JP2017220117A

JP2017220117A - ペダル操作装置及びその制御方法と制御プログラム

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Publication number: JP2017220117A
Application number: JP2016115610A
Authority: JP
Inventors: 良浩岡井; Yoshihiro Okai; 司朗門崎; Shiro Kadosaki
Original assignee: Toyota Technical Development Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Technical Development Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2017-12-14
Anticipated expiration: 2036-06-09
Also published as: JP6612184B2

Abstract

【課題】自動車のアクセルペダル及びブレーキペダルを制御するロボットであるペダル操作装置の安全性を向上させる。【解決手段】自動車のアクセルペダル及びブレーキペダルを操作するペダル操作装置であって、アクセルペダルを押圧するための第１ペダルと、ブレーキペダルを押圧するための第２ペダルと、少なくとも１つのモータと、モータが回動することで、回転するピニオンと、ピニオンとかみ合う第１ラックを備え、ピニオンの回転により、自動車の走行方向に沿って駆動することにより、第１ペダルをアクセルペダルに対して走行方向に沿って移動させる第１駆動部と、ピニオンとかみ合う第２ラックを備え、ピニオンの回転により、第１駆動部とは逆方向であって自動車の走行方向に沿って駆動することにより、第２ペダルをブレーキペダルに対して走行方向に沿って移動させる第２駆動部と、第２ペダルにモータを停止させる停止スイッチとを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のペダルを自動操作するペダル操作装置及びその制御方法と制御プログラムに関する。

近年、自動車の自動運転技術の開発の進歩が目覚ましい。そのような自動運転技術の一環として、自動車のアクセルペダルやブレーキペダルを押圧して自動制御するペダル操作装置の開発も進められている。

例えば、特許文献１には、自動車のフットペダルを作動するアクチュエータが開示されている。特許文献１に記載のアクチュエータによれば、ブレーキペダル又はアクセルペダルを選択的に作動でき、所要スペースが最小とすることができる。

特開２００２−２１５２５０号公報

ところで、上記特許文献１に記載のアクチュエータは、自動車の装置の機能テストを実行するためのものとして開示されているが、このようなアクチュエータを、自動車のアクセルペダルやブレーキペダルを制御して、自動車の自動運転技術に適用することが考えられる。

しかしながら、上記特許文献１に記載のアクチュエータを自動車の自動運転技術の一部として流用する場合に、アクチュエータに何らかのエラーが生じることで、アクセルペダルが押圧し続けられ、自動車のスピードが上がり続けてしまうという恐れがあった。

そこで、本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、ユーザの安全性を考慮したペダル操作装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るペダル操作装置は、自動車のアクセルペダル及びブレーキペダルを操作するペダル操作装置であって、アクセルペダルを押圧するための第１ペダルと、ブレーキペダルを押圧するための第２ペダルと、少なくとも１つのモータと、モータが回動することで、回転するピニオンと、ピニオンとかみ合う第１ラックを備え、ピニオンの回転により、自動車の走行方向に沿って駆動することにより、第１ペダルをアクセルペダルに対して走行方向に沿って移動させる第１駆動部と、ピニオンとかみ合う第２ラックを備え、ピニオンの回転により、第１駆動部とは逆方向であって自動車の走行方向に沿って駆動することにより、第２ペダルをブレーキペダルに対して走行方向に沿って移動させる第２駆動部と、第２ペダルにモータを停止させる停止スイッチとを備える。

また、本発明の一態様に係るペダル操作装置による制御方法は、自動車のアクセルペダルを押圧するための第１ペダルと、自動車のブレーキペダルを押圧するための第２ペダルと、少なくとも１つのモータと、モータが回動することで、回転するピニオンと、ピニオンとかみ合う第１ラックを備え、ピニオンの回転により、自動車の走行方向に沿って駆動することにより、第１ペダルをアクセルペダルに対して走行方向に沿って移動させる第１駆動部と、ピニオンとかみ合う第２ラックを備え、ピニオンの回転により、第１駆動部とは逆方向であって自動車の走行方向に沿って駆動することにより、第２ペダルをブレーキペダルに対して走行方向に沿って移動させる第２駆動部と、第２ペダルにモータを停止させる停止スイッチとを備えたペダル操作装置の制御方法であって、停止スイッチをユーザが押下することにより、停止スイッチが停止信号を出力する出力ステップと、停止信号を受け付けて、モータに対する制御状態の如何に関わらず、モータを強制停止させる停止ステップとを含む。

また、本発明の一態様に係るペダル操作装置のコンピュータにより実行させる制御プログラムは、自動車のアクセルペダルを押圧するための第１ペダルと、自動車のブレーキペダルを押圧するための第２ペダルと、少なくとも１つのモータと、モータが回動することで、回転するピニオンと、ピニオンとかみ合う第１ラックを備え、ピニオンの回転により、自動車の走行方向に沿って駆動することにより、第１ペダルをアクセルペダルに対して走行方向に沿って移動させる第１駆動部と、ピニオンとかみ合う第２ラックを備え、ピニオンの回転により、第１駆動部とは逆方向であって自動車の走行方向に沿って駆動することにより、第２ペダルをブレーキペダルに対して走行方向に沿って移動させる第２駆動部と、第２ペダルにモータを停止させる停止信号を出力する停止スイッチとを備えたペダル操作装置のコンピュータに、停止スイッチから停止信号を受け付ける受付機能と、停止信号を受け付けて、モータに対する制御状態の如何に関わらず、モータを強制停止させる停止機能とを実現させる。

また、上記ペダル操作装置において、モータからピニオンまでの伝達経路上にトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを備えることとしてもよい。

また、上記ペダル操作装置において、第１ペダルは、板状のペダルであって、その一端が当該一端を貫通する軸によって、ペダル操作装置本体に対して回動自在に取り付けられており、第１ペダルの回転運動により第１ペダルの他端がアクセルペダルに接触して、アクセルペダルを押圧することとしてもよい。

また、上記ペダル操作装置において、第２ペダルは、板状のペダルであって、その一端が当該一端を貫通する軸によって、ペダル操作装置本体に対して回動自在に取り付けられており、第２ペダルの回転運動により第２ペダルの他端がブレーキペダルに接触して、ブレーキペダルを押圧することとしてもよい。

また、ペダル操作装置は、更に、自動車のシート下部に取り付けるための取付部と、自動車の上下方向において、取付部が取り付けられている位置よりも上側であって、自動車の走行方向にシートを押圧して固定する固定部とを備えることとしてもよい。

本発明の一態様に係るペダル操作装置によれば、ペダル操作装置に停止スイッチを備えることにより、ペダル操作装置になんらかのエラーが生じた場合においても、停止スイッチにより、ペダル操作装置のモータを停止することができる。したがって、例えば、モータが回動し続けて第１ペダルがアクセルペダルを押圧し続けて自動車のスピードが上がり続けるという状態を回避することができる。よって、ユーザの安全性を考慮したペダル操作装置を提供することができる。

実施の形態に係るペダル操作装置の構成を示す斜視図である。実施の形態に係るペダル操作装置を自動車に搭載した状態を示す図である。実施の形態に係るペダル操作装置の構成を示す平面図である。実施の形態に係るペダル操作装置の構成を示す右側面図である。実施の形態に係るペダル操作装置の構成を示す左側面図である。実施の形態に係るペダル操作装置のモータからピニオンまでの動力伝達系を示す図であって、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は斜視図である。実施の形態に係るペダル操作装置のピニオンまでの動力伝達系を示す側面図である。緊急停止スイッチの構成を示す側面図である。実施の形態に係るペダル操作装置の機能構成例を示すブロック図である。実施の形態に係るペダル操作装置の動作を示すフローチャートである。実施の形態に係るペダル操作装置の一構成例を示すブロック図である。

以下、本発明に係るペダル操作装置の一実施態様について図面を参照しながら説明する。

＜実施の形態＞
＜構成＞
図１〜図５を用いて、本実施の形態に係るペダル操作装置１００の基本構造について説明する。図１は、ペダル操作装置１００の外観を示す斜視図であり、図２は、ペダル操作装置１００を自動車に搭載した使用形態を示す図である。また、図３は、ペダル操作装置１００の平面図であり、図４は、ペダル操作装置１００の右側面図であり、図５はペダル操作装置１００の左側面図である。なお、図４及び図５の側面図においては、本来であれば反対側の構成も見えるが図面の見やすさを考慮して、反対側の構成については示していない。

図１は、ペダル操作装置１００の外観を示す斜視図である。ペダル操作装置１００は、自動車に設けられ、外部からの通信信号によってアクセルペダルまたはブレーキペダルを押圧し、自動車を走行又は停止させる制御を行うロボットである。

図１に示すようにペダル操作装置１００は、載置板１５０上に設けられ、ペダル操作装置１００を自動車の車体に取り付けるための取付部１１１及び、第１ペダル１０２ａと、第２ペダル１０２ｂと、第１アーム１０３ａと、第２アーム１０３ｂと、第１駆動部１０１ａと、第２駆動部１０１ｂと、第１ラック１０４ａと、第２ラック１０４ｂと、第１レール１０６ａと、第２レール１０６ｂと、緊急停止スイッチ１０７とを含む本体を備える。

第１レール１０６ａは、図４に示すように、ペダル操作装置１００に設けられた２本の支柱４０３、４０４に懸架されている。ペダル操作装置１００は、第１レール１０６ａ上を第１駆動部１０１ａが滑走するように構成されており、第１駆動部１０１ａは、矢印１２０ａ又は矢印１２０ｂに示す方向に滑走する。第１レール１０６ａは、例えば、Iの字形状のレールであり、第１駆動部１０１ａの底部には、コの字型の部材により第１レール１０６ａの突出部分の両側から挟み込むように構成して、滑走させる構造を実現する。第１駆動部１０１ａの底部には、滑走しやすくするために車輪を設けてもよい。これにより第１駆動部１０１ａに取り付けられている第１アーム１０３ａも連動して同方向に動き、以て、第１アーム１０３ａの先端側に取り付けられた第１ペダル１０２ａを矢印１０８ａまたは矢印１０８ｂに示す方向に動作させる。

第１ペダル１０２ａは、自動車のアクセルペダルを押圧するためのものであり、その一端が、当該第１ペダル１０２ａの一端を貫通する軸１１２ａによって回動するようにペダル操作装置１００に取り付けられている。軸１１２ａは、図１、図３に示されるように、載置板１５０に設けられた側壁３３１、３３２を貫通して支持されており、回動するように構成されている。そして、第１ペダル１０２ａは、ペダル操作装置１００に取り付けられていない他端側で、矢印１０８ａで示される方向に動作する場合に、アクセルペダルを押圧する。

第２レール１０６ｂは、図５に示すように、ペダル操作装置１００に設けられた第１レール１０６ａを支える支柱４０３、４０３に対向するように設けられた２本の支柱５０３、５０４に懸架されている。ペダル操作装置１００は、第１駆動部１０１ａが第１レール１０６ａ上を滑走するのと同様に、第２レール１０６ｂ上を第２駆動部１０１ｂが滑走するように構成されている。第２駆動部１０１ｂは、矢印１２０ａ又は矢印１２０ｂに示す方向に滑走する。これにより、第２駆動部１０１ｂに取り付けられている第２アーム１０３ｂも連動して同方向に動き、以て、第２アーム１０３ｂの先端側に取り付けられた第２ペダル１０２ｂを矢印１０９ａまたは矢印１０９ｂに示す方向に動作させる。

第２ペダル１０２ｂは、自動車のブレーキペダルを押圧するためのものであり、その一端が、当該第２ペダル１０２ｂの一端を貫通する軸１１２ｂによって回動するようにペダル操作装置１００に取り付けられている。軸１１２ｂは、図１、図３に示されるように、載置板１５０に設けられた側壁３３３、３３４を貫通して支持されており、回動するように構成されている。そして、第２ペダル１０２ｂは、ペダル操作装置１００に取り付けられていない他端側で、矢印１０９ａで示される方向に動作する場合に、ブレーキペダルを押圧する。

図１に示すペダル操作装置１００は、図２に示すように、自動車の運転席の足元に載置して使用する。ペダル操作装置１００は、運転席のシート２１０と、アクセルペダル２２０及びブレーキペダル（図面を見やすくするために不図示）との間に載置される。ペダル操作装置１００の取付部１１１の第１取付アーム１１１ａ、第２取付アーム１１１ｂを、運転席を自動車に取り付けるための支柱に取り付けることによりペダル操作装置１００を自動車２００に載置する。ペダル操作装置の取付部１１１には、図１や図２に示すようにストッパー１１０が設けられている。ストッパー１１０は、シャフト長を調節できるアジャスタパットなどにより実現され、シート２１０を前面から押圧しつつ、取付部１１１と併せてペダル操作装置１００を自動車に固定する。これにより、ペダル操作装置１００の第１ペダル１０２ａや第２ペダル１０２ｂがアクセルペダルやブレーキペダルを押圧することにより、ペダル操作装置１００の前面（第１ペダル１０２ａがある側）が、下から浮き上がるのを抑制することができる。

また、ペダル操作装置１００の第１ペダル１０２ａがアクセルペダルを押圧できるように、第１ペダル１０２ａをアクセルペダルに対向させるようにペダル操作装置１００を自動車２００に載置する。加えて、ペダル操作装置１００の第２ペダル１０２ｂがブレーキペダルを押圧できるように、第２ペダル１０２ｂをブレーキペダルに対向させるようにペダル操作装置１００を自動車２００に載置する。

図３は、ペダル操作装置１００の平面図である。図１及び図３に示すように、第１駆動部１０１ａには、第１ラック１０４ａが固着されている。また、第２駆動部１０１ｂには、第２ラック１０４ｂが固着されている。第１ラック１０４ａ及び第２ラック１０４ｂは、共に平板状の棒に歯切りをしてなる直線状の歯車である。

第１ラック１０４ａと、第２ラック１０４ｂの間には、軸１３７を中心に回転するピニオン１３１が設けられている。ピニオン１３１は、円形の歯車（ギア）であり、ピニオン１３１の歯と、第１ラック１０４ａの歯とかみ合うように構成されている。同様に、ピニオン１３１の歯と、第２ラック１０４ｂの歯ともかみ合うように構成されている。第１ラック１０４ａとピニオン１３１及び第２ラック１０４ｂとピニオン１３１の組み合わせは、ピニオン１３１が軸１３７を中心として回転することにより、ピニオン１３１の回転運動を第１ラック１０４ａ及び第２ラック１０４ｂの直線運動に変換する所謂ラック・アンド・ピニオンとして機能する。

ピニオン１３１は、矢印３０１ａ又は矢印３０１ｂで示される方向に回転する。ピニオン１３１が矢印３０１ａで示される方向、即ち、反時計回りに回転する場合には、第１ラック１０４ａは前進、即ち、矢印１２０ａで示される方向に移動する。したがって、第１ラック１０４ａが固着されている第１駆動部１０１ａも併せて第１レール１０６ａ上を矢印１２０ａの方向に向けて滑走する。これにより、第１ペダル１０２ａは、矢印１０８ａの方向に移動し、アクセルペダルを押圧する。このとき、ピニオン１３１が矢印３０１ａで示される方向に回転することにより、第２ラック１０４ｂは、第１ラック１０４ａとは逆方向、即ち、矢印１２０ｂで示される方向に移動する。したがって、第２ラック１０４ｂが固着されている第２駆動部１０１ｂも併せて第２レール１０６ｂ上を矢印１２０ｂの方向に向けて滑走する。これにより、第２ペダル１０２ｂは、ブレーキペダルから離れる方向に移動する。つまり、ピニオン１３１が矢印３０１ａで示される方向に回転する場合に、自動車のアクセルペダルが押下され、シフトレバーの選択状態に応じて自動車が前進または後退する。

一方、ピニオン１３１が矢印３０１ｂで示される方向、即ち、時計周りに回転する場合には、第１ラック１０４ａは後進、即ち、矢印１２０ｂで示される方向に移動する。したがって、第１ラック１０４ａが固着されている第１駆動部１０１ａも併せて第１レール１０６ａ上を矢印１２０ｂの方向に向けて滑走する。これにより、第１ペダル１０２ａは、矢印１０８ｂの方向に移動し、アクセルペダルから離れるように移動する。このとき、ピニオン１３１が矢印３０１ｂで示される方向に回転することにより、第２ラック１０４ｂは、第１ラック１０４ａとは逆方向、即ち、矢印１２０ａで示される方向に移動する。したがって、第２ラック１０４ｂが固着されている第２駆動部１０１ｂも併せて第２レール１０６ｂ上を矢印１２０ａの方向に向けて滑走する。これにより、第２ペダル１０２ｂは、矢印１０９ａで示される方向に移動し、ブレーキペダルを押圧する。つまり、ピニオン１３１が矢印３０１ｂで示される方向に回転する場合に、自動車のブレーキペダルが押下され、自動車が停止する。

また、第２ペダル１０２ｂの側面には、図１、図３、図５に示すように、緊急停止スイッチ１０７が取り付けられている。緊急停止スイッチ１０７は、押下されることにより、ペダル操作装置１００を駆動させるモータ４０１の回転を停止するための緊急停止信号を出力する機能を有するスイッチである。緊急停止スイッチ１０７の構成の詳細については後述する。

なお、第１ラック１０４ａ及び第２ラック１０４ｂそれぞれは、第１ペダル１０２ａ及び第２ペダル１０２ｂの動きに差し支えがない範囲であって、ピニオン１３１が一方向に回転しすぎてかみ合わなくならない程度の長さを有する。当該長さは、実機を作成してシミュレーションを行うことにより、適切な長さを得ることができる。

ペダル操作装置１００は、図４に示すように、ピニオン１３１を回転させるためのモータ４０１及びモータ４０１を制御するコントロールユニット４０５を備える。モータ４０１は、コントロールユニット４０５からの指示に従って、駆動する。モータ４０１は、支柱４０３と支柱４０４との間であって、第１レール１０６ａの下に固着される。

モータ４０１が回動する軸４０６には、プーリ４０８が設けられている。プーリ４０８は、モータ４０１の回転に併せて回転する滑車である。プーリ４０８には、ベルト４０２が巻き付けられており、プーリ４０８の回転に応じてベルト４０２が移動する。

また、ペダル操作装置１００は、図３及び図５に示すように、プーリ４０８が回転することによって移動するベルト４０２が巻き付けられたプーリ４０８と対になるプーリ１３２を備える。プーリ１３２は、軸１３３に取り付けられている。軸１３３は、載置板１５０に設けられた側壁３３５と側壁３３６とに回動自在にとりつけられており、矢印３０１に示すように回動する。プーリ１３２がベルト４０２の移動によって回転することにより、軸１３３も連動して回転する。軸１３３は、軸１３３の回転軸を変換するためのギア１３４を備える。図３、図４に示すように、載置板１５０に回動自在に取り付けられた軸１３７が設けられ、軸１３７には、ギア１３５が設けられる。ギア１３４の歯とギア１３５の歯とは互いにかみ合い、ギア１３４が回転することにより、ギア１３５が回動し、連動して軸１３７が回転する。ギア１３４及びギア１３５は、回転軸を変換するためのかさ歯車である。図３、図７に示すように軸１３７には、ピニオン１３１が取り付けられ、軸１３７の回転に連動して、ピニオン１３１が連動する。そして、上述したように、ピニオン１３１の歯と、第１ラック１０４ａ及び第２ラック１０４ｂの歯とかみあって、ピニオン１３１の回転に連動して、第１ラック１０４ａ、第２ラック１０４ｂが、各々に対して逆方向に移動する。

軸１３３には、プーリ１３２とギア１３４との間に、トルクリミッタ１３６が設けられている。トルクリミッタ１３６は、一定以上の過負荷が加えられた場合に、トルク伝達を遮断する機能を有する部材である。トルクリミッタ１３６は、第１部材１３６ａと第２部材１３６ｂとが接続され、一定以上の過負荷が加わるまでは互いに連動して軸１３３の回動に伴って回転する。そして、一定以上の負荷が加わると、第１部材１３６ａと第２部材１３６ｂとの接続状態が解除され、モータ４０１からピニオン１３１へのトルクの伝達が遮断される。なお、トルクリミッタ１３６としては、モータ４０１からのピニオン１３１へのトルク伝達を遮断できるものであれば、機械式、磁石式のいずれの形式のものを用いてもよい。

トルクリミッタ１３６は、緊急停止スイッチ１０７からの緊急停止信号に基づいて、モータ４０１が停止しなかった場合に備えて、モータ４０１からピニオン１３１までの伝達経路上に設けられている。つまり、モータ４０１に何らかのエラーが生じて、第１ペダル１０２ａにアクセルペダルを押圧させる方向、つまり、ピニオン１３１を矢印３０１ａで示す方向に回転し続けるように駆動すると自動車の速度が上がり続けることになるため、ユーザは緊急停止スイッチ１０７を押下することによりモータ４０１を停止させようとする。しかし、緊急停止スイッチ１０７を押下してもモータ４０１が駆動し続ける場合、ユーザは第２ペダル１０２ｂに固着された緊急停止スイッチ１０７を押下し続けることにより、第２ペダル１０２ｂには、矢印１２０ａ（１０９ａ）で示す方向に向けた力が印加される。これにより、第２ラック１０４ｂにも同方向への力が加えられ、その結果ピニオン１３１には、第２駆動部１０１ｂ側から矢印３０１ｂで示される方向に回転させようとする力が加えられる。その回転は、ギア１３５、ギア１３４を介して、モータ４０１が回転させようとする方向とは逆方向の力がトルクリミッタ１３６に印加される。その結果、トルクリミッタ１３６には、モータ４０１が回転させようとする力と、当該力とは逆方向に回転させようとする力であって、ユーザが緊急停止スイッチ１０７を押下し続けることに基づく力が加えられ、過負荷が発生する。そのような場合に、トルクリミッタ１３６の第１部材１３６ａと第２部材１３６ｂとは自動的に接続状態が解除される。したがって、トルクリミッタ１３６は、モータ４０１が緊急停止スイッチ１０７の押下に基づく緊急停止信号によって停止しなかった場合の安全弁としての機能を有する。

次に、図６、図７を用いて、ペダル操作装置１００におけるモータ４０１からピニオン１３１までの力の伝達系について詳細に説明する。

図６は、（ａ）は、モータ４０１からピニオン１３１までの伝達系を示す平面図である。また、図６（ｂ）は、モータ４０１からピニオン１３１までの伝達系を示す斜視図である。また、図７は、当該伝達系の左側面図である。

モータ４０１は、図４に示すように、支柱４０３と支柱４０４との間であって、第１レール１０６ａの下部に設けられる。モータ４０１の軸４０６が回動することにより、その延長に取り付けられたプーリ４０８が回転する。プーリ４０８の回転に伴い、プーリ４０８の周りに巻き付けられたベルト４０２が移動する。すると、ベルト４０２の移動に伴い、プーリ１３２が回転する。プーリ１３２が回転することにより、軸１３３が回転し、トルクリミッタ１３６を経由してギア１３４が回転する。ギア１３４が回転することにより、ギア１３４の歯がギア１３５の歯とかみあってギア１３５が回転する。ギア１３５の回転に伴い、ギア１３５が取り付けられている軸１３７も回転する。そして、当該軸１３７に取り付けられているピニオン１３１が回転することになる。

そして、ピニオン１３１が回転することにより、第１ラック１０４ａ及び第２ラック１０４ｂが移動し、自動車２００のアクセルペダルあるいはブレーキペダルが押圧される。

図８は、緊急停止スイッチ１０７の構造を示す側面図である。

図８に示すように、緊急停止スイッチ１０７は、押下部８０１と、上板８０２と、底板８０３と、コイルばね８０４と、テープスイッチ８０５と、台部８０６とから構成される。

上板８０２と底板８０３とは方形状の板であり、その四方をコイルばね８０４により接続される。底板８０３には、台部８０６が設けられ、その上にテープスイッチ８０５が設けられる。コイルばね８０４は、押下部８０１が押下されていない状態で、上板８０２がテープスイッチ８０５に接触しない程度の長さを有し、底板８０３側から上板８０２を支える。

押下部８０１を、図８に示す矢印で示される方向にユーザが押下することにより、コイルばね８０４が収縮し、上板８０２がテープスイッチ８０５に接触して、テープスイッチ８０５の突起部（ビード）を押下する。これにより、テープスイッチ８０５がＯＮ状態になる。

緊急停止スイッチ１０７は図示していないが通信部を有し、テープスイッチ８０５がＯＮ状態になると、緊急停止信号を、モータ４０１を制御する制御部に送信する。制御部の詳細については後述する。ペダル操作装置１００が緊急停止スイッチ１０７を備えることにより、ペダル操作装置１００を緊急停止させることができる。

なお、緊急停止スイッチ１０７は、図１、図３、図５に示されるように、第２ペダル１０２ｂの側面に固着されており、緊急停止スイッチ１０７を押下したユーザの力は、第２ペダル１０２ｂにも伝達される。また、緊急停止スイッチ１０７は、ユーザがその足で踏むことにより、押下することを想定しているスイッチである。

図９は、ペダル操作装置１００のコントロールユニット４０５の機能構成を示すブロック図である。図９に示すように、コントロールユニット４０５は、通信部９０１と、記憶部９０２と、制御部９０３とを含んで構成される。

通信部９０１は、ペダル操作装置１００に対して制御信号を発信する外部装置及び緊急停止スイッチ１０７と通信を実行する機能を有する。通信部９０１は、外部装置及び緊急停止スイッチ１０７と通信が実行できれば、有線、無線を問わず、また、使用する通信プロトコルについても問わないものとする。通信部９０１は、外部装置からペダル操作装置１００の制御信号あるいは通常停止信号を受信し、制御部９０３に伝達する。ここで、制御信号は、モータ４０１の回転方向や回転角を指定する指示情報を含み、通常停止信号は、ペダル操作装置１００の動作を停止させるための処理を実行するための指示情報を含む。また、通信部９０１は、緊急停止スイッチ１０７から緊急停止信号を受信し、制御部９０３に伝達する。ここで、緊急停止信号は、モータ４０１の回転を強制的に解除するための指示を含む。また、通信部９０１は、制御部９０３から伝達された情報信号を外部装置に送信する。

記憶部９０２は、ペダル操作装置１００が動作する上で必要とする各種プログラム及びデータを記憶する機能を有する記録媒体である。記憶部９０２は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等により実現される。

制御部９０３は、記憶部９０２に記憶しているプログラムを実行することによりペダル操作装置１００を制御する機能を有するプロセッサである。制御部９０３は、通信部９０１から制御信号を伝達された場合に、当該制御信号の内容に従って、モータ４０１を駆動する。また、制御部９０３は、緊急停止スイッチ１０７から緊急停止信号を伝達された場合には、最優先事項として、その時点で伝達されている制御信号の内容の如何に関わらず、モータ４０１を停止させる。また、制御部９０３は、実行した制御内容を示す情報（動作ログ）を情報信号として通信部９０１に伝達し、外部装置に送信させる。以上がペダル操作装置１００の構成である。

＜動作＞
図１０は、本実施の形態に係るペダル操作装置の動作であって、コントロールユニット４０５による制御処理を示すフローチャートである。

ペダル操作装置１００の通信部９０１は信号を受信する。通信部９０１は、受信した信号を制御部９０３に伝達する。制御部９０３は、伝達された信号が制御信号であるか否かを判定する（ステップＳ１００１）。制御部９０３は、例えば、伝達された信号のヘッダにより信号種別を判定する。

伝達された信号が制御信号である場合に（ステップＳ１００１のＹＥＳ）、制御部９０３は、制御信号で示される制御内容に従って、モータ４０１に回動信号を出力する（ステップＳ１００２）。これにより、外部からの制御信号によりモータ４０１の回転が制御され、その結果、第１ペダル１０２ａ又は第２ペダル１０２ｂが前進してアクセルペダル又はブレーキペダルを押圧する。したがって、自動車の進行、停止制御が行われる。制御信号に従って処理を実行するとステップＳ１００１に戻って、次の制御信号の到来を待つ。

伝達された信号が制御信号ではなく（ステップＳ１００１のＮＯ）、緊急停止信号を伝達されていた場合に（ステップＳ１００３のＹＥＳ）、制御部９０３は、緊急停止信号に従って、モータ４０１を強制的に停止させて（ステップＳ１００４）、処理を終了する。

一方、伝達された信号が緊急停止信号ではなく（ステップＳ１００３のＮＯ）、通常停止信号を伝達されていた場合に（ステップＳ１００５のＹＥＳ）、制御部９０３は、ペダル操作装置１００を通常終了し、処理を終了する。

＜まとめ＞
本実施の形態に係るペダル操作装置１００は、アクセルペダルやブレーキペダルを自動操作するロボットであって、なんらかのエラーによりモータ４０１が回転し続けて、アクセルを踏み込む方向（矢印１２０ａ（１０８ａ）で示される方向）、即ち、第１ペダル１０２ａがアクセルペダルを押圧する方向に稼働し続けた場合に、ユーザが緊急停止スイッチ１０７を踏むことで、ペダル操作装置１００を緊急停止させることができる。したがって、ペダル操作装置１００を搭載した自動車に乗るユーザの安全性を向上させることができる。

また、仮に、緊急停止スイッチ１０７の押下を行ってもなお、ペダル操作装置１００が第１ペダル１０２ａをアクセルペダルに踏みこむように制御し続けた場合には、ユーザが緊急停止スイッチ１０７を押圧し続けることにより、第２ペダル１０２ｂが矢印１０９ａで示される方向に押圧され、第２駆動部１０１ｂ及び第２ラック１０４ｂには、矢印１２０ａの方向に進もうとする力が加えられる。その結果、ピニオン１３１には、矢印３０１ｂで示される方向に回転させる力が加えられる。一方、モータ４０１は回転し続けて第１ペダル１０２ａを矢印１２０ａで示される方向に進ませようとする力、即ち、ピニオン１３１を矢印３０１ａで示される方向に回転させる力が加えられる。従って、トルクリミッタ１３６には、反対方向の回転力が加えられることになる。そして、その力が一定値を超えると、トルクリミッタ１３６はモータ４０１からのトルク伝達を遮断する。よって、緊急停止スイッチ１０７による停止が効かない場合でも、最終的には、モータ４０１からのトルクを遮断することができるので、ペダル操作装置１００の運用上の安全性を更に向上させることができる。

また、第１ペダル１０２ａ及び第２ペダル１０２ｂそれぞれについて、他端がペダル操作装置１００に対して回動自在に接続する例を示したが、当該構成により、第１ペダル１０２ａ及び第２ペダル１０２ｂは、一方の端部で回動軸を介して載置板１５０に接続し、他方の端部で、駆動部のアームと接続する構成になるので、アームの先にペダルを取り付けただけの構成に比して、ペダル操作装置１００全体の剛性を向上させることができる。

＜補足＞
なお、ペダル操作装置は、上記実施の形態に限定されるものではなく、他の手法により実現してもよい。以下、その他の例について説明する。

（１）上記実施の形態においては、第１ペダル１０２ａが自動車のアクセルペダルを、第２ペダル１０２ｂが自動車のブレーキペダルを押圧する例を示したが、ペダル操作装置１００が搭載される自動車が、アクセルペダルとブレーキペダルの配置が逆の自動車である場合には、第１ペダル１０２ａはブレーキペダルを、第２ペダル１０２ｂはアクセルペダルを押圧することになることに留意されたい。

（２）上記実施の形態における第１ラック１０４ａ、第２ラック１０４ｂの歯数や、ピニオン１３１の歯数は一例であり、ピニオン１３１が回転することにより、第１ラック１０４ａ及び第２ラック１０４ｂの直線運動に変換さえできれば、その他の歯数であってもよい。

（３）上記実施の形態においては、モータ４０１は、第１駆動部１０１ａ側（第１レール１０６ａの下）に配することとしていたが、これは、モータ４０１からピニオン１３１まで動力が伝達できる構造になっていればよく、第２駆動部１０１ｂ側（第２レール１０６ｂの下）に配することとしてもよい。

（４）上記実施の形態においては、配置スペースの関係上、モータ４０１からピニオン１３１までコの字型の伝達系で構成した例を示したが、これは、ペダル操作装置１００への配置スペースを考慮して配置したものであり、モータ４０１からピニオン１３１に動力が伝達できれば、この形に限定されるものではない。モータ４０１からピニオン１３１までの伝達経路中にトルクリミッタ１３６を挿入する構成を有すれば良く、例えば、モータ４０１から直接トルクリミッタ１３６に接続し、そこから、ピニオン１３１まで直線状に接続する構成で実現することとしてもよい。

（５）上記実施の形態においては特に記載していないが、ペダル操作装置１００は、ペダル操作装置１００の各部を駆動するための電力を供給するための動力源を備えていることとしてもよいし、搭載される自動車から動力を供給されて動作することとしてもよい。後者の場合には、自動車と接続するための電力コネクタをペダル操作装置１００に設けることになる。

（６）上記実施の形態に示した緊急停止スイッチ１０７の形状は上記実施の形態に示した形状に限られるものではなく、ユーザが押下できるものであれば、上記実施の形態に示したテープスイッチを利用する構成以外の構成を用いてもよい。

（７）上記実施の形態においては、モータ１台で第１ペダル１０２ａと第２ペダル１０２ｂとの両方のペダルを動作させる構成を開示し、モータを複数備えた場合にモータのために必要とするスペースを省く例を説明したが、モータ４０１により各軸が回転される方向と同方向に各軸を回転させるのであれば、その他のモータを備えて、トルクを向上させる構成をとってもよい。

（８）また、上記実施の形態においては、ユーザの安全性を向上させるペダル操作装置１００のコントロールユニット４０５のプロセッサが制御プログラム等を実行することにより、ペダル操作装置を制御することとしているが、これは、ペダル操作装置１００に集積回路（ＩＣ（Integrated Circuit）チップ、ＬＳＩ（Large Scale Integration））等に形成された論理回路（ハードウェア）や専用回路によって実現してもよい。また、これらの回路は、１または複数の集積回路により実現されてよく、上記実施の形態に示した複数の機能部の機能を１つの集積回路により実現されることとしてもよい。ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＶＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩなどと呼称されることもある。すなわち、ペダル操作装置１００のコントロールユニット４０５は、例えば、図１１に示すように、通信回路９０１ａと、記憶回路９０２ａと、制御回路９０３ａとから構成される。各回路は、上記実施の形態の図９に示した同名の各機能部と同様に機能する。

また、上記制御プログラムは、プロセッサが読み取り可能な記録媒体に記録されていてよく、記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記制御プログラムは、当該制御プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記プロセッサに供給されてもよい。本発明は、上記制御プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

なお、上記制御プログラムは、例えば、ActionScript、JavaScript（登録商標）、Python、Rubyなどのスクリプト言語、C言語、C＋＋、C＃、Objective-C、Java（登録商標）などのコンパイラ言語などを用いて実装できる。

（９）上記実施の形態及び各補足に示した構成は、適宜組み合わせることとしてもよい。

１００ペダル操作装置、１０１ａ第１駆動部、１０１ｂ第２駆動部、１０２ａ第１ペダル、１０２ｂ第２ペダル、１０３ａ第１アーム、１０３ｂ第２アーム、１０４ａ第１ラック、１０４ｂ第２ラック、１０６ａ第１レール、１０６ｂ第２レール、１０７緊急停止スイッチ、１１０ストッパー、１１１取付部、１１１ａ第１取付アーム、１１１ｂ第２取付アーム、１１２ａ軸、１１２ｂ軸、１３１ピニオン、１３２プーリ、１３３軸、１３４ギア、１３５ギア、１３６トルクリミッタ、３３１側壁、３３２側壁、３３３側壁、３３４側壁、３３５側壁、３３６側壁、４０１モータ、４０２ベルト４０２支柱、４０４支柱、４０６軸、４０７側壁、４０８プーリ、５０３支柱、５０４支柱

Claims

自動車のアクセルペダル及びブレーキペダルを操作するペダル操作装置であって、
前記アクセルペダルを押圧するための第１ペダルと、
前記ブレーキペダルを押圧するための第２ペダルと、
少なくとも１つのモータと、
前記モータが回動することで、回転するピニオンと、
前記ピニオンとかみ合う第１ラックを備え、前記ピニオンの回転により、前記自動車の走行方向に沿って駆動することにより、前記第１ペダルを前記アクセルペダルに対して前記走行方向に沿って移動させる第１駆動部と、
前記ピニオンとかみ合う第２ラックを備え、前記ピニオンの回転により、前記第１駆動部とは逆方向であって前記自動車の走行方向に沿って駆動することにより、前記第２ペダルを前記ブレーキペダルに対して前記走行方向に沿って移動させる第２駆動部と、
前記第２ペダルに前記モータを停止させる停止スイッチとを備えたペダル操作装置。
前記モータから前記ピニオンまでの伝達経路上にトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを備えたことを特徴とする請求項１に記載のペダル操作装置。
前記第１ペダルは、板状のペダルであって、その一端が当該一端を貫通する軸によって、前記ペダル操作装置本体に対して回動自在に取り付けられており、
前記第１ペダルの回転運動により前記第１ペダルの他端が前記アクセルペダルに接触して、前記アクセルペダルを押圧する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のペダル操作装置。
前記第２ペダルは、板状のペダルであって、その一端が当該一端を貫通する軸によって、前記ペダル操作装置本体に対して回動自在に取り付けられており、
前記第２ペダルの回転運動により前記第２ペダルの他端が前記ブレーキペダルに接触して、前記ブレーキペダルを押圧する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のペダル操作装置。
前記ペダル操作装置は、更に、
前記自動車のシート下部に取り付けるための取付部と、
前記自動車の上下方向において、前記取付部が取り付けられている位置よりも上側であって、前記自動車の走行方向に前記シートを押圧して固定する固定部とを備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のペダル操作装置。
自動車のアクセルペダルを押圧するための第１ペダルと、
前記自動車のブレーキペダルを押圧するための第２ペダルと、
少なくとも１つのモータと、
前記モータが回動することで、回転するピニオンと、
前記ピニオンとかみ合う第１ラックを備え、前記ピニオンの回転により、前記自動車の走行方向に沿って駆動することにより、前記第１ペダルを前記アクセルペダルに対して前記走行方向に沿って移動させる第１駆動部と、
前記ピニオンとかみ合う第２ラックを備え、前記ピニオンの回転により、前記第１駆動部とは逆方向であって前記自動車の走行方向に沿って駆動することにより、前記第２ペダルを前記ブレーキペダルに対して前記走行方向に沿って移動させる第２駆動部と、
前記第２ペダルに前記モータを停止させる停止スイッチとを備えたペダル操作装置の制御方法であって、
前記停止スイッチをユーザが押下することにより、前記停止スイッチが停止信号を出力する出力ステップと、
前記停止信号を受け付けて、前記モータに対する制御状態の如何に関わらず、前記モータを強制停止させる停止ステップとを含むことを特徴とする制御方法。
自動車のアクセルペダルを押圧するための第１ペダルと、
前記自動車のブレーキペダルを押圧するための第２ペダルと、
少なくとも１つのモータと、
前記モータが回動することで、回転するピニオンと、
前記ピニオンとかみ合う第１ラックを備え、前記ピニオンの回転により、前記自動車の走行方向に沿って駆動することにより、前記第１ペダルを前記アクセルペダルに対して前記走行方向に沿って移動させる第１駆動部と、
前記ピニオンとかみ合う第２ラックを備え、前記ピニオンの回転により、前記第１駆動部とは逆方向であって前記自動車の走行方向に沿って駆動することにより、前記第２ペダルを前記ブレーキペダルに対して前記走行方向に沿って移動させる第２駆動部と、
前記第２ペダルに前記モータを停止させる停止信号を出力する停止スイッチとを備えたペダル操作装置のコンピュータに、
前記停止スイッチから停止信号を受け付ける受付機能と、
前記停止信号を受け付けて、前記モータに対する制御状態の如何に関わらず、前記モータを強制停止させる停止機能とを実現させることを特徴とする制御プログラム。