JP2006281800A - ブレーキペダル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ペダルの踏み替えやパーキングレバー等の操作を行うことなく、運転者の意思で、停車状態の維持とその解除をすることが可能なブレーキペダル装置を提供する。
【解決手段】アクチュエータによりペダル位置あるいはペダル反力を電気的に制御するブレーキペダル装置において、踏み込んだ後、ペダルから足を放しても、ペダル位置が戻らないようにアクチュエータを制御し、制動力を発生する。また、ペダル位置が戻らない状態においてアクセルペダルを踏むか、ブレーキペダルに所定以上のペダル踏力を加えることで、ペダル位置が戻らない状態を解除する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、ペダル位置あるいはペダル反力を電気的に制御可能なブレーキペダル装置に関する。

交通渋滞や信号待ちなど、車両を停車させておく時間が長い運転状況においては、運転者はブレーキペダルを踏み続けることによる下肢疲労の低減を図るためにパーキングブレーキや変速機のＰレンジを使用する場合がある。しかし、その場合はパーキングレバーやシフトレバーを停車及び発進のたびに操作する必要があり、煩雑であるという問題がある。

そこで、交通渋滞や交差点等における運転者の下肢疲労軽減を図るため、電磁石と機械的機構によって、車速がゼロになるとペダルを所定の位置で保持し、アクセルペダルの操作によりペダルの保持を解除する技術が知られている。
特開平８−７２６８３号公報

上記従来技術では、車速がゼロになるとペダルが所定の保持位置まで自動的に移動するので、減速から停止にかけて運転者に違和感を与える場合がある。また、アクセルペダル操作を保持解除の条件としているので、クリープ現象とブレーキ操作により車両の運転をすることが困難であるという課題がある。この課題は、特に渋滞時などにおいて顕著である。

そこで、本発明は、ペダルの踏み替えやパーキングレバー等の操作を行うことなく、運転者の意思で、停車状態の維持とその解除をすることが可能なブレーキペダル装置を提供することを目的とする。

本発明は、アクチュエータによりペダル位置あるいはペダル反力を電気的に制御するブレーキペダル装置において、踏み込んだ後、ペダルから足を放しても、ペダル位置が戻らないようにアクチュエータを制御し、制動力を発生する構成とする。

また、ペダル位置が戻らない状態においてアクセルペダルを踏むかブレーキペダルに所定以上のペダル踏力を加えることで、ペダル位置が戻らない状態を解除する構成とする。

本発明によると、ペダルの踏み替えやパーキングレバー等の操作を行うことなく、運転者の意思で、停車状態の維持とその解除をすることが可能となる。また、所定以下のペダル踏力の範囲では、通常のブレーキ操作が可能であり、クリープ現象を利用してブレーキペダルのみの操作で走行することも可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の実施例１を構成するシステムの模式図、図２は実施例１を構成するシステムのブロック図である。

車両は、運転者が車両を運転するために操作するブレーキペダル装置１、及び運転者によるブレーキペダル装置１の操作に応じて車両の運動を変化させる制動出力装置３０，４０，５０，６０を備える。ブレーキペダル装置１は、運転席２２に座った運転者が車両を運転するために操作する装置であり、足により与えられたペダル踏力によって、一定の範囲内でペダル位置やペダル速度が変化し、また、足により与えられたペダル踏力に対して一定の範囲に拘束された回転あるいは直線運動を行う。運転のための他の操作入力装置として車両にはステアリング２１等も備わっているが、本発明には直接関係がないのでここでは触れない。

ブレーキペダル装置１において、ペダル位置とペダル反力あるいはペダル踏力の関係は、電気的な制御によって任意に設定することが出来る。ブレーキペダル装置１は、一般にペダル踏力に応じてペダル位置（ペダルストローク）が変化し、ペダル位置に応じてペダル反力が発生する。ブレーキペダル装置１は運転者の踏み込むペダル踏力に対してペダル反力を発生させ、運転者に快適なフィーリングを与えることができる。

本実施例の車両はバイワイヤ技術を採用している。すなわち、ブレーキペダル装置と制動出力装置の間には機械的接続が無く、通信経路１１１を介して通信により接続され、電気的な信号のやりとりにより情報が伝達される。ブレーキペダル装置への操作入力は電気的な信号として制動出力装置に伝えられ、制動出力装置は、伝えられた信号情報に基づいて制動出力を行う。ブレーキペダル装置１は、足で踏み込む作用点となる操作入力部３を備えている。バイワイヤ技術によれば、ブレーキペダル装置と制動出力装置は機械的接続を持たないため、ブレーキペダル装置１のペダル反力あるいはペダル踏力に対するペダル位置は、車両の制動出力と別に制御することが出来る。

ブレーキペダル装置１は、操作入力演算装置８によって電気的に制御可能なアクチュエータ４を備えている。アクチュエータ４は一般にはモータであり、電力を供給するかあるいは電流を流すと、回転軸９周りに部材２が回転するかあるいは回転方向の力が発生する。アクチュエータ４を制御することによって、ペダル反力を任意の大きさで生成することが出来る。また、アクチュエータ４を制御することによって、ペダル位置（ペダルストローク）やペダル速度を任意に変更することが出来る。

ここでは、運転者がブレーキペダル装置に対して行った全ての入力を操作入力と定義し、運転者の操作入力をブレーキペダル装置１が検出した情報を操作情報と定義する。操作入力あるいは操作情報は、ペダル位置、ペダル踏力、ペダル速度を含んでいる。ペダル速度はペダル位置の単位時間あたりの変位であり、ペダル位置を時間微分したものである。ペダル踏力とは、ブレーキペダルを動かすための力であり、具体的には運転者が操作入力部３を踏み込んだ力を意味する。ペダル踏力は、運転者が操作入力を行う際に抵抗しようとするペダル反力とほぼ同じ大きさの力である。ペダル位置が変動しない時、あるいはペダルが動いていない時、ペダル踏力とペダル反力が釣り合っていると言うことが出来る。

操作情報検出手段１１は操作入力を操作情報として検出する手段であり、ペダル位置検出手段とペダル踏力検出手段を含む。ペダル位置検出手段１２はペダル位置を検出するものであり、例えばアクチュエータ制御用センサ５のような形態をとる。ペダル位置検出手段１２は場合によってペダル速度を検出しても良く、ペダル位置に基づいてペダル速度を算出することによりペダル速度の検出を行っても良い。ペダル踏力検出手段６はペダル踏力を検出する。ただし、ペダル踏力検出手段６は力を検出する手段であり、ペダル踏力とペダル反力を同じものとして検出するため、ペダル踏力検出手段６はペダル反力を検出するということもできる。

操作入力演算装置８は、操作情報検出手段１１によって検出された操作情報に基づいてアクチュエータ４を制御する。操作入力演算装置８は、操作情報検出手段によって検出された操作情報に基づいて、ペダル反力を生成し、ペダル位置あるいはペダル速度を変更し、車両出力指令を決定し、決定した車両出力指令を、通信経路１１１を介して制動出力装置に伝達する。

制動出力装置３０，４０，５０，６０は、電気的に制御可能であり、その車両出力は車両の減速度あるいは制動力である。制動出力装置は伝達された制動出力指令に基づいて車両に制動力を発生させ、車両を減速させる。制動出力装置へ伝達される制動出力指令は車両の減速度あるいは制動力であっても良い。制動出力装置４０，５０，６０は基本的に制動出力装置３０と同じ構成をとる。

制動出力装置は例えばキャリパであり、ロータを押しつけるピストンの推力を電気的に制御可能な電動ブレーキであっても良い。制動出力装置が電動ブレーキである場合、電気的な力を発生させるアクチュエータを備えており、アクチュエータによって発生する力が減速器など機械的な構成を介してピストンの推力に変換される機構であり、ピストン推力を制御することによって車両の制動力を制御する機構であっても良い。制動出力装置は例えばキャリパであり、ロータを押しつけるピストンの推力を油圧によって発生させ、油圧を電気的に制御可能な電動油圧ブレーキであっても良い。制動出力装置が電動油圧ブレーキである場合、電気的な力を発生させるアクチュエータを備えており、アクチュエータによって油圧を変化させることが出来る機構であり、油圧を制御することによって車両の制動力を制御する機構であっても良い。制動出力装置へ伝達される車両出力指令は電動ブレーキの推力であっても良いし、電動油圧ブレーキの油圧であっても良い。

例えば、制動出力装置３０はキャリパ３４の発生する制動力をアクチュエータ３３で制御する。アクチュエータ３４は車両出力演算装置３２で制御される。制御出力装置の状態は制動出力装置状態センサ３５で検出することが出来る。車両出力演算装置３２は制動出力装置の状態に応じてアクチュエータ３３を制御する。車両出力演算装置３２は必要に応じて制御出力装置の状態を、通信経路１１１を介してブレーキペダル装置１に伝達しても良い。制御出力装置の状態には電動ブレーキの実推力あるいは電動油圧ブレーキの実油圧が含まれていても良い。

通信経路１１１は、ブレーキペダル装置と制動出力装置の間を接続している電気信号による情報経路であり、物理的には電線で構成されている。ブレーキペダル装置と制動出力装置は空間的に離れた場所に設置されている場合が多く、その間の情報は一般的に時分割多重通信方式の電気信号を用い、通信経路１１１を介してやりとりされる。通信経路１１１に用いられる電気信号の形式はシリアル通信でも良いし、ＣＡＮやFlaxRay、ＬＡＮ等の多重通信でも良い。

図３は、操作入力演算装置と車両出力演算装置と通信経路の構成例を示す図である。

図３（ａ）は、通信経路が１つであり、制動出力装置１５１〜１５４を一つの車両出力演算装置１５０で制御する例を示している。例えば、ＡＢＳ装置や横滑り防止装置のように油圧を制御する装置が一つだけであり、各キャリパには油圧を伝達し、操作入力演算装置８との電気的な通信は一つの通信経路１１１を介して行うような構成が、本例に該当する。

図３（ｂ）は、通信経路が２つあり、制動出力装置１５６，１５７，１５９，１６０を複数の車両出力演算装置１５５，１５８で制御する例を示している。例えば、車両の前輪と後輪で別系統の油圧システムとなっている場合、油圧を制御する装置は二つとなり、操作入力演算装置８との電気的な通信を行う経路も二つ必要となる。この場合、系統が二つになることにより、信頼性の向上を図ることが出来ると共に、系統別の車両出力を行うことで車両運動性能の向上を図ることが出来る。

図３（ｃ）は、通信経路は１つであるが、制動出力装置１６５〜１６８をそれぞれ別の車両出力演算装置１６１〜１６４で制御する例を示している。例えば、車両の四輪全てに電動ブレーキを装着している場合、各輪に車両出力を制御する装置が備えられ、操作入力演算装置と通信を行っている場合が本例に該当する。車両の四輪全てが独立に車両出力を制御する事により、高いレベルで車両運動性能の向上を図ることが出来る。

図３（ｄ）は、通信経路が２つあり、制動出力装置１７３〜１７６をそれぞれ別の制動出力装置１６９〜１７２で制御する例を示している。例えば、車両の四輪全てに電動ブレーキを装着し、各輪に車両出力を制御する装置が備えられている場合に、前右輪と後左輪が同じ通信経路を介して操作入力演算装置８と通信を行い、前左輪と後右輪が同じ通信経路を介して操作入力演算装置８と通信を行う構成である。あるいは、車両の四輪全てに電動ブレーキを装着し、各輪に制動出力を制御する装置が備えられている場合に、前二輪が同じ通信経路を介して操作入力演算装置と通信を行い、後二輪が同じ通信経路を介して操作入力演算装置と通信を行うような構成である。この場合、通信経路が二重になることにより、片側の通信経路に障害や故障が発生した場合においても、もう片側の通信経路に属する制動出力装置が作動するため、車両全体としての信頼性の向上を図ることが出来る。

図４は、ブレーキペダル装置の一例を示した図である。図４（ａ）はブレーキペダル装置を車両に取り付けた時に運転席から見た場合を正面とした時の正面図であり、図４（ｂ）は側面図である。図示したブレーキペダル装置は、アクチュエータ２０１、減速器２０２、ペダルスイッチ２０３、ペダルストロークセンサ２０４，２０５、原点位置ストッパ２０６、ペダル端２０８を備えている。

アクチュエータ２０１は電動機あるいはモータであり、電力を供給したり電流を流したりすることによって回転したり、回転方向の力を発生させたりする。アクチュエータ２０１は、ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣ誘導モータ、あるいはＡＣ同期モータとすることができる。減速器２０２は歯車によるもの、遊星ギアによるもの、あるいは差動減速器によるものであっても良い。ペダルスイッチ２０３は、ペダルが踏まれている時と踏まれていない時を判別することが出来るスイッチである。ペダルストロークセンサ２０４，２０５は、ペダル位置を検出することが出来る。ペダルストロークセンサを二つ備えていることにより、ペダル位置検出の精度を上げることが出来、一方の故障に対する耐性を得ることによる信頼性の向上が可能になる。

原点位置とは、運転者がペダルを踏んでいない時のペダル位置であり、一般的にブレーキペダル装置にペダル踏力がかかっていないかほとんどかかっていない時のペダル位置である。原点位置にペダルがある時、ペダル位置あるいはペダルストロークは０である。原点位置にペダルがあるかどうかはペダルスイッチ２０３、あるいはペダルストロークセンサ２０４，２０５によって判断することができる。原点位置にペダルがある場合、ペダルは踏み込まれていないと判断される。

部材２０７は、図４（ｂ）で見て左側への移動は原点位置ストッパ２０６に当たる所まで可能である。図４（ｂ）で見て左側への移動、すなわち原点位置へ移動する方向を、運転席方向あるいは手前方向あるいは戻し方向あるいは放し方向と定義する。図４（ｂ）で見て左側への移動、すなわちペダルを踏み込んだ時に移動する方向を、奥方向あるいは踏み方向と定義する。ペダル端２０８は運転者が踏み込む部分であり、ブレーキペダル装置１の入力部３に相当する。ペダル端２０８にペダル踏力がかかるとペダルがストロークし、例えば２０９のようにペダル位置が移動する。

図５は、ブレーキペダル装置の一例を模式的に示したものである。図６は、図５のブレーキペダル装置及び関連する装置について模式的に示したブロック図である。

図示したブレーキペダル装置はパッシブ反力手段２２１を備えている。アクチュエータ４によって生成されるペダル反力はアクティブ反力と呼ばれ、パッシブ反力手段２２１によって生成されるペダル反力はパッシブ反力と呼ばれる。パッシブ反力手段２２１はバネによる機構であったりストロークシミュレータのような粘性をもった油圧機構であったりしても良い。パッシブ反力手段２２１によって生成されるパッシブ反力は、パッシブ反力手段２２１の機械的特性によって定まり、電気的に制御することが出来ない。本例のブレーキペダル装置は、アクティブ反力とパッシブ反力を合わせたペダル反力を生成することが出来る。アクチュエータ４が十分なペダル反力を生成出来る場合は、パッシブ反力手段２２１を用いず、アクティブ反力だけでペダル装置を構成しても良い。

図７は、パッシブ反力、アクティブ反力及びペダル反力の関係の一例を示す説明図である。図７（ａ）に示すように、パッシブ反力３０１は、あるペダル位置に対するペダル反力が機械的に決まっており、電気的な要素によって変化しない。アクティブ反力はパッシブ反力に加えられるか減じられることにより、ペダル反力を生成する。アクティブ反力は電気的な要素によって任意に変化することが出来るため、ペダル反力を例えば３０２から３０３の範囲で変化させることが出来る。パッシブ反力３０１はペダル位置が大きくなればなるほど大きくなるが、アクティブ反力で変化させることの出来るペダル反力の幅はペダル位置に関わらず一定である。パッシブ反力３０１を中心としてアクティブ反力を加えたペダル反力は３０２から３０３の間の任意の値を取れるため、例えば図７（ｂ）に示すようなペダル反力３０４を実現することが出来る。パッシブ反力手段を用いることによってアクチュエータ４の容量あるいは大きさあるいは消費電力を小さくすることが出来る。

ブレーキペダル装置は、アクチュエータ制御用センサ２２２、ペダル回転角センサ２２３、ペダルストロークセンサ２２４を備えている。アクチュエータ制御用センサ２２２は、アクチュエータ４の回転角度あるいは回転位相を検出することが出来る。センサ２２２は光あるいは磁気を用いたエンコーダであっても良いし、レゾルバであっても良い。ペダル回転角センサ２２３は、回転軸９に対して部材２が回転した角度を検出することが出来る。センサ２２３は可変抵抗を用いたポテンショメータあるいはロータリエンコーダであっても良いし、回転スリットを用いて光ピックアップで検知する方式であっても良いし、磁気素子を用いて、磁気の変化を検知する方式であっても良い。ペダルストロークセンサ２２４は、部材２あるいはペダル端２０８がストロークした量あるいはペダル位置を検出することが出来る。センサ２２４は可変抵抗を用いたポテンショメータであっても良いし、磁気回路を用いて磁気抵抗の変化として変位幅を検出する方法であっても良い。ペダル位置検出手段１２にはセンサ２２２，２２３，２２４の内少なくとも一つが含まれる。

ここでは、ペダル位置あるいはペダルストロークは奥方向へ行くほど大きな値を取り、手前方向へ行くほど小さな値を取ると定義する。ペダルを手前側から奥側に移動させる時ペダルを踏むあるいは踏み込むと定義し、ペダルを奥側から手前側に移動させる時ペダルを放すあるいは戻すと定義する。ペダル位置を変更しないようにペダルを維持している時、ペダルを保持すると定義する。一般的なブレーキペダル装置において、最大限にストロークさせた時のペダル位置は０．０６〜０．１ｍ程度である。

図示したブレーキペダル装置は、ペダル踏力センサ２２７を備えている。ペダル踏力センサ２２７は、運転者がペダルを踏み込むペダル踏力あるいはペダルが運転者の足を押し返すペダル反力を検出することが出来る。このブレーキペダル装置は、また、ロッド力センサ２２８を備えている。ロッド力センサ２２８は、部材２とパッシブ反力手段２２１の間に働く力を検出することが出来る。センサ２２７，２２８は、例えば歪みゲージの抵抗変化を用いて力を検出する構成であっても良い。センサ２２７，２２８の内、少なくとも一つを用いてペダル踏力を検出することができ、ペダル踏力検出手段６にはセンサ２２７，２２８の内少なくとも一つが含まれる。ペダル踏力検出手段６は、ペダルの構造物に歪ゲージを取り付け、歪ゲージの微小変位による抵抗変化を計測することでペダル踏力を検知してもよい。なお、ペダルを踏み込む時のペダル踏力を正とする。

図示したペダル装置は、ペダルスイッチ２０３を備えている。ペダル装置１がブレーキペダルである場合、ペダルスイッチ２０３はブレーキスイッチであり、ペダル装置１がアクセルペダルである場合、ペダルスイッチ２０３はアクセルスイッチである。

ブレーキペダル装置１は、車両情報検出手段２４１を用いて車両情報を検出する。車両情報には、車輪速、車速、加速度、ヨーレート、アクセルペダルが踏まれているかどうかなどが含まれる。車両情報検出手段２４１には、車輪速センサ２５１、車速センサ２５２、加速度センサ２５３、ヨーレートセンサ２５４、アクセルスイッチ２５７が含まれる。

車輪速センサ２５１は、車軸に取付けた磁気回路を用いて車輪の回転数を検出する方式や、スリットを入れた円盤を車軸に取り付け光によって車輪の回転数を検出する方式とすることができる。車速センサ２５２は、直接車両の速度を検出する方式でも良いし、車輪速センサ２５１で得られた車輪速を元に車速を求める方式でも良い。加速度センサ２５３は、例えば歪みゲージを使用して車両にかかる加速度を検出する方式とすることができる。アクセルスイッチ２５７は、アクセルペダルが踏み込まれているかどうかを検出する。

図８は、ブレーキペダル装置の種々の形態を示す模式図である。図８（ａ）は、回転軸４０１に対して操作入力部４０２が下になっているブレーキペダル装置の例である。図８（ｂ）は、回転軸４０４に対して操作入力部４０３が上になっているブレーキペダル装置の例である。図８（ｃ）は、回転軸を持っておらず、操作入力部４０５への操作入力に対してブレーキペダル装置が直動する例を示している。図８（ｄ）は、回転軸４０６とアクチュエータ４０７が別になっているブレーキペダル装置の例である。アクチュエータ４０７の回転出力は、回転直動変換機構４０８により直動方向の出力に変換され部材４０９に作用する事によって、ペダル端４１０を移動させたりペダル反力を発生させたりする。回転直動変換手段としては例えばウォームギアを用いてもよいし、ボールねじを用いてもよい。

図８（ｅ）は、アクチュエータ４１１が回転電動機ではなく、直動方向に変位したり力を出したりすることが出来るブレーキペダル装置の例である。アクチュエータ４１１の出力が部材４１２に作用することによって、ペダル位置を移動させたりペダル反力を発生させたりする。アクチュエータ４１１は例えばソレノイドであっても良い。図８（ｆ）は、パッシブ反力手段４１４が回転軸４１３に取り付けられているブレーキペダル装置の例を示している。図８（ｇ）は、パッシブ反力手段４１５が回転軸付近に取り付けられているブレーキペダル装置の例である。

操作入力演算装置８は、車両情報を用いて、操作入力部を制御する。操作入力演算装置８は、また、操作情報、車両情報を用いて、車両出力指令を制動出力装置に伝達し、制動出力を発生させる。運転者はペダル位置とペダル反力を感じながら車両を操作しているため、ペダル位置とペダル反力と車両出力の関係によって、運転しやすさ（操作性）や疲労しにくさ、運転の楽しさ（快適性）が変化する。そのため、ブレーキペダル装置は、ペダル位置、ペダル反力、車両出力を適切な関係になるように制御する。

ペダル反力は、例えば図９に示すように設定することが出来る。図９（ａ）の４５１は剛性反力と呼ぶことができ、ペダル位置に応じて大きさの変わる反力である。ペダル位置が大きくなればなるほど剛性反力が大きくなる。同じペダル位置に対して比較的剛性反力が大きいペダルは堅いペダルであると言うことが出来る。あるペダル位置に対して比較的剛性反力が小さいペダルは柔らかいペダルであると言うことが出来る。図９（ｂ）の４５３は粘性反力と呼ぶことが出来、ペダル速度に応じて大きさの代わる反力である。ペダル速度が大きくなればなるほど粘性反力が大きくなる。例えばペダルを踏み込んだ時のペダル速度が図９（ｃ）のようであった場合、粘性反力は図９（ｄ）のようになる。ペダル反力は剛性反力と粘性反力を合計したものとすることが出来、図９（ａ）の４５２のように設定される。

ペダル反力をＦ、ペダル位置をｘとすると、ペダル速度はdx/dtで表される。また、ペダル位置に依存する剛性反力をＦｋ(ｘ)、ペダル速度に依存する粘性反力をFd(dx/dt)とすると
F=Fk(x)+Fd(dx/dt)
あるいは
F=Fk(x)+Kd×dx/dt
となる。ここで、
Fd(dx/dt)=Kd×dx/dt
であり、Kdは予め定められた定数である。

車両出力は、例えば図１０のように設定することが出来る。車両出力は操作入力と相関を持っていなければならない。車両出力は、ペダル位置に基づいて図１０に示すように下に凸になるように設定される。

本実施例では制動力はペダル位置に基づいて算出する。図１１は本発明の制御則の一実施例を示すフローチャートであり、図１２は本発明を適用した場合のペダル位置及びペダル反力及び制動力の一例を示す図である。

図１２（ａ）のペダル反力と図１２（ｄ）のペダル踏力はほぼ等価であり、お互いに呼び替えて用いても良い。図１２（ａ）の５２０は、通常の走行時あるいは通常のブレーキング動作におけるペダル位置に対するペダル反力の特性を示している。図１２（ｄ）の５４１は、横軸を時間とした時のペダル踏力を示している。図１２（ｃ）の５４２は、横軸を時間とした時のペダル位置である。図１２（ｂ）の５６１は、横軸を時間とした時の制動力を示している。

本実施例は、車両が停止している時あるいはほぼ停止している時におけるブレーキペダル装置に適用される。図１１を参照して、ステップ５０１で、車両が停止しているかどうか判定する。ステップ５０１の判定で車両が停止していなければ、車両が停止するまで、ペダル位置とペダル反力の関係は５２０の特性の通りであり、一般的なブレーキペダルと同様の機能を持ち、通常のブレーキング動作が可能である。

車両が停止しているかどうかは、車両情報検出手段２４１により検出した車両情報から判断しても良い。また、本実施例はブレーキに関するものであり、車両が微少に動いていてもブレーキペダルの踏み込みにより、車両は停止すると考えることが出来るので、完全に車両が停止していない場合でも車両の運動が微少なら車両は停止していると判断しても良い。具体的には、車輪速センサ２５１によって全ての車輪の車輪速度がほとんど０であることが検出されれば、車両が停止していると判断することができる。また、車速センサ２５２によって検出された車両速度がほとんど０であれば、車両が停止していると判断しても良い。加速度センサ２５３によって検出された加速度や、ヨーレートセンサ２５４によって検出されたヨーレートがほとんど０でなければ、車両は停止していないと判断しても良い。

ステップ５０１の判定で車両が停止していると判定されれば、ステップ５０２に進み、ペダル踏力が閾値Ａを超えたかどうか判定する。ステップ５０２の判定でペダル踏力が閾値Ａを超えていればステップ５０３に進み、ペダル位置が戻らないようにする。閾値Ａは図１２（ｄ）に５２１で示されている。

ペダル位置あるいはペダル反力をアクチュエータで制御している場合、ペダル踏力とペダル位置の関係は計算によって求めることが出来る。そのため、ステップ５０２は、ペダル位置が閾値Ａ’を超えたかどうかで判定することが可能である。同様に、ステップ５０２は、制動力が閾値Ａ“を超えたかどうかで判定することが可能である。閾値Ａ’は５２５で示され、ペダル反力が閾値Ａとなるペダル位置である。閾値Ａ”は５６４で示され、ペダル反力が閾値Ａとなるかペダル位置が閾値Ａ’となる場合の制動力である。

車両を停止させずにブレーキ操作を行いながら走行する場合には、ステップ５０２の判定がＮｏになるように閾値Ａを設定する。閾値Ａはペダル位置が十分に踏み込まれ、車両が停止するのに十分な制動力が発生するペダル踏力に設定する。一般的に閾値Ａは１５０〜２００Ｎ程度である。

図１２において、ペダル踏力が閾値Ａ（５２１）を超えるポイントは５２９であり、その時の時間が５４３である。時間５４３より前の時間５４６では、ペダル踏力が閾値Ａを超えていない。そのためステップ５０２の判定がＮｏとなり、ペダルは５２０に沿った通常のストロークとペダル反力を持つ。すなわち、時間５４６では、ペダル踏力とペダル位置が５２０の関係となり、ペダル位置に応じて制動力が発生するため、通常のペダルと同様に車両の制動力を操作することが出来る。

ステップ５０３でペダル位置が戻らない状態になった場合、足をペダルから放してもペダルは踏み込んだ位置のままであり、踏み込んだペダル位置が保持される。ただし、ペダル位置は戻らないだけであり、閾値Ａよりも大きなペダル踏力で踏み込めばさらに奥まで踏み込むことが可能である。一般的な踏み込みでは、ちょうど閾値Ａ超えた時に足を放すことはなく、閾値Ａよりも大きなペダル踏力により踏み込みを行うことが多い。閾値Ａを超えて踏み込んだ後、ペダル踏力を減らして足を放そうとしたポイントは５３０であり、この時のペダル位置が５２７である。

図１２（ｄ）ではポイント５３０のあとペダル踏力が減少しているが、ペダルが戻らない状態であるため、図１２（ｃ）に示すようにペダル位置が保持される。また、ペダルが戻らない状態ではペダル位置が保持されているため、図１２（ｂ）に示すようにペダル位置に応じた制動力が発生し続ける。ポイント５３０になった後、足を放した場合、ペダル位置は５２７で保持され、制動力は５６５で保持される。ペダルが戻らない状態は時間５４７の間であるが、この間では足をブレーキペダルから放していても車両を停止させ続けることが出来る。すなわち、制動力で車両を運転している時間５４６と車両を停止している時間５４７を、ペダルを踏み換えたりスイッチやレバーを操作したりせずに意図的に切り替えることが可能である。

ステップ５０４では、アクセルペダルが踏まれたかどうかを判定する。アクセルペダルが踏まれたかどうかは、車両情報検出手段により検出されたアクセルスイッチを用いて判定しても良い。また、アクセルペダルが踏まれたかどうかは、アクセルペダルのペダル踏力が０に近い所定の閾値を超えたかどうか、あるいは、アクセルペダルのペダル位置が０に近い所定の閾値を超えたかどうかで判定しても良い。

アクセルペダルが踏まれた場合、運転者は車両を発進させようとしている可能性があるので、車両が停止し続ける状態を解除する。ステップ５０４でアクセルペダルが踏まれていると判断したら、ステップ５１０に進み、ペダル位置が戻らない状態を解除する。

ステップ５０５及びステップ５０６は、ペダルが戻らない状態でさらに踏み増すための制御則である。ステップ５０５ではペダル踏力が閾値Ｃを超えたかどうか判定する。閾値Ｃは、その時点のペダル位置におけるペダル反力に相当する。閾値Ｃはその踏み込みが踏み増しであるかどうかを判定する閾値であるので、一般的に閾値Ｃは閾値Ａよりも大きい。

時間５４７ではペダル位置は踏み増しで奥の方向へしかストロークしないので、その時点でのペダル位置は、時間５４７の中でその時点より前に踏まれた最大のペダル踏力の結果ストロークした位置である。閾値Ｃは、時間５４７の中でその時点より前に踏まれた最大のペダル踏力に相当する。

ステップ５０５でペダル踏力が閾値Ｃを超えている場合、ペダルにはその時点のペダル位置に相当する反力が発生する（一般的に閾値Ｃと同じか閾値Ｃより大きい）。すなわち、５２０に従ってペダル反力が発生する。そのため、踏み方向のみ通常のペダルと同じように５２０に沿ってペダル位置がストロークする。このように、ペダルが戻らない状態でステップ５０７の判定がYesになっていなければペダルを踏み増しすることが出来る。

ペダルを踏み増しした状態で足をペダルから足を放すと、ペダルは踏み増したペダル位置で保持される。制動力はペダル位置に応じて出力されるのでペダルの踏み増しによって制動力を大きくすることが出来る。踏み増すと、ペダル位置が大きくなるため、閾値Ｃも大きくなる。例えば、ポイント５３０の状態から踏み増しを行うと、ペダル踏力が閾値Ｃ（５２３）を超えると、ペダルの反力が５２０に沿って発生し、さらにペダル踏力が増すとポイント５３１あるいは５５０までペダルがストロークし、制動力が増す。ポイント５３１になった後足を放した場合、ペダル位置は５２８で保持され、制動力は５６４で保持される。

踏み増しでポイント５３０が５３１になった場合、新しい閾値Ｃは５２４となる。さらに踏み増しを行う場合は、閾値Ｃ（５２４）よりも大きいペダル踏力で踏み込むことが必要である。閾値Ｃは、ステップ５０３からステップ５０７までの間にペダルにかけられた最大のペダル踏力に等しい。

ペダル踏力が閾値Ｂを下回るまでは、閾値Ｃより大きなペダル踏力で踏み込むことで踏み増しをする事が出来る。ステップ５０７では、ペダル踏力が閾値Ｂを下回ったかどうか判定する。閾値Ｂは例えば図１２で５２２である。ステップ５０７では、ペダル位置が保持された後、運転者がペダルを放そうとしているかどうかを判定する。閾値Ｂは運転者がペダルから足を放そうとしているかどうかを判定出来るペダル踏力であり、一般的に２０〜４０Ｎである。

ペダル踏力が閾値Ｂを下回ると、閾値Ｃより大きなペダル踏力で踏み込むことでペダルが戻らない状態を解除することが出来る。すなわち、ペダル位置が保持した後一度ペダルを放しもう一度踏み込むとペダル位置の保持が解除される。ステップ５０７がYesになった後にステップ５０９でペダル踏力が閾値Ｃを超えた場合は、ステップ５１０に進み、ペダル位置が戻らない状態を解除する。

ステップ５０８ではアクセルペダルが踏まれたかどうか判定する。ステップ５０８はステップ５０４と同じ処理であり、アクセルペダルが踏まれたと判定された場合、ステップ５１０へ進みペダル位置が戻らない状態を解除する。

ステップ５０９でペダル踏力の判定に閾値Ｃを用いる理由は、ペダル位置が戻らない状態を解除すると、ペダルにはペダル位置に応じたペダル反力が発生するので、閾値Ｃにしておかないとペダル位置が戻らない状態を解除した直後にペダル反力とペダル踏力の釣り合いが取れず、ペダルが勝手に動いたり運転者に違和感を与えたりするからである。

ステップ５１０でペダルが戻らない状態を解除した場合、ペダル反力は５２０に沿って発生し、ペダル位置は５２０に沿ってペダル踏力に応じたストロークをする。例えば図１２でペダル踏力が５２２を下回った後、ポイント５５１でペダル踏力が閾値Ｃを上回ると、その時点５４５以降の時間５４８では、ペダル踏力とペダル位置と制動力が通常のペダルと同様の関係となり、通常のブレーキング動作や車両運転操作を行うことが出来る。

また、閾値Ｃ＞閾値Ａなので、一度ステップ５０９の判定がYesになった後、再びステップ５０２の判定をするためには、一度ペダル踏力が閾値Ｂを下回っていなければならない。

上記の動作は、例えば足踏み式のパーキングブレーキ等と同じである。上記により、パーキングブレーキ等の機能を踏み替え無しで実現することが出来る。上記の動作により走行状態から停止するためのブレーキング動作を行い、そのままペダルを踏み込むことで、ペダルから足を放しても車両を停止させ続けることが出来る。さらに、アクセルを踏むか、ペダルをもう一度踏むことにより任意のタイミングで車両の停止状態を解除し、発進やクリープ走行を行うことが出来る。

図１３は本発明の実施例２のシステムを示す模式図、図１４は実施例２のシステムを示すブロック図である。図１３に示すシステムは、マスタシリンダと油圧配管を持つ従来からあるブレーキシステムを前提とする。本発明は、マスタシリンダと油圧配管を持つ、従来の電動ブレーキシステムにも同様に適用することができる。

車両は、運転者が車両を運転するために操作するブレーキペダル装置１、及び運転者によるブレーキペダル装置１の操作に応じて車両に制動をかけ減速するための制動出力装置６０５〜６０８を備える。制動出力装置６０５〜６０８は、油圧によってピストンをロータに押しつけ摩擦材によって車両に制動をかけ減速するための油圧キャリパである。ブレーキペダル装置１と制動出力装置６０５〜６０８の間は機械的接続あるいは油圧配管を介して接続されており、ブレーキペダル装置１と制動出力装置６０５〜６０８の間には電気的な信号のやりとりがない。

ブレーキペダル装置１はアクチュエータ４を備え、ペダル位置あるいはペダル反力を電気的に制御可能なブレーキペダル装置である。ブレーキペダル装置１は、操作入力部３に加えられたペダル踏力に応じてペダル位置をストロークし、ペダル位置に応じたペダル反力を生成する。ペダル位置とペダル反力あるいはペダル踏力の関係は、電気的な制御によって任意に設定することが出来る。ブレーキペダル装置への操作入力は、プッシュロッド６０１を介して負圧ブースタ６０２で倍力される。倍力された操作入力は、マスタシリンダ６０３で油圧に変換される。マスタシリンダ６０３で生成された油圧は、配管を介して油圧モジュール６０４に達し、油圧モジュール６０４で分配され油圧キャリパ６０５〜６０８に伝達される。

実施例２においては、ペダル位置と制動力の関係は機械的な条件により決定されてしまうが、ペダル位置とペダル反力及びペダル踏力と制動力の関係は、ブレーキペダル装置を電気的に制御することにより可変とすることが出来る。実施例１において説明された本発明の基本的な方式は、ペダル位置に対する制動力の関係が可変であることを必須としない。そのため、本発明の基本的な方式は、実施例２にも適用することが可能である。したがって、バイワイヤ技術によらない従来の車両であっても、本発明のブレーキペダル装置１を用いるだけで本発明の基本的な方式を適用しその主たる効果を享受することが可能である。

本発明の一実施例のシステム構成図。 本発明の一実施例のシステムブロック図。 操作入力演算装置と車両出力演算装置と通信経路の構成の一例を示す模式図。 操作入力装置の一実施例を示す模式図。 操作入力装置の一実施例を示す模式図。 操作入力装置の一実施例を示すブロック図。 ペダル反力の特性の一実施例を示すグラフ図。 操作入力装置の他の実施例を示す模式図。 ペダル反力の特性の一実施例を示すグラフ図。 車両出力の特性の一実施例を示すグラフ図。 本発明の制御則の一実施例を示すフローチャート。 本発明を適用した場合のペダル位置及びペダル反力及び制動力の一例を示す図。 本発明の他の実施例のシステム構成図。 本発明の他の実施例のシステムブロック図。

符号の説明

１…ブレーキペダル装置、３…操作入力部、４…アクチュエータ、６…ペダル踏力検出手段、８…操作入力演算装置、１２…ペダル位置検出手段、３０，４０，５０，６０…制動出力装置、１１１…通信経路、２４１…車両情報検出手段

Claims (11)

1. ペダルと、アクチュエータとを備え、ペダル位置あるいはペダル反力を電気的に制御するブレーキペダル装置において、
   踏み込んだ後ペダルから足を放しても、踏み込みによるペダル位置を戻らないようにし、車両に制動力を発生し続けることを特徴とするブレーキペダル装置。
2. 請求項１記載のブレーキペダル装置において、所定ペダル踏力以上の踏み込みが行われると、ペダル位置を戻らないように保持することを特徴とするブレーキペダル装置。
3. 請求項１記載のブレーキペダル装置において、所定ペダル位置以上の踏み込みが行われると、ペダル位置を戻らないように保持することを特徴とするブレーキペダル装置。
4. 請求項３記載のブレーキペダル装置において、ペダル位置が戻らないように保持されている間、ペダル位置に応じた制動力を発生することを特徴とするブレーキペダル装置。
5. 請求項１記載のブレーキペダル装置において、前記ペダル位置を保持した状態において、そのペダル位置でのペダル反力よりも大きなペダル踏力で踏み込まれた時は、そのペダル踏力に応じたペダル位置までペダルが移動することを特徴とするブレーキペダル装置。
6. 請求項５記載のブレーキペダル装置において、前記移動したペダル位置に応じた制動力を発生することを特徴とするブレーキペダル装置。
7. 請求項１記載のブレーキペダル装置において、前記ペダル位置を保持した状態において、前記ペダルのペダル踏力が所定以下になった後、所定ペダル踏力以上になったときは、前記保持状態を解除することを特徴とするブレーキペダル装置。
8. 請求項７記載のブレーキペダル装置において、前記保持状態を解除するためのペダル踏力は、そのペダル位置でのペダル反力に等しいことを特徴とするブレーキペダル装置。
9. 請求項１記載のブレーキペダル装置において、車両の速度が所定以下のときに、ペダル位置を戻らないようにすることを特徴とするブレーキペダル装置。
10. 請求項１記載のブレーキペダル装置において、アクセルペダルが踏まれたとき前記保持状態を解除することを特徴とするブレーキペダル装置。
11. ペダル位置及びペダル踏力を検出し、前記ペダル位置とペダル踏力とに基づいて、アクチュエータによりペダル位置あるいはペダル反力を電気的に制御するブレーキペダル装置において、
    所定ペダル踏力以上の踏み込み、又は、所定ペダル位置以上の踏み込みが検出されると、ペダル位置が戻らないようにアクチュエータを制御し、車両に制動力を発生するブレーキペダル装置。

Images