JP2004323018A - アクセルペダル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アクセルペダルに異なったパターンの反力を付加する。
【解決手段】 アクセルペダル８０に引張ばね８５とサーボモータ７０を連結する。サーボモータ７０は作動切換リレー７３を介して電流制御回路７２に接続する。システム作動、非作動によりリレー７３を切り換え、システム作動時に電流制御回路７２からの制御信号をサーボモータ７０に出力し、アクセルペダル８０にリスク度に応じた反力を付加する。システム非作動時にはサーボモータ７０の両側端子を短絡し、モータ７０の自己誘導によりヒステリシスの反力特性を得る。
【選択図】図５

Description

本発明は、アクセルペダルに反力を付加するアクセルペダル装置に関する。

従来、ねじりばねによりアクセルペダルの戻し力を付与しているものにあっては、アクセルペダルを踏み込むときと解放するときにヒステリシスが生じ、その結果、所望のペダル操作性が得られている。

一方、特開平１１−７８５９５号公報には、車間距離や曲線路の曲率半径などの走行環境に応じた反力をモータを介してアクセルペダルに付加し、走行環境に適した車速の設定を行うようにした反力付加装置が開示されている。

しかしながら、上記公報記載の反力付加装置では、走行環境に応じた反力しか発生させることができず、これとは別にヒステリシスを積極的に生じさせることができなかった。

本発明によるアクセルペダル装置は、回動可能なアクセルペダルと、アクセルペダルに反力を付加する反力付加手段と、車両状態および車両周囲の走行環境に応じた反力制御を行うときの第１の特性と反力制御を行わないときの第２の特性のいずれか一方の特性で反力付加手段がペダル反力を付加するように反力付加パターンを選択する選択手段とを備える。

本発明によれば、反力制御を行うときの第１の特性と反力制御を行わないときの第２の特性のいずれか一方の特性でアクセルペダルに反力が付加されるように、反力付加パターンを選択するようにしたので、異なったパターンのペダル反力を付加することができ、扱いやすい。

以下、図１〜図１３を参照して本発明によるアクセルペダル装置の実施の形態について説明する。
図１は、第１の実施の形態に係わるアクセルペダル装置を有する反力制御装置１の構成を示すシステム図であり、図２は、この反力制御装置１を搭載する車両の構成図である。

まず、反力制御装置１の構成を説明する。レーザレーダ１０は、車両の前方グリル部もしくはバンパ部等に取り付けられ、水平方向に赤外光パルスを走査する。レーザレーダ１０は、前方にある複数の反射物（通常、先行車の後端）で反射された赤外光パルスの反射波を計測し、反射波の到達時間より、先行車までの車間距離と相対速度を検出する。検出した車間距離及び相対速度はコントローラ５０へ出力される。レーザレーダ１０によりスキャンされる前方の領域は、自車正面に対して±６ｄｅｇ 程度であり、この範囲内に存在する前方物体が検出される。車速センサ２０は、自車両の走行車速を車輪の回転数などから検出し、コントローラ５０へと出力する。

コントローラ５０は、車速センサ２０からの自車速と、レーザレーダ１０からの車間距離、相対速度入力から、自車前方に走行する先行車両までの接近度合を算出し、現在の自車の走行状況を推定する。さらにその走行状況が将来どのように変化するかを推定して、アクセルペダル反力制御装置６０へ反力指令値を出力する。

アクセルペダル反力制御装置６０は、ストロークセンサ７１で検出されたアクセルペダル８０の操作量に応じて、アクセルペダル反力を制御するサーボモータ７０で発生させるトルクを制御する。サーボモータ７０ではアクセルペダル反力制御装置６０の指令値に応じて、発生させるトルクを制御してドライバがアクセルペダル８０を操作する際に発生する反力を任意に制御することができる。

図３，４は本実施の形態に係わるアクセルペダル装置の構成を示す正面図および側面図である。アクセルペダル８０は、ドライバが踏力を加えるペダル８１とペダル８１を支持するレバー８２を有する。レバー８２は、車体に固定されたベースプレート８３にベアリング８４を介して回動可能に支持されている。レバー８２にはブラケット８６を介して引張ばね８５の一端が連結され、引張ばね８５の他端はブラケット８７を介して車体に連結されている。アクセルペダル８０には、アクセルペダル８０の操作量に応じた引張ばね８５のばね力が反力として作用する。ストロークセンサ７１は例えば回動軸８２ａの回動量を検出する角度センサであり、この検出値に基づいてペダルストロークＳを検出する。

レバー８２の回動軸８２ａは遊星減速機構８７を介してサーボモータ７０の出力軸７０ａに連結されている。すなわち回動軸８２ａの先端にはキャリア８７ｄが一体に設けられ、このキャリア８７には回転可能に３つの遊星ギヤ８７ａが支持されている。この遊星ギヤ８７ａには、回転不能に設けられたリングギヤ８７ｂが歯合されるとともに、モータ７０の出力軸７０ａと一体に設けられた太陽キヤ８７ｃが歯合されている（図３の断面ｂ−ｂ参照）。したがって、アクセルペダル８０には、引張ばね８５によるばね反力に加え、サーボモータ７０のトルクが反力として作用することができる。ここで、引張ばね８５とサーボモータ７０が反力付加手段を構成する。

サーボモータ７０の駆動回路を図５,６に示す。電流制御回路７２は作動切換リレー７３を介してサーボモータ７０に接続されている。電流制御回路７２はアクセルペダル反力制御装置６０の指令値に応じた電流ｉを出力する。作動切換リレー７３のコイルには、システム作動時にアクセルペダル反力制御装置６０からオン信号が出力され、システム非作動時にオフ信号が出力される。このオンオフ信号によりリレー接点７３ａ,７３ｂが開閉され、アクセルペダル８０のストロークＳに対する反力Ｆの特性が後述する第１の特性または第２の特性のいずれかに変更される。なお、作動切換リレー７３が選択手段を構成する。

次に、本実施の形態による反力制御装置１の作用を説明する。概略の作用としては、以下の通りである。

コントローラ５０は、先行車両までの車間距離や相対速度、および自車両の走行車速といった走行状況を認識し、走行状況に基づいて先行車までの現在の接近度合（第１のリスク度）と、今後予測される先行車両の動向による自車両への影響度合（第２のリスク度）とをそれぞれ算出する。さらに、コントローラ５０は、算出された接近度合と予測影響度合とから将来の走行状況（リスクポテンシャルＲＰ）を予測し、リスクポテンシャルＲＰに基づいてアクセルペダル反力指令値ΔＦを算出し、アクセルペダル反力制御装置６０へ指令値ΔＦを出力する。アクセルペダル反力制御装置６０は、指令値ΔＦに応じてサーボモータ７０を制御することにより、アクセルペダル８０のストローク−反力特性を変更する。

例えば、図１１に示すようなストロークＳ−ペダル反力Ｆ特性において、通常状態、つまり反力制御装置１によるアクセルペダル反力制御を行わない場合（システム非作動時）の反力特性は、図の網掛け部分に示すようにアクセルペダル８０を踏み込むときと解放するときにヒステリシスを有する。これによりペダル踏み込み力が多少変化してもペダルストロークＳを一定に保つことができ、ペダルストロークＳの保持性が向上する。

一方、反力制御時（システム作動時）には、通常状態の反力特性に対しペダル反力Ｆをアクセルペダル反力指令値ΔＦ分だけ大きく発生させる。これにより、アクセルペダル８０の反力Ｆは、ストローク位置によらずリスクポテンシャルＲＰに応じたものとなり、現在および今後予測される走行状況をアクセルペダル反力Ｆを介してドライバに認識させることができる。この場合には、ドライバにリスクを正確に体感させるため、図示のようにヒステリシスのない直線的な特性とすることが好ましい。

以下に、アクセルペダル反力制御を行う場合にどのようにアクセルペダル反力指令値を決定するかについて、図７のフローチャートを用いて説明する。なお、図７は、コントローラ５０におけるアクセルペダル反力制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。本処理内容は、一定間隔（例えば５０ｍｓｅｃ）ごとに連続的に行われる。

−コントローラ５０の処理フロー（図７）−
まず、ステップＳ１１０でレーザレーダ１０および車速センサ２０によって検出された自車速Ｖｆ、先行車までの車間距離Ｄ、相対速度Ｖｒおよび先行車速Ｖａといった走行状態を読み込む。

ステップＳ１２０で、読み込まれた走行状態に基づいて、現在の先行車までの接近度合と、今後の周囲環境変化による自車両への予測影響度合とを算出する。ここでは、先行車までの接近度合として余裕時間ＴＴＣを、予測影響度合として車間時間ＴＨＷを算出する。以下、余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷの算出について説明する。

余裕時間ＴＴＣは、先行車に対する現在の自車両の接近度合を示す物理量である。余裕時間ＴＴＣは、現在の走行状況が継続した場合、つまり自車速Ｖｆ、先行車速Ｖａおよび相対車速Ｖｒが一定の場合に、何秒後に、車間距離Ｄがゼロとなり自車両と先行車両とが接触するかを示す値であり、以下の（式１）により求められる。
余裕時間ＴＴＣ＝Ｄ／Ｖｒ （式１）

余裕時間ＴＴＣの値が小さいほど、先行車への接触が緊迫し、先行車への接近度合が大きいことを意味している。例えば先行車への接近時には、余裕時間ＴＴＣが４秒以下となる前に、ほとんどのドライバが減速行動を開始することが知られている。このように、余裕時間ＴＴＣはドライバの運転行動に大きな影響を与えるものであるが、ドライバが感じる先行車との接触へのリスクを余裕時間ＴＴＣのみで表すことは困難である。

例えば、自車両が先行車に追従して走行している場合、先行車との相対車速Ｖｒは０であり、余裕時間ＴＴＣは無限大となる。しかし、車間距離Ｄが長い場合と短い場合では、ドライバの感じるリスクは異なり、ドライバは車間距離Ｄが短い場合により大きなリスクを感じる。これはドライバが、想定される将来の先行車の車速変化による余裕時間ＴＴＣへの影響量を予測し、その影響が大きいと認識している場合には、より大きなリスクを感じているためであると考えられる。

また、（式１）より算出した余裕時間ＴＴＣは、相対速度Ｖｒを一定と仮定したが、実際にはΔｔ秒後の相対速度Ｖｒは変化している可能性がある。例えば、Δｔ秒後の先行車速Ｖａを正確には予測することはできず、図８に示すようにばらつきを持って予測される。ここで、Δｔ秒後の先行車速Ｖ２が現在の先行車速Ｖ１よりも遅くなったとすると、これに伴って相対車速Ｖｒが変化し、Δｔ秒後の余裕時間ＴＴＣは相対車速Ｖｒが一定の場合に比べて小さい値となり、ドライバが感じるリスクも高くなる。しかし、これを現在の相対車速Ｖｒに基づいて算出した余裕時間ＴＴＣから判断することは難しい。

そこで、余裕時間ＴＴＣとは別に、自車両が先行車に追従走行している場合に、想定される将来の先行車の車速変化による余裕時間ＴＴＣへの影響度合、つまり相対車速Ｖｒが変化すると仮定したときの影響度合を算出する。余裕時間ＴＴＣへの予測影響度合を示す物理量として、以下の（式２）、（式３）のいずれかで表される車間時間ＴＨＷを用いる。
車間時間ＴＨＷ＝Ｄ／Ｖａ （式２）
車間時間ＴＨＷ＝Ｄ／Ｖｆ （式３）

車間時間ＴＨＷは、車間距離Ｄを先行車速Ｖａあるいは自車速Ｖｆで除したものであり、先行車の現在位置に自車両が到達するまでの時間を示す。この車間時間ＴＨＷが大きいほど、周囲環境変化に対する予測影響度合が小さくなる。つまり、車間時間ＴＨＷが大きい場合には、もしも将来に先行車の車速が変化しても、先行車までの接近度合には大きな影響を与えず、余裕時間ＴＴＣはあまり大きく変化しないことを示す。

なお、車間時間ＴＨＷは将来の先行車の車速変化による影響度合を表す値であるので、先行車速Ｖａを用いた（式２）の方が、自車速Ｖｆを用いた（式３）に比べて、よりドライバの感じるリスクに合致している。ただし、先行車速Ｖａは、自車速Ｖｆと相対車速Ｖｒとから算出されるため、車速センサ２０によって精度よく検出される自車速Ｖｆを用いた（式２）の方が車間時間ＴＨＷを正確に算出できる。なお、自車両が先行車に追従している場合は、自車速Ｖｆ＝先行車速Ｖａであるため、（式２）＝（式３）となる。

以上、ステップＳ１２０において、余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷを算出した。つづくステップＳ１３０では、ステップＳ１２０で算出した余裕時間ＴＴＣと車間時間ＴＨＷとに基づいて、予測される将来状況（リスクポテンシャルＲＰ）を算出する。リスクポテンシャルＲＰは、以下の（式４）によって表され、先行車に対する接近度合（１／ＴＴＣ）と将来状況の予測影響度合（１／ＴＨＷ）とを足し合わせて、連続的に表現される物理量である。
ＲＰ＝ａ／ＴＨＷ＋ｂ／ＴＴＣ （式４）

なお、ａ、ｂは、接近度合および予測影響度合にそれぞれ適切な重み付けをするためのパラメータであり、ａ＜ｂとなるように、適切に設定する。パラメータａ、ｂの値は、例えば、車間時間ＴＨＷ、余裕時間ＴＴＣの統計から推定されるａ＝１，ｂ＝８程度に設定することが望ましい。

なお、上述した（式１）〜（式３）からわかるように、余裕時間ＴＴＣは先行車と自車両の相対速度Ｖｒが一定と仮定したときに、何秒後に先行車に接触するかというリスク度であり、車間時間ＴＨＷは先行車と自車両の相対速度Ｖｒが将来変化すると仮定したときに、自車両が何秒後に先行車が存在した位置に到達するかというリスク度である。余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷはそれぞれ現在の自車速Ｖｆ、先行車速Ｖａおよび相対車速Ｖｒから算出されるが、これらを（式４）を用いて足し合わせることにより、将来予測されるリスクポテンシャルＲＰを推定することができる。

リスクポテンシャルＲＰにより、先行車への追従走行中から先行車への接近中まで、連続的な状況変化に対応して、その状況における接近度合を表現することができる。つまり、リスクポテンシャルＲＰが大きいほど、ドライバは将来先行車に接近しすぎてしまうかもしれないというリスクを大きく感じていると判断できる。

図９に、（式４）で算出されるリスクポテンシャルＲＰを、車間時間ＴＨＷ−余裕時間の逆数（１／ＴＴＣ）平面内における、リスクポテンシャルＲＰ値毎の等高線として示す。図９において、横軸は車間時間ＴＨＷ、縦軸は余裕時間ＴＴＣの逆数（１／ＴＴＣ）であり、横軸を右へいくほど、自車両が先行車から離れて走行していることを示し、縦軸を上へ行くほど自車両が先行車に接近し、下へ行くほど先行車から離脱していることを示す。図９において、リスクポテンシャルＲＰの等高線はそれぞれ右上から左下へなめらかな曲線を描いており、それぞれの等高線の間で、リスクポテンシャルＲＰの値は連続的に変化している。なお、車間時間ＴＨＷが小さく、余裕時間の逆数１／ＴＴＣが大きい図９の左上ほど、リスクポテンシャルＲＰの値が高くなっている。つまり、先行車に接近し、その接近度合が高いほど、リスクポテンシャルＲＰが高い値を示している。また、接近度合１／ＴＴＣが同じ値でも、車間時間ＴＨＷが短くなるほどリスクポテンシャルＲＰの値は高くなる。

ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０で算出されたリスクポテンシャルＲＰの値に基づいて、以下の（式５）によりアクセルペダル反力指令値ΔＦを算出する。
ΔＦ＝Ｋ・ＲＰ （式５）
ここで、Ｋは適切に定められた定数である。

図９に示すように、あらゆる車間時間ＴＨＷおよび接近度合１／ＴＴＣの走行状況において、リスクポテンシャルＲＰは連続的に示される。（式５）を用いてアクセルペダル反力指令値ΔＦを算出し、リスクポテンシャルＲＰに応じてアクセルペダル反力を制御することにより、先行車への接近度合を連続的にドライバに認識させることが可能となる。

つづくステップＳ１５０で、ステップＳ１４０で算出されたアクセルペダル反力指令値ΔＦを、アクセルペダル反力制御装置６０へと出力し、今回の処理を終了する。

上述したステップＳ１３０においては、（式４）を用いて現在の接近度合（１／ＴＴＣ）と予測影響度合（１／ＴＨＷ）にそれぞれ重み付けをして加算し、リスクポテンシャルＲＰの値を算出した。これにより、現在の接近度合あるいは予測影響度合が変化した場合でも、リスクポテンシャルＲＰは連続的に表され、リスクポテンシャルＲＰの値に応じて設定されるアクセルペダル反力を連続的に変化させることができる。運転者は連続的になめらかに変化するアクセルペダル反力によって走行状況の変化を正確に認識することができる。

なお、リスクポテンシャルＲＰは、以下に示す（式６）によって算出してもよい。
ＲＰ＝ｍａｘ｛ａ／ＴＨＷ、ｂ／ＴＴＣ｝ （式６）

ここでは、（式６）に示すように、先行車に対する接近度合（ＴＴＣの逆数）と将来状況の予測影響度合（ＴＨＷの逆数）のうち、大きい方の値を選択してリスクポテンシャルＲＰ値とする。なお、ａ、ｂは接近度合および予測影響度合にそれぞれ重み付けをするためのパラメータであり、例えばａ＝１，ｂ＝８程度として、ａ＜ｂとなるように適切に設定する。これにより、先行車への追従走行中から接近中まで連続的な状況変化に対応して、その状況における先行車への接近度合を表現することができる。

図１０に、（式６）で算出されるリスクポテンシャルＲＰを、車間時間ＴＨＷ−余裕時間の逆数（１／ＴＴＣ）平面内における、リスクポテンシャルＲＰ値毎の等高線として示す。図１０において、図９と同様に横軸は車間時間ＴＨＷ、縦軸は余裕時間ＴＴＣの逆数（１／ＴＴＣ）である。図９に示すように、上述した（式４）を用いてリスクポテンシャルＲＰを算出する場合、相対速度Ｖｒがマイナスで、先行車が自車両よりも速く、離脱していくようなときには、車間時間ＴＨＷが同じ値でもリスクポテンシャルＲＰが非常に小さくなってしまう。これに伴って、アクセルペダル反力指令値ΔＦも非常に小さくなる。

一方、（式６）で算出されるリスクポテンシャルＲＰ値は、先行車への現在の接近度合（１／ＴＴＣ）と、将来状況の予測影響度合（１／ＴＨＷ）のうちの大きい方を選択する。そのため、接近度合（１／ＴＴＣ）がマイナス、すなわち相対車速Ｖｒがマイナスとなったとしても、リスクポテンシャルＲＰ値は、図１０に示すように車間時間ＴＨＷで決まる所定値以下になることはない。なお、車間時間ＴＨＷは先行車の現在位置に自車両が到達するまでの時間であり、マイナスの値は示さない。これにより、（式６）を用いてリスクポテンシャルＲＰを算出した場合には、リスクポテンシャルＲＰ値が変動してアクセルペダル反力が急変してしまうことを防止できる。

以上のように本実施の形態に係わる反力制御装置１では、先行車への現在の接近度合（余裕時間ＴＴＣ）と将来予測される周囲環境変化による影響度合（車間時間ＴＨＷ）とを算出し、これらにそれぞれ所定の重みをつけてリスクポテンシャルＲＰを算出した。そして、リスクポテンシャルＲＰに比例した力をアクセルペダル反力に付加することにより、実際にドライバが感じるリスク度により近い値に基づいてアクセルペダルの反力を制御することが可能となる。先行車への現在の接近度合が大きい場合（余裕時間ＴＴＣが小さい場合）、あるいは将来予測される影響度合が大きい場合（車間時間ＴＨＷが小さい場合）には、リスクポテンシャルＲＰは大きくなり、リスクポテンシャルＲＰに比例した大きなアクセルペダル反力が発生する。これにより、先行車までの接近度合が大きくリスクポテンシャルＲＰが大きいときには、アクセルペダル８０を踏んでいるドライバは、アクセルペダル８０を解放する方向へ導かれる。

具体的には、アクセルペダル反力が増加することにより、ドライバはその増加分からリスクポテンシャルＲＰが増加していることを認識し、自らの判断でアクセルペダルを良好な状態へと操作（解放）することができる。また、アクセルペダル反力が増加することにより、アクセルペダルを踏んでいるドライバの足が自然に解放側へと戻され、ドライバがあまり気にしなくてもより良好な状態へと導かれる。さらに、アクセルペダル反力が増加することにより、現在アクセルペダルを踏んでいる状態からさらに踏み込む際に必要な踏力が大きくなるため、ドライバがアクセルペダルをさらに踏み込むことによって自車速が増加し、先行車との車間距離が減少することを抑制することができる。

さらに、（式４）を用いて算出したリスクポテンシャルＲＰに基づいてアクセルペダル反力指令値ΔＦを決定する場合、リスクポテンシャルＲＰは図９に示すように連続的に変化する。これにより、先行車への接近度合１／ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷに応じた走行状況を、アクセルペダル反力を介してドライバに連続的に伝達して認識させることができる。また、（式６）を用いてリスクポテンシャルＲＰを算出する場合、リスクポテンシャルＲＰは図１０に示すように変化する。これにより、先行車が離脱し、接近度合１／ＴＴＣが非常に小さくなった場合でも、リスクポテンシャルＲＰは急変しないので、安定したアクセルペダル反力制御を行うことができる。

また、余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷは、それぞれ比較的容易に計測可能な自車速Ｖｆ、先行車速Ｖａ、車間距離Ｄ等の物理量を用いて算出することができるので、車両に搭載する部品点数の増加を抑制することができる。さらに、リスクポテンシャルＲＰを算出するためのパラメータａ、ｂを設定する際に、余裕時間ＴＴＣのパラメータｂを車間時間ＴＨＷのパラメータａよりも大きく設定することにより、将来の周囲環境の変化による影響度合よりも現在の先行車への接近度合を重視してリスクポテンシャルを算出することができる。

次に、本実施の形態に係わるアクセルペダル装置の特徴的な動作を説明する。
（１）システム作動時
自車両のレーザレーダ１０が先行車を検出し、リスクポテンシャルが所定値を越えると反力制御システムが作動する。このシステム作動により図６に示すように作動切換リレー７３のコイルが通電され、リレー接点７３ａが閉じられ、リレー接点７３ｂが開放する。コントローラ５０は前述したように先行車に対するリスクポテンシャルＲＰを算出し、このリスクポテンシャルＲＰに応じて、アクセルペダル反力制御装置６０は電流制御回路７２の出力を制御する。これによりサーボモータ７０のトルクが制御され、アクセルペダル８０には、引張りばね８５による反力に、リスクポテンシャルに応じたモータトルク反力ΔＦが加算して付加される。

アクセルペダル８０に付加される反力Ｆの一例を図１２の特性ｆ１に示す。なお、特性ｆ１は第１の特性であり、図中の特性ｆ０は第１の特性ｆ１のベースとなる引張りばね８５の反力特性である。引張ばね８５にはねじりばねのような摺動部が存在しないため、ねじりばねを用いた場合よりも摩擦力は小さい。その結果、ヒステリシスの発生が抑制され、ベースとなるばね反力は特性ｆ０に示すように直線状に変化する。

また、上述したようにサーボモータ７０の出力軸７０ａとアクセルペダル８０の回動軸８２ａは遊星減速機構８７を介してほぼ同軸上に配置したので、かさ歯車やウォームギヤなどを用いた場合に比べてメカ損失は小さく、トルクの伝達効率が高い。その結果、アクセルペダル８０にリスクポテンシャルに応じた反力ΔＦを精度よく付加することができ、ヒステリシスの発生が抑制され、アクセルペダル８０に付加される反力Ｆは、特性ｆ１に示すように直線状に変化する。なお、遊星減速機構８７以外を用いてサーボモータ７０の出力軸７０ａとアクセルペダル８０の回動軸８２ａをほぼ同軸上に配置することもできる。

このようにばねの摩擦力やギヤのメカ損失を小さくしてヒステリシスのない反力特性とすることで、ドライバは先行車の接近のリスクを良好に体感することができる。すなわち反力特性が図１２の点線に示すようなヒステリシスを有すると、リスクポテンシャルに応じた反力ΔＦを付加してもドライバはヒステリシスの影響による反力の増加と勘違いするおそれがあり、リスクを正確に覚知することは難しい。これに対して反力特性が直線状なら、ドライバは反力の増加を即リスクの増加と認識し、将来先行車に接近しすぎてしまうかもしれないというリスクを正確に体感することができる。

（２）システム非作動時
例えばレーザレーダ１０が先行車を検出しないとき、リスクポテンシャルは所定値以下となり、反力制御システムは非作動となる。このシステム非作動時には図５に示すように作動切換リレー７３のコイルへの通電が断たれ、リレー接点７３ａが開放され、リレー接点７３ｂが閉じられる。これによりサーボモータ７０の両端は接地する。このときアクセルペダル８０を踏み込みまたは解放すると、そのペダル操作に応じてサーボモータ７０の出力軸７０ａが回転し、サーボモータ７０には誘導起電力が発生する。

この誘導起電力はペダル操作を妨げるような粘性力として作用する。その結果、アクセルペダル８０を踏み込みまたは解放すると、図１３に示すように、ペダル反力Ｆはヒステリシスを有する第２の特性となる。すなわち、図１３のａ点でアクセルペダル６０を踏み込むとばね反力（特性ｆ２）に粘性力が加算され、矢印で示すようにペダル反力Ｆが増加する。一方、ａ点でアクセルペダルを解放すると粘性力によりペダルの戻りが阻害され、ペダル反力Ｆは矢印で示すように減少する。このようにペダル反力Ｆにヒステリシスを発生させることで、アクセルペダル８０の踏力が多少変化しても、ペダルストローク量Ｓを一定に保つことができ、ドライバは車速の調整を容易に行うことができる。

反力制御システムが故障した場合（例えば信号ラインが断線した場合）、作動切換リレー７３のコイルへの通電が遮断される。これにより反力特性はヒステリシスを有するものとなるので、ペダルストロークの調整が容易となり、操作性がよい。例えば作動切換リレー７３に図示しない故障診断装置からの信号を入力し、故障診断装置が故障判定した場合にリレー７３のコイルへの通電を遮断することもできる。

本発明の実施の形態に係わるアクセルペダル装置によれば、以下のような効果を奏する。
（１） 反力制御システムの作動、非作動に応じてサーボモータ７０の作動切換リレー７３を切り換え、システム作動時（例えば先行車がいるとき）にはサーボモータ７０のトルクを制御し、システム非作動時（例えば先行車がいないとき）にはトルク制御を行わず、サーボモータ７０を自己誘導させるようにした。これによりアクセルペダル８０に異なったパターンの反力を付加することができ、扱いやすい。すなわちヒステリシスのない、もしくは少ない特性を有する反力とヒステリシスを有する反力を選択的に付加することができ、これらの反力を用途に応じて使い分けて付加することで、使い勝手が向上する。
（２） アクセルペダル８０に引張ばね８５とサーボモータ７０を連結し、ばね反力とモータトルク反力をアクセルペダル８０に付加するようにしたので、モータトルク制御によりリスクポテンシャルに応じたペダル反力ΔＦを付加することができるとともに、ばね反力を基準としてヒステリシスが生じるようにペダル反力を付加することもできる。
（３） サーボモータ７０を用いてアクセルペダル８０に反力を付加するので、反力制御を精度よく行うことができる。
（４） サーボモータ７０の出力軸７０ａとアクセルペダル８０の回動軸８２ａを遊星減速機構８７を介して同軸上に配置したので、ギヤのメカ損失が低減され、反力制御時にヒステリシスの発生を抑制することができる。
（５） システム作動時にサーボモータ７０の電流制御を行い、システム非作動時にサーボモータ７０の両側端子を短絡するようにしたので、システム非作動時にサーボモータ７０の電流制御を行わなくてもヒステリシスの特性を容易に得ることができる。
（６） アクセルペダル８０の戻しばねとして引張ばね８５を用いたので、ねじりばねを用いた場合に比べてばねの摩擦力が低減され、反力制御時に戻しばね自身のヒステリシスの発生を抑制することができる。

本発明によるアクセルペダル装置は、上述した実施の形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば上記ではサーボモータ７０の自己誘導によりシステム非作動時のヒステリシスの反力特性を与えるようにしたが、電流制御回路７２からの信号によりヒステリシスの特性を与えることもできる。この場合、ストロークセンサ７１で検出したアクセルペダル８０の操作を時間微分して操作速度を算出し、操作速度に比例した反力が付加されるようにサーボモータ７０のトルクを制御することが好ましい。

サーボモータ７０を用いてアクセルペダル８０に反力を付加するようにしたが、付加する反力を任意に調整できるのであれば、他のアクチュエータを用いて反力を付加することもできる。システム作動時にリスクポテンシャルに応じて反力制御するようにしたが、車両状態や車両周囲の走行環境に応じて反力制御するのであれば、リスクポテンシャルに応じた制御以外に本発明のアクセルペダル装置を適用することもできる。反力制御時にはヒステリシスのない状態で反力を付加することが好ましいが、反力制御時にヒステリシスを全てなくすことは必ずしも必要ではない。引張ばね８５以外によりばね部材を構成することもできる。

本発明の実施の形態に係わるアクセルペダル装置を有する反力制御装置のシステム図。 図１の反力制御装置を搭載する車両の構成図。 本発明の実施の形態に係わるアクセルペダル装置の構成を示す正面図。 本発明の実施の形態に係わるアクセルペダル装置の構成を示す側面図。 本発明の実施の形態に係わるアクセルペダル装置を構成するサーボモータのシステム非作動時における駆動電気回路を示す図。 本発明の実施の形態に係わるアクセルペダル装置を構成するサーボモータのシステム作動時における駆動電気回路を示す図。 本発明の実施の形態に係わるアクセルペダル反力制御プログラムの処理手順を示すフローチャート。 将来の先行車速のばらつきを示す図。 本発明の実施の形態に係わる反力制御装置による作用を示す図。 本発明の実施の形態に係わる反力制御装置による別の作用を示す図。 本発明の実施の形態に係わるアクセルペダルストローク−ペダル反力の関係を示す図。 本発明の実施の形態に係わるアクセルペダル装置によるシステム作動時におけるアクセルペダル反力特性の一例を示す図。 本発明の実施の形態に係わるアクセルペダル装置によるシステム非作動時におけるアクセルペダル反力特性の一例を示す図。

符号の説明

７０ サーボモータ
７０ａ 出力軸
７１ ストロークセンサ
７２ 電流制御回路
７３ 作動切換リレー
８０ アクセルペダル
８２ａ 回動軸
６５ 引張ばね
８７ 遊星減速機構

Claims (7)

1. 回動可能なアクセルペダルと、
   前記アクセルペダルに反力を付加する反力付加手段と、
   車両状態および車両周囲の走行環境に応じた反力制御を行うときの第１の特性と反力制御を行わないときの第２の特性のいずれか一方の特性で前記反力付加手段がペダル反力を付加するように、反力付加パターンを選択する選択手段とを備えることを特徴とするアクセルペダル装置。
2. 請求項１に記載のアクセルペダル装置において、
   前記第１の特性は、前記アクセルペダルの踏み込み量に対してヒステリシスのない、もしくは少ない状態でペダル反力を付加する特性であり、前記第２の特性は、前記アクセルペダルの踏み込み量に対してヒステリシスを有する状態で反力を付加する特性であることを特徴とするアクセルペダル装置。
3. 請求項２に記載のアクセルペダル装置において、
   前記反力付加手段は、
   前記アクセルペダルの踏み込み量に応じた反力を付加するばね部材と、
   前記第１の特性に応じた反力付加パターンが選択されると前記ばね部材による反力に車両状態および車両周囲の走行環境に応じた反力を付加し、前記第２の特性に応じた反力付加パターンが選択されると前記ばね部材による反力にヒステリシス状に反力を付加するアクチュエータとを有することを特徴とするアクセルペダル装置。
4. 請求項３に記載のアクセルペダル装置において、
   前記アクチュエータは、前記アクセルペダルの回動軸にトルク反力を付加するサーボモータであることを特徴とするアクセルペダル装置。
5. 請求項４に記載のアクセルペダル装置において、
   前記サーボモータの出力軸と前記アクセルペダルの回動軸は、ギヤ機構を介してほぼ同軸上に配置されることを特徴とするアクセルペダル装置。
6. 請求項４または５に記載のアクセルペダル装置において、
   前記選択手段は、前記第１の特性に応じた反力付加パターンが選択されると車両状態および車両周囲の走行環境に応じた制御電流を前記サーボモータに出力し、前記第２の特性に応じた反力付加パターンが選択されると前記サーボモータの両側端子を短絡することを特徴とするアクセルペダル装置。
7. 請求項３〜６のいずれか１項記載のアクセルペダル装置において、
   前記ばね部材は、一端を前記アクセルペダルに連結され、他端を車体に連結された引張ばねであることを特徴とするアクセルペダル装置。

Images