JP2005090347A

JP2005090347A - 車両用アクセルペダル装置

Info

Publication number: JP2005090347A
Application number: JP2003324506A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yone; 真一米; Yoichi Sugimoto; 洋一杉本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2005-04-07
Also published as: US20050056253A1; US6981486B2

Abstract

【課題】反力増加制御領域にペダルを踏み込んだ状態からペダルを戻す際の違和感を低減させた車両用アクセルペダル装置を提供する。
【解決手段】運転者が操作するアクセルペダル１５の踏込み量を検出するペダル踏込み量検出手段２５と、このペダル踏込み量検出手段２５で検出した踏込み量信号に基づいてスロットル開度を制御するスロットル制御手段と、アクセルペダル１５の踏込み量に応じてアクセルペダル１５に反力を与えるペダル反力付与手段２６と、車両１０の走行状態およびアクセルペダル１５の踏込み量に基づきアクセルペダル１５の反力を制御するペダル反力制御手段２７を備える車両用アクセルペダル装置において、ペダル反力制御手段２７は、アクセルペダル１５の戻り操作時は、アクセルペダル１５の踏込み量に基づきアクセルペダル１５の反力を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、所望のスロットル開度のタイミングに所定のペダル反力発生のタイミングを精度良く合致させ、キックダウンとアクセルペダルでの反力発生とを精度良く合致させるようにした車両用アクセルペダル装置に関する。

車両において、例えばレバーやペダルは、運転者が操作する入力装置であり、これらを操作すると、一般には手や足にある一定の反力が得られるが、この反力をレバーやペダルの操作に応じて積極的に発生させる、即ちレバーやペダルを入力装置としてだけでなく、出力装置として機能させる技術があり、このような装置は、ハプティックデバイス（ｈａｐｔｉｃ（触覚の）ｄｅｖｉｃｅ）と呼ばれる。このような装置としては、例えば、特許文献１の「車両用操作装置」が知られている。

上記技術を示す同公報の図７の内容を図５で説明する。図５は従来の車両用操作装置としてのペダル装置の説明図である。なお、符号は上記公報の記載に対して変更した。車両用操作装置は、ペダル１０１を備え、このペダル１０１は、作動軸１０２を介してストロークシミュレータ１０３に連結したものであり、作動軸１０２にストロークセンサ１０４を設けることで、ストロークシミュレータ１０３はペダル１０１のストロークに応じてペダル１０１に反力を発生させる。また、ストロークセンサ１０４は、ＥＣＵ１０５を介してスロットル装置１０６に接続し、ＥＣＵ１０５は、ペダルストロークに応じてスロットル開度が変化するようにスロットル装置１０６に対して指令信号を供給する。

上記の車両用操作装置において、例えば、急加速時にペダル１０１を急に深く踏んで車両の自動変速機をキックダウンさせるような場合は、図に示したように、ペダル１０１の後方にキックダウンの信号を得るためのキックダウン用スイッチ１０９を設けることが考えられる。ペダル１０１を踏めば、所定の位置でキックダウン用スイッチ１０９がオンになり、このオン信号に基づいて自動変速機でキックダウンが行われる。

上記技術において、ストロークシミュレータ１０３はペダル１０１のストロークに応じてペダル１０１に反力を発生させるため、ペダルを戻す際、反力が変化するので、反力増加制御領域にペダルを踏み込んだ状態からペダルを戻す際に違和感を感じてしまうという問題点がある。
特開２００１−１０５９２６公報

本発明の課題は、ストロークシミュレータがペダルのストロークに応じてペダルに反力を発生させるために、ペダルを戻す際、反力が変化するので、反力増加制御領域にペダルを踏み込んだ状態からペダルを戻す際に違和感を感じてしまうという問題点を解消することである。

本発明の目的は、上記問題を解決するため、反力増加制御領域にペダルを踏み込んだ状態からペダルを戻す際の違和感を低減させた車両用アクセルペダル装置を提供することにある。

本発明に係る車両用アクセルペダルは、上記の目的を達成するために、次のように構成される。

第１の車両用アクセルペダル装置（請求項１に対応）は、運転者が操作するアクセルペダルの踏込み量を検出するペダル踏込み量検出手段と、このペダル踏込み量検出手段で検出した踏込み量信号に基づいてスロットル開度を制御するスロットル制御手段と、アクセルペダルの踏込み量に応じてアクセルペダルに反力を与えるペダル反力付与手段と、車両の走行状態およびアクセルペダルの踏込み量に基づきアクセルペダルの反力を制御するペダル反力制御装置を備える車両用アクセルペダル装置において、ペダル反力制御装置は、アクセルペダルの戻り操作時は、アクセルペダルの踏込み量に基づきアクセルペダルの反力を制御することで特徴づけられる。

第２の車両用アクセルペダル装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、ペダル反力制御装置は、アクセルペダルの戻り操作時のアクセルペダルの反力を各アクセルペダルの踏込み量に対して略一定の変化量に制御することで特徴づけられる。

第３の車両用アクセルペダル装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、ペダル反力制御手段は、アクセルペダルの反力の増加制御領域でアクセルペダルが戻し操作された際は、アクセルペダルの踏み込み量に対して比例関係あるいは所定値以下の変化量の範囲で規定されたマップにより制御されることで特徴づけられる。

本発明の第１の車両用アクセルペダル装置によれば、ペダル反力制御装置は、アクセルペダルの戻り操作時は、走行状態に関わらずアクセルペダルの踏込み量に基づきアクセルペダルの反力を制御するため、ペダルを戻す際の反力を大きく変化せず、反力増加制御領域にペダルを踏み込んだ状態からペダルを戻す際の違和感を低減することができる。

本発明の第２の車両用アクセルペダル装置によれば、ペダル反力制御装置は、アクセルペダルの戻り操作時のアクセルペダルの反力を各アクセルペダルの操作量において略一定の変化量に制御するため、反力増加制御領域にアクセルペダルを踏み込んだ状態からアクセルペダルを戻す際の違和感を低減することができる。

本発明の第３の車両用アクセルペダル装置によれば、ペダル反力制御手段は、アクセルペダルの反力の増加制御領域でアクセルペダルが戻し操作された際は、アクセルペダルの踏み込み量に対して比例関係あるいは所定値以下の変化量の範囲で規定されたマップにより制御されるため、反力増加制御領域にペダルを踏み込んだ状態からペダルを戻す際の違和感を低減することができる。

以下、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るアクセルペダル装置を採用した車両の模式図であり、車両１０は、前輪１１と後輪１２との間の後輪１２寄りにエンジン１３を配置したミッドシップ型の車両であり、運転席の前方下方にアクセルペダル１５を配置し、このアクセルペダル１５を操作することにより、エンジンコントロールユニット１６（以下単に「ＥＣＵ１６」と記す。）を介してエンジン１３の上部に設けたスロットルボディ１７のスロットルバルブ（不図示）の開度（即ち、スロットル開度である。）を変更してエンジン出力を制御するとともに、アクセルペダル１５の操作によりＥＣＵ１６からの指令に基づいてエンジン１３に連結した自動変速機１８の変速をも制御する。

一般に、アクセルペダルとスロットルバルブとは、スロットルケーブル等で機械的に連結するが、上記の車両１０では、アクセルペダル１５とスロットルボディ１７（詳しくは、スロットルバルブを駆動するためにスロットルボディ１７に設けたスロットルバルブ駆動部（詳細は後述する。）である。）とをＥＣＵ１６等を介してワイヤ、即ち電気配線で連結するＤＢＷ（ＤｒｉｖｅＢｙＷｉｒｅ：電気配線式駆動）構造を採用する。

このような構造を採用することにより、アクセルペダル１５の操作に対して、スロットルバルブの開閉を素早く応答させることができ、エンジン出力の制御のレスポンスをより一層向上させることができる。また、アクセルペダル１５側からの電気信号をスロットルバルブの駆動のほかに上記したような自動変速機１８での変速や他の制御にも活用することが可能になる。

アクセルペダル１５及びＥＣＵ１６は、本発明のアクセルペダル装置２１の一部を構成する部品である。このアクセルペダル装置２１については、次図で詳細に説明する。

図２は本発明に係るアクセルペダル装置の構成を説明するブロック図であり、アクセルペダル装置２１は、前述のアクセルペダル１５と、このアクセルペダル１５の踏込み量を検出するためにアクセルペダル１５の揺動軸となるペダル軸２４の一端に連結したペダル踏込み量検出部２５と、このペダル踏込み量検出部２５からの踏込み量信号ＦＳに対応してアクセルペダル１５で反力（ここでの反力は、アクセルペダル１５を踏込むときに作用させる踏力とは反対方向の力である。）を発生させるためにペダル軸２４の他端に連結したペダル反力付与部２６と、踏込み量信号ＦＳに基づきペダル反力付与部２６に反力信号ＲＳを送ることでアクセルペダル１５の反力を制御するペダル反力制御部２７と、このペダル反力制御部２７から送られた踏込み量信号ＦＳを受けるスロットル制御部としての前述のＥＣＵ１６と、このＥＣＵ１６で得た踏込み量信号ＦＳに基づいて発した変速指令ＴＳを受ける変速制御部２８とからなる。

ＥＣＵ１６が、踏込み量信号ＦＳに基づいてスロットルバルブ駆動部３２に駆動信号ＤＳを送ると、スロットルバルブ駆動部３２はスロットルバルブを開閉し、スロットル開度を変化させる。また、変速制御部２８が、変速指令ＴＳに基づき自動変速機１８（図１参照）に設けた変速機変速部３３に変速情報ＴＪを送って変速制御する。この結果、変速機変速部３３は変速を行う。

ペダル踏込み量検出部２５は、例えば、ペダル軸２４の回転角度を検出する回転角センサであり、アクセルペダル１５の踏込み量をアクセルペダル１５の揺動角として検出する。ペダル反力付与部２６は、例えば電動モータであり、電動モータの出力軸をペダル軸２４に連結する。

ペダル反力制御部２７は、踏込み量信号ＦＳに基づいて、ペダル反力が発生する踏込み位置及び反力値（特に極大値）を制御する。ペダル反力制御部２７及び変速制御部２８は、反力・変速制御部３５を構成するものである。また、ペダル軸２４には、ペダル反力を検出する反力センサ３６が設けられている。

図３は、ペダル反力制御部２７のブロック構成図である。ペダル反力制御部２７は、ペダル踏込み量検出部２５からの踏込み量信号ＦＳを入力として、電動モータ２９を制御する装置であり、目標ペダル反力決定部４０と偏差演算部４１とＰＩ設定部４２とモータ駆動回路４３とペダル反力検出部４４とペダル往き戻り判定部４５を有している。

目標ペダル反力決定部４０は、踏込み量信号ＦＳに基づいて目標ペダル反力Ｆｔを計算し偏差演算部４１に出力する。また、踏込み量ＦＳをＥＣＵ１６に出力する。このとき、ペダル往き戻り判定部４５からの信号がペダル戻りを示す信号のときには、各踏込み量ＦＳに対して記憶部４０ａに記憶されたマップ、すなわち、アクセルペダル踏み込み量に対して比例関係あるいは所定値以下の変化量の範囲で規定されたマップに基づいて目標ペダル反力Ｆｔを出力する。また、アクセルペダルの反力の増加制御領域のときにペダル往き戻り判定部４５からの信号がペダル戻りを示す信号のときは、記憶部４０ａに記憶されたアクセルペダル踏み込み量に対して比例関係あるいは所定値以下の変化量の範囲で規定されたマップに基づいて、目標ペダル反力Ｆｔを出力する。偏差演算部４１は、目標ペダル反力Ｆｔからペダル反力検出値Ｆｄを減算することにより偏差ＤＦを計算して、ＰＩ設定部４２に出力する。ＰＩ設定部４２は偏差ＤＦを用いた演算の実行により、ペダル反力検出値Ｆｄが目標ペダル反力Ｆｔに追従するように目標電圧Ｖｔを計算し、目標電圧Ｖｔをモータ駆動回路４３に出力する装置である。モータ駆動回路４３は、ＰＩ設定部４２からの目標電圧Ｖｔに基づいてモータ２９を駆動するためのモータ駆動電流を流す装置である。ペダル反力検出部４４は、トルクセンサ等による反力センサ３６からの信号によってペダル反力検出値Ｆｄを求め、偏差演算部４１に出力する装置である。

ペダル往き戻り判定部４５は、ペダル踏込み量検出部２５からの踏込み量信号ＦＳに基づいてペダルが往き状態か戻り状態かを判定し、その判定結果を目標ペダル反力決定部４０に出力する装置であり、微分回路４６と判定部４７を備えている。微分回路４６は、ペダル踏込み量検出部２５から入力される踏込み量ＦＳの時間微分値を判定部４７に出力する。判定部４７は、微分回路４６からの時間微分値信号に基づいてペダルが往き状態か戻り状態かを判定し、その判定結果を目標ペダル反力決定部４０に出力する。例えば、ペダルが往き状態の場合は、信号ゼロを出力し、ペダルが戻り状態のときは信号１を出力する。

以上に述べたアクセルペダル装置の作用を次に説明する。
図４は本発明に係るアクセルペダル装置の作用を説明するグラフであり、縦軸は、ペダル踏込み量検出部からの踏込み量信号ＦＳ、スロットル開度θＴＨ、変速制御手段からの変速情報ＴＪ、電動モータによりアクセルペダルに発生するペダル反力ＲＰ１を表し、横軸はアクセルペダルのペダル踏込み量ＰＳを表す。

まず、運転者が運転中にアクセルペダルを踏むと、踏込み量信号ＦＳは、ペダル踏込み量ＰＳがＳ１となったときから増加し始める。これに伴って、スロットル開度θＴＨが、ペダル踏込み量ＰＳがＳ１となったときから増加し始める。スロットル開度θＴＨは、踏込み量信号ＦＳに対して、例えば比例関係にある量である。

また、このとき、ペダル往き戻り判定部４５からはペダル往き状態判定の信号ゼロが目標ペダル反力決定部４０に出力されており、ペダル反力ＲＰ１は、ペダル踏込み量ＰＳがゼロからＳ１までは急激に立上がり、ペダル踏込み量ＰＳがＳ１の後はペダル踏込み量ＰＳの増加に伴って徐々に増加する。

そして、ペダル踏込み量ＰＳがＳ２となったときに、ペダル反力ＲＰ１が急激に増加し始め、ペダル踏込み量ＰＳがＳ３になると、変速情報ＴＪはＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに立上がり、変速、ここではキックダウンを開始するとともに、ペダル反力ＲＰ１は急激に減少し始める。ペダル反力ＲＰ１はペダル踏込み量ＰＳがＳ３で極大値Ｆ１となる。

更に、ペダル踏込み量ＰＳがＳ４になると、変速情報ＴＪがＨＩＧＨレベルからＬＯＷレベルになるとともに、それまで減少していたペダル反力ＲＰ１は再び徐々に増加する。

一方、この状態で、ペダルを戻すと、ペダル踏込み量検出部２５からの出力ＦＳに基づいてペダル往き戻り判定部４５によってペダル戻り状態を判定し、ペダル戻り状態信号、すなわち、信号１を目標ペダル反力決定部４０に出力する。信号１を受信した目標ペダル反力決定部４０では、それにより、記憶部４０ａに記憶されたアクセルペダルの踏み込み量に対して比例関係あるいは所定値以下の変化量の範囲で規定されたマップに従って目標ペダル反力を出力する。それにより、モータは、目標ペダル反力になるように制御される。また、アクセルペダルの反力の増加制御領域でアクセルペダルが戻し操作された際は、アクセルペダルの踏み込み量に対して比例関係あるいは所定値以下の変化量の範囲で規定されたマップによって制御される。このとき、記憶部４０ａに記憶されたマップが、アクセルペダル踏み込み量に対して目標ペダル反力の変化量がゼロであるようなマップのときは、ペダル反力ＲＰ１は、図４の直線ＬＲで示すように変化し、記憶部４０ａに記憶されたマップがアクセルペダルの踏み込み量に対して目標ペダル反力が比例関係あるいは所定値以下の変化量の範囲で規定されたマップの場合は、図４の点線ＬＲ’に示すように変化する。

これにより、反力増加制御領域にアクセルペダルを踏み込んだ状態からアクセルペダルを戻す際の違和感を低減することができる。

なお、本発明の実施の形態では、反力・変速制御部３５を、ＥＣＵ１６とは別の構成としたが、反力・変速制御部３５をＥＣＵ１６内に設けてもよい。

本発明は、車両用アクセルペダルとして利用される。

本発明に係るアクセルペダル装置を採用した車両の模式図である。本発明に係るアクセルペダル装置の構成を説明するブロック図である。ペダル反力制御部のブロック図である。本発明に係るアクセルペダル装置の作用を説明するグラフである。従来の車両用操作装置としてのペダル装置の説明図である。

符号の説明

１０車両
１５アクセルペダル
１６スロットル制御部（エンジンコントロールユニット）
１８自動変速機
２１アクセルペダル装置
２５ペダル踏込み量検出部
２６ペダル反力付与部
２７ペダル反力制御部
３５反力・変速制御部
３６反力センサ
４０目標ペダル反力決定部
４４ペダル反力検出部
４５ペダル往き戻り判定部

Claims

運転者が操作するアクセルペダルの踏込み量を検出するペダル踏込み量検出手段と、このペダル踏込み量検出手段で検出した踏込み量信号に基づいてスロットル開度を制御するスロットル制御手段と、前記アクセルペダルの踏込み量に応じてアクセルペダルに反力を与えるペダル反力付与手段と、車両の走行状態およびアクセルペダルの踏込み量に基づきアクセルペダルの反力を制御するペダル反力制御手段を備える車両用アクセルペダル装置において、
前記ペダル反力制御手段は、前記アクセルペダルの戻り操作時は、前記アクセルペダルの踏込み量に基づき前記アクセルペダルの反力を制御することを特徴とした車両用アクセルペダル装置。
前記ペダル反力制御手段は、前記アクセルペダルの戻り操作時の前記アクセルペダルの反力を各アクセルペダルの踏込み量に対して略一定の変化量に制御することを特徴とする請求項１記載の車両用アクセルペダル装置。
前記ペダル反力制御手段は、前記アクセルペダルの反力の増加制御領域で前記アクセルペダルが戻し操作された際は、アクセルペダルの踏み込み量に対して比例関係あるいは所定値以下の変化量の範囲で規定されたマップにより制御されることを特徴とした請求項１記載の車両用アクセルペダル装置。