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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gaspedalvorrichtung,
die auf ein Gaspedal eine Reaktionskraft aufbringt.
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Im
Stand der Technik wurde eine Rückführungskraft
durch eine Torsionsfeder auf ein Gaspedal aufgebracht, und es wurde
ein Hystereseeffekt erzeugt, wenn auf das Gaspedal getreten und
es wieder losgelassen wurde, so dass als Ergebnis eine gewünschte Pedalbetätigungscharakteristik
erzielt wurde.
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Andererseits
ist in der offen gelegten
japanischen
Patentveröffentlichung
No. H11-78595 eine Reaktionskraft-Anwendungsvorrichtung offenbart, die
so gebildet ist, dass eine Reaktionskraft, die der Fahrzeugfahrumgebung
entspricht, wie etwa eine Entfernung zwischen Fahrzeugen und dem
Kurvenradius einer gekrümmten
Straße
und dergleichen, über
einen Motor auf das Gaspedal aufgebracht wird, um die Einstellung
der Fahrzeuggeschwindigkeit so auszuführen, wie sie für die Fahrzeugeinsatzumgebung
angemessen ist.
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Jedoch
ist es mit der oben beschriebenen an sich bekannten Reaktionskraft-Aufbringungsvorrichtung
nur möglich,
eine Reaktionskraft zu erzeugen, die der Fahrzeugfahrumgebung entspricht,
und es war zwangsläufig
nicht möglich,
Hysterese getrennt davon zu erzeugen.
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JP 05 231194 A beschreibt
eine Gaspedalvorrichtung eines Fahrzeugs mit einem rotierbar beweglichen
Hebel, der ein Pedal wie auch einen Servomotor zum Erzeugen einer
Reaktionskraft abstützt, wobei
eine Ausgangswelle des Servomotors und eine Rotationsachse des Hebels
entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 koaxial sind.
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WO 97/30863 A offenbart
eine gedämpfte Pedalanbringung
mit einer Hysterese erzeugenden Einheit, die koaxial zu einer Schwenkachse
des Bremspedals angebracht ist.
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DE 195 06 629 A offenbart
eine Gaspedalvorrichtung eines Fahrzeugs mit einem Servomotor, der
mit dem freien Ende eines rotierbar beweglichen Hebels verbunden
ist, der an seinem anderen Ende das Gaspedal abstützt, wobei
der Servomotor mit dem beweglichen Hebel über eine Feder verbunden ist.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gaspedalvorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, die einen Motor zum Erzeugen einer Reaktionskraft in
einem begrenzten Raum umfasst.
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Gemäß der Erfindung
wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Die Unteransprüche enthalten
weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Systemblockdiagramm einer Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung, die eine Gaspedalvorrichtung
umfasst, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Aufbauansicht eines Fahrzeugs, das mit der Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung
von 1 ausgestattet ist.
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3A ist
eine Vorderansicht, die den Aufbau dieser Gaspedalvorrichtung gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3B ist
eine Querschnittansicht eines Planetenrad-Drehzahlreduzierungsmechanismus.
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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 eine elektrische Ansteuerungsschaltung eines Servomotors
zeigt wenn das System nicht in Betrieb ist, die von dieser Gaspedalvorrichtung
gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst wird.
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6 ist
eine Figur, die diese elektrische Ansteuerungsschaltung des Servomotors
zeigt wenn das System in Betrieb ist, die von der Gaspedalvorrichtung
gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
diese Erfindung umfasst wird.
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7 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Prozessfluss eines Gaspedal-Reaktionskraft-Steuerungsprogramms
gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist
eine Figur, die eine Veränderung der
zukünftigen
Geschwindigkeit des vor dem Subjekt-Fahrzeug befindlichen Fahrzeugs
zeigt.
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9 ist
eine Figur, die die Funktion der Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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10 ist
eine Figur, die die Funktion einer andersartigen Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung
gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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11 ist
eine Figur, die die Beziehung zwischen dem Gaspedalhub und der Pedalreaktionskraft
bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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12 ist
eine Figur, die ein Beispiel der Gaspedal-Reaktionskraftcharakteristik 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 Gaspedal-Reaktionskraftcharakteristik 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 eine Gaspedalvorrichtung umfassenden
Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 1,
gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, während 2 eine
Aufbauansicht eines Fahrzeugs ist, das mit der Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 1 ausgerüstet ist.
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Zuerst
wird der Aufbau der Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 1 erklärt. Ein
Laserradar 10 ist an einem Grillbereich oder einem Stoßstangenbereich
oder ähnlichem
an der Vorderseite des Fahrzeugs befestigt und sendet Impulse von
Infrarotlicht in der horizontalen Richtung aus und scannt diese. Jedes
einer Vielzahl von reflektierenden Objekten vor dem Fahrzeug (normalerweise
das hintere Ende eines voraus befindlichen anderen Fahrzeugs) reflektiert
die Infrarotstrahlen in diesen Infrarot-Lichtimpulsen zurück, und
das Laserradar 10 misst diese reflektierten Wellen und
erfasst, basierend auf der Ankunftszeit der reflektierten Wellen,
den Abstand zu dem voraus befindlichen Fahrzeug (den Abstand zwischen
Fahrzeugen) und seine relative Geschwindigkeit. Der Abstand zwischen
Fahrzeugen und die relative Geschwindigkeit, die so erfasst werden,
werden von dem Laserradar 10 an eine Steuerungseinrichtung 50 ausgegeben.
Das Gebiet vor dem Fahrzeug, das durch das Laserradar 10 gescannt
wird, ist das Gebiet vor dem Fahrzeug von ungefähr ±6° auf jeder Seite der Längslinie
des Fahrzeugs, und jedes Objekt, das sich in diesem Gebiet befindet,
wird auf diese Weise erfasst. Und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 erfasst
die Fahrgeschwindigkeit des Subjekt-Fahrzeugs aus der Rotationsdrehzahl
eines Rades oder ähnlichem
davon, und gibt diese Fahrgeschwindigkeit an die Steuerungseinrichtung 50 aus. Unter
dem Subjekt-Fahrzeug ist ein Fahrzeug zu verstehen, das durch die
Reaktionskraftsteuerung gesteuert wird.
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Die
Steuerungseinrichtung 50 berechnet den Annäherungsgrad
zu dem voraus befindlichen Fahrzeug, das vor dem Subjekt-Fahrzeug
fährt,
aus der Geschwindigkeit des Subjekt-Fahrzeugs, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 eingegeben
wird, und dem Abstand zwischen Fahrzeugen und der relativen Geschwindigkeit,
die von dem Laserradar 10 eingegeben werden, und beurteilt
die aktuelle Fahrsituation des Subjekt-Fahrzeugs. Diese Fahrsituation
umfasst den Zustand des Subjekt-Fahrzeugs selbst und den Umgebungszustand, der
das Subjekt-Fahrzeug umgibt. Ferner beurteilte sie, wie sich diese
Fahrsituation in der Zukunft verändern
wird und gibt einen Reaktionskraft-Sollwert an eine Gaspedal-Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 60 aus.
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Die
Gaspedal-Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 60 steuert
das Drehmoment, das durch einen Servomotor 70 erzeugt wird,
der die Gaspedal-Reaktionskraft entsprechend dem Betätigungsbetrag
des Gaspedals 80 steuert, der durch einen Hubsensor 71 erfasst
wird. Entsprechend dem Sollwert der Gaspedal-Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 60 kann
das Drehmoment, das durch den Servomotor 70 erzeugt wird,
gesteuert werden, so dass die Reaktionskraft, die erzeugt wird,
wenn der Fahrer das Gaspedal 80 betätigt, wunschgemäß gesteuert
werden kann.
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3A und 4 sind
jeweils eine Aufsicht und eine Seitenansicht, die den Aufbau der
Gaspedalvorrichtung gemäß diesem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigen. Das Gaspedal 80 umfasst
ein Pedal 80, auf das der Fahrer einen Fußdruck ausübt, und
einen Hebel 82, der dieses Pedal 81 abstützt. Der
Hebel 82 ist rotierbar über
ein Lager 84 auf einer Grundplatte 83 abgestützt, die
an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Das eine Ende der Spannfeder 85 ist über eine
Halterung 86 mit dem Hebel 82 verbunden, und das
andere Ende dieser Spannfeder 85 ist über eine Halterung 88 mit
der Fahrzeugkarosserie verbunden. Die Federkraft dieser Spannfeder 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 erfasst, und
der den Hub S des Gaspedals 80 auf diesem erfassten Wert
basierend erfasst. Der Hub S des Gaspedals 80 entspricht
dem Betätigungsbetrag
des Gaspedals 80.
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Die
Rotationswelle 82a des Hebels 82 ist mit der Ausgangswelle 70a des
Servomotors 70 über
einen Planetenrad-Drehzahlreduzierungsmechanismus 87 verbunden.
Mit anderen Worten, ein Träger 87d ist
integral an dem äußeren Ende
der Rotationswelle 82a geschaffen, und drei Planetenräder 87a werden
auf diesem Träger 87d so
abgestützt,
dass sie rotierbar sind. Zusammen mit einem Hohlrad 87b, das
so geschaffen ist, dass es nicht rotierbar ist, wenn es mit diesen
Planetenrädern 87a im
Eingriff ist, sind sie auch mit einem Sonnenrad 87c im
Eingriff, das integral an der Ausgangswelle 70a des Motors 70 gebildet
ist (ist es Bezug zu nehmen auf die Querschnittansicht b-b von 3B).
Entsprechend kann das Drehmoment des Servomotors 70 zusätzlich zu
der Federreaktionskraft durch die Spannfeder 85 auch als
eine Reaktionskraft auf das Gaspedal 80 wirken. Hier bilden
die Spannfeder 85 und der Servomotor 70 ein Reaktionskraft-Aufbringungsmittel.
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Eine
Ansteuerungsschaltung für
den Servomotor 70 ist in 5 und 6 gezeigt.
Eine Stromsteuerungsschaltung 72 ist über ein Betriebsumschaltrelais 73 mit
den Servomotor 70 verbunden. Diese Stromsteuerungsschaltung 72 gibt
einen elektrischen Strom i entsprechend dem Sollwert der Gaspedal-Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 60 aus. Ein
EIN-Signal wird von der Gaspedal-Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 60 an
die Spule des Betriebsumschaltrelais 73 ausgegeben, wenn
das System in Betrieb ist, während
ein AUS-Signal dorthin ausgegeben wird, wenn das System nicht in
Betrieb ist. Die Relais-Kontaktpunkte 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 einer ersten Charakteristik
und einer zweiten Charakteristik gewechselt wird, was im folgenden
erklärt wird.
Es sei verstanden, dass dieses Betriebsumschaltrelais 73 ein
Auswahlmittel bildet.
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Als
nächstes
wird die Funktion der Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 1 gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erklärt.
Die Zusammenfassung dieser Funktion sieht wie folgt aus.
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Die
Steuerungseinrichtung 50 erkennt die Fahrsituation oder
den Zustand, wie den Abstand zwischen Fahrzeugen (der Abstand zu
dem Fahrzeug vor dem Subjekt-Fahrzeug), ihre relative Geschwindigkeit
und die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit des Subjekt-Fahrzeugs, und berechnet
auf der Basis dieser Fahrsituation den aktuellen Annäherungsgrad zu
dem voraus befindlichen Fahrzeug (ein erstes Risikoniveau) und den
Einflussgrad auf das Subjekt-Fahrzeug aufgrund der Tendenz der zukünftigen Bewegung
des voraus befindlichen Fahrzeugs, wie aus der aktuellen vorausgesagt
(ein zweites Risikoniveau). Außerdem
sagt die Steuerungseinrichtung 50 die zukünftige Fahrsituation
oder den Zustand (ein Risikopotenzial RP) aus dem Annäherungsgrad
und dem vorausgesagten Einflussgrad voraus, die deshalb berechnet
worden sind, berechnet einen Gaspedal-Reaktionskraft-Sollwert ΔF auf diesem
Risikopotenzial RP basierend, und gibt diesen Sollwert ΔF an die
Gaspedal-Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 60 aus.
Die Gaspedal-Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 60 steuert
den Servomotor 70 entsprechend diesem Sollwert ΔF, und dadurch
wird die Hub-Reaktionskraft-Charakteristik
des Gaspedals 80 verändert.
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Zum
Beispiel ist mit der wie in 11 gezeigten
Hub S-Pedalreaktionskraft
F-Charakteristik die Reaktionskraftcharakteristik in dem normalen
Zustand, mit anderen Worten, wenn die Gaspedal-Reaktionskraftsteuerung
durch die Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 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 Figur
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,
so dass die Beibehaltung des Pedalhubs S verbessert wird.
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Andererseits
wird während
der Reaktionskraftsteuerung (d. h., wenn das System in Betrieb ist) eine
Gaspedal-Reaktionskraft F erzeugt, die über die Reaktionskraftcharakteristik
hinaus während
des normalen Zustands gerade um den Gaspedal-Reaktionskraft-Sollwert ΔF erhöht wird.
Dadurch wird die Reaktionskraft F des Gaspedals 80 entsprechend dem
Risikopotenzial RP erhöht,
und es kann bewirkt werden, dass die aktuelle und zukünftige vorausgesagte
Fahrsituation des Fahrzeugs durch den Fahrer des Fahrzeugs über diese
Gaspedal-Reaktionskraft F
wahrgenommen wird. In diesem Fall ist es, damit das Risiko durch
den Fahrer genau gefühlt
wird, wünschenswert,
dass das System mit einer geradlinigen Charakteristik ohne Hysterese
ausgestattet ist, wie in 12 gezeigt.
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Im
folgenden wird, mit Bezug auf das in 7 gezeigte
Ablaufdiagramm, die Art und Weise gezeigt, in der der Gaspedal-Reaktionskraft-Sollwert bestimmt
wird, wenn die Gaspedal-Reaktionskraft-Steuerung ausgeführt wird.
Es soll verstanden werden, dass 7 ein Ablaufdiagramm
ist, das den Prozessablauf eines Gaspedal-Reaktionskraft-Steuerungsprogramms
zeigt, das durch die Steuerungseinrichtung 50 ausgeführt wird.
Die Schritte dieses Procedere werden der Reihe nach mit einem festgelegten
Zeitintervall (z. B. 50 ms) wiederholt ausgeführt.
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– Der
Prozessablauf der Steuerungseinrichtung 50 (7) –
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Zuerst
wird in Schritt S110 der Fahrzeugfahrzustand, der die Geschwindigkeit
Vf des Subjekt-Fahrzeugs, den Abstand D zwischen Fahrzeugen zu dem
voraus befindlichen Fahrzeug, die relative Geschwindigkeit Vr und
die Geschwindigkeit Va des voraus befindlichen Fahrzeugs umfasst,
wie durch das Laserradar 10 und den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 erfasst,
eingelesen.
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In
dem nächsten
Schritt S120 werden, auf diesem eingelesenen Fahrzeugfahrerzustand
basierend, der aktuelle Annäherungsgrad
zu dem voraus befindlichen Fahrzeug und der vorausgesagte Einflussgrad
auf das Subjekt-Fahrzeug aufgrund von Veränderung in der umgebenden Umgebung
von nun an berechnet. Dabei wird eine Zeit bis zum Kontakt zwischen
Fahrzeugen TTC als Annäherungsgrad
zu dem voraus befindlichen Fahrzeug berechnet, während eine Fahrzeugfolgezeit
zwischen Fahrzeugen als der vorausgesagte Einflussgrad berechnet
wird. Auf die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC kann
als eine Abstandszeitdauer zwischen Fahrzeugen Bezug genommen werden,
und auf die Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW kann als eine
Zeitdauer zwischen Fahrzeugen Bezug genommen werden. Im folgenden
wird diese Berechnung der Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC
und der Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW erklärt.
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Die
Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC ist eine physikalische
Größe, die
den aktuellen Annäherungsgrad
des Subjekt-Fahrzeugs bezüglich
dem voraus befindlichen Fahrzeug angibt. Diese Zeit bis zum Kontakt
zwischen Fahrzeugen TTC ist ein Wert, der angibt, ob nach ein paar
Sekunden, wenn die aktuelle Fahrsituation erhalten bleibt, mit anderen
Worten, wenn die Subjekt-Fahrzeuggeschwindigkeit Vf, die Geschwindigkeit
des voraus befindlichen Fahrzeugs Va und die relative Fahrzeuggeschwindigkeit
Vr konstant bleiben, der Abstand zwischen Fahrzeugen D zu null wird,
und das Subjekt-Fahrzeug
und das Fahrzeug, das diesem voraus fährt, in gegenseitigen Kontakt
kommen werden; und sie wird entsprechend der folgenden Gleichung
(1) erlangt: Zeit bis zum Kontakt
zwischen Fahrzeugen TTC = D/Vr (Gleichung
1)
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Je
geringer der Wert der Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC
ist, umso akuter ist der Kontakt mit dem voraus befindlichen Fahrzeug,
und das heißt,
dass der Annäherungsgrad
zu dem voraus befindlichen Fahrzeug hoch ist. Wenn zum Beispiel das
Subjekt-Fahrzeug sich dem voraus befindlichen Fahrzeug annähert, so
ist bekannt, dass fast jeder Fahrer begonnen haben wird, eine Verzögerungshandlung
durchzuführen
bevor die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC geringer
als 4 Sekunden wird. Obwohl in dieser Weise die Zeit bis zum Kontakt
zwischen Fahrzeugen TTC eine Größe ist, die
einen großen
Einfluss auf das Fahrverhalten des Fahrers ausübt, ist es schwierig, das Risiko,
welches der Fahrer bezüglich
des Kontaktes mit dem voraus befindlichen Fahrzeug empfindet, nur
mit dieser Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC auszudrücken.
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Wenn
zum Beispiel das Subjekt-Fahrzeug so fährt, dass es gerade dem voraus
befindlichen Fahrzeug folgt ohne es einzuholen, dann ist seine relative Fahrzeuggeschwindigkeit
Vr bezüglich
dem voraus befindlichen Fahrzeug 0, und die Zeit bis zum Kontakt
zwischen Fahrzeugen TTC ist unendlich groß. Jedoch ist in diesem Fall
das von dem Fahrer gefühlte
Risiko unterschiedlich, wenn der Abstand zwischen Fahrzeugen D groß ist oder
wenn er klein ist, und tatsächlich
empfindet der Fahrer, dass das Risiko umso größer ist, je kürzer der
Abstand zwischen Fahrzeugen D ist. Dies mag daran liegen, dass der Fahrer
die Stärke
des Einflusses auf die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen
TTC voraussagt, die durch die zukünftige Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit
des voraus befindlichen Fahrzeugs bestimmt wird, die er annimmt,
und das Risiko als größer empfindet,
wenn er erkennt, dass dieser Einfluss groß ist.
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Außerdem ist
mit der gemäß Gleichung
(1) berechneten Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC angenommen
worden, dass die relative Geschwindigkeit Vr konstant ist, aber
tatsächlich
besteht die Möglichkeit,
dass nach Δt
Sekunden die relative Geschwindigkeit Vr sich geändert haben wird. Zum Beispiel
ist es natürlich
nicht möglich,
die Fahrgeschwindigkeit Va des Subjekt-Fahrzeugs nach Δt Sekunden
vorauszusagen, aber ist es möglich
vorauszusagen, dass sie mit etwas Abweichung, wie der in 8 gezeigten,
versehen sein wird. Dabei verändert
sich, wenn die Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit V2 nach Δt Sekunden
langsamer geworden ist als die aktuelle Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit V1, damit einhergehend
die relative Fahrzeuggeschwindigkeit Vr, und die Zeit bis zum Kontakt
zwischen Fahrzeugen TTC nach Δt
Sekunden weist einen geringeren Wert auf als er vergleichsweise
sein würde,
wenn die relative Fahrzeuggeschwindigkeit Vr konstant bliebe, so
dass das von dem Fahrer gefühlte
Risiko höher ist.
Es ist jedoch schwierig, dies aus der Zeit bis zum Kontakt zwischen
Fahrzeugen TTC zu bestimmen, die auf der Basis der aktuellen relativen
Fahrzeuggeschwindigkeit Vr berechnet worden ist.
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Somit
wird, abgesehen von der Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen
TTC, wenn das Subjekt-Fahrzeug so fährt, dass es dem voraus befindlichen
Fahrzeug gerade folgt, der Einflussgrad auf die Zeit bis zum Kontakt
zwischen Fahrzeugen TTC aufgrund der Veränderung der zukünftigen
Fahrzeuggeschwindigkeit des voraus befindlichen Fahrzeugs, die angenommen
wird, mit anderen Worten, der Einflussgrad berechnet, wenn angenommen
worden ist, dass die relative Fahrzeuggeschwindigkeit Vr sich verändert. Als
physikalische Größe, die
den vorausgesagten Einflussgrad auf die Zeit bis zum Kontakt zwischen
Fahrzeugen TTC ausdrückt,
wird die Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW verwendet, die
durch die eine oder die andere der folgenden Gleichungen (2) und
(3) angegeben wird: Fahrzeugfolgezeit
THW = D/Va (Gleichung 2) Fahrzeugfolgezeit THW = D/Vf (Gleichung 3)
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Diese
Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW ist der Abstand zwischen
Fahrzeugen D geteilt durch die Fahrgeschwindigkeit des voraus befindlichen
Fahrzeugs Va oder durch die Geschwindigkeit Vf des Subjekt-Fahrzeugs
Vf, und sie stellt die Zeitdauer dar bis das Subjekt-Fahrzeug an
der aktuellen Position des voraus befindlichen Fahrzeugs ankommt.
Je größer diese
Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW ist, umso geringer wird
der vorausgesagte Einflussgrad bezüglich Veränderungen der umgebenden Umgebung.
Mit anderen Worten, wenn die Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen
THW groß ist,
wird dies, selbst wenn in der Zukunft sich die Fahrzeuggeschwindigkeit
des voraus befindlichen Fahrzeugs verändert, keinen großen Einfluss
auf den Annäherungsgrad
des Subjekt-Fahrzeugs zu dem voraus befindlichen Fahrzeug ausüben, so
dass die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC keine sehr
große
Veränderung
aufweisen wird.
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Es
sollte verstanden werden, dass, da die Fahrzeugfolgezeit zwischen
Fahrzeugen THW ein Wert ist, der den Einflussgrad aufgrund von Veränderungen
der Fahrzeuggeschwindigkeit des voraus befindlichen Fahrzeugs in
der Zukunft ausdrückt,
Gleichung (2), die die Fahrgeschwindigkeit Va des voraus befindlichen
Fahrzeugs verwendet, in besserer Übereinstimmung mit dem von
dem Fahrer empfundenen Risiko ist als Gleichung (3), die die Fahrgeschwindigkeit
des Subjekt-Fahrzeugs Vf verwendet. Da jedoch die Fahrgeschwindigkeit
Va des voraus befindlichen Fahrzeugs aus der Geschwindigkeit des
Subjekt-Fahrzeugs
Vf und der relativen Fahrzeuggeschwindigkeit Vr berechnet wird,
ist es entsprechend möglich,
die Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW genauer anhand der
Gleichung (2) zu berechnen, die die Subjekt-Fahrzeug-Geschwindigkeit Vf
verwendet, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 mit
hoher Genauigkeit erfasst wird. Es soll verstanden werden, dass,
wenn das Subjekt-Fahrzeugs so fährt,
dass es dem voraus befindlichen Fahrzeug genau hinterher folgt,
dann Gleichung (2) die gleiche ist wie Gleichung (3), da die Subjekt-Fahrzeug-Geschwindigkeit
Vf gleich der Fahrgeschwindigkeit Va des voraus befindlichen Fahrzeugs
ist.
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Im
obigen Schritt S120 werden die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen
TTC und die Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW berechnet.
Als nächstes
wird in Schritt S130 die vorausgesagte zukünftige Situation (das Risikopotenzial RP)
auf der Basis der Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC und
der Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW berechnet, die deshalb
in dem Schritt S120 berechnet worden sind. Dieses Risikopotenzial
RP wird durch die folgende Gleichung (4) angegeben und ist eine
physikalische Größe, die kontinuierlich
als die Summe des Annäherungsgrades
zu dem voraus befindlichen Fahrzeug (1/TTC) und dem vorausgesagten
Einflussgrad auf die zukünftige
Situation (1/THW), durch bestimmte Koeffizienten angepasst, angegeben
wird. RP = a/THW + b/TTC (Gleichung 4)
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Es
soll verstanden werden, dass a und b jeweilige Parameter sind, um
den Annäherungsgrad und
den vorausgesagten Einflussgrad geeignet zu gewichten, und sie werden
nützlicher
Weise mit a < b festgelegt.
Es ist wünschenswert,
dass die Werte für a
und b aus Statistiken geschätzt
werden, die sich auf die Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW und
die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC beziehen, und sie
können,
zum Beispiel, auf Werte von ungefähr a = 1 und b = 8 festgelegt
werden.
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Es
soll verstanden werden, dass, wie aus den oben beschriebenen Gleichungen
(1) bis (3) zu ersehen ist, die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen
TTC das Risikoniveau ist, das berücksichtigt, wie viele Sekunden
das Subjekt-Fahrzeug benötigen wird,
um mit dem voraus befindlichen Fahrzeug in Kontakt zu kommen, wenn
angenommen wird, dass die relative Geschwindigkeit Vr zwischen dem
voraus befindlichen Fahrzeug und dem Subjekt-Fahrzeug konstant ist,
während
die Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW das Risikoniveau ist,
das berücksichtigt,
wie viele Sekunden das Subjekt-Fahrzeug
benötigen
wird, um an der aktuellen Position anzukommen, an der das voraus
befindliche Fahrzeug sich befindet, wenn angenommen wird, dass die
relative Geschwindigkeit Vr zwischen dem voraus befindlichen Fahrzeug
und dem Subjekt-Fahrzeug sich in der Zukunft ändern wird. Diese Zeit bis
zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC und diese Fahrzeugfolgezeit
zwischen Fahrzeugen THW werden einzeln aus der aktuellen Subjekt-Fahrzeug-Geschwindigkeit
Vf, der Geschwindigkeit Va des voraus befindlichen Fahrzeugs und
der relativen Fahrzeuggeschwindigkeit Vr berechnet, aber ist es
möglich, das
für die
Zukunft vorausgesagte Risikopotenzial RP zu schätzen, indem diese unter Verwendung
von Gleichung (4) angepasst werden.
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Das
Risikopotenzial RP kann mit der kontinuierlichen Veränderung
der Situation vom Nachfolgen hinter dem voraus befindlichen Fahrzeug
bis zum Annähern
an das voraus befindliche Fahrzeug korrespondieren, und es ist möglich, den
Annäherungsgrad unter
diesen Verhältnissen
auszudrücken.
Mit anderen Worten, es ist möglich
zu bestimmen, dass der Fahrer umso stärker das Risiko fühlt, vielleicht
in der Zukunft zu nahe an das voraus befindliche Fahrzeug heranzukommen,
je größer das
Risikopotenzial ist.
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In 9 wird
das aus Gleichung (4) berechnete Risikopotenzial RP in einem Flächendiagramm der
Fahrzeugfolgezeit THW gegenüber
dem Kehrwert der Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen (1/TTC)
dargestellt, wobei jede Linie einen Wert des Risikopotenzials RP
darstellt. In 9 ist die Fahrzeugfolgezeit
zwischen Fahrzeugen THW auf der horizontalen Achse darstellt, und
der Kehrwert (1/TTC) der Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen
TTC ist auf der vertikalen Achse darstellt; und je weiter man auf
der horizontalen Achse nach rechts geht, umso weiter fährt das
Subjekt-Fahrzeug von dem voraus befindlichen Fahrzeug entfernt,
während
je weiter man auf der vertikalen Achse nach oben geht, umso näher ist
das Subjekt-Fahrzeug an dem voraus befindlichen Fahrzeug, während je
weiter unten man darauf ist, umso weiter ist es von dem voraus befindlichen
Fahrzeug entfernt. In 9 ist jede Linie gleichen Risikopotenzials
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 soll verstanden werden, dass der Wert des Risikopotenzials RP
umso größer ist,
je geringer die Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW und je größer der
Kehrwert 1/TTC der Abstandszeitdauer ist, d. h., je weiter man sich
oben links in 9 befindet. Mit anderen Worten,
je näher
man an dem voraus befindlichen Fahrzeug ist und je größer der
Annäherungsgrad
dazu ist, umso größer wird
der Wert des Risikopotenzials RP. Außerdem wird, selbst wenn der
Annäherungsgrad
1/TTC denselben Wert hat, der Wert des Risikopotenzials RP umso
größer, je
kürzer
die Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW ist.
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In
Schritt S131 wird entschieden, ob das Risikopotenzial RP, das in
Schritt S130 berechnet worden ist, größer als ein vorbestimmter Wert
ist, oder nicht. Wenn bestimmt ist, dass das Risikopotenzial RP
größer als
der vorbestimmte Wert ist, dann wird der Steuerungsablauf auf den
Schritt S132 übergeleitet.
In Schritt 132 wird ein Signal zum Einschalten des Betriebsumschaltrelais 73 ausgegeben
(der Zustand von 6) und die Ablaufsteuerung wird
auf den Schritt S140 übergeleitet.
In Schritt 131 wird, wenn bestimmt ist, dass das Risikopotenzial
RP nicht größer als
der vorbestimmte Wert ist, dann der Steuerungsablauf zu Schritt
S133 übergeleitet.
In Schritt 133 wird ein Signal ausgegeben, das Betriebsumschaltrelais 73 auszuschalten
(der Zustand von 5) und die Steuerung ist beendet.
In Schritt S131 bis S133 wird, basierend auf dem Risikopotenzial
RP gemäß der Fahrsituation
des Fahrzeugs, entschieden oder ausgewählt, ob die im folgenden erklärte Steuerung
zum Aufbringen einer Reaktionskraft entsprechend dem Reaktionskraft-Sollwert ΔF ausgeführt wird,
oder nicht.
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In
Schritt S140 wird der Gaspedal-Reaktionskraft-Sollwert ΔF gemäß der folgenden
Gleichung (5) auf dem Wert des Risikopotenzials RP basierend berechnet,
der in Schritt S130 berechnet wurde: ΔF = K·RP (Gleichung 5)
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Hier
ist K ein konstanter Wert, der geeignet festgelegt werden sollte.
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Wie
in 9 gezeigt, wird das Risikopotenzial kontinuierlich
für jede
Fahrsituation angegeben, wie durch die Fahrzeugfolgezeit zwischen
Fahrzeugen THW und den Annäherungsgrad
1/TTC definiert. Indem der Gaspedal-Reaktionskraft-Sollwert ΔF unter Verwendung
von Gleichung (5) berechnet wird, und die Gaspedal-Reaktionskraft
gemäß dem Risikopotenzial
RP gesteuert wird, kann sichergestellt werden, dass der Annäherungsgrad
zu dem voraus befindlichen Fahrzeug durch den Fahrer kontinuierlich wahrgenommen
wird.
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Als
nächstes
wird in Schritt S150 der Gaspedal-Reaktionskraft-Sollwert ΔF, der in Schritt S140 berechnet
wurde, an die Gaspedal-Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 60 ausgegeben,
und dann ist dieser Prozessabschnitt beendet.
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In
dem oben beschriebenen Schritt S130 wurde der Wert des Risikopotenzials
RP durch das individuelle Gewichten des aktuellen Annäherungsgrades
(1/TTC) und des vorausgesagten Einflussgrades (1/THW) und deren
Addition unter Verwendung von Gleichung (4) berechnet. Indem dies
getan wird, kann das Risikopotenzial RP kontinuierlich erlangt werden,
selbst wenn der aktuelle Annäherungsgrad oder
der vorausgesagte Einflussgrad sich ändern, und es ist möglich, die
Gaspedal-Reaktionskraft
kontinuierlich zu ändern,
die in Übereinstimmung
mit diesem Risikopotenzial RP festgelegt ist. Und es ist dem Fahrer
möglich,
Veränderungen
der Fahrsituation des Fahrzeugs aus der Gaspedal-Reaktionskraft
genau zu erkennen, die sich gleichmäßig und kontinuierlich verändert.
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Es
soll verstanden 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 Wert des maximalen
Wertes von dem Annäherungsgrad
(dem Kehrwert von TTC) zu dem voraus befindlichen Fahrzeug und dem
vorausgesagten Einflussgrad (der Kehrwert von THW) in dem zukünftigen
Zustand als der Wert des Risikopotenzials RP ausgewählt. Es
soll verstanden werden, dass a und b Parameter zum jeweiligen Gewichten
des Annäherungsgrades
und des vorausgesagten Einflussgrades sind, und sie können, zum
Beispiel, angemessen auf ungefähr
a = 1 und b = 8 eingestellt werden, wobei a < b. Indem dies getan wird, kann der
kontinuierlichen Veränderung
der Situation von dem Nachfolgen hinter dem voraus befindlichen
Fahrzeug bis zur Annäherung
an das voraus befindliche Fahrzeug entsprochen werden, und der Annäherungsgrad kann
unter diesen Verhältnissen
ausgedrückt
werden.
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In 10 ist
das Risikopotenzial RP, das aus Gleichung (6) berechnet wird, in
einem Flächendiagramm
der Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW gegenüber dem
Kehrwert der Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen (1/TTC) dargestellt,
wobei jede Linie einen Wert des Risikopotenzials RP aufweist. In 10 ist,
ebenso wie in 9, die Fahrzeugfolgezeit zwischen
Fahrzeugen THW auf der horizontalen Achse dargestellt, und der Kehrwert (1/TTC)
der Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC ist auf der vertikalen
Achse dargestellt. Wie in 9 gezeigt,
wird das Risikopotenzial RP extrem gering, wenn das Risikopotenzial
RP unter Verwendung der oben beschriebenen Gleichung (4) zu Zeiten
berechnet wird, wenn zum Beispiel die relative Geschwindigkeit Vr
negativ ist, so dass das voraus befindliche Fahrzeug sich schneller
als das Subjekt-Fahrzeug bewegt und sich von ihm weiter entfernt,
selbst wenn die Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW denselben
Wert aufweist. Damit einhergehend wird der Gaspedal-Reaktionskraft-Sollwert ΔF unerwünschter
Weise auch extrem klein.
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Andererseits
wird in dem Wert des Risikopotenzials RP, der unter Verwendung von
Gleichung (6) berechnet worden ist, der größere Wert von dem aktuellen
Annäherungsgrad
zu dem voraus befindlichen Fahrzeug (1/TTC) und dem vorausgesagten Einflussgrad
(1/THW) in der Zukunft ausgewählt.
Dadurch wird, selbst wenn der Annäherungsgrad (1/TTC) negativ
ist, mit anderen Worten, wenn die relative Fahrzeuggeschwindigkeit
negativ ist, der Wert des Risikopotenzials RP nicht unter einen
vorbestimmten Wert fallen, der durch die Fahrzeugfolgezeit zwischen
Fahrzeugen THW bestimmt ist, wie in 10 gezeigt.
Es sei verstanden, dass die Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen
THW die Zeitdauer für
das Subjekt-Fahrzeug ist, um an der aktuellen Position des voraus
befindlichen Fahrzeugs anzukommen, so dass sie nie einen negativen
Wert haben kann. Dadurch ist möglich,
wenn das Risikopotenzial RP unter Verwendung der obigen Gleichung (6)
berechnet wird, eine plötzliche
Veränderung
des Wertes des Risikopotenzials RP zu verhindern, was eine unerwünschte plötzliche
Veränderung
der Gaspedal-Reaktionskraft bewirken würde.
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Mit
dieser Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 1 gemäß diesem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung werden der aktuelle Annäherungsgrad
zu dem voraus befindlichen Fahrzeug (die Zeit bis zum Kontakt zwischen
Fahrzeugen TTC) und der Einflussgrad aufgrund der Veränderung
der umgebenden Umgebung des Fahrzeugs, der für die Zukunft vorausgesagt
ist (die Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW), berechnet,
und diese werden zusammen mit individuellen Gewichtungen addiert,
um das Risikopotenzial RP zu berechnen. Und indem zusätzlich eine
Kraft auf die Gaspedal-Reaktionskraft aufgebracht wird, die diesem
Risikopotenzial RP proportional ist, wird es möglich, die Reaktionskraft des
Gaspedals auf einem Wert basierend zu steuern, der dem Risikoniveau nahe
ist, das tatsächlich
von dem Fahrer des Fahrzeugs gefühlt
wird. Wenn der aktuelle Annäherungsgrad
zu dem voraus befindlichen Fahrzeug groß ist (d. h., wenn die Zeit
bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC gering ist), oder wenn der
vorausgesagte Einflussgrad für
die Zukunft groß ist
(d. h., wenn die Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW gering
ist), dann wird das Risikopotenzial RP groß, und es wird proportional
zu diesem relativ großen
Risikopotenzial RP eine große
Gaspedal-Reaktionskraft erzeugt. Dadurch wird, wenn der Annäherungsgrad
zu dem voraus befindlichen Fahrzeug groß ist, so dass das Risikopotenzial
RP groß ist,
der Fahrer, der das Gaspedal 80 herunter tritt, dazu veranlasst, das
Gaspedal 80 loszulassen.
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Konkret
ausgedrückt,
heißt
das, dass der Fahrer durch die Erhöhung der Gaspedal-Reaktionskraft
veranlasst wird, durch diesen erhöhten Betrag der Reaktionskraft
die Tatsache wahrzunehmen, dass das Risikopotenzial sich erhöht hat,
und er durch seine eigene Entscheidung das Gaspedal in einen befriedigenden
Zustand drücken
(loslassen) kann. Außerdem
wird durch das Erhöhen
der Gaspedal-Reaktionskraft der Fuß des Fahrers, der das Gaspedal
herunter tritt, naturgemäß zu der
Entlastungsseite zurückgeführt, so
dass er in Richtung eines befriedigenderen Zustands geführt wird,
obwohl der Fahrer diese Tatsache nicht besonders bemerkt. Außerdem ist
es, da durch das Erhöhen
der Gaspedal-Reaktionskraft die notwendige Heruntertretkraft größer wird,
die erforderlich ist, wenn das Gaspedal von seinem aktuellen Herunterdrückungszustand weiter
heruntergedrückt
wird, entsprechend möglich, den
Fahrer davon zurückzuhalten,
die Geschwindigkeit des Subjekt-Fahrzeugs durch weiteres Heruntertreten
des Gaspedals zu erhöhen,
so dass es möglich
ist, eine weitere Verringerung der Entfernung zwischen Fahrzeugen
zu dem voraus befindlichen Fahrzeug zu verhindern.
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Außerdem verändert sich
das Risikopotenzial RP, wie in 9 gezeigt,
kontinuierlich, wenn der Gaspedal-Reaktionskraft-Sollwert ΔF auf dem Risikopotenzial RP
basierend bestimmt wird, das unter Verwendung von Gleichung (4)
berechnet worden ist. Dadurch kann bewirkt werden, dass der Fahrer über die
Gaspedal-Reaktionskraft, die ihm kontinuierlich vermittelt wird,
die Fahrzeugfahrsituation erkennt, die dem Annäherungsgrad 1/TTC zu dem voraus
befindlichen Fahrzeug und der Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen
THW entspricht. Ferner verändert
sich das Risikopotenzial wie in 10 gezeigt,
wenn das Risikopotenzial RP unter Verwendung von Gleichung (6) berechnet
wird. Dadurch ist es, selbst wenn das voraus befindliche Fahrzeug
sich von dem Subjekt-Fahrzeug weg beschleunigt, so dass der Annäherungsgrad
1/TTC äußerst gering
wird, immer noch möglich,
die Gaspedal-Reaktionskraftsteuerung in einer stabilisierten Weise
durchzuführen,
da das Risikopotenzial RP sich nie abrupt verändert.
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Außerdem ist
es, da die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC und die
Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeugen THW unter Verwendung physikalischer
Größen berechnet
werden können, von
denen jede vergleichsweise einfach zu berechnen ist, wie die Subjekt-Fahrzeug-Geschwindigkeit Vf,
die Geschwindigkeit des voraus befindlichen Fahrzeugs Va, der Abstand
zwischen Fahrzeugen D und Ähnliches,
entsprechend möglich,
eine Zunahme der Anzahl von Komponententeilen zu vermeiden, die
für die
Herstellung dieser Fahrbetätigungs-Unterstützungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug benötigt
werden. Außerdem
ist es mit dem Einstellen der Parameter a und b für die Berechnung
des Risikopotenzials RP möglich,
das Risikopotenzial zu berechnen, wenn eine größere Gewichtung auf den aktuellen
Annäherungsgrad
zu dem voraus befindlichen Fahrzeug gegeben wird als auf den Einflussgrad
aufgrund der Veränderung
der umgebenden Umgebung des Fahrzeugs in der Zukunft, indem der
Parameter b für
die Zeit bis zum Kontakt zwischen Fahrzeugen TTC größer eingestellt
wird als der Parameter a für
die Fahrzeugfolgezeit zwischen Fahrzeug THW.
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Als
nächstes
werden die Details der Funktion der Gaspedalvorrichtung gemäß diesem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erklärt.
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(1) Wenn das System in Betrieb ist.
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Das
Laserradar 10 des Subjekt-Fahrzeugs erfasst das voraus
befindliche Fahrzeug, und das Reaktionskraft-Steuerungssystem tritt
in Aktion, wenn das Risikopotenzial einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Aufgrund der Inbetriebsetzung dieses Systems wird die Spule des
Betriebsumschaltrelais 73 mit elektrischem Strom versorgt,
wie in 6 gezeigt, und die Kontaktpunkte 73a dieses
Relais 73 sind geschlossen, während seine Kontaktpunkte 73b geöffnet sind.
Die Steuerungseinrichtung 50 berechnet das Risikopotenzial
RP bezüglich
des voraus befindlichen Fahrzeugs, wie zuvor beschrieben worden ist,
und die Gaspedal-Reaktionskraft-Steuerungsvorrichtung 60 steuert
die Ausgabe des Stromsteuerungsschaltkreises 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 aufgebracht,
indem sie zu der durch die Spannfeder 85 erzeugte Reaktionskraft
addiert wird.
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Ein
Beispiel der auf das Gaspedal 80 aufgebrachten Reaktionskraft
F wird durch die Charakteristik f1 von 12 gezeigt.
Es soll verstanden werden, dass diese Charakteristik f1 eine erste
Charakteristik ist, während
die Charakteristik f0 in der Figur die Reaktionskraftcharakteristik
der Spannfeder 85 ist, die als Basis für diese erste Charakteristik
f1 dient. Da es in der Spannfeder 85 keinen Gleitbereich gibt,
wie er z. B. in einer Torsionsfeder vorhanden ist, ist die Reibungskraft
geringer als wenn eine Torsionsfeder verwendet würde. Als Ergebnis wird die
Erzeugung einer Hysterese vermieden und die Federreaktionskraft,
die als eine Basis dient, verändert
sich in einer linearen Weise, wie durch die Charakteristik f0 gezeigt.
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Ferner
ist, da, wie oben beschrieben, die Ausgangswelle 70a des
Servomotors 70 und die Rotationswelle 82a des
Gaspedals 80 über
den Planetenrad-Drehzahlreduzierungsmechanismus 87 annähernd koaxial
angeordnet sind, der mechanische Verlust im Vergleich zu dem Fall
der Verwendung eines Kegelradgetriebes oder eines Schneckengetriebes
oder ähnlichem
geringer, so dass der Anteil des übertragenen Drehmoments größer ist.
Als Ergebnis ist es möglich,
auf das Gaspedal 80 eine Reaktionskraft ΔF aufzubringen,
die dem Risikopotenzial RP mit guter Genauigkeit entspricht, und
die Erzeugung von Hysterese wird vermieden, so dass die auf das Gaspedal 80 aufgebrachten
Reaktionskraft F sich in einer linearen Weise verändert, wie
durch die Charakteristik f1 dargestellt. Es sei verstanden, dass
es auch möglich
wäre, die
Ausgangswelle 70a des Servomotors 70 und die Rotationswelle 82a des
Gaspedals 80 annähernd
koaxial anzuordnen, ohne dass der Planetenrad-Drehzahlreduzierungsmechanismus 87 verwendet
wird.
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Indem
eine Reaktionskraftcharakteristik in dieser Art zur Verfügung gestellt
wird, bei der die Reibungskraft der Feder und der mechanische Verlust der
Zahnräder
bzw. Getriebe gering ist, so dass es keine wesentliche Hysterese
gibt, kann der Fahrer das Risiko der Annäherung an das voraus befindliche Fahrzeug
einfach empfinden. Mit anderen Worten, wenn die Reaktionskraftcharakteristik
Hysterese aufweisen würde,
wie durch die gestrichelte Linie in 12 gezeigt,
wäre es
für den
Fahrer schwierig, selbst wenn eine Reaktionskraft ΔF entsprechend dem
Risikopotenzial auf das Gaspedal 80 aufgebracht würde, den
Risikograd genau zu erfassen, da die Gefahr bestehen würde, dass
er die Zunahme der Reaktionskraft durch den Einfluss einer solchen
Hysterese missverstehen könnte.
Im Gegensatz dazu kann der Fahrer, wenn die Reaktionskraftcharakteristik
linear ist, die Zunahme der Reaktionskraft direkt als Zunahme des
Risikos erkennen, und er kann das Risiko, dass er vielleicht in
Zukunft zu nahe an das voraus befindliche Fahrzeug herankommt, genau empfinden.
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(2) Wenn das System nicht im Betrieb ist.
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Wenn
zum Beispiel das Laserradar 10 vor dem Subjekt-Fahrzeug
kein Fahrzeug erfasst, ist das Risikopotenzial unter dem vorbestimmten
Wert, und das Reaktionssteuerungssystem tritt nicht in Funktion.
Wenn das System nicht in Funktion ist, wie in 5 gezeigt,
ist die Versorgung mit elektrischem Strom zu der Spule des Betriebsumschaltrelais 73 unterbrochen
und die Kontaktpunkte 73a dieses Relais 73 sind
geöffnet,
während
seine Kontaktpunkte 73b geschlossen sind. Dadurch sind
beide Anschlusspunkte des Servomotors 70 geerdet. Mit anderen
Worten, die beiden Anschlusspunkte sind kurz geschlossen. Wenn in
diesem Zustand das Gaspedal 80 herunter getreten oder losgelassen
wird, wird die Ausgangswelle 70a des Servomotors 70 entsprechend
dieser Pedalbetätigung
rotiert, und in diesem Servomotor 70 wird eine induzierte
elektromotorische Kraft erzeugt.
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Diese
induzierte elektromotorische Kraft wirkt als eine viskose Kraft,
so dass die Betätigung des
Gaspedals 80 erschwert wird. Als Ergebnis weist, wenn das
Gaspedal 80 herunter getreten oder losgelassen wird, wie
in 13 gezeigt, die Pedalreaktionskraft F eine zweite
Charakteristik auf, die mit Hysterese ausgestattet ist. Mit anderen
Worten wird, wenn zum Zeitpunkt a in 13 das
Gaspedal 80 herunter getreten wird, wird die oben erwähnte viskose
Kraft zu der Federreaktionskraft hinzu addiert (die Charakteristik f2),
und die Pedalreaktionskraft F wird, wie durch die Pfeilzeichen gezeigt,
erhöht.
Andererseits wird, wenn zu dem Zeitpunkt a in 13 das Gaspedal 80 losgelassen
wird, die Rückkehr
des Gaspedals 80 durch die viskose Kraft gehemmt, und die
Pedalreaktionskraft F verringert sich, wie durch das Pfeilzeichen
gezeigt. Indem auf diese Weise bei der Pedalreaktionskraft F Hysterese
erzeugt wird, ist es möglich,
den Pedalhubbetrag S konstant zu halten, selbst wenn die Kraft,
mit der auf das Gaspedal 80 getreten wird, sich etwas verändert, und
der Fahrer kann die Anpassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs
einfach durchführen.
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Wenn
in dem Reaktionskraft-Steuerungssystem eine Störung aufgetreten ist, (wenn,
zum Beispiel, eine der Signalleitungen unterbrochen worden ist),
ist die Versorgung des Betriebsstroms zu der Spule des Betriebsumschaltrelais 73 unterbrochen. Da
dadurch die Reaktionskraftcharakteristik zu einer mit Hysterese
ausgestatteten wird, wird es für
den Fahrer leicht, den Hub des Gaspedals 80 einzustellen,
so dass die Betätigungsmöglichkeit
gut ist. Es wäre
zum Beispiel auch möglich,
von einer in dieser Figur nicht gezeigten Fehlerdiagnosevorrichtung
ein Signal in das Betriebsumschaltrelais 73 einzugeben, und
dass diese Fehlerdiagnosevorrichtung die Versorgung mit Betriebsstrom
an die Spule des Betriebsumschaltrelais 73 unterbricht,
wenn sie ein Versagen oder eine Fehlfunktion erfassen sollte.
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Mit
der Gaspedalvorrichtung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung werden, wie oben beschrieben, die folgenden nützlichen
Effekte erzielt.
- (1) Das Betriebsumschaltrelais 73 des
Servomotors 70 wird dementsprechend umgeschaltet, ob das
Reaktionskraft-Steuerungssystem
in Betrieb ist oder nicht in Betrieb ist; und wenn das System in
Betrieb ist (z. B., wenn sich vor dem Subjekt-Fahrzeug ein Fahrzeug
befindet) wird das Drehmoment des Servomotors 70 gesteuert,
während,
wenn das System nicht in Betrieb ist (z. B., wenn sich vor dem Subjekt-Fahrzeug
kein Fahrzeug befindet), eine derartige Drehmomentsteuerung nicht
durchgeführt
wird, und der Servomotor 70 so eingestellt wird, dass er
Eigeninduktion ausführt.
Indem dies getan wird, ist es möglich,
die Reaktionskraft in zwei verschiedenen Mustern auf das Gaspedal
aufzubringen, und die Handhabung dieser Muster ist einfach. Mit
anderen Worten, es ist möglich,
die Reaktionskraft selektiv entweder mit einer Charakteristik aufzubringen,
bei der Hysterese nicht vorhanden ist oder nur zu einem geringen
Grad vorhanden ist, oder mit einer Charakteristik, die mit wesentlicher
Hysterese ausgestattet ist, so dass durch das richtige Aufbringen
einer solchen Reaktionskraft entsprechend den Umständen der
Anwendungskomfort verbessert werden kann.
- (2) Da die Spannfeder 85 und der Servomotor 70 mit
dem Gaspedal 80 verbunden sind, und es vorgesehen ist,
die Federreaktionskraft und die Motordrehmoment-Reaktionskraft auf
das Gaspedal 80 aufzubringen, wodurch es zusammen mit der Möglichkeit,
durch eine solche Motordrehmomentsteuerung eine Pedalreaktionskraft ΔF aufzubringen,
die dem Risikopotenzial entspricht, auch möglich ist, eine Pedalreaktionskraft
so aufzubringen, dass Hysterese erzeugt wird, wobei die Federreaktionskraft
als eine Bezugsgröße verwendet
wird.
- (3) Da die Reaktionskraft unter Verwendung des Servomotors 70 auf
das Gaspedal 80 aufgebracht wird, kann die Reaktionskraftsteuerung
genau ausgeführt
werden.
- (4) Da die Ausgangswelle 70a des Servomotors 70 und
die Rotationswelle 82a des Gaspedals 80 über den
Planetenrad-Drehzahlreduzierungsmechanismus 87 annähernd koaxial
angeordnet sind, kann der mechanische Verlust in den Zahnrädern bzw.
Getrieben verringert werden, und kann die Erzeugung von Hysterese
während
der Reaktionskraftsteuerung verhindert werden.
- (5) Weil vorgesehen ist, dass während des Betriebs des Systems
eine Stromsteuerung des Servomotors 70 durchgeführt wird,
während,
wenn das System nicht im Betrieb ist, beide Anschlusspunkte des
Servomotors 70 zusammen kurz geschlossen sind, ist es entsprechend
möglich,
obwohl die Stromsteuerung des Servomotors 70 nicht durchgeführt wird,
wenn das System nicht in Betrieb ist, eine Hysteresecharakteristik
einfach bereitzustellen.
- (6) Da die Spannfeder 85 als eine Rückholfeder für das Gaspedal 80 verwendet
wird, ist, verglichen mit dem Fall der Verwendung einer Torsionsfeder,
die Reibungskraft verringert, so dass die Erzeugung von Hysterese
durch die Rückholfeder während der
Reaktionskraftsteuerung vermieden werden kann.
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Die
Gaspedalvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung soll nicht auf das oben beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel
beschränkt
sein; unterschiedliche Modifikationen sind möglich. Obwohl in der obigen
Beschreibung eine Reaktionskraftcharakteristik mit Hysterese durch
Eigeninduktion des Servomotors 70 geschaffen wurde, wenn
das System nicht in Betrieb war, wäre es zum Beispiel auch möglich, eine
solche Hysteresecharakteristik durch ein Signal aus dem Stromsteuerungsschaltkreis 72 bereitzustellen.
In solch einem Fall ist es wünschenswert,
die Betätigungsgeschwindigkeit
des Gaspedals 80 durch die zeitliche Differenziation seiner
wie durch den Hubsensor 71 erfassten Betätigung zu
berechnen, und das Drehmoment des Servomotors 70 so zu
steuern, dass eine Reaktionskraft aufgebracht wird, die zu dieser
berechneten Betätigungsgeschwindigkeit
proportional ist.