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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gaspedalvorrichtung,
die Reaktionskraft auf ein Gaspedal anwendet.
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Beim
Stand der Technik wurde die Rückstellkraft
durch eine Torsionsfeder auf ein Gaspedal angewandt, und es wurde
einen Hystereseeffekt erzeugt, wenn auf das Gaspedal getreten wurde
und es losgelassen wurde, so dass, als ein Ergebnis, eine gewünschte Pedalbetätigungscharakteristik
erhalten wurde.
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Auf
der anderen Seite, ist in der japanischen, offen gelegten Patentveröffentlichung
Nr. H11-78595 eine Reaktionskraftanwendungsvorrichtung offenbart,
die so geartet ist, dass eine Reaktionskraft, die der Fahrzeugfahrumwelt
entspricht, wie der Abstand zwischen Fahrzeugen und der Kurvenradius
einer gekrümmten
Straße
und Ähnliches, über einen
Motor auf das Gaspedal angewandt wird, um so die Einstellung der
Fahrzeuggeschwindigkeit passend zu der Fahrzeugbetriebsumwelt auszuführen.
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Mit
der oben beschriebenen, an sich bekannten Reaktionskraftanwendungsvorrichtung,
ist es nur möglich,
eine Reaktionskraft zu erzeugen, die der Fahrzeugfahrumwelt entspricht,
und es war nicht sicher möglich,
davon getrennt Hysterese zu erzeugen.
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DE 196 20 929 A1 offenbart
eine Vorrichtung für
die Richtungssteuerung/-regelung eines Fahrzeugs, die einen Geschwindigkeitssensor,
einen Entfernungssensor, eine Längssteuerung/-regelung
und ein Einstellelement zum Ausüben
einer Rückstellkraft auf
eine Ausgabesteuer-/regelvorrichtung umfasst, wobei die Längssteuerung
das Einstellelement derart steuert/regelt, dass im Falle des Überschreitens
einer Voreinstellung eine zu der Abweichung von der Voreinstellung
proportionale Rückstellkraft
erzeugt wird.
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DE 199 16 434 A1 offenbart
ein Gaspedal, das nach dem Master-Slave Prinzip funktioniert. Eine Reaktionskraft
wird in der Richtung ausgeübt,
die der Richtung entgegengesetzt ist, in der das Gaspedal bedient
wird. Das Gaspedal ist immer mit einem Federelement verbundenen,
wohingegen der Motor angetriebene Aktuator während der normalen Betriebsbedingungen
auch gegen das Gaspedal wirkt, aber außer Betrieb genommen werden
kann, im Falle einer Fehlfunktionen des Motors.
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JP-A-05
231 194 offenbart, das Fahrgefühl
in Anbetracht einer Fahrerforderung oder das Bedienungsgefühl in Anbetracht
des Straßenoberflächenzustands
zur Verfügung
zu stellen, indem die Auftretreaktionskraft eines Gaspedals eingestellt
und gesteuert/geregelt wird.
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DE 195 06 629 A1 sieht
vor, dass die Reaktionskraft unter dem Gesichtspunkt von verbrauchsoptimiertem
und emissionsoptimiertem Fahren verändert wird. Eine Lösung sieht
vor, ein Federelement zu benutzen, dessen Federkraft durch einen
Servomotor ausgelöst
wird.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gaspedalvorrichtung
entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Verfügung zu
stellen, die mit einer von dem Fahrzeugzustand und der Fahrumwelt,
wie auch von dem Druckbetrag des Gaspedals abhängigen Reaktionskraft versehen
ist.
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Gemäß der Erfindung
wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Die Unteransprüche enthaltenen
weitere bevorzugte Entwicklungen der Erfindung. Die Aufgabe wird
auch durch den unabhängigen
Verfahrensanspruch gelöst.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Systemblockdiagramm einer Reaktionskraft-Regelvorrichtung, die eine Gaspedalvorrichtung
entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung umfasst.
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2 ist
eine Aufbauansicht eines Fahrzeugs, das mit der Reaktionskraft-Regelvorrichtung von 1 ausgestattet
ist.
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3A ist
eine Vorderfrontansicht, die den Aufbau dieser Gaspedalvorrichtung
entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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3B ist
eine Querschnittansicht eines Planetenmechanismus zur Geschwindigkeitsreduzierung.
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4 ist
eine Seitenansicht, die den Aufbau dieser Gaspedalvorrichtung gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist
eine Figur, die den Antriebsstromkreis eines Servomotors zeigt,
der in der Gaspedalvorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung enthalten ist, wenn das System nicht
in Betrieb ist.
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6 ist
eine Figur, die diesen in der Gaspedalvorrichtung enthaltenen Antriebsstromkreis
gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn das System in Betrieb ist.
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7 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Prozessablauf eines Gaspedalreaktionskraft-Regelprogramms
gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist
eine Figur, die Veränderung
der zukünftigen
Geschwindigkeit eines Fahrzeugs vor dem Fahrzeug zeigt.
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9 ist
eine Figur, die den Betrieb der Reaktionskraft-Regelvorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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10 ist
eine Figur, die den Betrieb einer anderen Reaktionskraft-Regelvorrichtung
gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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11 ist
eine Figur, die die Beziehung zwischen Gaspedalhub und Pedalreaktionskraft
mit diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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12 ist
eine Figur, die ein Beispiel der Gaspedalreaktionskraft-Charakteristik
der Gaspedalvorrichtung gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn das System in Betrieb ist.
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13 ist
eine Figur, die ein Beispiel der Gaspedalreaktionskraft-Charakteristik
der Gaspedalvorrichtung gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn das System nicht in Betrieb
ist.
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BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Im
Folgenden wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Gaspedalvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 13 erklärt.
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1 ist
ein Systemblockdiagramm einer Reaktionskraft-Regelvorrichtung 1, die eine
Gaspedalvorrichtung gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst, während 2 eine Aufbauansicht
eines Fahrzeugs ist, das mit dieser Reaktionskraft-Regelvorrichtung 1 ausgerüstet ist.
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Zuerst
wird die Struktur der Reaktionskraft-Regelvorrichtung 1 erklärt. Ein
Laserradar 10 ist an einem Grillbereich oder an einem Stoßstangenbereich
oder Ähnlichem
an der Vorderseite des Fahrzeugs befestigt und emittiert und scannt
Pulse von Infrarotlicht in der horizontalen Richtung. Jeder von
einer Vielzahl von reflektierenden Gegenständen vor dem Fahrzeug (normalerweise
das rückwärtige Ende eines
anderen vorderen Fahrzeugs) reflektiert die Infrarotstrahlen in
diesen Infrarotlichtpulsen, und das Laserradar 10 misst
diese reflektierten Wellen und ermittelt die Entfernung zu einem
vorderen Fahrzeug (die Entfernung zwischen Fahrzeugen) und seine
relative Geschwindigkeit, basierend auf der Ankunftszeit der reflektierten
Wellen. Die derart ermittelte Entfernung zwischen Fahrzeugen und
die relative Geschwindigkeit werden von dem Laserradar 10 an
eine Regelvorrichtung 50 ausgegeben. Der Bereich vor dem
Fahrzeug, der von dem Laserradar 10 gescannt wird, ist
der Bereich von ungefähr ±6° auf jeder
Seite der Längslinie
des Fahrzeugs, und jeder Gegenstand, der vor dem Fahrzeug in diesem
Bereich vorhanden ist, wird in dieser Weise erfasst. Und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 erfasst
die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs von der Rotationsgeschwindigkeit
eines seiner Räder
oder Ähnlichem,
und gibt diese Fahrgeschwindigkeit an die Regelvorrichtung 50 aus.
Mit dem Fahrzeug ist ein Fahrzeug gemeint, dass mit der Reaktionskraft-Regelvorrichtung
geregelt werden soll.
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Die
Regelvorrichtung 50 berechnet den Nähegrad zu einem vorderen Fahrzeug,
das vor dem Fahrzeug fährt,
aus der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 eingegeben
wird, und der Entfernung zwischen Fahrzeugen und der relative Geschwindigkeit, welche
vom Laserradar 10 eingegeben werden, und bewertet die derzeitige
Fahrsituation des Fahrzeugs. Diese Fahrsituation beinhaltet den
Zustand des Fahrzeugs selbst und den das Fahrzeug umgebenden Umweltzustand.
Ferner bewertet sie, wie sich diese Fahrsituation in der Zukunft ändern wird
und gibt an eine Gaspedalreaktionskraft-Regelvorrichtung 60 einen
Reaktionskraftbefehlswert aus.
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Die
Gaspedalreaktionskraft-Regelvorrichtung 60 regelt das Drehmoment,
das von einem Servomotor 70 erzeugt wird, der die Gaspedalreaktionskraft,
entsprechend dem Betätigungsbetrag
des Gaspedals 80, der von einem Hubsensor 71 ermittelt wird,
regelt. Entsprechend dem Befehlsbetrag der Gaspedalreaktionskraft-Regelvorrichtung 60,
kann das durch den Servomotor 70 erzeugte Drehmoment geregelt
werden, sodass die Reaktionskraft, die erzeugt wird, wenn der Fahrer
das Gaspedal 80 betätigt,
wie gewünscht
geregelt werden kann.
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3A und 4 sind
jeweils eine Frontansicht und eine Seitenansicht, die den Aufbau
der Gaspedalvorrichtung entsprechend diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Gaspedalvorrichtung 80 umfasst ein
Pedal 81, auf das der Fahrer einen Fußdruck ausübt, und einen Hebel 82,
der dieses Pedal 81 hält. Der
Hebel 82 ist über
ein Lager 84 rotierbar auf einer Grundplatte 83 abgestützt, die
an dem Fahrzeugkörper
befestigt ist. Das eine Ende einer Zugfeder 85 ist über einen
Beschlag 86 mit dem Hebel 82 verbunden, und das
andere Ende dieser Zugfeder 85 ist über einen Beschlag 88 mit
dem Fahrzeugkörper
verbunden. Die Federkraft dieser Zugfeder 85, die dem Betätigungsbetrag
des Gaspedals 80 entspricht, wirkt auf das Gaspedal 80 als
eine Reaktionskraft. Der Hubsensor 71 ist, zum Beispiel,
ein Winkelsensor, der den Rotationsbetrag einer Rotationswelle 82a ermittelt,
und der den Hub S des Gaspedals 80, basierend auf diesem
ermittelten Wert, erfasst. Der Hub S des Gaspedals 80 entspricht
dem Betrag der Betätigung
des Gaspedals 80.
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Die
Rotationswelle 82a des Hebels 82 ist über einen
Planetenmechanismus zur Geschwindigkeitsreduzierung 87 mit
einer Abtriebswelle 70a des Servomotors 70 verbunden.
Mit anderen Worten, ein Träger 87d ist
integral am Ende der Rotationswelle 82a angeordnet, und
drei Planetenräder 87a werden von
diesem Träger 87d so
gehalten, dass sie rotierbar sind. Zusammen mit einem Hohlrad 87b,
das nicht rotierbar angebracht ist und mit den Planetenrädern 87a im
Eingriff steht, sind sie auch in Eingriff mit einem Sonnenrad 87c,
das integral auf der Abtriebswelle 70 des Motors gebildet
ist (siehe Querschnittansicht b-b der 3B). Entsprechend
ist es für
das Drehmoment des Servomotors 70 auch möglich, als eine
Reaktionskraft auf das Gaspedal 80 zu wirken, zusätzlich zu
der durch die Zugfeder 85 bewirkten Federreaktionskraft.
Hier bilden die Zugfeder 85 und der Servomotor 70 ein
Reaktionskraftanwendungsmittel.
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Ein
Antriebsschaltkreis für
den Servomotor 70 ist in 5 und 6 gezeigt.
Ein elektrischer Stromregelkreis 72 ist mit dem Servomotor 70 über ein
Betriebsumstellungsrelais 73 verbunden. Dieser Stromregelkreis 72 gibt
einen elektrischen Strom i entsprechend dem Befehlswert der Gaspedalreaktionskraft-Regelvorrichtung 60 ab.
Ein EIN Signal wird von der Gaspedalreaktionskraft-Regelvorrichtung 60 an
die Spule des Betriebsumstellungsrelais 73 ausgegeben,
wenn das System in Betrieb ist, während ein AUS Signal dorthin
ausgegeben wird, wenn das System nicht in Betrieb ist. Die Relaiskontaktpunkte 73a und 73b werden
durch dieses EIN/AUS Signal geöffnet
und geschlossen, so dass die Charakteristik der Reaktionskraft F
bezüglich
des Hubs S des Gaspedals 80 zwischen der ersten Charakteristik
und der zweiten Charakteristik umgestellt wird, was im folgenden
erklärt
wird. Es sollte bemerkt werden, dass dieses Betriebsumstellungsrelais 73 ein
Auswahlmittel darstellt.
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Als
nächstes
wird der Betrieb dieser Reaktionskraftregelvorrichtung 1 entsprechend
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erklärt.
Die Zusammenfassung dieses Betriebs ist wie folgt.
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Der
Regler 50 erkennt die Fahrsituation oder den Zustand, wie
die Entfernung zwischen Fahrzeugen (die Entfernung zu einem Fahrzeug
vor dem Fahrzeug), ihre relative Geschwindigkeit und die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs, und kalkuliert, basierend auf dieser Fahrsituation,
den gegenwärtigen
Nähegrad
zu einem vorderen Fahrzeug (ein erstes Risikoniveau) und den Einflussgrad
auf das Fahrzeug aufgrund der Tendenz der zukünftigen Bewegung eines vorderen Fahrzeugs,
wie aus der Gegenwart vorhergesagt (ein zweites Risikoniveau). Ferner
sagt der Regler 50 aus dem derart berechneten Nähegrad und
dem vorhergesagten Einflussgrad die zukünftige Fahrsituation oder den
Zustand (ein Risikopotential RP) vorher, berechnet einen Gaspedalreaktionskraft-Befehlswert ΔF, basierend
auf diesen Risikopotenzial RP, und gibt diesen Befehlswert ΔF an die
Gaspedalreaktionskraft-Regelvorrichtung 60 aus. Die Gaspedalreaktionskraft-Regelvorrichtung 60 steuert
den Servomotor 70 entsprechend diesem Befehlswert ΔF, und dadurch
wird die Hubreaktionskraftcharakteristik des Gaspedals 80 geändert.
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Zum
Beispiel wird, mit der Hub S-Pedalreaktionskraft F-Charakteristik, wie
in 11 gezeigt, die Reaktionskraftcharakteristik im
normalen Zustand, mit anderen Worten, wenn die Gaspedalreaktionskraftregelung
von der Reaktionskraftregelvorrichtung 1 nicht ausgeführt wird
(d.h., wenn das System nicht in Betrieb ist), mit einer Hysterese
ausgestattet, wenn auf das Gaspedal 80 getreten wird und
es losgelassen wird, wie durch den gepunkteten Bereich in der Darstellung
gezeigt. Dadurch ist es möglich,
den Pedalhub S selbst dann konstant zu halten, wenn die Kraft, mit
der auf das Pedal getreten wird, um einen gewissen Betrag variiert,
sodass die Aufrechterhaltung des Pedalhubs S verbessert wird.
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Auf
der anderen Seite wird während
der Reaktionskraftregelung (d.h. wenn das System in Betrieb ist),
eine Gaspedalreaktionskraft F erzeugt, die während des normalen Zustands über die
Reaktionskraftcharakteristik hinaus durch genau den Gaspedalreaktionskraft-Befehlswert ΔF erhöht wird.
Dadurch bedingt, wird die Reaktionskraft F des Gaspedals 80 entsprechend
dem Risikopotenzial RP bestimmt, und es ist möglich, zu veranlassen, dass
die derzeitige und die zukünftige
vorhergesagte Fahrsituation des Fahrzeugs von dem Fahrer des Fahrzeugs
durch diese Gaspedalreaktionskraft F erkannt wird. Damit das Risiko
von dem Fahrer richtig wahrgenommen wird, ist es in diesem Fall
für das
System wünschenswert,
mit einer geraden Liniencharakteristik ohne Hysterese ausgestattet
zu sein, wie in 12 gezeigt.
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Im
Folgenden wird mit Bezug zu dem in 7 gezeigten
Ablaufdiagramm die Weise erklärt, in
der der Gaspedalreaktionskraft-Befehlswert bestimmt wird, wenn die
Gaspedalreaktionskraftregelung ausgeführt wird. Es sollte bemerkt
werden, dass 7 ein Ablaufdiagramm ist, das
den Prozessablauf eines Gaspedalreaktionskraft-Regelungsprogramms,
das durch die Regelvorrichtung 50 ausgeführt wird,
zeigt. Die Schritte dieses Verfahrens werden wiederholt der Reihe
nach in bestimmten Zeitabständen
(zum Beispiel 50 ms) ausgeführt.
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– Der Prozessablauf der Regelvorrichtung 50 (7) –
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Zuerst
werden in dem Schritt S110 der Fahrzeugfahrzustand, der die Geschwindigkeit
of des Fahrzeugs, die Entfernung D zwischen dem Fahrzeug zu einem
vorderen Fahrzeug, die relative Geschwindigkeit Vr und die Geschwindigkeit
eines vorderen Fahrzeugs Va umfasst, wie durch das Laserradar 10 und
den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 ermittelt, eingelesen.
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In
dem nächsten
Schritt S120, werden, basierend auf diesem eingelesenen Fahrzeugfahrzustand,
der derzeitige Nähegrad
zu einem vorderen Fahrzeug und der vorhergesagte Einflussgrad auf das
Fahrzeug, verursacht durch Veränderungen
in der umgebenden Umwelt von nun an, berechnet. Hier wird eine Zeit
bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC als der Nähegrad zu
einem vorderen Fahrzeug berechnet, während ein Zeitabstand zwischen
Fahrzeugen THW als der vorhergesagten Einflussgrad berechnet wird.
Auf die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC kann als Zwischenraumzeit
zwischen Fahrzeugen Bezug genommen werden, und auf den Zeitabstand
zwischen Fahrzeugen THW kann als ein Zeitraum zwischen Fahrzeugen
Bezug genommen werden. Im Folgenden wird diese Berechnung der Zeit bis
zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC und der Zwischenraumzeit zwischen
Fahrzeugen THW erklärt.
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Die
Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC ist eine physikalische
Größe, die
den aktuellen Nähegrad
des Fahrzeugs bezüglich
eines vorderen Fahrzeugs angibt. Diese Zeit bis zum Kontakt zwischen
Fahrzeugen TTC ist ein Wert, der angibt, ob, oder ob nicht, wenn
die gegenwärtige
Fahrsituation erhalten bleibt, mit anderen Worten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
Vf, die Geschwindigkeit eines vorderen Fahrzeugs Va und die relative
Geschwindigkeit Vr konstant bleiben, nach ein paar Sekunden die
Entfernung zwischen Fahrzeugen D null wird und das Fahrzeug und
ein ihm vorausfahrendes Fahrzeug in gegenseitigen Kontakt geraten
werden; und er wird entsprechend der folgenden Gleichung (1)erlangt: Zeit bis zum Kontakt zwischen
Fahrzeugen TTC = D / Vr (Gleichung
1)
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Je
kleiner der Wert der Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC
ist, um so akuter ist der Kontakt mit einem vorderen Fahrzeug, und
das heißt, dass
der Nähegrad
zu dem vorderen Fahrzeug groß ist.
Wenn, zum Beispiel, das Fahrzeug sich einem vorderen Fahrzeug nähert, ist
bekannt, dass fast jeder Fahrer begonnen haben wird, einen Verlangsamungsbetrieb
auszuführen,
bevor die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC kleiner als
4 Sekunden wird. Obwohl die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen
TTC in dieser Weise eine Größe ist,
die einen großen
Einfluss auf die Fahrausführung des
Fahrers ausübt,
ist es schwierig, das Risiko, das der Fahrer bezüglich des Kontaktes mit einem
vorderen Fahrzeug fühlt,
nur durch diese Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC auszudrücken.
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Wenn,
zum Beispiel, das Fahrzeug so fährt, dass
es das vordere Fahrzeug nur verfolgt ohne es einzuholen, dann ist
seine relative Geschwindigkeit Vr bezüglich eines vorderen Fahrzeugs
0, und die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen ist unendlich
lang. In diesem Fall ist das vom Fahrer gefühlte Risiko jedoch unterschiedlich,
wenn die Entfernung zwischen Fahrzeugen D lang ist oder kurz ist,
und tatsächlich
fühlt der
Fahrer, dass das Risiko größer ist je
kürzer
die Entfernung zwischen Fahrzeugen D ist. Das wird so gesehen, da
der Fahrer die Höhe
des Einflusses auf die Zeit bis zum Kontakt zwischen den Fahrzeugen
TTC, die durch die Änderung
der Fahrgeschwindigkeit eines vorderen Fahrzeugs in der Zukunft
verursacht wird, welche der Fahrer vermutet, vorhersagt und fühlt, dass
das Risiko größer ist, wenn
er erkennt, dass dieser Einfluss hoch ist.
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Ferner
ist mit der Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC, die gemäß Gleichung
(1) berechnet worden ist, angenommen worden, dass die relative Geschwindigkeit
Vr konstant ist, aber tatsächlich
gibt es eine Möglichkeit,
dass nach Δt
Sekunden die relative Geschwindigkeit Vr sich geändert haben wird. Zum Beispiel,
ist es natürlich
nicht möglich,
die Fahrgeschwindigkeit Va eines Fahrzeugs nach Δt Sekunden genau vorher zu sagen,
aber es ist möglich,
vorherzusagen, dass sie mit einer gewissen Abweichung, wie die in 8 gezeigte,
ausgestattet sein wird. Wenn die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit V2 nach Δt Sekunden
langsamer geworden ist als die derzeitige Fahrzeugfahrgeschwindigkeit
V1, ändert sich
damit die relative Fahrzeuggeschwindigkeit Vr, und die Zeit bis
zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC nach Δt Sekunden hat einen kleineren
Wert verglichen mit dem, der der Fall wäre, wenn die relative Fahrzeuggeschwindigkeit
Vr konstant bleiben würde, so
dass das von dem Fahrer gefühlte
Risiko größer ist.
Es ist jedoch schwierig, dies aus der Zeit bis zum Kontakt zwischen
Fahrzeugen TTC, die auf der Basis der derzeitigen relativen Fahrzeuggeschwindigkeit
Vr berechnet worden ist, zu bestimmen.
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Also
wird, abgesehen von der Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen
TTC, wenn das Fahrzeug so fährt,
dass es ein vorderes Fahrzeug gerade verfolgt, der Einflussgrad
auf die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC, verursacht
durch Veränderung
der zukünftigen
Fahrzeuggeschwindigkeit eines vorderen Fahrzeugs, die angenommen
wird, mit anderen Worten, der Einflussgrad, wenn angenommen worden
ist, dass die relative Fahrzeuggeschwindigkeit Vr sich ändert, berechnet.
Als die physikalische Größe, die
den vorhergesagten Einflussgrad auf die Zeit bis zum Kontakt zwischen
Fahrzeuge TTC ausdrückt,
wird der Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW, der durch die eine
oder die andere der folgenden Gleichungen (2) und (3) angegeben
wird, verwendet: Zeitabstand
zwischen Fahrzeugen THW = D / Va (Gleichung
2) Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW = D / Vf (Gleichung 3)
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Dieser
Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW ist die Entfernung zwischen
Fahrzeugen D geteilt durch die Fahrgeschwindigkeit eines vorderen Fahrzeugs
Va oder durch die Geschwindigkeit Vf des Fahrzeugs Vf, und er stellt
die Zeitdauer dar bis das Fahrzeug an der gegenwärtigen Position eines vorderen
Fahrzeugs ankommt. Je größer dieser
Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW ist, um so kleiner wird der
vorhergesagte Einflussgrad in Hinsicht auf Veränderungen der umgebenden Umwelt.
Mit anderen Worten, wenn der Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW
groß ist,
selbst wenn in der Zukunft die Fahrzeuggeschwindigkeit eines vorderen
Fahrzeugs sich verändert,
wird dies nicht einen großen
Einfluss auf den Nähegrad
des Fahrzeugs zu einem vorderen Fahrzeug ausüben, sodass die Zeit bis zum
Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC keine große Veränderung zeigen wird.
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Da
der Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW ein Wert ist, der den Einflussgrad,
verursacht durch Veränderungen
der Fahrzeuggeschwindigkeit des vorderen Fahrzeugs in der Zukunft,
ausdrückt, sollte
angemerkt werden, dass Gleichung (2), die die Fahrgeschwindigkeit
Va eines vorderen Fahrzeugs verwendet, in besserer Übereinstimmung
mit dem Risiko ist, das von dem Fahrer erfahren wird, als Gleichung
(3), die die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs Vf verwendet. Da
jedoch die Fahrgeschwindigkeit Va eines vorderen Fahrzeugs aus der
Geschwindigkeit des Fahrzeugs Vf und der relativen Geschwindigkeit
Vr berechnet wird, ist es entsprechend möglich, den Zeitabstand zwischen
Fahrzeugen THW genauer aus Gleichung (2) zu berechnen, die die Fahrzeuggeschwindigkeit
Vf verwendet, die mit hoher Genauigkeit von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 ermittelt
wird. Es sollte bemerkt werden, dass Gleichung (2) die gleiche ist
wie Gleichung (3), wenn das Fahrzeug so fährt, dass es einem vorderen
Fahrzeug gerade folgt, da die Fahrzeuggeschwindigkeit Vf gleich
der Fahrgeschwindigkeit Va eines vorderen Fahrzeugs ist.
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In
dem obigen Schritt S120 werden die Zeit bis zum Kontakt zwischen
Fahrzeugen TTC und der Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW berechnet. Als
nächstes
wird in dem Schritt S130 die vorhergesagte zukünftige Situation (das Risikopotenzial
RP), basierend auf der Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen
TTC und dem Zeitabstand THW, die so in dem Schritt S120 berechnet
worden sind, berechnet. Das Risikopotenzial RP wird durch die folgende Gleichung
(4) angegeben und ist eine physikalische Größe, die kontinuierlich als
die Summe des Nähegrads
zu einem vorderen Fahrzeug (1/TTC) und dem vorhergesagten Einflussgrad
auf die zukünftige
Situation (1/THW) angegeben wird, wie durch gewisse Koeffizienten
eingestellt. RP =
a/THW + b/TTC (Gleichung 4)
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Es
sollte bemerkt werden, dass a und b jeweilige Parameter für das angemessene
Gewichten des Nähegrads
und des vorhergesagten Einflussgrads sind, und sie sind mit a<b geeignet eingestellt. Für die Werte
von a und b ist es wünschenswert, dass
sie aus Statistiken geschätzt
werden, die sich auf den Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW und die
Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC beziehen, und sie können, zum
Beispiel, auf Werte um a=1 und b=8 eingestellt werden.
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Es
sollte bemerkt werden, wie aus den oben beschriebenen Gleichungen
(1) bis (3) verstanden wird, dass die Zeit bis zum Kontakt zwischen
Fahrzeugen TTC die Risikohöhe
hinsichtlich der Anzahl von Sekunden ist, die das Fahrzeug benötigen wird, um
mit einem vorderen Fahrzeug in Kontakt zu geraten, wenn angenommen
wird, dass die relative Geschwindigkeit Vr zwischen einem vorderen
Fahrzeug und dem Fahrzeug konstant ist, während der Zeitabstand zwischen
Fahrzeugen THW die Risikohöhe hinsichtlich
der Anzahl von Sekunden ist, die das Fahrzeug benötigen wird,
um an der gegenwärtigen Position
anzukommen, wo ein vorderes Fahrzeug sich befindet, wenn angenommen
wird, dass die relative Geschwindigkeit Vr zwischen einem vorderen Fahrzeug
und dem Fahrzeug sich in der Zukunft ändern wird. Diese Zeit bis
zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC und der Zeitabstand zwischen
Fahrzeugen THW werden einzeln aus der derzeitigen Fahrzeuggeschwindigkeit
Vf, der Geschwindigkeit Va eines vorderen Fahrzeugs, und der relativen
Fahrzeuggeschwindigkeit Vr berechneten, aber es ist möglich, das
Risikopotenzial RP, das für
die Zukunft vorhergesagt ist, zu bewerten, indem diese durch Verwendung
der Gleichung (4) angepasst werden.
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Das
Risikopotenzial RP ist in der Lage, der kontinuierlichen Veränderung
der Situation vom Verfolgen hinter einem vorderen Fahrzeug bis zur
Annäherung
an ein vorderes Fahrzeug zu entsprechen, und es ist möglich, den
Nähegrad
unter diesen Umständen
auszudrücken.
Mit anderen Worten, es ist möglich,
zu bestimmen, dass, je größer das
Risikopotenzial ist, der Fahrer umso stärker das Risiko fühlt, vielleicht
zu nahe an ein vorderes Fahrzeug heranzukommen, was in der Zukunft
sein wird.
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In 9 wird
das aus der Gleichung (4) berechnete Risikopotenzial RP in einem
Flächendiagramm
mit dem Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW gegen den Kehrwert der
Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen (1/TTC) gezeigt, wobei
jede Linie jeden Wert des Risikopotenzials RP hat. In 9 ist
der Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW entlang der horizontalen
Achse gezeigt, und der Kehrwert (1/TTC) der Zeit bis zum Kontakt
zwischen Fahrzeugen TTC ist entlang der vertikalen Achse gezeigt;
und, je weiter nach rechts entlang der horizontalen Achse, um so
weiter entfernt von einem vorderen Fahrzeug fährt das Fahrzeug, während, je weiter
nach oben entlang der vertikalen Achse, um so näher ist das Fahrzeug zu einem
vorderen Fahrzeug, während
je tiefer daran, um so weiter ist es von einem vorderen Fahrzeug
entfernt. In 9 ist jede Linie gleichen Risikopotenzials
RP als eine gleichmäßige Linie
von oben rechts nach unten links gezeichnet, und der Wert des Risikopotenzials
RP ändert sich
kontinuierlich zwischen diesen Linien gleichen Risikopotenzials.
Es sollte bemerkt werden, dass je kleiner der Zeitabstand zwischen
Fahrzeugen THW ist und größer der
Kehrwert 1/TTC der Abstandszeitdauer, d. h. je weiter nach oben
links in 9, um so größer ist der Wert des Risikopotenzials
RP. Mit anderen Worten, je näher
zu einem vorderen Fahrzeug und je höher der Nähegrad dazu, um so höher wird sich
der Wert des Risikopotenzials RP ausnehmen. Weiterhin, selbst wenn
der Nähegrad
1/TTC denselben Wert hat, wird der Wert des Risikopotenzials RP um
so größer werden,
je kürzer
der Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW ist.
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In
dem Schritt S131 wird eine Entscheidung getroffen, ob das Risikopotenzial
RP, das in dem Schritt S130 berechnet worden ist, größer ist
als ein vorbestimmter Wert oder nicht. Wenn entschieden ist, dass
das Risikopotenzial RP größer ist als
der vorbestimmte Wert, dann wird der Regelungsablauf an den Schritt
S132 übergeben.
In dem Schritt 132 wird ein Signal zum Einschalten des Betriebsumstellungsrelais 73 ausgegeben
(der Zustand von 6), und der Regelungsablauf
wird an den Schritt S140 übergeben.
In dem Schritt 131 wird, wenn entschieden ist, dass das Risikopotenzial
RP nicht größer ist als
der vorbestimmte Wert, dann der Regelungsablauf an den Schritt S133 übergeben.
In dem Schritt 133 wird ein Signal zum Ausschalten des Betriebsumstellungsrelais 73 ausgegeben
(der Zustand von 5), und die Regelung ist beendet.
In dem Schritt S131 bis zum Schritt S133 wird entschieden oder ausgewählt, basierend
auf dem Risikopotenzial RP entsprechend der Fahrsituation des Fahrzeugs, ob,
oder ob nicht, die nachfolgend erklärte Regelung zum Anwenden einer
Reaktionskraft entsprechend dem Reaktionskraftbefehlswert ΔF ausgeführt wird.
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In
dem Schritt S140 wird der Gaspedalreaktionskraft-Befehlswert ΔF entsprechend der folgenden
Gleichung (5) berechnet, basierend auf dem Wert des in dem Schritt
S130 berechneten Risikopotenzials RP, der in Schritt 130 berechnet
wurde: ΔF = K·RP (Gleichung 5)
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Hier
ist K ein konstanter Wert, der angemessen eingestellt werden sollte.
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Wie
in 9 gezeigt, wird das Risikopotenzial RP kontinuierlich
für jede
Fahrsituation, wie von dem Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW und dem
Nähegrad
1/TTC definiert, angegeben. Durch Berechnung des Gaspedalreaktionskraft-Befehlswertes ΔF unter Verwendung
der Gleichung (5) und durch Regelung der Gaspedalreaktionskraft
entsprechend dem Risikopotenzial RP, wird es möglich, sicherzustellen, dass
der Nähegrad
zu einem vorderen Fahrzeug von dem Fahrer kontinuierlich erkannt wird.
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Als
nächstes
wird im Schritt S150 der Gaspedalreaktionskraft-Befehlswert ΔF, der in
dem Schritt S140 berechnet wurde, an die Gaspedalreaktionskraft-Regelvorrichtung 60 ausgegeben,
und dann endet diese Bearbeitungsepisode.
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In
dem oben beschriebenen Schritt S130 wurde der Wert des Risikopotenzials
RP durch individuelles Gewichten des derzeitigen Nähegrads (1/TTC)
und des vorhergesagten Einflussgrads (1/THW) berechnet und diese
unter Verwendung der Gleichung (4) zusammenaddiert. Indem dies getan wird,
ist es möglich,
das Risikopotenzial RP kontinuierlich zu erlangen, selbst wenn der
gegenwärtige Nähegrad oder
der vorhergesagte Einflussgrad sich ändern, und es ist möglich, die
Gaspedalreaktionskraft, die in Übereinstimmung
mit diesem Risikopotenzial RP eingestellt ist, kontinuierlich zu ändern. Und
es ist für
den Fahrer möglich,
Veränderungen der
Fahrsituation des Fahrzeugs aus der Gaspedalreaktionskraft, die
sich gleichmäßig und
kontinuierlich ändert,
genau zu erkennen.
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Es
sollte bemerkt werden, dass das Risikopotenzial RP auch wie in der
folgenden Gleichung (6) gezeigt, berechnet werden kann: RP = max { a/THW, b/TTC } (Gleichung 6)
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In
diesem Fall wird, wie in Gleichung (6) gezeigt, der maximale Wert
aus dem Nähegrad
(der Kehrwert von TTC) zu einem vorderen Fahrzeug und dem vorhergesagten
Einflussgrad (der Kehrwert von THW) in dem zukünftigen Zustand als Wert des
Risikopotenzials RP ausgewählt.
Es sollte bemerkt werden, dass a und b Parameter zum jeweiligen
Gewichten des Nähegrads
und des vorhergesagten Einflussgrads sind, und sie können, zum
Beispiel, angemessen auf etwa a=1 und b=8 eingestellt werden, mit a<b. Indem dies getan
wird, ist es möglich,
der kontinuierlichen Veränderung
der Situation von dem Verfolgen hinter einem vorderen Fahrzeug bis
zur Annäherung
an ein vorderes Fahrzeug zu entsprechen, und es ist möglich den
Nähegrad
unter diesen Umständen
auszudrücken.
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In 10 ist
das Risikopotenzial RP, das aus Gleichung (6) berechnet wird, in
einem Flächendiagramm
mit dem Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW gegen den Kehrwert der
Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen (1/TTC) gezeigt, wobei
jede Linie jeden Wert des Risikopotenzials RP hat. In 10,
genauso wie in 9, ist der Zeitabstand zwischen
Fahrzeugen THW entlang der horizontalen Achse gezeigt, und der Kehrwert
(1/TTC) der Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC ist entlang der
vertikalen Achse gezeigt. Wie in 9 gezeigt, wird
zu Zeiten, wenn die relative Geschwindigkeit Vr negativ ist, so
dass ein vorderes Fahrzeug sich schneller bewegt als das Fahrzeug
und sich weiter von ihm entfernt, selbst wenn der Zeitabstand zwischen
Fahrzeugen THW denselben Wert hat, das Risikopotenzial RP äußerst klein.
Damit einhergehend wird auch der Gaspedalreaktionskraft-Befehlswert ΔF unerwünschter
Weise äußerst klein.
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Auf
der anderen Seite, wird aus dem Wert des Risikopotenzials RP, der
unter Verwendung der Gleichung (6) berechnet worden ist, der größere aus dem
gegenwärtigen
Nähegrad
zu einem vorderen Fahrzeug (1/TTC) und dem vorhergesagten Einflussgrad
(1/THW) in der Zukunft ausgewählt.
Dadurch verursacht, fällt,
selbst wenn der Nähegrad
(1/TTC) negativ ist, mit anderen Worten, selbst wenn die relative
Fahrzeuggeschwindigkeit negativ ist, der Wert des Risikopotenzials
RP nicht unter einen vorherbestimmten Wert, der durch den Zeitabstand
zwischen Fahrzeugen THW bestimmt ist, wie in 10 gezeigt.
Es sollte bemerkt werden, dass der Zeitabstand zwischen Fahrzeugen
THW die Zeitdauer für das
Fahrzeug ist, um an der gegenwärtigen
Position eines vorderen Fahrzeugs anzukommen, sodass er nie einen
negativen Wert haben kann. Dadurch ist es möglich, wenn das Risikopotenzial
RP unter Verwendung der obigen Gleichung (6) berechnet wird, eine plötzliche
Veränderung
des Risikopotenzials RP zu verhindern, was einen unerwünschten
plötzlichen Wechsel
der Gaspedalreaktionskraft verursachen würde.
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Mit
dieser Reaktionskraftregelvorrichtung 1, gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, werden der gegenwärtige Nähegrad zu einem vorderen Fahrzeug
(die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC) und der Einflussgrad
durch Veränderung
der umgebenden Umwelt des Fahrzeugs, der für die Zukunft (der Zeitabstand
zwischen Fahrzeugen THW) vorhergesagt wird, berechnet, und diese
werden mit individuellen Gewichtungen zusammenaddiert, um das Risikopotenzial
RP zu berechnen. Und durch die zusätzliche Anwendung einer Kraft
zu der Gaspedalreaktionskraft, die zu dem Risikopotenzial RP proportional
ist, wird es möglich,
die Reaktionskraft des Gaspedals, basierend auf einem Wert, der
nahe der von dem Fahrer des Fahrzeugs tatsächlich gefühlten Risikohöhe ist,
zu regeln. Wenn der gegenwärtige
Nähegrad
zu einem vorderen Fahrzeug groß ist
(d.h. wenn die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC klein
ist), oder wenn der für
die Zukunft vorhergesagte Einflussgrad groß ist (d.h. wenn der Zeitabstand zwischen
Fahrzeugen THW klein ist), dann wird das Risikopotenzial groß, und es
wird eine hohe Gaspedalreaktionskraft im Verhältnis zu diesem relativ hohen
Risikopotenzial RP erzeugt. Dadurch wird, wenn der Nähegrad zu
einem vorderen Fahrzeug hoch ist, sodass das Risikopotenzial hoch
ist, der Fahrer, der das Gaspedal 80 herunter tritt, dazu
veranlasst, dass er das Gaspedal 80 loslässt.
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Konkreter,
wird der Fahrer durch das Ansteigen der Gaspedalreaktionskraft veranlasst,
aus dem angestiegenen Betrag der Reaktionskraft die Tatsache anzuerkennen,
dass das Risikopotenzial gestiegen ist, und durch seine eigene Entscheidung
ist er in die Lage versetzt, das Gaspedal so zu betätigen (oder
loszulassen), dass es in einem befriedigenden Zustand ist. Ferner
wird, durch Erhöhen
der Gaspedalreaktionskraft, der Fuß des Fahrers, der das Gaspedal
herunter tritt, natürlicherweise
in Richtung der Entlastungsseite zurückgestellt, so dass er in Richtung
eines befriedigenderen Zustands geführt wird, obwohl der Fahrer
diese Tatsache nicht sonderlich bemerken wird. Des weiteren, da
durch Erhöhen
der Gaspedalreaktionskraft die benötigte Tretkraft, die erforderlich
ist, wenn das Gaspedal von seinem gegenwärtigen Durchdrückzustand
weiter herunter getreten wird, größer wird, ist es entsprechend
möglich, den
Fahrer von der Erhöhung
der Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch weiteres Heruntertreten
des Gaspedals zurückzuhalten,
sodass es möglich
ist, eine weitere Verringerung der Entfernung zwischen Fahrzeugen
zu einem vorderen Fahrzeug zu verhindern.
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Außerdem ändert sich
das Risikopotenzial RP kontinuierlich, wie in 9 gezeigt,
wenn der Gaspedalreaktionskraft-Befehlswert ΔF basierend auf dem Risikopotenzial
RP, das unter Verwendung der Gleichung (4) berechnet worden ist,
bestimmt ist. Dadurch ist es möglich,
den Fahrer über
die Gaspedalreaktionskraft, die ihm kontinuierlich übermittelt wird,
zu veranlassen, die Fahrzeugfahrsituation zu erkennen, die den Nähegrad 1/TTC
zu einem vorderen Fahrzeug und dem Zeitabstand zwischen Fahrzeugen
THW entspricht. Ferner ändert
sich das Risikopotenzial, wie in 10 gezeigt,
wenn das Risikopotenzial RP unter Verwendung der Gleichung (6) berechnet
wird. Dadurch ist es, selbst wenn ein vorderes Fahrzeug sich von
dem Fahrzeug hinweg beschleunigt, so dass der Nähegrad 1/TTC äußerst klein
wird, noch möglich,
Gaspedalreaktionskraftregelung in einer stabilisierten Weise auszuführen, da das
Risikopotenzial RP sich niemals abrupt ändert.
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Des
weiteren, da die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC und
der Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW unter Verwendung physikalischer
Größen berechnet
werden kann, von denen jede relativ einfach zu berechnen ist, wie
die Fahrzeuggeschwindigkeit Vf, die Geschwindigkeit eines vorderen
Fahrzeugs Va, die Entfernung zwischen Fahrzeugen D, und dergleichen,
ist es entsprechend möglich,
einen Anstieg in der Anzahl von Komponententeilen, die für die Konstruktion
dieser Fahrbetätigungsunterstützungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug erforderlich sind, nieder zu halten. Außerdem ist es möglich, wenn
die Parameter a und b für
die Berechnung des Risikopotenzials RP eingestellt werden, indem
der Parameter b für
die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC größer eingestellt
wird als der Parameter a für
den Zeitabstand zwischen Fahrzeugen THW, das Risikopotenzial zu
berechnen, solange man dem derzeitigen Nähegrad zu einem vorderen Fahrzeug
eine höhere
Gewichtung gibt als dem Einflussgrad durch die sich ändernde
umgebende Umwelt des Fahrzeugs in der Zukunft.
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Als
nächstes
werden die Einzelheiten der Bedienung der Gaspedalvorrichtung entsprechend dieser
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung erklärt.
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(1) Wenn das System in
Betrieb ist
-
Das
Laserradar 10 des Fahrzeugs erfasst ein vorderes Fahrzeug,
und das Reaktionskraftregelsystem fängt an zu arbeiten, wenn das
Risikopotenzial einen vorherbestimmten Wert überschreitet. Aufgrund des
Betriebs dieses Systems, wird die Spule des Betriebsumstellungsrelais 73,
wie in 6 gezeigt, mit elektrischem Strom versorgt, und
die Kontaktpunkte 73a dieses Relais 73 werden
geschlossen, während
seine Kontaktpunkte 73b geöffnet sind. Der Regler 50 berechnet
das Risikopotenzial RP bezüglich
eines vorderen Fahrzeugs, wie vorhergehend beschrieben worden ist,
und die Gaspedalreaktionskraft-Regelvorrichtung 60 steuert
die Ausgabe des elektrischen Stromregelkreises 72 entsprechend
diesem berechneten Risikopotenzial RP. Dadurch wird das Drehmoment des
Servomotors 70 gesteuert, und eine Motordrehmoment-Reaktionskraft ΔF, die dem Risikopotenzial
RP entspricht, wird zusätzlich
auf das Gaspedal 80 angewandt, indem sie zu der von der Zugfeder 85 erzeugten
Reaktionskraft hinzugefügt wird.
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Ein
Beispiel der auf das Gaspedal 80 angewandten Reaktionskraft
F wird durch die Charakteristik f1 der 12 gezeigt.
Es sollte bemerkt werden, dass diese Charakteristik f1 eine erste
Charakteristik ist, während
die Charakteristik f0 in der Figur die Reaktionskraftcharakteristik
der Zugfeder 85 ist, die als Basis für diese erste Charakteristik
f1 dient. Da es in der Zugfeder 85 keinen Gleitbereich
gibt, wie er in einer Torsionsfeder vorhanden ist, ist die Reibungskraft kleiner
als wenn eine Torsionsfeder verwendet werden müsste. Als ein Ergebnis wird
die Erzeugung von Hysterese unterdrückt, und die Federreaktionskraft, die
als Basis dient, ändert
sich in einer linearen Weise, wie mit der Charakteristik f0 gezeigt.
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Ferner
ist, da, wie oben beschrieben, die Abtriebswelle 70a des
Servomotors 70 und die Rotationswelle 82a des
Gaspedals 80 über
den Planetenmechanismus zur Geschwindigkeitsreduzierung 87 so
angeordnet sind, dass sie fast koaxial sind, der mechanische Verlust
daher kleiner verglichen mit dem Fall, dass ein Kegelgetriebe oder
ein Schneckengetriebe oder dergleichen verwendet wird, sodass der
Anteil des übertragenen
Drehmoments größer ist.
Als ein Ergebnis ist es möglich,
eine Reaktionskraft ΔF
auf das Gaspedal 80 anzuwenden, die dem Risikopotenzial
RP mit guter Genauigkeit entspricht, und die Erzeugung von Hysterese
ist unterdrückt,
sodass die Reaktionskraft F, die auf das Gaspedal 80 angewandt
wird, sich in einer linearen Weise ändert, wie durch die Charakteristik
f1 gezeigt. Es sollte bemerkt werden, dass es auch möglich wäre, die
Abtriebswelle 70a des Servomotors 70 und die Rotationswelle 82a des
Gaspedals 80 fast koaxial anzuordnen, ohne den Planetenmechanismus
zur Geschwindigkeitsreduzierung 87 zu verwenden.
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Indem
eine Reaktionskraftcharakteristik, in der die Reibungskraft der
Feder und der mechanische Verlust der Getriebe klein ist, sodass
es keine wesentliche Hysterese gibt, in dieser Weise zur Verfügung gestellt
wird, ist es dem Fahrer ermöglicht, leicht
das Risiko der Annäherung
zu einem vorderen Fahrzeug wahrzunehmen. Mit anderen Worten, wenn die
Reaktionskraftcharakteristik Hysterese haben sollte, wie durch die
gepunktete Linie in 12 gezeigt, wäre es, selbst
wenn eine Reaktionskraft ΔF entsprechend
dem Risikopotenzial auf das Gaspedal 80 angewandt werden
sollte, für
den Fahrer schwierig, den Risikograd genau zu erfassen, da es eine Gefahr
geben würde,
dass er den Anstieg der Reaktionskraft durch den Einfluss einer
solchen Hysterese missverstehen könnte. Im Gegensatz dazu kann
der Fahrer, wenn die Reaktionskraftcharakteristik linear ist, den
Anstieg der Reaktionskraft als den Anstieg des Risikos direkt erkennen,
und er ist in der Lage, das Risiko, in der Zukunft vielleicht zu
nahe an ein vorderes Fahrzeug zu kommen, richtig wahrzunehmen.
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(2) Wenn das System nicht
in Betrieb ist
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Wenn
zum Beispiel das Laserradar 10 kein Fahrzeug vor dem Fahrzeug
ermittelt, ist das Risikopotenzial unter dem vorherbestimmten Wert,
und das Reaktionsregelsystem ist nicht in Betrieb. Wenn dieses System
nicht im Betrieb ist, wie in 5 gezeigt, ist
die Zufuhr von elektrischem Strom zu der Spule des Betriebsumstellungsrelais 73 unterbrochen,
und die Kontaktpunkte 73a dieses Relais 73 sind
geöffnet,
während
seine Kontaktpunkte 73b geschlossen sind. Dadurch sind
beide Anschlussklemmen des Servomotors 70 geerdet. Mit
anderen Worten, beide Anschlussklemmen sind kurz geschlossen. Wenn
zu diesem Zeitpunkt das Gaspedal 80 herunter getreten wird
oder losgelassen wird, wird die Abtriebswelle 70a des Servomotors 70 entsprechend
dieser Pedalbetätigung
rotiert, und eine induzierte elektromotorische Kraft wird in dem
Servomotor 70 erzeugt.
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Diese
induzierte elektromotorische Kraft wirkt als eine viskose Kraft,
um so die Betätigung
des Gaspedals 80 zu erschweren. Als ein Ergebnis zeigt die
Gaspedalreaktionskraft F eine zweite Charakteristik, die mit Hysterese
ausgestattet ist, wenn das Gaspedal 80 herunter getreten
oder losgelassen wird, wie in 13 gezeigt.
Mit anderen Worten, wenn zu diesem Zeitpunkt a in 13 das
Gaspedal 80 herunter getreten wird, wird die zuvor erwähnte viskose
Kraft zu der Federreaktionskraft (die Charakteristik f2) hinzuaddiert,
und die Pedalreaktionskraft F ist angestiegen, wie durch das Pfeilsymbol
gezeigt. Auf der anderen Seite wird, wenn zu dem Zeitpunkt a in 13 das
Gaspedal 80 losgelassen wird, die Rückstellung des Gaspedals 80 durch
die viskose Kraft gehemmt, und die Pedalreaktionskraft F verringert
sich, wie durch das Pfeilsymbol gezeigt. Durch die Erzeugung von
Hysterese in der Gaspedalreaktionskraft F in dieser Weise, ist es
möglich,
den Pedalhubbetrag S konstant zu halten, selbst wenn die Kraft,
mit der das Gaspedal 80 herunter getreten wird, etwas variiert,
und der Fahrer ist in der Lage, mühelos die Anpassung der Geschwindigkeit
des Fahrzeugs auszuführen.
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Wenn
in dem Reaktionskraftregelsystem eine Störung aufgetreten ist (zum Beispiel,
wenn eine der Signalleitungen unterbrochen ist), ist die Versorgung
mit elektrischem Betriebsstrom zu der Spule des Betriebsumstellungsrelais 73 unterbrochen.
Da dadurch die Reaktionskraftcharakteristik eine mit Hysterese ausgestattete
wird, wird es für
den Fahrer einfach, den Hub des Gaspedals 80 einzustellen,
sodass die Möglichkeit
der Betätigung
gut ist. Es wäre auch
möglich,
zum Beispiel, mit einem, von einer Pannendiagnosevorrichtung, die
in der Figur nicht gezeigt ist, in das Betriebsumstellungsrelais 73 einzugebenden
Signal, und mit dieser Pannendiagnosevorrichtung, die Versorgung
mit elektrischem Betriebsstrom zu der Spule des Betriebsumstellungsrelais 73 zu
unterbrechen, wenn es eine Panne oder eine Fehlfunktion erfassen
sollte.
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Mit
der Gaspedalvorrichtung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der oben beschriebenen vorliegenden
Erfindung, werden folgende vorteilhafte Wirkungen erzielt.
- (1) Das Betriebsumstellungsrelais 73 des
Servomotors 70 wird, je nachdem ob das Reaktionskraftregelsystem
im Betrieb ist oder nicht im Betrieb ist, entsprechend umgeschaltet;
und wenn das System in Betrieb ist (zum Beispiel, wenn ein Fahrzeug
vor dem Fahrzeug vorhanden ist) wird das Drehmoment des Servomotors 17 gesteuert, während.,
wenn das System nicht in Betrieb ist (zum Beispiel, wenn kein Fahrzeug
vor dem Fahrzeug vorhanden ist), keine derartige Drehmomentregelung
ausgeführt
wird, und der Servomotor 70 ist so eingestellt, dass er
Selbstinduktion ausführt.
Indem das getan wird, ist es möglich, Reaktionskraft
auf das Gaspedal in zwei verschiedenen Mustern anzuwenden, und die
Handhabung dieser Muster ist einfach. Mit anderen Worten, es ist
möglich,
Reaktionskraft selektiv entweder mit einer Charakteristik, in der
Hysterese abwesend oder nur zu einem kleinen Grad vorhanden ist,
oder mit einer Charakteristik, die mit wesentlicher Hysterese ausgestattet
ist, anzuwenden, so dass, dadurch dass diese Reaktionskraft entsprechend
den Umständen
richtig angewandt wird, die Bequemlichkeit der Anwendung gesteigert
werden kann.
- (2) Da die Zugfeder 85 und der Servomotor 70 mit dem
Gaspedal 80 verbunden sind, und es eingerichtet ist, die
Federreaktionskraft und die Motordrehmoment-Reaktionskraft auf das
Gaspedal 80 anzuwenden, wodurch es, gemeinsam mit der Möglichkeit,
durch eine derartige Motordrehmoment-Regelung eine dem Risikopotenzial
entsprechende Pedalreaktionskraft ΔF anzuwenden, auch möglich ist,
eine Pedalreaktionskraft anzuwenden, um eine Hysterese zu erzeugen,
wobei die Federreaktionskraft als eine Referenz genommen wird.
- (3) Da die Reaktionskraft unter Verwendung des Servomotors 70 auf
das Gaspedal 80 angewandt wird, ist es möglich, die
Reaktionskraftregelung exakt auszuführen.
- (4) Da die Abtriebswelle 70a des Servomotors 70 und
die Rotationswelle 82a des Gaspedals 80 gegenüber dem
Planetenmechanismus zur Geschwindigkeitsreduzierung 87 fast
koaxial angeordnet sind, ist es möglich, die mechanischen Verluste
in den Getrieben zu reduzieren, und es ist möglich, die Erzeugung von Hysterese
während der
Reaktionskraftregelung zu unterdrücken.
- (5) Da es vorgesehen ist, elektrische Stromregelung des Servomotors 70 während des
Betriebs des Systems auszuführen,
während,
wenn das System nicht im Betrieb ist, beide Anschlussklemmen des
Servomotors zusammen kurz geschlossen sind, ist es möglich, obwohl
die elektrische Stromregelung des Servomotors 70 nicht
ausgeführt
wird, wenn das System nicht im Betrieb ist, mühelos eine Hysteresecharakteristik
bereit zu stellen.
- (6) Da die Zugfeder 85 als eine Rückholfeder für das Gaspedal 80 verwendet
wird, ist die Reibungskraft verglichen mit dem Fall der Verwendung
einer Torsionsfeder reduziert, sodass es möglich ist, die Erzeugung von
Hysterese durch die Rückholfeder
selbst während
der Reaktionskraftregelung zu unterdrücken.
-
Die
Gaspedalvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung soll
nicht als auf das oben beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel
beschränkt
angesehen werden; verschiedene Modifikationen sind möglich. Zum
Beispiel wäre
es auch möglich,
obwohl in der obigen Beschreibung eine Reaktionskraftcharakteristik,
die Hysterese aufweist, wenn das System nicht in Betrieb war, durch
Selbstinduktion des Servomotors 70 vorgesehen war, eine
solche Hysteresecharakteristik mit einem Signal von dem elektrischen
Stromregelkreis 72 vorzusehen. In einem solchen Fall ist
es wünschenswert,
die Geschwindigkeit der Betätigung
des Gaspedals 80 durch Zeitdifferentiation seiner durch
den Hubsensor 71 ermittelten Betätigung zu berechnen, und das Drehmoment
des Servomotors 70 zu steuern, um eine Reaktionskraft anzuwenden,
die proportional zu dieser berechneten Betätigungsgeschwindigkeit ist.
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Außerdem wäre es auch
möglich,
obwohl in dem gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung die Reaktionskraft durch die Verwendung des Servomotors 70 auf
das Gaspedal 80 angewandt wurde, solch eine Reaktionskraft durch
die Verwendung eines anderen Typs von Aktuator anzuwenden, vorausgesetzt,
dass es einer wäre,
der die angewandte Reaktionskraft wie gewünscht einstellen könnte. Ferner
wäre es
auch möglich,
obwohl es in dem gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel vorzusehen war,
während
des Systembetriebs die Reaktionskraftregelung entsprechend dem Risikopotenzial
auszuführen,
einen Typ von Steuerung, anders als einer entsprechend dem Risikopotenzial,
auf die Gaspedalvorrichtung der vorliegenden Erfindung oder einen
anderen Typ von Steuerung anzuwenden, vorausgesetzt, dass es einer
wäre, in
dem die Reaktionskraftregelung entsprechend dem Fahrzeugbetriebszustand
oder der Fahrumgebung in der Umwelt des Fahrzeugs ausgeführt werden
sollte.
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Weiterhin,
obwohl es während
Reaktionskraftsteuerung wünschenswert
ist, Reaktionskraft in einem nicht-Hysterese-Zustand anzuwenden, ist es nicht absolut
notwendig, dass während
solcher Reaktionskraftregelung überhaupt
keine Hysterese angewandt wird. Schließlich wäre es auch möglich, eher
als eine Zugfeder 85, ein Federelement zu verwenden, das
irgendeine andere Struktur hätte.
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In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird durch die Ausführung
des Schrittes S131 bis Schritt S133 in 7 ausgewählt, ob
die Reaktionskraft entsprechend dem Reaktionskraftbefehlswert ΔF angewandt
wird, oder ob nicht. Jedoch können
der Schritt S131 bis Schritt S133 gestrichen werden. In diesem Fall
ist der elektrische Stromregelkreis 72 immer mit dem Servomotor 70 verbunden. Und
wenn der wesentliche Nullwert des Reaktionskraftbefehlswerts ΔF berechnet
wird, wird im Wesentlichen die Charakteristik gewählt, in
der die Reaktionskraft, die dem Reaktionskraftbefehlswert ΔF entspricht,
nicht angewandt ist.
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Die
oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
sind Beispiele, und es können
verschiedene Modifikationen gemacht werden, ohne den Rahmen der
Erfindung, wie durch die obigen Ansprüche definiert, zu verlassen.