JP2008284913A

JP2008284913A - 車両用操作装置

Info

Publication number: JP2008284913A
Application number: JP2007129515A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Sonoda; 恭幸園田; Akira Matsui; 亮松井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2008-11-27

Abstract

【課題】車体に作用する不整路面入力に対して、望まない加減速操作を不要とする。
【解決手段】アクセルペダル６の踏込みに伴って摺動する摺動軸１３に摩擦力調整装置１を取付け、例えば所定時間内のアクセルペダル６の開閉時間が所定時間未満である場合、不整路面であるとして摩擦力調整装置１内のコイルに通電する。コイルに通電された状態の摩擦力調整装置１は、アクセルペダル６の踏込み時に摩擦力が大きくなり、踏戻し時には小さくなるようにしてあるので、不整路面入力によってアクセルペダル６が不要に踏込まれるのを抑制防止して加減速変動を抑制し、もって運転者の望まない加減速操作を不要とすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転者がアクセルペダルを操作して車両の加減速を調整するための車両用操作装置に関するものである。

アクセルペダルの反力を制御するシステムとしては、例えば下記特許文献１に記載されるものがある。この特許文献１に記載されるシステムでは、自車両の状態及び自車両周囲の走行環境を検出し、自車両と周辺物体との接触の可能性を求め、その接触の可能性に応じてアクセルペダルの反力を制御し、運転者に注意を促すようにしている。しかしながら、このシステムでは、運転者に注意を促すためにだけアクセルペダルの反力を制御しているため、車両に生じた外乱によって運転者がアクセルペダルを踏み込んでしまう現象に対しては効果がない。

これに対し、例えば下記特許文献２或いは特許文献３に記載されるシステムでは、車体に外乱が入ったときの車体の動きと人間の動きのシートの動特性による違いによって運転者の意志とは別にアクセルペダルを踏み込んでしまうことを解決すべく、上下加速度などから不整路面による入力を検出し、その入力に応じた反力をアクセルペダルに与えることで意図しない加速を抑制するようにしている。具体的には、上下加速度などによる不整路面入力が及ぼすアクセルペダル操作力を推定し、この推定されたアクセルペダル操作力に抗する反力をアクセルペダルに付与する。
特開２００４−１０６６７３号公報特開２００６−１１７１０２号公報特開２００６−１６８６１４号公報

運転者の体格は運転者毎に異なる上、運転者の運転姿勢も運転中、常に変化するため、車両加速度などを用いた不整路面入力によるアクセルペダル操作力の推定には必ず誤差が生じる。例えば、アクセルペダルを少し踏込んだ状態での緩い加速走行時又は一定速走行時に不整路面入力が生じ、その不整路面入力によるアクセルペダル操作力を実際の操作力より大きく推定した場合、アクセルペダルが戻されて車両に減速度が発生し、運転者に違和感を与える。これを見越して、不整路面入力によるアクセルペダル操作力を少なめに推定した場合、アクセルペダルが踏み込まれて車両に加速度が発生する。

これらの加減速変動に対して、運転者は或る程度の無駄時間の後に修正操作を行うべくアクセルペダルに修正操作力を加えるが、人間の修正操作力は遅れの大きいフィードバック系として作用するため更なる加減速変動が生じてしまう。これは、車両−人間の系が不安定であるために振動してしまうと言い換えることができる。つまり、運転者は加減速変動を繰り返した後、この振動モードを回避するため、望まない加減速操作（主としてアクセルペダルの解放）を強いられる。こうした問題について、前記従来のシステムは全く考慮していない。
本発明はこれらの諸問題を解決すべくなされたものであり、車体に作用する不整路面入力に対して、望まない加減速操作を行う必要がない車両用操作装置を提供することを目的とするものである。

以上の課題を解決するため、本発明に係る車両用操作装置は、運転者がアクセルペダルを操作して車両の加減速を調整するための車両用操作装置であって、アクセルペダルの操作時の摩擦力を調整する摩擦力調整手段を設け、その摩擦力調整手段によるアクセルペダル操作時の摩擦力を増減させて車両の加減速変動を抑制することを特徴とするものである。

本発明に係る車両用操作装置によれば、摩擦力調整手段によるアクセルペダル操作時の摩擦力を増減させて車両の加減速変動を抑制する構成としたため、不整路面入力によるアクセルペダル操作力を推定する必要がなく、例えばアクセルペダルの踏込み時の摩擦力を大きくすることにより、不整路面入力によるアクセルペダルの踏込みを抑制防止することができ、これにより望まない加減速操作を行う必要がない。

以下、図を参照して本発明の車両用操作装置を適用した車両の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の車両用操作装置を適用した第１実施形態としての車両の一例を示す概略構成図である。この例では、車両の種々の状態を状態計測センサ３で計測し、その計測信号に基づいて、アクセルペダルの摩擦力を調整するための摩擦力調整装置１に対し、摩擦力制御装置２から摩擦力制御指令が出力される。摩擦力制御装置２は、状態計測センサ３の計測信号からアクセルペダルに付与すべき目標摩擦力を算出設定し、この目標摩擦力を摩擦力調整装置１で達成するための制御信号を出力する。図２には、本発明の車両用操作装置を適用した車両の他の例を示す。この車両は、前記図１の車両の状態計測センサ３に加えてアクセルペダルの角度を検出するペダル角度センサ４及びアクセルペダルの踏力を検出するペダル踏力センサ５を設け、摩擦力制御装置２は、これらペダル角度センサ４及びペダル踏力センサ５で検出されたアクセルペダル角度、アクセルペダル踏力を考慮してアクセルペダルに付与すべき目標摩擦力を算出設定し、この目標摩擦力を達成するための制御信号を摩擦力調整装置１に出力する。図３には、本発明の車両操作装置を適用した車両の更に他の例を示す。この車両は、前記図２の車両の摩擦力制御装置２を上流側摩擦力制御装置２Ｕと下流側摩擦力制御装置２Ｌとに分割し、上流側摩擦力制御装置２Ｕでは、状態検出センサ３からの計測信号に応じて目標摩擦力を算出設定し、下流側摩擦力制御装置２Ｌでは、ペダル角度センサ４及びペダル踏力センサ５で検出されたアクセルペダル角度及びアクセルペダル踏力に応じて、上流側摩擦力制御装置２Ｕで設定された目標摩擦力を補正し、この補正された目標摩擦力を達成するための制御信号を摩擦力調整装置１に出力する。

図４には、アクセルペダル６と摩擦力調整装置１の具体的な構成の一例を示す。運転者はアクセルペダル６を操作してエンジンの出力をコントロールし、もって車両の加減速を調整する。この例では、アクセルペダル６はペダルアーム７に固定され、このペダルアーム７が、ブラケット８を介して、車体９のダッシュ下方に取付けられている。なお、符号１０はフロアを示す。ペダルアーム７は、中央部でくの字状に折り曲げられ、その折り曲がり部を、回転軸１１を介して、ブラケット８に回転自在に取付けることで、ペダルアーム７の図示下部に固定されたアクセルペダル６は車体９のダッシュ側に近づいたり遠ざかったりするように回転する。また、ブラケット８内には、図示しないリターンスプリングが内装されており、通常のアクセルペダルと同様に、アクセルペダル６が踏込まれたときに当該アクセルペダル６を元の位置に戻す力が発生するようになっている。アクセルペダル６、即ちペダルアーム７の回転運動は、当該ペダルアーム７の上端部に設けられた回転直動変換器１２によって摺動軸１３の直線運動として取出され、その直線運動量に応じてエンジンの出力が調整される。また、摺動軸１３には、摩擦力調整装置１の一部が接続され、同時に当該摩擦力調整装置１の一部は、ブラケット１４を介して車体９に固定されている。なお、この例は、摩擦力調整装置１が車体９のダッシュ側に、回転直動変換器１２が、それより遠い側に配設されたものである。図５には、アクセルペダル６と摩擦力調整装置１の具体的な構成の他の例を示す。この例は、回転直動変換器１２が車体９のダッシュ側に、摩擦力調整装置１が、それより遠い側に配設されたものであり、その他の具体的な構成は図４とほぼ同様である。そのため、同様の構成には同様の符号を附して、その詳細な説明を省略する。

図６には、アクセルペダル６と摩擦力調整装置１の具体的な構成の更に他の例を示す。この例では、アクセルペダル６は、回転軸１５を介して、ペダルアーム７の下端部に回転自在に取付けられている。また、ペダルアーム７の上端部は、回転軸１１を介して、ブラケット８に回転自在に取付けられ、当該ブラケット８は、車体９のダッシュ下方に取付けられている。このブラケット８には、個別のブラケット１６を介して、例えばストロークセンサからなるペダル角度センサ４が取付けられている。また、アクセルペダル６の下端部はフロア１０に当接している。従って、運転者がアクセルペダル６を踏込むと、当該アクセルペダル６の下端部フロア当接点と回転軸１１とを回転中心として、アクセルペダル６とペダルアーム７とが、図に破線で示すリンク機構のように回転し、そのうちのペダルアーム７の回転運動が回転直動変換器１２によって摺動軸１３の直線運動として取出され、その摺動軸１３の直線運動量をストロークセンサからなるペダル角度センサ４で計測してペダル角度を得る。この摺動軸１３には、連動する個別の摺動軸１８が連設され、この摺動軸に摩擦力調整装置１が取付けられ、当該摩擦力調整装置１は、個別のブラケット１９を介して車体９に固定されている。図７には、アクセルペダル６と摩擦力調整装置１の具体的な構成の更に他に例を示す。この例は、摩擦力調整装置１を回転軸１１と同軸に取付けると共に、ペダルアーム７に前述したペダル踏力センサ５を取付けたものであり、その他の具体的な構成は図６とほぼ同様である。そのため、同様の構成には同様の符号を附して、その詳細な説明を省略する。なお、ペダル踏力センサ５は、例えば歪み測定器からなり、アクセルペダル６を踏込んだときのペダルアーム７の歪みの大きさからペダル踏力を得る。

次に、前述したアクセルペダル６の具体的な取付構造に用いられ且つペダルアーム７の回転運動を直線運動として取出すための回転直動変換器１２の一例を図８に示す。前記図４〜図７のアクセルペダル取付構造に図示されたものに該当する。図８ａは回転直動変換器１２の詳細正面図、図８ｂは同回転直動変換器１２の詳細右側面図、図８ｃは同回転直動変換器１２の作用の説明図、図８ｄは同回転直動変換器１２の主要部の作用の説明図である。この回転直動変換器１２は、一方の部材、例えばペダルアーム７に長穴２０を開設し、他方の部材、例えば摺動軸１３に貫通した軸部材２１をペダルアーム７の長穴２０に挿通したものである。この軸部材２１はボルトからなり、摺動軸１３から突出するねじ部にセルフロック機構付きナット２２をかしめて軸部材２１が抜けないようにしてある。また、軸部材２１であるボルトの頭部とペダルアーム７との間、ペダルアーム７と摺動軸１３との間、摺動軸１３とセルフロック機構付きナット２２と間には、夫々ワッシャ２３が介装され、回転運動や摺動をし易くすると共に、夫々の部材を保護している。この回転直動変換器１２によれば、ペダルアーム７が回転軸１１を中心に回転すると、軸部材２１が長穴２０内を摺動しながら、回転軸１１と軸部材２１との距離を半径とする回転円の弦方向に移動するため、当該軸部材２１、即ち摺動軸１３の直線運動として取出せる。

図９には回転直動変換器１２の他の例を示す。図９ａは回転直動変換器１２の詳細左側面図、図９ｂは同回転直動変換器１２の正面図、図９ｃは同回転直動変換器１２の詳細右側面図、図９ｄは同回転直動変換器１２の作用の説明図、図９ｅは同回転直動変換器１２の主要部の作用の説明図である。この回転直動変換器１２は、前記図８の回転直動変換器１２が長穴内で軸部材を摺動させることで回転運動を直線運動に変換したのに対し、運動変換対象の二つの部材、例えばペダルアーム７と摺動軸１３の間にリンク部材２４を介装したものである。従って、ペダルアーム７とリンク部材２４の一方の端部とにボルトからなる軸部材２５を貫通し、その突出したねじ部にセルフロック機構付きナット２６をかしめて両者を回転自在に連結すると共に、リンク部材２４の他方の端部と摺動軸１３とにボルトからなる軸部材２７を貫通し、その突出したねじ部にセルフロック機構付きナット２８をかしめて両者を回転自在に連結する。なお、ボルトからなる軸部材２５の頭部とペダルアーム７との間、ペダルアーム７とリンク部材２４との間、リンク部材２４とセルフロック機構付きナット２６との間、ボルトからなる軸部材２７の頭部とリンク部材２４との間、リンク部材２４と摺動軸１３との間、摺動軸１３とセルフロック機構付きナット２８との間には、夫々ワッシャ２９が介装され、回転運動や摺動をし易くすると共に、夫々の部材を保護している。この回転直動変換器１２によれば、ペダルアーム７が回転軸１１と中心に回転すると、軸部材２１が、所謂ワットリンク機構のように作用して、摺動軸１３が直線運動する。

図１０には、前述した摩擦力調整装置１の一例を示す。図１０ａは摩擦力調整装置１の正面図、図１０ｂは、後述する摩擦部材の右側面図である。前述のように、アクセルペダル６の踏込み、踏戻しに伴って摺動軸１３は図の左右方向に直線運動する。同図では、アクセルペダル６の踏込み時に摺動軸１３は右方向に移動し、踏戻し時に左方向に移動する。そのため、摺動軸１３の図示左方端部には抜け止めのためのストッパ３０が形成されている。この摺動軸１３の周囲に摩擦力調整装置１が取付けられている。この摩擦力調整装置１は、摺動軸１３が挿通される有底円筒状の筐体３１と、当該筐体３１の開口部を塞ぐ蓋体３２と、筐体３１の内部に収納され且つ摺動軸１３に被嵌される比較的薄肉円筒状の摩擦部材３３と、当該摩擦部材３３の筐体３１底側に貼り付けられた鉄製リング部材３４とを備えて構成される。筐体３１と蓋体３２とは図示しない車体に固定され、筐体３１の開口部周縁にはコイル３５が埋設されている。また、筐体３１の底側外壁には、摺動軸１３のストッパ３０が当接するリング部材３６が貼り付けられている。摩擦部材３３の外周には、円周に沿って溝が形成され、この溝にゴム製リング３７が埋装され、筐体３１の内穴内に弾性的に且つ摺動可能に支持されている。蓋体３２の筐体３１開口部側には、次第に先細りとなるテーパ状の凹部が形成され、摩擦部材３３の蓋体３２側先端部は、当該蓋体３２のテーパ状凹部に密着するような次第に先細りのテーパ状に形成されている。また、摩擦部材３３には、長手方向に沿って、一カ所にスリットが形成され、所謂割りが入っている。

図１１には、摩擦力調整装置１の他の例を示す。図１１ａは摩擦力調整装置１の正面図、図１１ｂは摩擦部材の右側面図である。この摩擦力調整装置１は、図１の摩擦力調整装置と比較して、摺動軸１３のストッパ３０が図示右方端部に設けられたこと、それに伴いリング部材３６が蓋体３２に貼り付けられたこと、及びコイル３５が蓋体３２内部に埋設されたこと、摩擦部材３３が鉄製であり、そのため鉄製リング部材がないことを除き、具体的な構成は図１０の摩擦力調整装置と同じである。そこで、同様の構成には同様の符号を附して、その詳細な説明を省略する。また、図１２には、摩擦部材３３の他の例を示す。この摩擦部材３３は、前記図１０、図１１の摩擦部材３３を二つの部材３３Ｕ，３３Ｌに分割し、それを薄い弾性部材３８で接合したものである。弾性部材３８は、部材３３Ｕ、３３Ｌの隙間にゴム部材などを射出して形成してもよい。

これらの摩擦力調整装置によれば、例えばコイル３５に通電すると摩擦部材３３が蓋体３２方向に移動され、蓋体３２のテーパ状凹部と摩擦部材３３のテーパ状先端部とが当接する。このように蓋体３２のテーパ状凹部と摩擦部材３３のテーパ状先端部とが当接している状態で、更にアクセルペダル６を踏込んで摺動軸１３をアクセル開方向に移動しようとすると、摩擦部材３３と摺動軸１３との間で大きな摩擦力が発生し、アクセルペダル６のそれ以上の踏込みが抑制される。なお、このような摩擦力調整装置に代えて、例えば特開２００６−２８５３０６号公報に記載されるアクティブ反力調整装置を用いてもよい。このアクティブ反力調整装置は、例えばアクセルペダルの操作量を検出する操作量検出センサと、アクセルペダルの操作力を検出する操作力検出センサと、アクセルペダルに反力を発生させるアクチュエータと、前記操作量検出センサで検出された操作量及び操作力検出センサで検出された操作力に基づいてアクチュエータによる反力を制御するコントローラとを備えて構成され、アクセルペダル６の反力を調整することにより当該アクセルペダル踏込み時の摩擦力を調整することができる。

図１３ａ〜ｆには、アクセルペダル６が踏込まれた後、コイル３５に通電したときの力の作用を示す。例えば、図１３ａに示すアクセルペダル６が踏込まれていない状態から、アクセルペダル６を踏込み始めると、図１３ｂに示すように、摺動軸１３を図示右方向に移動しようとする力が発生する。その結果、摺動軸１３と共に摩擦部材３３が図示右方向に移動されると、図１３ｃに示すように、筐体３１の内穴の内周面に接触しているゴム製リング３７が弾性変形し、それに伴う弾性力が発生する。このとき、コイル３５に通電して、電磁力により摩擦部材３３を図示右方向に吸引移動すると、図１３ｄに示すように、蓋体３２のテーパ状凹部と摩擦部材３３のテーパ状先端部とが当接するので、摩擦部材３３はそれ以上図示右方向に移動しない。そして、摩擦部材３３と摺動軸１３との間には滑りが生じ、両者の接触圧力に応じた動摩擦力が作用する。動摩擦力は、摺動軸１３に対しては図示左方向に作用し、摩擦部材３３に対しては図示右方向に作用する。両者、即ち摺動軸１３と摩擦部材３３との接触圧力は、蓋体３２のテーパ状凹部と摩擦部材３３のテーパ状先端部との間で発生する抗力（互いに押し合う力）に影響され、当該抗力は、摩擦部材３３を図示右方向に押す力、即ちコイル３５の電磁力とゴム製リング３７の弾性力、摺動軸１３との間に作用する製摩擦力の合計に影響され、夫々の力が釣り合う。一方、アクセルペダル６を踏戻して、図１３ｅに示すように、摺動軸１３が図示左方向に移動しようとすると、前述した力の釣り合いがずれ、摩擦部材３３と摺動軸１３との間に作用する製摩擦力が小さくなる。そして、コイル３５への通電を解除して電磁力を解放すると、摩擦部材３３はゴム製リング３７の弾性力によって僅かに図示左方向に移動され、蓋体３２のテーパ状凹部と摩擦部材３３のテーパ状先端部との間に僅かな隙間をあけた状態に保持される。即ち、摩擦力制御の停止時には、摩擦部材３３による摩擦力の発生が停止されると共に、当該摩擦部材３３は摩擦力発生開始位置の近傍に保持される。

図１３ｆには、摩耗などにより、摺動軸１３と摩擦部材３３との隙間が少し大きくなった状態を示している。このような場合でも、コイル３５に通電すると、図１３ｇのように摩擦部材３３が蓋体３２側に電磁力で吸引されるので、その後、コイル３５への通電を顔除して電磁力を解放すると、摩擦部材３３はゴム製リングの弾性力による分だけしか図示左方向に移動されないので、前述と同様に、蓋体３２のテーパ状凹部と摩擦部材３３のテーパ状先端部との間に僅かな隙間をあけた状態に保持される。なお、例えば図１０、図１１に示す断面Ｃ型の摩擦部材３３では、当該摩擦部材３３のテーパ状先端部が蓋体３２のテーパ状凹部に押し込まれるときに内側に巻き込むように変形するので、摩擦部材３３と摺動軸１３との接触圧力が場所によって変化する可能性がある。これに対して、２分割型の図１２の摩擦部材では、当該摩擦部材３３のテーパ状先端部が蓋体３２のテーパ状凹部に押し込まれるときの変形が安定しているので、摩擦部材３３と摺動軸１３との接触圧力が安定する。勿論、摩擦部材３３の分割数はこれに限定されるものではなく、例えば３分割、４分割と増やすことで、摩擦部材３３と摺動軸１３との接触圧力をより一層安定させることが可能となる。

図１４は、摺動軸１３、蓋体３２、摩擦部材３３に作用する力を模式的表したものであり、図１４ａはアクセルペダル６を踏込んだときの状態、図１４ｂはアクセルペダル６を踏戻したときの状態を示している。例えば、図１４ａでは、コイル３５に通電すると摩擦部材３３に電磁吸引力Ｆａが作用し、これにより摩擦部材３３のテーパ状先端部が蓋体３２のテーパ状凹部に押し付けられて当該テーパ状凹部から抗力（押し付け力）Ｆｂを受ける。また、摩擦部材３３のテーパ状先端部と蓋体３２のテーパ状凹部の間には摩擦力Ｆμｂが発生している。また、摩擦部材３３と摺動軸１３との間には抗力（押し付け力）Ｆｃが発生しており、摩擦力Ｆμｂ、抗力Ｆｂ、抗力Ｆｃの図示上下方向成分は釣り合っている。また、摩擦部材３３と摺動軸１３との間には摩擦力Ｆμが発生しており、電磁吸引力Ｆａ、摩擦力Ｆμ、摩擦力Ｆμｂ、抗力Ｆｂの図示左右方向成分は釣り合っている。そのため、図示上下方向成分と図示左右方向成分の力の釣り合い式は下記１式及び２式のように表れる。但し、蓋体３２のテーパ状凹部や摩擦部材３３のテーパ状先端部の軸方向とのなす角度をθ［ｒａｄ］とする。

また、摩擦部材３３と摺動軸１３との間の摩擦係数をμ、蓋体３２と摩擦部材３３との摩擦係数をμ２とすると、下記３式及び４式が成り立つ。

これらを解いて、下記５式で表れる電磁吸引力Ｆａと摩擦力Ｆμとの関係が得られる。

一方、図１４ｂでも摩擦力Ｆμｂ、抗力Ｆｂ、抗力Ｆｃの図示上下方向成分は釣り合っており、電磁吸引力Ｆａ、摩擦力Ｆμ、摩擦力Ｆμｂ、抗力Ｆｂの図示左右方向成分は釣り合っているので、下記６式、７式が成り立ち、これを解いて、下記８式で表れる電磁吸引力Ｆａと摩擦力Ｆμとの関係が得られる。

従って、電磁吸引力Ｆａが一定であれば、アクセルペダル６の踏込み時には摩擦力Ｆμが大きく、アクセルペダル６の踏戻し時には摩擦力Ｆμが小さくなる。また、逆に、所望の摩擦力Ｆμを得ようとするときの電磁吸引力Ｆａは、アクセルペダル６の踏込み時に小さくなり、アクセルペダル６の踏戻し時に大きくなる。
このことは、例えば図１５、図１６に示すように、摩擦部材３３のテーパ状先端部と蓋体３２のテーパ状凹部との間の摩擦力を省略して考えると理解し易い。即ち、アクセルペダル６の踏込み時に釣り合っている力を抽出すると図１５ｂのようになり、そこから下記９式及び１０式が得られる。

これを整理して電磁吸引力Ｆａと摩擦力Ｆμに関する下記１１式が得られる。

一方、アクセルペダル６の踏戻し時に釣り合っている力を抽出すると図１６ｂのようになり、そこから下記１２式が得られ、それを前記１０式と共に整理して下記１３式が得られる。

次に、前述した摩擦力調整装置１で調整すべきアクセルペダル６の摩擦力について図１７を用いて説明する。図中の破線は、通常の一般的なアクセルペダルの踏込み及び踏戻し操作時の操作量（アクセル開度）と操作力の関係を示すものであり、図示上側の破線がアクセルペダル踏込み時、図示下側の破線がアクセルペダル踏戻し時を示している。本実施形態の車両用操作装置でも、通常時は同等の操作力になるようにしているが、後述する状況では、前述した摩擦調整装置１により、図に実線で示すような操作力特性に制御する。図示上側の実線がアクセルペダル踏込み時、図示下側の実線がアクセルペダル踏戻し時である。通常の一般的なアクセルペダル踏込み時と踏戻し時の操作力の差は、ペダル踏込み時の摩擦力とペダル踏戻し時の摩擦力の合計であり、夫々の摩擦力は差の半分である。この通常時の摩擦力を、夫々ペダル踏込み時の通常摩擦力、ペダル踏戻し時の通常摩擦力と定義すると、それら通常摩擦力は、ペダル回転軸や摺動軸などで発生する摩擦力の合計である。これに対して、制御時のペダル踏込み操作力は摩擦力が付加されている。この付加摩擦力は、大きければ大きいほど外乱に強くなる一方、運転者に違和感のない範囲に設定する必要がある。運転者に違和感を与えない付加摩擦力は、通常摩擦力の２倍程度であるが、ここでは通常摩擦力とする。また、制御時のペダル踏戻し操作力は摩擦力が低減されている。この低減摩擦力は、運転者に違和感を与えないために、通常摩擦力の０．２倍とした。従って、付加摩擦力と低減摩擦力の比は５：１となる。

摩擦部材３３と摺動軸１３との間の摩擦係数μや、蓋体３２と摩擦部材３３との摩擦係数μ２が大きいと、蓋体３２のテーパ状凹部或いは摩擦部材３３のテーパ状先端部の軸方向とのなす角度θに対する感度が低くなるため、性能が安定する。しかしながら、これらの摩擦係数μ、μ２を大きくすると部材の摩耗が促進して性能劣化する恐れがあるので、本実施形態では、蓋体３２のテーパ状凹部或いは摩擦部材３３のテーパ状先端部の軸方向とのなす角度θを調整して必要な比率の付加摩擦力及び低減摩擦力を得る。ちなみに、部材の摩耗を抑制するため、摩擦部材は潤滑油によって保護されるのが望ましい。この場合、潤滑油は摩擦係数を増大するものとし、摩擦部材や摺動軸などの部材は摩耗の少ない素材が望ましい。
アクセルペダル踏込み時の付加摩擦力やアクセルペダル踏戻し時の低減摩擦力は、前述した摩擦力Ｆμに等しいので、ゲインＧを用いて、電磁吸引力Ｆａと摩擦力Ｆμとを下記１４式のように表す。

蓋体３２のテーパ状凹部或いは摩擦部材３３のテーパ状先端部の軸方向とのなす角度θとゲインＧの関係を図１８に示す。摩擦部材３３と摺動軸１３との間の摩擦係数μ及び蓋体３２と摩擦部材３３との摩擦係数μ２が共に大きい場合、アクセルペダル踏込み時のゲインＧは図示下側の実線のように表れ、アクセルペダル踏戻し時のゲインＧは図示上側の実線のように表れる。これに対し、摩擦部材３３と摺動軸１３との間の摩擦係数μ及び蓋体３２と摩擦部材３３との摩擦係数μ２が共に小さい場合、アクセルペダル踏込み時のゲインＧは図示下側の破線のように表れ、アクセルペダル踏戻し時のゲインＧは図示上側の破線のように表れる。金属材料同士の摩擦係数は０．４程度であり、摩擦部材３３と摺動軸１３との間の摩擦係数μ及び蓋体３２と摩擦部材３３との摩擦係数μ２が共に０．４程度である場合、蓋体３２のテーパ状凹部或いは摩擦部材３３のテーパ状先端部の軸方向とのなす角度θが９［ｄｅｇ］であれば、アクセルペダル踏込み時のゲインとアクセルペダル踏戻し時のゲインの比が１：５となるので、アクセルペダル踏込み時とアクセルペダル踏戻し時に同じ大きさの電磁吸引力Ｆａを加えると摩擦力Ｆμの比を５：１とすることができる。また、潤滑油が介在する場合の金属材料同士の摩擦係数は、潤滑油の粘性などの特性により大きく変わるが、例えば潤滑条件下での摩擦部材３３と摺動軸１３との間の摩擦係数μ及び蓋体３２と摩擦部材３３との摩擦係数μ２が共に０．２程度である場合、蓋体３２のテーパ状凹部或いは摩擦部材３３のテーパ状先端部の軸方向とのなす角度θが３［ｄｅｇ］であれば、アクセルペダル踏込み時のゲインとアクセルペダル踏戻し時のゲインの比が１：５となるので、アクセルペダル踏込み時とアクセルペダル踏戻し時に同じ大きさの電磁吸引力Ｆａを加えると摩擦力Ｆμの比を５：１とすることができる。つまり、アクセルペダル踏込み時とアクセルペダル踏戻し時に同じ大きさの電磁吸引力Ｆａを加えて摩擦力Ｆμの比を５：１とすることができる場合には、アクセルペダル踏込み、踏戻しに関わらず電磁吸引力Ｆａの大きさを一定とすることができる。

図１９には、コイル３５に通電する電流値ｉと駆動力（電磁吸引力）Ｆａとの関係を示す。同図から明らかなように、コイル３５への電流値ｉと駆動力Ｆａとはほぼ比例関係にあり、関数ｆ（マップ）を用いてＦａ＝ｆ（ｉ）とおける。目標とする駆動力（電磁吸引力）Ｆａ^*が決まったら、その逆関数ｆ^-1（マップの逆引き）を用いて目標電流値ｉ^*が決まる。目標電流値ｉ^*の算出式を下記１５式で表す。

図２０には、本実施形態の一例として、ペダル角度センサ４で得られたペダル角度に基づいて摩擦力調整装置１によるアクセルペダル６の摩擦力を制御する場合のシステム概略構成図を示す。そして、図２１には、摩擦力制御装置２内で行われる摩擦力制御のための演算処理のゼネラルフローを示す。この演算処理は、イグニッションスイッチオンで開始され、所定時間毎に割込処理される。この演算処理では、まずステップＳ１で、センサの出力値、この場合はペダル角度センサ４の出力値を読込む。

次にステップＳ２に移行して、前回処理時、摩擦力制御中であったか否かを判定し、前回処理時、摩擦力制御中であった場合にはステップＳ３に移行し、そうでない場合にはステップＳ４に移行する。
ステップＳ３では、前回の摩擦力制御が終了処理中であったか否かを判定し、前回の摩擦力制御が終了処理中であった場合にはステップＳ５に移行し、そうでない場合にはステップＳ６に移行する。
ステップＳ４では、後述する個別の演算処理によって、摩擦力制御が必要か否かを判定し、摩擦力制御が必要な場合にはステップＳ７に移行し、そうでない場合にはステップＳ８に移行する。

ステップＳ６では、摩擦力制御の終了条件が満たされているか否か、具体的にはアクセルペダル６の踏込み方向速度が０となったか否かを判定し、摩擦力制御の終了条件が満たされている場合にはステップＳ５に移行し、そうでない場合にはステップＳ７に移行する。
ステップＳ５では、摩擦力制御終了処理のための目標摩擦力を設定してからステップＳ８に移行する。具体的には、前述した付加摩擦力や低減摩擦力を徐々に減少し、２秒後に０となるような目標摩擦力を設定する。
ステップＳ７では、アクセルペダル６の踏込み時か踏戻し時かに応じ、前記図１７に実線で示す目標摩擦力を設定してからステップＳ８に移行する。

ステップＳ８では、設定された目標摩擦力を達成するための目標制御量、即ちコイル３５への目標電流値を設定し、その制御信号をコイル３５に向けて出力してからメインプログラムに復帰する。
次に、図２１のステップＳ４で行われる摩擦力制御の必要か否かの判定のための演算処理について、図２２のフローチャートを用いて説明する。この演算処理では、まずステップＳ２１で、ペダル角度センサ４で検出されたアクセルペダル角度検出値に対し、外乱除去のためにカットオフ周波数１０［Ｈｚ］程度のローパスフィルタでローパス処理を施す。

次にステップＳ２２に移行して、その時点から所定時間、例えば２秒さかのぼり、アクセルペダル踏込み開始からアクセルペダル踏戻しまでの時間が所定時間未満、例えば１秒未満であるか否かを判定し、所定時間さかのぼったときのアクセルペダル踏込み開始からアクセルペダル踏戻しまでの時間が所定時間未満である場合にはステップＳ２３に移行し、そうでない場合にはステップＳ２４に移行する。ちなみに、さかのぼってアクセルペダル踏込み開始から踏戻しを判定する２秒間は、ワインディングロードでの計測結果から、アクセルペダル踏込み開始からアクセルペダル踏戻しまでの時間は多くの場合２秒以内であることに基づいている。また、外乱によるアクセルペダルの踏込み開始から踏戻しまでの所定時間１秒は、不整路面によってアクセルペダルを踏込む原因となる車両自体の固有振動の時定数が１秒前後であり、その半波長、即ち０．５秒前後でアクセルペダルの踏込み踏戻しが発生することから、閾値として１秒とした。

ステップＳ２３では、外乱に対してアクセルペダル６の摩擦力制御が必要であるとしてから図２１のステップＳ７に移行する。
ステップＳ２４では、外乱に対してアクセルペダル６の摩擦力制御は必要ないとしてから図２１のステップＳ８に移行する。
なお、前記不整路面検出方法に代えて、例えばアクセルペダル６の踏込み速度が所定速度以上で且つその時間が所定時間以上であるときに不整路面であると検出するようにしてもよい。

図２３には、本実施形態の車両用操作装置の他の例として、不整路面の検出するために前後加速度センサ（図では前後Ｇセンサ）３９を用いた車両用操作装置の概略構成を示す。この車両用操作装置の摩擦力制御装置２で行われる演算処理のゼネラルフローは前記図２１と同様であるが、そのステップＳ４で行われる摩擦力制御の必要か否かの判定のための演算処理が異なる。この演算処理のフローチャートを図２４に示す。まずステップＳ３１で、前後加速度センサ３９で検出された前後加速度検出値に対し、外乱除去のためにカットオフ周波数１０［Ｈｚ］程度のローパスフィルタでローパス処理を施す。

次にステップＳ３２に移行して、その時点から所定時間、例えば２秒さかのぼり、所定値、例えば０．５［ｍ／ｓ²］以上の加速が開始されてから所定値、例えば０．５［ｍ／ｓ²］以上の減速が開始されるまでの時間が所定時間未満、例えば１秒未満であるか否かを判定し、所定時間さかのぼったときの所定値以上の加速開始から所定値以上の減速開始までの時間が所定時間未満である場合にはステップＳ３３に移行し、そうでない場合にはステップＳ３４に移行する。ちなみに、さかのぼって所定値以上の加速から所定値以上の減速開始を判定する２秒間は、ワインディングロードでの計測結果から、アクセルペダル踏込み開始による加速開始からアクセルペダル踏戻しによる減速開始までの時間は多くの場合２秒以内であることに基づいている。また、不整路面入力による加速開始から減速開始までの所定時間１秒は、不整路面によってアクセルペダルを踏込む原因となる車両自体の固有振動の時定数が１秒前後であり、その半波長、即ち０．５秒前後でアクセルペダルの踏込み踏戻しが発生することから、閾値として１秒とした。

ステップＳ３３では、外乱に対してアクセルペダル６の摩擦力制御が必要であるとしてから図２１のステップＳ７に移行する。
ステップＳ３４では、外乱に対してアクセルペダル６の摩擦力制御は必要ないとしてから図２１のステップＳ８に移行する。
なお、さかのぼって２秒以内に５［ｍ／ｓ²］以上の前後加速度が生じた場合には、大きな不整があると判断でき、そのような場合には、前記通常摩擦力の２倍を超える付加摩擦力を加えてもよいが、アクセルペダルの踏戻し時には付加摩擦力を解除する必要がある。即ち、検出された前後加速度に応じてアクセルペダル６に負荷する摩擦力の大きさを変化するようにしてもよい。

図２５には、本実施形態の車両用操作装置の更に他の例として、不整路面の検出するために上下加速度センサ（図では上下Ｇセンサ）４０を用いた車両用操作装置の概略構成を示す。この車両用操作装置の摩擦力制御装置２で行われる演算処理のゼネラルフローは前記図２１と同様であるが、そのステップＳ４で行われる摩擦力制御の必要か否かの判定のための演算処理が異なる。この演算処理のフローチャートを図２６に示す。まずステップＳ４１で、上下加速度センサ４０で検出された上下加速度検出値に対し、外乱除去のためにカットオフ周波数１０［Ｈｚ］程度のローパスフィルタでローパス処理を施す。

次にステップＳ４２に移行して、その時点から所定時間、例えば２秒さかのぼり、所定値、例えば３［ｍ／ｓ²］以上の上下加速度変動があったか否かを判定し、所定時間さかのぼって所定値以上の上下加速度変動があった場合にはステップＳ４３に移行し、そうでない場合にはステップＳ４４に移行する。ちなみに、さかのぼって所定値以上の上下加速度変動を判定する２秒間は、ワインディングロードでの計測結果から、アクセルペダル踏込み開始による加速からアクセルペダル踏戻しによる減速までの上下加速度変動時間は多くの場合２秒以内であることに基づいている。また、通常の路面では、３［ｍ／ｓ²］以上の上下加速度変動が検出されることはなく、３［ｍ／ｓ²］以上の上下加速度変動が検出される場合には不整路面を走行しているとみなすことができる。

ステップＳ４３では、外乱に対してアクセルペダル６の摩擦力制御が必要であるとしてから図２１のステップＳ７に移行する。
ステップＳ４４では、外乱に対してアクセルペダル６の摩擦力制御は必要ないとしてから図２１のステップＳ８に移行する。
なお、さかのぼって２秒以内に状有家加速度の重力加速度からの変動が６［ｍ／ｓ²］以上である場合には、大きな不整があると判断でき、そのような場合には、前記通常摩擦力の２倍を超える付加摩擦力を加えてもよいが、アクセルペダルの踏戻し時には付加摩擦力を解除する必要がある。即ち、検出された上下加速度に応じてアクセルペダルに負荷する摩擦力の大きさを変化するようにしてもよい。

また、前後加速度と上下加速度を同時に検出できる場合には、例えば図２７に示すように、アクセルペダル６と車体水平面のなす角度をδ［ｒａｄ］とし、例えば前後加速度をＧｘ［ｍ／ｓ²］、上下加速度をＧｚ［ｍ／ｓ²］、重力加速度をＧｇ［ｍ／Ｓ²］としたとき、下記１６式、１７式に従って、アクセルペダル６と車体水平面のなす角度δ［ｒａｄ］に応じた重み付けを行って第１換算加速度Ｇｃ、或いは第２換算加速度Ｇｃ２を算出し、前述した過去２秒以内で第１換算加速度Ｇｃが１以上となることがあるとき摩擦力制御が必要であるとしたり、過去２秒以内で第２換算加速度Ｇｃ２が１以上となることがあるとき大きな不整があると判断し、通常摩擦力の２倍を超える付加摩擦力をアクセルペダル６の踏込み時に加えるようにしてもよい。

以上のように、本実施形態の車両用操作装置には、以下に挙げる効果がある。即ち、
（１）摩擦力調整装置１によるアクセルペダル操作時の摩擦力を増減させて車両の加減速変動を抑制することとしたため、不整路面入力によるアクセルペダル操作力を推定する必要がなく、例えばアクセルペダル６の踏込み時の摩擦力を大きくすることにより、不整路面入力によるアクセルペダル６の踏込みを抑制防止することができ、これにより望まない加減速操作を行う必要がない。
（２）アクセルペダル６の踏込み操作時に摩擦力を大きくし且つアクセルペダル６の踏戻し操作時に摩擦力を小さくすることにより、運転者によるアクセルペダル６の踏戻し操作を阻害することなく、車両の加速変動を抑制防止することができる。

（３）摩擦力調整装置１は、アクセルペダル６の操作に応じ、車体に対して移動又は回転する摺動軸１３（第１部材）と、車体に対して固定された筐体３１及び蓋体３２（第２部材）と、摺動軸１３と筐体３１及び蓋体３２との間に介装され且つゴム製リング（弾性部材）３７により当該筐体３１及び蓋体３２に対して移動可能に支持されて摩擦力を発生する摩擦部材３３（第３部材）とを備えて構成され、摩擦力制御装置２による摩擦力制御の停止時には、摩擦部材３３による摩擦力の発生を停止し且つ当該摩擦部材３３を摩擦力発生開始位置の近傍に保持することにより、アクセルペダル６への摩擦力制御を速やかに開始することができる。

（４）摩擦力調整装置１は、アクセルペダルの操作量を検出する操作量検出センサと、アクセルペダルの操作力を検出する操作力検出センサと、アクセルペダルに反力を発生させるアクチュエータと、前記操作量検出センサで検出された操作量及び操作力検出センサで検出された操作力に基づいてアクチュエータによる反力を制御するコントローラとを備えた反力調整装置で構成することにより、（３）項と同様の効果を得ることが可能となる。

（５）不整路面が検出されたときに摩擦力制御を開始し、不整路面を通過した後、アクセルペダルの踏込み方向速度が０となったときに摩擦力制御を終了することにより、アクセルペダル６の摩擦力制御を適正なタイミングで行うことができる。
（６）摩擦力制御の終了時、摩擦力を次第に減少させることにより、摩擦力制御の終了に伴う運転者の意図しないアクセルペダル踏込みを抑制防止することができる。
（７）アクセルペダル６の踏込み開始から踏戻し開始までの時間が所定時間以下のときに不整路面であると検出することにより、不整路面を適正に検出することができる。
（８）アクセルペダル６の踏込み速度が所定速度以上で且つその時間が所定時間以上であるときに不整路面であると検出することにより、不整路面を適正に検出することができる。

（９）車両の前後加速度の所定時間内の変動が所定値以上であるときに不整路面であると検出することにより、不整路面を適正に検出することができる。
（１０）車両の上下加速度が重力加速度の所定割合以上変動するときに不整路面であると検出することにより、不整路面を適正に検出することができる。
（１１）検出された前後加速度に応じてアクセルペダルに負荷する摩擦力の大きさを変化することにより、運転者毎に異なる挙動の違いに対して、不整路面入力による加速変動を確実に抑制防止することができる。

（１２）検出された上下加速度に応じてアクセルペダルに負荷する摩擦力の大きさを変化することにより、運転者毎に異なる挙動の違いに対して、不整路面入力による加速変動を確実に抑制防止することができる。
（１３）検出された前後加速度に応じてアクセルペダル６に負荷する摩擦力の大きさの項と検出された上下加速度に応じてアクセルペダル６に負荷する摩擦力の大きさの項との重みをアクセルペダル６の操作量に応じて変化することにより、運転者毎に異なる挙動の違いに対して、不整路面入力による加速変動を確実に抑制防止することができる。

次に、本発明の車両用操作装置の第２実施形態について、図２８を用いて説明する。本実施形態では、前記第１実施形態のペダル角度センサ４、前後加速度センサ３９、上下加速度センサ４０の何れかに加えて、衛星航法システム、所謂ＧＰＳ（Global Positioning System）４１が搭載されている。アクセルペダル６の具体的な取付構造や摩擦力調整装置の具体的な構成は、前記第１実施形態のそれらと同じである。そして、本実施形態では、ＧＰＳ４１によって自車両の位置を検出しながら、摩擦力制御装置２によって、摩擦力調整装置１によるアクセルペダル６の摩擦力制御を行う。

図２９には、図２８の摩擦力制御装置２で行われる摩擦力制御のための演算処理のゼネラルフローを示す。この演算処理はイグニッションスイッチオンで開始され、その後、タイマ割込処理される。この演算処理では、まずステップＳ５１で、ペダル角度センサ４で検出されたアクセルペダル角度、或いは前後加速度センサ３９で検出された前後加速度、或いは上下加速度センサ４０で検出された上下加速度、及びＧＰＳ４１で検出された自車両の位置などの情報を読込む。

次にステップＳ５２に移行して、ＧＰＳ４１で検出された自車両の位置からアクセルペダル６の摩擦力制御の必要地点に侵入するか否かを判定し、摩擦力制御の必要地点に侵入する場合にはステップＳ５５に移行し、そうでない場合にはステップＳ５３に移行する。
ステップＳ５３では、例えば前記第１実施形態の図２２、或いは図２４、或いは図２６の演算処理によって、アクセルペダル６の摩擦力制御が必要か否かの判定を行い、アクセルペダル６の摩擦力制御が必要な場合にはステップ５４に移行し、そうでない場合にはステップＳ５６に移行する。

ステップＳ５４では、現在、自車両の走行している位置が摩擦力制御の必要地点であることをＧＰＳ４１のマップに登録してからステップＳ５５に移行する。
ステップＳ５５では、前記第１実施形態の図２１のステップＳ７と同様に、目標摩擦力を設定してからステップＳ５６に移行する。
ステップＳ５６では、ステップＳ５５で設定された目標摩擦力を用い、前記第１実施形態の図２１のステップＳ８と同様に、目標制御量を設定出力する。

次にステップＳ５７に移行して、所定時間、例えば１０秒間さかのぼって、摩擦力制御が必要であってか否かを判定し、さかのぼって摩擦力制御が必要な位置であった場合にはメインプログラムに復帰し、そうでない場合にはステップＳ５８に移行する。
ステップＳ５８では、前記所定時、例えば１０秒間さかのぼった位置の摩擦力制御必要地点登録を消去してからメインプログラムに復帰する。

この演算処理によれば、過去にアクセルペダル６の摩擦力制御を行った位置がＧＰＳ４１に登録してあるので、その位置を自車両が走行する場合には、その位置に侵入した時点からアクセルペダル６の摩擦力制御を開始することができる。また、過去に摩擦力制御を行った位置であっても、現在、摩擦力制御を行う必要がない場合には登録を消去するので、不必要なアクセルペダル６の摩擦力制御を行うことがない。

このように、本実施形態には、前記第１実施形態の効果に加えて、以下のような効果がある。即ち、
（１４）検出された不整路面の位置を衛星航法システムに基づいて登録し、登録された不整路面に侵入する直前から摩擦力制御を開始することにより、不整路面入力による加速変動を適正の抑制防止することができる。
（１５）一旦、登録された不整路面の位置であっても、当該位置において不整路面であることが検出できないときには当該不整路面の位置の登録を消去することにより、不要なアクセルペダル６の摩擦力制御を行うことがない。

次に、本発明の車両用操作装置の第３実施形態について説明する。車両用操作装置の全体構成は、前記第１実施形態の図２と同様である。この実施形態は、前述した特開２００６−２８５３０６号公報に記載されるアクティブ反力調整装置を摩擦力調整装置として用いることを前提としている。図３０には、一般的なアクセルペダルの仮想力学モデルを示す。図中の符号ｍＩＭは仮想アクセルペダルの質量、ｋＩＭは仮想アクセルペダルのバネ定数、ＣＩＭは仮想アクセルペダルの速度依存ダンピング係数、ＬＩＭは仮想アクセルペダルの変位、Ｆｆｏｏｔは運転者の仮想アクセルペダル操作力、ＦμＩＭは仮想アクセルペダルの仮想摩擦力を示す。この仮想モデルは、アクセルペダルの質量がバネとダンパを介して車体に固定されており、運転者の操作力と仮想摩擦力が仮想アクセルペダルに加えられる。この仮想モデルは、ペダル踏力センサで運転者による操作力を検出し、仮想アクセルペダルの変位ＬＩＭを算出する。

図３１は、前述したアクティブ反力調整装置を付加したアクセルペダルの模式図であり、図中の符号ｍはアクセルペダルの質量、ｋはアクセルペダルのバネ定数、Ｃはアクセルペダルの速度依存ダンピング係数、Ｌはアクセルペダルの変位、Ｆｆｏｏｔは運転者のアクセルペダル操作力、Ｆａｃｔはアクチュエータ推力を示す。この模式図は、アクセルペダルの質量がアクチュエータ、バネ、ダンパを介して車体に固定されており、運転者の操作力とアクチュエータ推力がアクセルペダルに加えられる。アクチュエータによってアクセルペダルの変位を仮想アクセルペダルの変位と同じように制御することで、運転者には仮想的な摩擦力Ｆμがあるかのように感じられる。

図３２には、本実施形態の摩擦力制御装置２で行われる摩擦力制御のための演算処理のゼネラルフローを示す。この演算処理はイグニッションスイッチオンで開始され、その後、タイマ割込処理される。この演算処理では、まずステップＳ６１で、ペダル角度センサ４で検出されたアクセルペダル角度、及びペダル踏力センサ５で検出されたアクセルペダル踏力、或いは前後加速度センサ３９で検出された前後加速度、或いは上下加速度センサ４０で検出された上下加速度などを読込む。

次にステップＳ６２に移行して、例えば前記第１実施形態の図２２、或いは図２４、或いは図２６の演算処理によって、アクセルペダル６の摩擦力制御が必要か否かの判定を行い、アクセルペダル６の摩擦力制御が必要な場合にはステップ６３に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
ステップＳ６３では、前記第１実施形態の図２１のステップＳ７と同様に、目標摩擦力を設定してからステップＳ６４に移行する。

ステップＳ６４では、後述する図３３の演算処理に従って仮想モデルの運動計算を行い、ステップＳ６３で設定された目標摩擦力を補正してからステップＳ６５に移行する。
ステップＳ６５では、ステップＳ６４で補正された目標摩擦力を用い、前述した仮想モデルの目標ペダル変位に追従するための目標制御量を、前記第１実施形態の図２１のステップＳ８と同様に、設定出力する。

次に、前記図３２の演算処理のステップＳ６４で行われる図３３の演算処理について説明する。この演算処理では、まずステップＳ７１で、仮想モデルが動いているか否か、具体的には仮想アクセルペダルの移動速度が微小でないか否かを判定し、仮想モデルが動いている場合にはステップＳ７３に移行し、そうでない場合にはステップＳ７２に移行する。判定条件を数式で表すと、下記１８式となる。なお、εは微少量を表す。

ステップＳ７２では、仮想アクセルペダルに加わる力の合計Ｆａｌｌが静摩擦力より小さいか否かをお判定し、仮想アクセルペダルに加わる力の合計Ｆａｌｌが静摩擦力より小さい場合にはステップＳ７３に移行し、そうでない場合にはステップＳ７４に移行する。判定条件を数式で表すと、下記１９式となる。なお、ＦμＳＩＭは静摩擦力を表す。

ステップＳ７３では、仮想アクセルペダルの移動速度方向と反対方向の動摩擦力を仮想モデルに加えてから図３２の演算処理のステップＳ６５に移行する。仮想モデルに加える摩擦力ＦμＩＭは下記２０式に示す通りである。なお、ＦμＤＩＭは仮想モデルの動摩擦力を表す。

ステップＳ７４では、仮想アクセルペダルに加わる力の合計Ｆａｌｌと反対方向の力を静摩擦力として仮想モデルに加えてから図３２の演算処理のステップＳ６５に移行する。仮想モデルに加える摩擦力ＦμＩＭは下記２１式に示す通りである。

図３４は、前述した仮想モデルを表すブロック図であり、運転者によるアクセルペダル操作力Ｆｆｏｏｔを入力とし、仮想アクセルペダルの変位ＬＩＭを出力する。
図３５は、アクセルペダルの変位を目標変位に追従させる制御のブロック図であり、プラントは下記２２式、２３式で表れる。但し、各行列と状態量、入力は下記２４式、２５式に示す通りである。

図では、以上のプラントに対し、オブザーバで状態量と外乱を推定し、評価関数を最小化して、望ましい応答となる状態フィードバックゲインの最適解を求めるように変形しており、夫々の行列、状態量、出力、入力は下記２６式、２７式に示す通りである。

また、オブザーバの行列、状態量、入出力は下記２８式、２９式に示す通りである。

オブザーバのフィードバックゲインＬはオブザーバの偏差ｅを無限時間後に０とするため、下記３０式、３１式の変形からＡ−ＬＣの極を複素平面上の左反平面におけばよい。

そして、前記２１式に示す状態方程式のプラントの応答を最適化する状態フィードバックゲインＫを求め、下記３２式に従ってフィードバックゲインＫｅを求めることでプラントを目標値に追従できる。

また、別の実施例として、図３６のブロック図に示す方法によって、アクセルペダルを仮想モデルに追従させることもできる。ここで、図中の符号Ｐはプラント、Ｌはローパスフィルタ、Ｅはオブザーバでプラント状態量を推定する。プラントＰ、ローパスフィルタＬは、夫々下記３３式、３４式で表れ、オブザーバＥは前述の実施例と同様である。

更に、別の実施例として、図３７のブロック図に示す方法も用いることができる。図中の符号Ｍは規範モデルであり、例えば下記３５式で表れ、プラントＰは下記３６式で表れる。また、図中の符号ＦＦは、プラント逆系に規範モデルを掛け合わせた形で表れるフィードフォワード項である。

図３８には、従来技術によるアクセルペダルの変位（図ではペダルストローク）、運転者によるペダル操作力、予期しない加減速に対応した運転者の修正操作力、制御による不整路面入力補償、摩擦力の経時変化を破線で、本実施形態によるそれらを実線（不整路面入力補償は行っていない）で示す。このタイミングチャートは、時刻ｔ０で不整路面入力が加わり、運転者の意図に反してアクセルペダルが操作されてしまった状況をシミュレートしている。本実施形態の車両用操作装置の場合、アクセルペダルの踏込みと同時に摩擦力が立ち上がり、その踏込みを抑制防止することにより車両の加速を防止する。これに対し、不整路面入力を補償する従来技術では、実際のアクセルペダル変位と不整路面入力補償との間に時間遅れが発生する。更に、運転者は意図しない加速に対して修正操作を行うが、この修正操作力もアクセルペダルの変位に対して遅れている。不整路面入力補償では、運転者の操作も不整路面入力として推定しているが、ばらつきが大きく、完全な補償は不可能であり、場合によっては運転者の修正操作力と補償とが干渉し、アクセルペダルを更に振動させてしまう。運転者から見ると、アクセルペダルの操作中にペダルの重さが変化することになり、所望する操作が困難になる。本実施形態でアクセルペダルに加えられる摩擦力は、運転者の修正操作に対しても不整路面入力に対しても、加えられた力に対して同時に発生し、常にアクセルペダルの踏込みを抑制防止する方向に作用するため、ペダルを安定化することができる。

本発明の車両用操作装置の第１実施形態の一例を示す概略構成図である。本発明の車両用操作装置の第１実施形態の他の例を示す概略構成図である。本発明の車両用操作装置の第１実施形態の更に他の例を示す概略構成図である。アクセルペダルの取付構造の具体的な一例を示す構成図である。アクセルペダルの取付構造の具体的な他の例を示す構成図である。アクセルペダルの取付構造の具体的な更に他の例を示す構成図である。アクセルペダルの取付構造の具体的な更に他の例を示す構成図である。アクセルペダル取付構造に採用された回転直動変換器の一例を示す説明図である。アクセルペダル取付構造に採用された回転直動変換器の他の例を示す説明図である。アクセルペダル取付構造に採用された摩擦力調整装置の一例を示す説明図である。アクセルペダル取付構造に採用された摩擦力調整装置の他の例を示す説明図である。摩擦力調整装置に採用された摩擦部材の他の例を示す説明図である。摩擦力調整装置の作用の説明図である。摩擦力調整装置に作用する力の説明図である。摩擦力調整装置に作用する力の説明図である。摩擦力調整装置に作用する力の説明図である。アクセルペダルの操作量と操作力の関係の説明図である。摩擦部材のテーパ状先端部の軸方向とのなす角度とゲインの関係の説明図である。摩擦力調整装置のコイルへの電流と駆動力の関係の説明図である。本発明の車両用操作装置の第１実施形態の一例としてアクセルペダルの摩擦力を制御する制御装置の概略構成図である。図２０の摩擦力制御装置で行われる摩擦力制御のための演算処理のフローチャートである。図２１の演算処理で行われるサブルーチンのフローチャートである。本発明の車両用操作装置の第１実施形態の他の例としてアクセルペダルの摩擦力を制御する制御装置の概略構成図である。図２３の摩擦力制御装置において図２１の演算処理で行われるサブルーチンのフローチャートである。本発明の車両用操作装置の第１実施形態の更に他の例としてアクセルペダルの摩擦力を制御する制御装置の概略構成図である。図２５の摩擦力制御装置において図２１の演算処理で行われるサブルーチンのフローチャートである。アクセルペダルのペダル角度の説明図である。本発明の車両用操作装置の第２実施形態としてアクセルペダルの摩擦力を制御する制御装置の概略構成図である。図２８の摩擦力制御装置で行われる摩擦力制御のための演算処理のフローチャートである。アクセルペダルの仮想モデルの説明図である。本発明の車両用操作装置の第３実施形態を示すアクセルペダルの模式図である。図３１の車両用操作装置で行われる摩擦力制御のための演算処理のフローチャートである。図３２の演算処理で行われるサブルーチンのフローチャートである。図３１の車両用操作装置のブロック図である。アクセルペダルの変位を目標変位に追従させる制御の一例を示すブロック図である。アクセルペダルの変位を目標変位に追従させる制御の他の例を示すブロック図である。アクセルペダルの変位を目標変位に追従させる制御の更に他の例を示すブロック図である。本発明の車両用操作装置による不整路面入力時のタイミングチャートである。

符号の説明

１は摩擦力調整装置、２は摩擦力制御装置、３は状態計測センサ、４はペダル角度センサ、５はペダル踏力センサ、６はアクセルペダル、７はペダルアーム、１１は回転軸、１２は回転直動変換器、１３は摺動軸（第１部材）、３１は筐体（第２部材）、３２は蓋体（第２部材）、３３が摩擦部材（第３部材）、３５はコイル、３７はゴム製リング（弾性部材）、３９は前後加速度センサ、４０は上下加速度センサ、４１はＧＰＳ（衛星航法システム）

Claims

運転者がアクセルペダルを操作して車両の加減速を調整するための車両用操作装置であって、前記アクセルペダルの操作時の摩擦力を調整する摩擦力調整手段と、前記摩擦力調整手段によるアクセルペダル操作時の摩擦力を増減させて車両の加減速変動を抑制する摩擦力制御手段とを備えたことを特徴とする車両用操作装置。
前記摩擦力制御手段は、前記アクセルペダルの踏込み操作時に摩擦力を大きくし且つアクセルペダルの踏戻し操作時に摩擦力を小さくすることを特徴とする車両用操作装置。
前記摩擦力調整手段は、前記アクセルペダルの操作に応じ、車体に対して移動又は回転する第１部材と、車体に対して固定された第２部材と、前記第１部材と第２部材との間に介装され且つ弾性部材により当該第２部材に対して移動可能に支持されて摩擦力を発生する第３部材とを備えた摩擦力調整装置を有し、前記摩擦力制御手段による摩擦力制御の停止時には、前記第３部材による摩擦力の発生を停止し且つ当該第３部材を摩擦力発生開始位置の近傍に保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用操作装置。
前記摩擦力調整手段は、アクセルペダルの操作量を検出する操作量検出センサと、アクセルペダルの操作力を検出する操作力検出センサと、アクセルペダルに反力を発生させるアクチュエータと、前記操作量検出センサで検出された操作量及び操作力検出センサで検出された操作力に基づいてアクチュエータによる反力を制御するコントローラとを備えた反力調整装置を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用操作装置。
前記摩擦力制御手段は不整路面を検出する不整路面検出手段を備え、当該不整路面検出手段によって不整路面が検出されたときに摩擦力制御を開始し、不整路面を通過した後、アクセルペダルの踏込み方向速度が０となったときに摩擦力制御を終了することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の車両用操作装置。
前記摩擦力制御手段は、摩擦力制御の終了時、摩擦力を次第に減少させることを特徴とする請求項５に記載の車両用操作装置。
前記不整路面検出手段は、アクセルペダルの踏込み開始から踏戻し開始までの時間が所定時間以下のときに不整路面であると検出することを特徴とする請求項５又は６に記載の車両用操作装置。
前記不整路面検出手段は、アクセルペダルの踏込み速度が所定速度以上で且つその時間が所定時間以上であるときに不整路面であると検出することを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の車両用操作装置。
前記不整路面検出手段は、車両の前後加速度の所定時間内の変動が所定値以上であるときに不整路面であると検出することを特徴とする請求項５乃至８の何れか一項に記載の車両用操作装置。
前記不整路面検出手段は、車両の上下加速度が重力加速度の所定割合以上変動するときに不整路面であると検出することを特徴とする請求項５乃至９の何れか一項に記載の車両用操作装置。
前記不整路面検出手段は、検出された不整路面の位置を衛星航法システムに基づいて登録し、摩擦力制御手段は、不整路面検出手段に登録された不整路面に侵入する直前から摩擦力制御を開始することを特徴とする請求項５乃至１０の何れか一項に記載の車両用操作装置。
前記不整路面検出手段は、一旦、登録された不整路面の位置であっても、当該位置において不整路面であることが検出できないときには当該不整路面の位置の登録を消去することを特徴とする請求項１１に記載の車両用操作装置。
車両の前後加速度を検出する前後加速度検出手段を備え、前記摩擦力制御手段は、前記前後加速度検出手段で検出された前後加速度に応じてアクセルペダルに負荷する摩擦力の大きさを変化することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の車両用操作装置。
車両の上下加速度を検出する上下加速度検出手段を備え、前記摩擦力制御手段は、前記上下加速度検出手段で検出された上下加速度に応じてアクセルペダルに負荷する摩擦力の大きさを変化することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の車両用操作装置。
車両の前後加速度を検出する前後加速度検出手段と、車両の上下加速度を検出する上下加速度検出手段と、アクセルペダルの操作量を検出する操作量検出手段とを備え、前記摩擦力制御手段は、前記前後加速度検出手段で検出された前後加速度に応じてアクセルペダルに負荷する摩擦力の大きさの項と上下加速度検出手段で検出された上下加速度に応じてアクセルペダルに負荷する摩擦力の大きさの項との重みを操作量検出手段で検出されたアクセルペダルの操作量に応じて変化することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の車両用操作装置。