作に応じて増加する付勢バネ４３の付勢力との合力により、踏込み時の踏力は、図５のヒステリシスをなす踏力線ＮＬにおいて、上側の踏力線ＤＮＬとして示され、踏込み量（アクセルペダルの開度）の増加に伴って直線的に増加する。

一方、アクセルペダル２０が、戻しバネ３０及び付勢バネ４３の付勢力に応じて休止位置に向けて戻される場合は、第１スライダ４１及び第２スライダ４２は、付勢バネ４３の付勢力により上側アーム部２３に追従して図３中の右向きに移動する。
この戻し操作のときも、付勢バネ４３が及ぼす付勢力により、第１スライダ４１及び第２スライダ４２が互いにくさび作用を及ぼし、ハウジング１０に対して摩擦力（摺動抵抗）が生じる。戻し操作時の摩擦力は、踏込み操作の場合と逆向きに作用すると共に付勢バネ４３の圧縮量の減少に伴って減少する。
したがって、逆向きに作用する戻し操作時の摩擦力と戻し操作に応じて減少する付勢バネ４０の付勢力との合力により、戻し時の踏力は、図５のヒステリシスをなす踏力線ＮＬにおいて、下側の踏力線ＲＮＬとして示され、踏込み量（アクセルペダルの開度）の減少に伴って直線的に減少する。

ここで、戻り動作の際の踏力は、踏込み操作の際の踏力よりも小さくなるため、図５に示すように、踏込み操作から戻し操作までの全体において、踏力Ｎにヒステリシスが発生する。
尚、戻し操作の途中において、第１スライダ４１がスティックして停止したときは、戻しバネ３０の付勢力により、上側アーム部２３が第１スライダ４１から離脱することで、アクセルペダル２０は休止位置に戻る。

位置センサ５０は、アクセルペダル２０の動作を検出する検出センサとして機能し、ＡＰＳ（アクセル・ポジション・センサ）とも称され、軸線Ｓの周りの領域において、アクセルペダル２０の円筒部２１及びハウジング１０の埋設部１４に配置されている
位置センサ５０は、例えば非接触式の磁気式センサであり、図２及び図３に示すように、環状のアマチャ５１、一対の永久磁石５２、二つのステータ５３、二つのホール素子５４により構成されている。

アマチャ５１は、磁性材料により環状に形成され、アクセルペダル２０の円筒部２１の内周面に埋設されている。
一対の永久磁石５２は、円弧状に形成され、アマチャ５１の内周面に結合されている。
二つのステータ５３は、磁性材料により形成され、ハウジング１０の埋設部１４に埋設されている。
二つのホール素子５４は、二つのステータ５３の間に配置されて、ハウジング１０の埋設部１４に埋設されている。
その他に関連する部品として、端子、種々の電子部品が実装された回路基板が、埋設部１４に埋設されている。

そして、位置センサ５０は、アクセルペダル２０が回動することにより生じる磁束密度の変化をホール素子５４で検出して電圧信号として出力する。すなわち、位置センサ５０により、アクセルペダル２０の開度位置を検出することができ、又、アクセルペダル２０が踏込み操作又は戻し操作のいずれの動作にあるか又はアクセルペダル２０を操作する運転者の操作力を電圧信号の変化率により検出することができる。

反力付加機構６０は、図１ないし図３に示すように、トルクモータ６１、トルクモータ６１に直結された戻しレバー６２を備えている。
トルクモータ６１は、磁石を有し軸線Ｓ２回りに回転するロータ６１ａ、ロータ６１ａの周りに磁路を形成するヨーク６１ｂ、ヨーク６１ｂに巻回された励磁用のコイル６１ｃを備えている。
そして、トルクモータ６１のロータ６１ａ及び戻しレバー６２が、ハウジング１０の収容部１２に配置されている。

トルクモータ６１は、戻しレバー６２が軸線Ｓ２を中心に所定の角度範囲において往復動するように、ロータ６１ａと一体的に戻しレバー６２を回転させる。
ここで、トルクモータ６１は、供給される駆動電流が一定のとき一定の回転トルクを発生し、供給される駆動電流が直線的に増加すると、発生する回転トルクが直線的に増加するようになっている。
すなわち、トルクモータ６１は、駆動制御される際に、アクセルペダル２０の開度θに応じて、供給される駆動電流の大きさが調整されるようになっている。
戻しレバー６２は、図３に示すように、軸線Ｓ２を中心に回動するトルクモータ６１のロータ６１ａに直結され、先端部がアクセルペダル２０の上側アーム部２３の中間部に離脱可能に係合する。

そして、トルクモータ６１が非通電で回転トルクを及ぼさないとき、戻しレバー６２は、磁気スプリングにより上側アーム部２３に常時係合しており、アクセルペダル２０の揺動に追従するようになっている。
ここで、磁気スプリングとは、ロータが非通電時に停止する中立位置から強制的に回転させられたとき、磁気回路内で変化した磁束の作用により、元の中立位置にロータを復帰させようとするトルクである。当該中立位置は、アクセルペダル２０の休止位置に対応している。
一方、トルクモータ６１が通電されて回転トルクを発生するとき、戻しレバー６２は、踏力に抵抗してアクセルペダル２０を押し戻す方向に反力を付加するようになっている。

制御ユニット７０は、図１及び図２に示すように、ハウジング１０の上部に位置する収容部１５に配置されている。
制御ユニット７０は、図４に示すように、制御部７１、駆動回路７２、電流検出回路７３、インターフェース回路７４、電源回路７５、基準電圧入力回路７６、ＡＰＳ信号入力回路７７を備えている。
そして、上記のアクセルペダル装置が車両に搭載された状態において、制御ユニット７０、車両にそれぞれ搭載されたＥＣＵ８０及びモード切替スイッチ９０並びにバッテリ１００により、全体の制御システムが構成されている。

制御部７１は、アクセルペダル装置における種々の制御を司るマイコン等であり、ＥＣＵ８０から発せられる指令信号に基づいて、トルクモータ６１の駆動を制御する。
また、制御部７１には、予め、トルクモータ６１の駆動電流値と発生トルクとを関連付けるマップ、車両の種々の運転状態とアクセルペダル２０の開度とを関連付けるマップ、種々の運転モードに対応して予め設定されたアクセルペダル２０の複数の目標開度に関する情報、アクセルペダル２０の開度とトルクモータ６１の回転角度とを関連付けるマップ、その他必要に応じて種々の情報が記憶されている。
そして、制御部７１は、ＥＣＵ８０から発せられる指令信号、種々のマップ及び情報に基づいて演算処理及び判定処理を行い、トルクモータ６１を駆動制御する。

駆動回路７２は、制御部７１の制御信号に基づいて、ＰＷＭ信号によりトルクモータ６１を駆動する。
電流検出回路７３は、トルクモータ６１を流れる実際の電流値を検出する。
インターフェース回路７４は、制御部７１とＥＣＵ８０との間で、ＣＡＮ通信（コントローラ・エリア・ネットワーク）により信号の送受信を行う。
電源回路７５は、制御部７１に電源を導く。
基準電圧入力回路７６は、位置センサ５０の基準電圧を制御部７１に入力する。
ＡＰＳ信号入力回路７７は、位置センサ５０の出力信号を制御部７１に入力する。

ＥＣＵ８０は、車両全体の制御を司るものであり、又、車両の運転状態に基づいて予め記憶された制御マップ及びモード切替スイッチ９０からの出力信号に基づいて演算した指令信号を、ＣＡＮ通信を介して制御部７１に出力する。
ここで、制御マップとしては、例えば、エンジンの回転数、車速、負荷、トランスミッションの変速状態、前方車両との距離、路面情報、運転モードと、アクセル開度とを関連付けるマップ等である。
ここで、運転モードとしては、通常ドライブモード、エコドライブモード、スポーツドライブモード等が含まれる。

モード切替スイッチ９０は、車両に設けられており、運転者の操作によりオン／オフ操作が行えるようになっている。
運転者が、モード切替スイッチ９０をオンにすると、例えば、エコドライブモードが選択され、モード切替スイッチ９０をオフにすると、通常のドライブモードが選択されるように設定される。
尚、モード切替スイッチ９０は、通常ドライブモード、エコドライブモード、スポーツドライブモード等を含む複数の運転モードを選択できるように設定されてもよい。

上記制御システムにおいては、演算部７１又はＥＣＵ８０は、位置センサ５０の出力信号に基づいて、アクセルペダル２０の開度、必要に応じて踏込み操作と戻し操作の動作方向、又は運転者の操作力の大きさを判定する演算処理及び判定処理を実行する。
また、トルクモータ６１はアクセルペダル２０の開度に連動して回動するため、位置センサ５０の情報に基づいて、制御ユニット７０はトルクモータ６１を駆動制御する。

また、上記制御システムにおいて、制御ユニット７０は、アクセルペダル２０が踏込まれる際に、車両の運転状態等に関する情報に基づき、当該運転状態に対応して予め設定された目標開度θｔにアクセルペダル２０が維持されるような反力を付加するべく反力付加機構６０を駆動制御する。
すなわち、制御ユニット７０は、アクセルペダル２０が踏込まれた所定の目標開度θｔを境にして、目標開度θｔよりも大きい開度領域における踏力の変化率（ΔＮ／Δθ）が目標開度θｔよりも小さい開度領域における踏力の変化率（ΔＮ／Δθ）よりも相対的に大きくなるように、反力付加機構６０を駆動制御するようになっている。

次に、上記アクセルペダル装置において、反力付加機構６０が作動しない通常の動作について説明する。
先ず、アクセルペダル２０が操作されないとき、アクセルペダル２０は、戻しバネ３０の付勢力により、休止位置に停止している。

この状態から、アクセルペダル２０の踏込み操作が行われると、運転者は図５中の踏力線ＤＮＬに沿う踏力を受けつつ、アクセルペダル２０は、戻しバネ３０の付勢力に抗して図３中の反時計回りに回転し、最大踏込み位置にて停止する。
この踏込み操作において、戻しレバー６２は、トルクモータ６１が非通電の状態で反力を付加することなくアクセルペダル２０の移動に追従する。

一方、アクセルペダル２０の戻し操作が行われると、運転者は図５中の踏力線ＲＮＬに沿う踏力を受けつつ、アクセルペダル２０は、戻しバネ３０の付勢力により、図３中の時計回りに回転し、休止位置にて停止する。
この戻し操作において、戻しレバー６２は、トルクモータ６１が非通電の状態で反力を付加することなくアクセルペダル２０の移動に追従する。

次に、上記アクセルペダル装置において、反力付加機構６０が駆動制御される場合の第１実施形態について説明する。
第１実施形態では、図６に示すように、制御ユニット７０は、目標開度θｔよりも小さい開度領域において、アクセルペダル２０の開度θの増加に伴って徐々に小さくなる反力を付加するべく、反力付加機構６０を駆動制御する。

運転者が、モード切替スイッチ９０をオンにしてエコドライブモードを選択すると、そのオン操作に基づいてＥＣＵ８０からインターフェース回路７４を介して制御部７１に指令信号が発せられる。ここでは、目標開度θｔが、エコドライブモードのアクセル開度に対応するように設定されている。
そして、制御部７１は、ＥＣＵ８０の指令信号及び位置センサ５０の出力信号等に基づいて、種々の演算処理及び判定処理を実行し、駆動回路７２を介して、トルクモータ６１に供給する駆動電流の大きさを適宜制御する。
ここでは、制御ユニット７０は、モード切替スイッチ９０のオン操作に連動して、反力付加機構６０を駆動制御するようになっている。

すなわち、図６に示すように、アクセルペダル２０の踏込み操作の際に、踏力Ｎは、目標開度θｔよりも小さい開度領域において目標開度θｔに向けて徐々に小さくなる反力が付加された、通常の踏力線ＤＮＬよりも大きい踏力線ＤＡＬとなり、目標開度θｔにおいて反力が付加されない通常の踏力線ＤＮＬとなるように、トルクモータ６１が駆動制御される。
このとき、トルクモータ６１に供給される駆動電流は、アクセルペダル２０の開度の増加に伴って、所定の大きさから徐々に小さくなり、目標開度θｔにおいて零となるように制御される。
このような反力が付加された状態において、アクセルペダル２０の戻し操作の際には、目標開度θｔよりも小さい開度領域において、踏力Ｎは、通常の踏力線ＲＮＬよりも大きい踏力線ＲＡＬとなる。

要するに、目標開度θｔを境にして、目標開度θｔよりも大きい開度領域における踏力（踏力線ＤＮＬ）の変化率ΔＮ／Δθが、目標開度θｔよりも小さい開度領域における踏力（踏力線ＤＡＬ）の変化率ΔＮ／Δθよりも相対的に大きくなるように、反力付加機構６０が駆動制御されている。

このように踏力特性が制御されることにより、運転者は、目標開度θｔまでスムーズに踏み込むことができ、又、目標開度θｔを屈曲点として踏力Ｎが徐々に増加する感覚を受けるため、従来のような急激な変化によるアクセルペダルの戻し動作、操作上の違和感や疲労感を生じることはない。
したがって、運転者は、屈曲点に対応する目標開度θｔを容易に認識でき、アクセルペダル２０を目標開度θｔに容易に維持することができる。

一方、運転者が、モード切替スイッチ９０をオフにして通常のドライブモードを選択すると、そのオフ操作に基づいてＥＣＵ８０からインターフェース回路７４を介して制御部７１に指令信号が発せられる。
そして、制御ユニット７０による反力付加機構６０の駆動制御は解除される。これにより、アクセルペダル２０の踏力Ｎは、図５に示す通常の踏力線ＤＮＬ，ＲＮＬとなる。

尚、反力付加機構６０が仮に作動不良になっても、戻しレバー６２はアクセルペダル２０の上側アーム部２３に対して離脱可能であるため、アクセルペダル２０は休止位置へ確実に戻ることができる。また、ヒシテリシス発生機構４０が作動不良になっても、戻しバネ３０がアクセルペダル２０に対して付勢力を直接及ぼしているため、アクセルペダル２０は休止位置へ確実に戻ることができる。

次に、上記アクセルペダル装置において、反力付加機構６０が駆動制御される場合の第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、図７に示すように、制御ユニット７０は、目標開度θｔよりも大きい開度領域において、アクセルペダル２０の開度θの増加に伴って徐々に大きくなる反力を付加するべく、反力付加機構６０を駆動制御する。
尚、運転者によるモード切替スイッチ９０のオン／オフ操作に基づく制御部７１の演算処理及び判定処理等は前述の第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

すなわち、第２実施形態においては、図７に示すように、アクセルペダル２０の踏込み操作の際に、踏力Ｎは、目標開度θｔよりも小さい開度領域及び目標開度θｔにおいて反力は付加されず通常の踏力線ＤＮＬであり、目標開度θｔよりも大きい開度領域において、アクセルペダル２０の開度の増加に伴って徐々に大きくなる反力が付加された踏力線ＤＡＬとなるように、トルクモータ６１が駆動制御される。
このとき、トルクモータ６１に供給される駆動電流は、目標開度θｔからアクセルペダル２０の開度の増加に伴って徐々に大きくなるように制御される。
このような反力が付加された状態において、アクセルペダル２０の戻し操作の際には、目標開度θｔよりも大きい開度領域において、踏力Ｎは、通常の踏力線ＲＮＬよりも大きい踏力線ＲＡＬとなる。

要するに、目標開度θｔを境にして、目標開度θｔよりも大きい開度領域における踏力（踏力線ＤＡＬ）の変化率ΔＮ／Δθが、目標開度θｔよりも小さい開度領域における踏力（踏力線ＤＮＬ）の変化率ΔＮ／Δθよりも相対的に大きくなるように、反力付加機構６０が駆動制御されている。

このように踏力特性が制御されることにより、運転者は、目標開度θｔまで踏み込むと、目標開度θｔを屈曲点として踏力Ｎが徐々に増加する感覚を受けるため、従来のような急激な変化によるアクセルペダルの戻し動作、操作上の違和感や疲労感を生じることはない。
したがって、運転者は、屈曲点に対応する目標開度θｔを容易に認識でき、アクセルペダル２０を目標開度θｔに容易に維持することができる。

次に、上記アクセルペダル装置において、反力付加機構６０が駆動制御される場合の第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、図８に示すように、制御ユニット７０は、目標開度θｔよりも小さい開度領域においてアクセルペダル２０の開度θの増加に伴って徐々に小さくなる反力を付加し、かつ、目標開度θｔよりも大きい開度領域においてアクセルペダル２０の開度θの増加に伴って徐々に大きくなる反力を付加するべく、反力付加機構６０を駆動制御する。
尚、運転者によるモード切替スイッチ９０のオン／オフ操作に基づく制御部７１の演算処理及び判定処理等は前述の第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

すなわち、第３実施形態においては、図８に示すように、アクセルペダル２０の踏込み操作の際に、踏力Ｎは、目標開度θｔよりも小さい開度領域において目標開度θｔに向けて徐々に小さくなる反力が付加された、通常の踏力線ＤＮＬよりも大きい踏力線ＤＡＬとなり、目標開度θｔにおいて反力が付加されない通常の踏力線ＤＮＬとなり、目標開度θｔよりも大きい開度領域において、アクセルペダル２０の開度θの増加に伴って徐々に大きくなる反力が付加された踏力線ＤＡＬとなるように、トルクモータ６１が駆動制御される。
このとき、トルクモータ６１に供給される駆動電流は、アクセルペダル２０の開度の増加に伴って所定の大きさから徐々に小さくなり、目標開度θｔにおいて零となり、目標開度θｔを超えてからアクセルペダル２０の開度の増加に伴って徐々に大きくなるように制御される。
このような反力が付加された状態において、アクセルペダル２０の戻し操作の際には、踏力Ｎは、目標開度θｔよりも大きい開度領域において、通常の踏力線ＲＮＬよりも大きい踏力線ＲＡＬとなり、目標開度θｔよりも小さい開度領域において、通常の踏力線ＲＮＬよりも大きい踏力線ＲＡＬとなる。

要するに、目標開度θｔを境にして、目標開度θｔよりも大きい開度領域における踏力（踏力線ＤＡＬ）の変化率ΔＮ／Δθが、目標開度θｔよりも小さい開度領域における踏力（踏力線ＤＮＬ）の変化率ΔＮ／Δθよりも相対的に大きくなるように、反力付加機構６０が駆動制御されている。

このように踏力特性が制御されることにより、運転者は、目標開度θｔまでスムーズに踏み込むことができ、又、目標開度θｔまで踏み込むと、目標開度θｔを屈曲点として踏力Ｎが徐々に増加する感覚を受けるため、従来のような急激な変化によるアクセルペダルの戻し動作、操作上の違和感や疲労感を生じることはない。
したがって、運転者は、屈曲点に対応する目標開度θｔを容易に認識でき、アクセルペダル２０を目標開度θｔに容易に維持することができる。

ここで、目標開度θｔは、図９中の矢印で示すように、アクセルペダル２０の作動範囲内において、適宜選択することができる。
すなわち、目標開度θｔとして、車両の種々の運転状態に対応して、予め複数の目標開度θｔが設定されており、制御ユニット７０は、ＥＣＵ８０から発せられる車両の運転状態に基づく指令信号に対応する目標開度θｔに基づいて、反力付加機構６０を駆動制御することができる。

このように、複数の目標開度θｔに応じて反力付加機構６０が駆動制御されることにより、高速道路等での高速巡行運転、街中等での低速運転等の運転環境や、複数の運転モードに応じて、運転者は、それぞれの目標開度θｔを容易に認識して、アクセルペダル２０を当該目標開度θｔに容易に維持でき、疲労や煩わしさを感じることなく、最適な運転を行うことができる。

尚、ここでは、第３実施形態に係る反力付加機構６０の駆動制御において、複数の目標開度θｔを設定する場合を示したが、第１実施形態及び第２実施形態に係る反力付加機構６０の駆動制御においても同様である。

また、反力が付加されたときの踏力Ｎ（踏力線ＤＡＬ）は、図１０中の二点鎖線で示すような範囲において適宜設定され得る。
すなわち、制御ユニット７０は、踏力Ｎの変化率ΔＮ／Δθがアクセルペダル２０を操作する運転者の操作力に応じた大きさとなるように反力を付加するべく、反力付加機構６０を駆動制御する。
尚、この駆動制御においても、制御ユニット７０は、アクセルペダルが踏込まれた所定の目標開度θｔを境にして、目標開度θｔよりも大きい開度領域における踏力Ｎの変化率ΔＮ／Δθが、目標開度θｔよりも小さい開度領域における踏力Ｎの変化率ΔＮ／Δθよりも相対的に大きくなるように反力付加機構６０を駆動制御する、ことが前提となる。

具体的には、位置センサ５０により検出される電圧信号の時間当たりの変化率ΔＶ／Δｔに基づき、ＥＣＵ８０又は制御部７１が、変化率が大きい場合は操作力（踏込み力）が大きい運転者による操作であり、変化率が小さい場合は操作力が小さい運転者による操作であると判定する。
そして、制御部７１が、予め記憶された制御マップ等に基づき、それぞれの操作力に対応した踏力Ｎの変化率ΔＮ／Δθとなるように、反力付加機構６０を駆動制御する。

一般に、運転者の操作力は、体格や性別によりそれぞれ異なり、運転者ごとに踏力の感じ方も異なる。
したがって、図１０に示すように、運転者に応じた最適な踏力特性となるように駆動制御されることにより、いずれの運転者においても、従来のような急激な変化によるアクセルペダルの戻し動作、操作上の違和感や疲労感を生じることはない。
したがって、運転者は、屈曲点に対応する目標開度θｔを容易に認識でき、アクセルペダル２０を目標開度θｔに容易に維持することができる。

尚、ここでは、第３実施形態に係る反力付加機構６０の駆動制御において、アクセルペダル２０の操作力に応じた大きさの反力を付加するべく反力付加機構６０を駆動制御する場合を示したが、第１実施形態及び第２実施形態に係る反力付加機構６０の駆動制御においても同様である。

さらに、上記実施形態においては、制御ユニット７０が、目標開度θｔにおいて、反力を付加しないように反力付加機構６０を駆動制御する場合を示したが、目標開度θｔにおいて反力を付加してもよい。
例えば、図１１に示すように、アクセルペダル２０の踏込み操作の際に、踏力Ｎは、目標開度θｔよりも小さい開度領域において目標開度θｔに向けて徐々に小さくなる反力が付加されかつ目標開度θｔにおいて所定量の反力が付加された、通常の踏力線ＤＮＬよりも大きい踏力線ＤＡＬとなり、目標開度θｔよりも大きい開度領域において、アクセルペダル２０の開度θの増加に伴って徐々に大きくなる反力が付加された踏力線ＤＡＬとなるように、トルクモータ６１が駆動制御される。
このとき、トルクモータ６１に供給される駆動電流は、アクセルペダル２０の開度の増加に伴って所定の大きさから目標開度θｔまで徐々に小さくなり、目標開度θｔを超えてからアクセルペダル２０の開度の増加に伴って徐々に大きくなるように制御される。

このような反力が付加された状態において、アクセルペダル２０の戻し操作の際には、踏力Ｎは、目標開度θｔよりも大きい開度領域において、通常の踏力線ＲＮＬよりも大きい踏力線ＲＡＬとなり、目標開度θｔよりも小さい開度領域において、通常の踏力線ＲＮＬよりも大きい踏力線ＲＡＬとなる。

要するに、目標開度θｔを境にして、目標開度θｔよりも大きい開度領域における踏力（踏力線ＤＡＬ）の変化率ΔＮ／Δθが、目標開度θｔよりも小さい開度領域における踏力（踏力線ＤＮＬ）の変化率ΔＮ／Δθよりも相対的に大きくなるように、反力付加機構６０が駆動制御されている。

このように踏力特性が制御されることにより、運転者は、全域において踏力が僅かに増加したことを感じつつも、目標開度θｔまでスムーズに踏み込むことができ、又、目標開度θｔまで踏み込むと、目標開度θｔを屈曲点として踏力Ｎが徐々に増加する感覚を受けるため、従来のような急激な変化によるアクセルペダルの戻し動作、操作上の違和感や疲労感を生じることはない。
したがって、運転者は、ある程度の負荷を感じつつも、屈曲点に対応する目標開度θｔを容易に認識でき、アクセルペダル２０を目標開度θｔに容易に維持することができる。

上記実施形態においては、反力付加機構として、トルクモータ６１を含む反力付加機構６０を示したが、これに限定されるものではなく、アクセルペダル２０を押し戻す方向に反力を付加することができ、かつ、制御可能なものであれば、その他の機構を採用してもよい。

上記実施形態においては、ヒステリシス発生機構として、第１スライダ４１、第２スライダ４２、及び付勢バネ４３により構成されたヒステリシス発生機構４０を示したが、これに限定されるものではなく、踏力にヒステリシスを発生させるものであれば、その他の機構を採用してもよい。

上記実施形態においては、モード切替スイッチ９０のオン操作に連動して制御ユニット７０が反力付加機構６０を駆動制御し、モード切替スイッチ９０のオフ操作に連動して制御ユニット７０が反力付加機構６０の駆動制御を解除する場合を示したが、これに限定されるものではなく、逆に、モード切替スイッチ９０のオン操作に連動して制御ユニット７０が反力付加機構６０の駆動制御を解除し、モード切替スイッチ９０のオフ操作に連動して制御ユニット７０が反力付加機構６０を駆動制御する構成を採用してもよい。

上記実施形態においては、アクセルペダルとして、ハウジング１０の支軸１１により揺動自在に支持されたアクセルペダル２０を示したが、これに限定されるものではない。
例えば、アクセルペダルが車両の床面に揺動自在に支持されたアクセルペダル、又は、ハウジングの支軸により揺動自在に支持されたペダルアーム部と車両の床面に揺動自在に支持されたペダル部を連動させるリンク機構を備えたアクセルペダルを採用してもよい。

以上述べたように、本発明のアクセルペダル装置は、運転状態に応じて予め設定された目標開度を容易に認識でき、目標開度を容易に維持でき、又、反力を付加する際に運転者に違和感を生じさせない優れた操作性を得ることができるため、自動車等に適用できるのは勿論のこと、作業車両、その他の車両等においても有用である。

２０ アクセルペダル
θ アクセルペダルの開度
θｔ 目標開度
θｔｎ 複数の目標開度
Ｎ 踏力
ΔＮ／Δθ 踏力の変化率
４０ ヒステリシス発生機構
５０ 位置センサ（検出センサ）
６０ 反力付加機構
６１ トルクモータ
７０ 制御ユニット
９０ モード切替スイッチ

Claims (9)

1. アクセルペダルと、
   前記アクセルペダルの踏込み操作及び戻し操作における踏力に所定のヒステリシスを発生するヒステリシス発生機構と、
   前記アクセルペダルを押し戻す方向に反力を付加する反力付加機構と、
   前記反力付加機構を駆動制御する制御ユニットと、を備え、
   前記制御ユニットは、前記アクセルペダルが踏込まれた所定の目標開度を境にして、前記目標開度よりも大きい開度領域における前記踏力の変化率が前記目標開度よりも小さい開度領域における前記踏力の変化率よりも相対的に大きくなるように前記反力付加機構を駆動制御すると共に、前記目標開度よりも小さい開度領域において、前記アクセルペダルの開度の増加に伴って徐々に小さくなる反力を付加するべく前記反力付加機構を駆動制御する、
   ことを特徴とするアクセルペダル装置。
2. 前記制御ユニットは、前記目標開度において反力を付加しないように、前記反力付加機構を駆動制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアクセルペダル装置。
3. 前記制御ユニットは、前記目標開度よりも大きい開度領域において、前記アクセルペダルの開度の増加に伴って徐々に大きくなる反力を付加するべく、前記反力付加機構を駆動制御する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアクセルペダル装置。
4. 前記目標開度は、車両の種々の運転状態に対応して予め設定された複数の目標開度を含み、
   前記制御ユニットは、車両の運転状態に基づく指令に対応する目標開度に基づいて、前記反力付加機構を駆動制御する、
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載のアクセルペダル装置。
5. 前記制御ユニットは、前記踏力の変化率が前記アクセルペダルの操作力に応じた大きさになるように反力を付加するべく、前記反力付加機構を駆動制御する、
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一つに記載のアクセルペダル装置。
6. 前記制御ユニットは、車両に設けられたスイッチの操作に連動して、前記反力付加機構を駆動制御する、
   ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一つに記載のアクセルペダル装置。
7. 前記反力付加機構は、前記反力としての回転トルクを及ぼすトルクモータを含み、
   前記制御ユニットは、前記アクセルペダルの開度に応じて、前記トルクモータに供給する駆動電流の大きさを調整する、
   ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載のアクセルペダル装置。
8. 前記アクセルペダルの動作を検出する検出センサを含み、
   前記制御ユニットは、前記検出センサの情報に基づいて、前記トルクモータを駆動制御する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のアクセルペダル装置。
9. 前記制御ユニットは、車両の運転状態に関する情報に基づいて、前記トルクモータを駆動制御する、
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載のアクセルペダル装置。

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