JP2019125105A - アクセルペダルの反力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクセルペダルの操作性を向上させることが可能なアクセルペダルの反力制御装置を提供する。【解決手段】アクセルペダル２と、アクセルペダル２の操作に対する反力を発生させる反力付与機構６と、その反力付与機構６を制御するコントローラ８とを備え、前記アクセルペダル２の操作に応じて駆動力を制御し、かつ前記反力付与機構６を制御することにより前記反力を調整することが可能なアクセルペダルの反力制御装置において、前記コントローラ８は、前記アクセルペダル２が踏み込み操作されて駆動力が最大駆動力に達した際に、前記反力の変化率を予め定められた所定の変化率より一時的に増大させ、運転者３に前記駆動力が最大駆動力に達したことを報知するように構成されている。【選択図】図２

Description

この発明は、アクセルペダルの踏力に対する反力を制御するアクセルペダルの反力制御装置に関するものである。

従来、運転者がアクセルペダルを踏み込み操作する際の踏力を変更するため、ならびに、アクセルペダルの操作性を向上させるために、その踏み込み操作に対して反力を発生させつつ、その反力を制御するアクセルペダルの反力制御装置が知られている。また、その反力は、アクセル開度（アクセルペダルの操作量）ならびに駆動力の増大に伴って大きくなる。その種の反力制御装置の一例が特許文献１に記載されている。

この特許文献１に記載された反力制御装置は、アクセルペダルの操作位置が所定の範囲に入る場合と、所定の範囲から逸脱した場合とを運転者が認識できるように構成されている。例えば走行領域が一定の車速で走行する領域（一定走行領域）から、加速して走行する領域（加速走行領域）に切り替わる際に、上記の反力の変化率を一定走行領域の場合に比べて大きくするように構成されている。またそれとは反対に、走行領域が一定走行領域から減速して走行する領域（減速走行領域）に切り替わる場合には、上記の反力の変化率を一定走行領域の場合に比べて小さくするように構成されている。なお、特許文献２および特許文献３には、運転者が急加速を要求した場合のキックダウン時において、上記の反力を通常走行する場合に比べて大きくする構成が記載されている。

特開２０１１−００５９２９号公報 特開２０１４−１９３６８８号公報 特開２０１２−２４５８５３号公報

上記の特許文献１に記載された反力制御装置によれば、所定の領域において反力の変化率が大きく変化し、あるいは小さく変化するから、運転者はその変化をアクセルペダルの操作により感じることができ、その結果、走行領域が切り替わったことを認識できる、とされている。一方、上述したようにアクセルペダルの踏み込み量に応じて駆動力（あるいは加速度）が増大するものの、車両の駆動力の特性は車種あるいは車の体格ごとに決められている。したがって、車両は必ずしもそのアクセルペダルの踏み込み量が最大（すなわちアクセル開度が１００％）の場合に最大駆動力を出力するとは限らない。例えば所定のアクセルペダルの踏み込み量で最大駆動力を出力している場合であっても、運転者はその最大駆動力を出力するために踏み込み量を最大にする可能性があり、そのような場合には、上記の所定の踏み込み量以降のアクセルペダルのストロークは駆動力の変化として反映されない。つまり、その所定の踏み込み量以降のストロークは、駆動力が増大しない無効ストロークとなる。また、そのような無効ストロークが生じると、例えば最大駆動力を出力している状態から駆動力を低下させる際に、運転者が上記のストローク量を低下させた場合であっても、その無効ストロークの範囲で戻した分は、駆動力は変化せず、すなわち駆動力の低下を生じさせない。つまり、運転者が意図した駆動力に到らないおそれがあり、ひいては運転者のアクセルペダルの操作が煩雑になり、駆動力を制御する際のアクセルペダルの操作性が低下する。

また、特に複数の走行モードを備えた車両においては、最大駆動力に達するアクセルペダルのストローク量が走行モードごとに異なり、上述した駆動力の変化に起因しない無効ストローク量も異なる。そのため、運転者のアクセルペダルの操作が更に煩雑になるおそれがある。このように従来の装置では、アクセルペダルの操作性を向上させるためには未だ改善の余地があった。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、アクセルペダルの操作性を向上させることが可能なアクセルペダルの反力制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、運転者により踏み込み操作ならびに踏み戻し操作されるアクセルペダルと、前記運転者のアクセルペダルの操作に対する反力を発生させる反力付与機構と、前記反力付与機構を制御するコントローラとを備え、前記アクセルペダルの操作に応じて駆動力を制御し、かつ前記反力付与機構を制御することにより前記反力を調整することが可能なアクセルペダルの反力制御装置において、前記コントローラは、前記アクセルペダルが踏み込み操作されて前記駆動力が最大駆動力に達した際に、前記反力の変化率を予め定められた所定の変化率より一時的に増大させ、前記運転者に前記駆動力が前記最大駆動力に達したことを報知するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、駆動力が所定の駆動力に達した際にアクセルペダルの操作に対する反力（以下、単に操作反力とも記す）の変化率を一時的に増大させるように構成されている。具体的には、運転者によりアクセルペダルが踏み込み操作されることにより駆動力が最大駆動力に達した際に、上記の操作反力の変化率を所定の変化率より一時的に増大させ、その反力特性が変化したことを運転者に報知するように構成されている。そのため、運転者は、上記の反力特性の変化（例えばクリック感や振動）を感じることにより、駆動力が最大駆動力に達したことを正確に認識できる。つまり、アクセルペダルのストローク量の変化に応じて駆動力が変化する有効ストロークの範囲を正確に把握することができる。したがって、そのように駆動力の変化に起因する有効ストロークを把握することができるから、過度にアクセルペダルを踏み増すことを抑制でき、言い換えれば上述した無効ストロークが発生することを抑制もしくは回避できる。

また、この発明によれば、上述したように有効ストロークを把握でき、あるいは、無効ストロークが発生することを回避できることにより、例えば運転者が駆動力を低下させるためにアクセルペダルを踏み戻し操作した場合には、駆動力の変化（低下）は、そのアクセルペダルの操作に応じたものになる。そのため、運転者の意図した駆動力が出力されないなどの不都合を回避することができる。言い換えれば、運転者のアクセルペダルの操作が煩雑になることを抑制でき、アクセルペダルの操作性（フィーリング）が低下することを抑制できる。

さらに、この発明によれば、このアクセルペダルの反力制御装置を複数の走行モードを設定可能な車両に搭載した場合には、走行モードごとに上記の反力特性を変更する制御を実行することにより、走行モードごとにおけるアクセルペダルの操作性が低下することを抑制もしくは回避できる。

この発明で対象とするアクセルペダルに関する機構の一例を示す図である。 この発明の実施形態におけるアクセルペダルのストローク量と駆動力との関係、ならびに、アクセルペダルのストローク量と荷重（反力）との関係を説明する図である。

この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。

図１にこの発明で対象とするアクセルペダル、および、そのアクセルペダルを含む機構（アクセルペダル装置）１の一例を模式的に示してある。アクセルペダル２は、運転者３の踏力を受ける踏面４と、その踏面４を支持するペダルアーム５とを備え、運転者３がそのアクセルペダル２を踏み込むことにより、ペダルアーム５が車両の前後方向で回動（回転）するように構成されている。また、このアクセルペダル装置１は、回動させたアクセルペダル２を原点位置に戻すように、ならびに、運転者３の踏力に対する反力を発生させる反力付与機構６を備えている。なお、図１に示す例では、その他の主要な構成要素として、アクセルポジションセンサ７、および、コントローラ（ＥＣＵ）８を備えている。以下、具体的に説明する。

先ずアクセルペダル２は、車両の駆動力を制御するために運転者３によって操作される操作装置であって、このアクセルペダル２の操作量または踏み込み量（ストローク量）に応じて、駆動力源で発生する駆動力、すなわちエンジントルクあるいはモータトルクを調整する。またこのアクセルペダル２は、上述したように踏面４とペダルアーム５とを有している。ペダルアーム５は、所定の支点（軸）９を中心に回転するように吊り下げられており、かつ図示しないフロア側に延びている。またそのフロア側に延びたペダルアーム５の下端部に踏面４が設けられている。なお、このアクセルペダル２は、振動や力を与えることにより運転者に何らかのフィードバック情報を与えるいわゆるハプティックペダル（Haptic pedal）である。

さらに、このアクセルペダル２には、アクセルペダル２の操作量（アクセル開度）およびアクセルペダル２の操作速度を検出するためのアクセルポジションセンサ７が設けられている。このアクセルポジションセンサ７は、例えば運転者３が踏面４を踏み込んで、あるいは踏み込み力を減じることにより上記のペダルアーム５が回転した場合の原点位置からの角度を検出する。

反力付与機構６は、運転者３の踏力に対して反力を発生させる装置であり、また図１に示す例では、その反力の大きさを制御（調整可能）できるように構成されている。具体的には、反力付与機構６は、アクチュエータ（例えばモータ）を備え、そのアクチュエータを制御することによりアクセルペダル２の操作位置に応じた反力を発生させ、かつその反力の大きさを制御するように構成されている。なお、この反力付与機構６は、回動したアクセルペダル２を原点位置に復帰させるリターンスプリングを含んでいる。

コントローラ８は、各種センサからの信号を受信してエンジンなどの駆動力源（図示せず）や上記の反力付与機構６を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）である。そのコントローラ８は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータなどの予め記憶させられているデータ等を使用して演算を行い、その演算結果を基に制御指令信号を出力するように構成されている。その入力されるデータは、例えば上述したアクセルポジションセンサ７で検出したアクセルペダル２の操作量（アクセル開度）ＡＣＣ、車速Ｖ、ブレーキペダルが踏み込まれた場合に出力されるブレーキ信号Ｂｒなどの各種検出データである。また、出力する制御指令信号は、例えば駆動力源のトルク、上記の反力付与機構６におけるアクチュエータの制御指令信号である。なお、そのアクチュエータの制御量は、上記のアクセルペダル２の操作量に応じて適宜制御される。

また、この図１に示すアクセルペダル装置１が搭載される車両は、複数の走行モードを設定可能な車両であって、その複数の走行モードは、例えばノーマルモード（標準モード）、および、そのノーマルモードより加速性に優れたスポーツモードである。

このように構成されたアクセルペダル装置１は、運転者３によってアクセルペダル２が踏み込み操作されると、その踏み込み操作量に応じてペダルアーム５が回転する。また、そのペダルアーム５の回転角（すなわちアクセルペダル２の操作量）は、アクセルポジションセンサ７により検出され、その検出されたデータに基づいて駆動力ならびに踏み込み操作に対する反力を決定するように構成されている。また、その駆動力ならびに操作反力は、アクセルペダル２の操作量に応じて変化し、すなわち運転者３のアクセルペダル２の踏み込み量が大きい程、上記の駆動力ならびに操作反力は増大する。

一方、駆動力の特性は、上述したように車種や車の体格ごとに異なり、アクセルペダル２の踏み込み操作量が最大（すなわちアクセル開度が１００％）のときに、車両が最大駆動力を出力するとは限らない。つまり、アクセルペダル２の踏み込み操作量が最大より小さい所定の操作量で最大駆動力に達し、その所定の操作量以降のアクセルペダル２のストロークは、駆動力の変化に起因しない無効ストロークとなる。そのような場合、運転者３は、アクセルペダル２を踏み込んでいるにも拘らず駆動力が変化せず、違和感を感じるおそれがあり、言い換えればアクセルペダル２の操作性が低下する。そこで、この発明の実施形態では、そのアクセルペダル２の操作性が低下することを抑制するように構成されている。

具体的には、駆動力が最大駆動力に達した際に、上記の反力を制御するように構成されている。図２は、アクセルペダル２のストローク量（アクセル開度）と駆動力との関係、ならびに、アクセルペダル２のストローク量と反力との関係を示した図である。また、その関係について、図２に示す例では、上述したノーマルモードの場合とスポーツモードの場合とを比較しており、実線がスポーツモードを示し、破線がノーマルモードを示している。なお、アクセルストローク量と反力との関係を示すグラフのうち、上側はアクセルペダル２の踏み込み側における反力の変化を示し、下側はアクセルペダル２の踏み戻し側における反力の変化を示している。

より具体的に説明すると、先ずスポーツモードならびにノーマルモードにおける各駆動力は、運転者３によりアクセルペダル２が踏み込まれると、その踏み込み操作量の増大に応じて予め定められた所定の変化率（傾き）で駆動力が増大する。なお、その際の変化率はスポーツモードの方がノーマルモードより大きい。また、その踏み込み操作量の増大に伴って、踏み込み側の反力も所定の変化率で増大する。

そして、運転者３がアクセルペダル２を更に踏み込み操作することにより、上記の踏み込み量（すなわちアクセルペダルストローク量）がα％に増大すると（α＜最大ストローク量）、スポーツモードの駆動力は最大駆動力に達する。また、この発明の実施形態では、その最大駆動力に達した際に、上記の反力を所定の変化率より大きい変化率で一時的に増大させるように構成されている。そして、その反力の変化により運転者３にいわゆるクリック感や振動を付与する。より具体的には、上述した反力付与機構（すなわちアクチュエータ）６を制御することによりクリック感や振動を発生させる。つまり、このスポーツモードでは、アクセルペダル２のストローク量がα％までのストロークが駆動力の変化に起因する有効ストロークとなる。さらに、スポーツモードでは、上記のα％以上にアクセルペダル２が踏み込み操作された場合には、図２に示すように反力の大きさが変化しない（フラット）状態に制御される。

一方、ノーマルモードは、スポーツモードに比べて駆動力の変化率は小さく、アクセルペダル２のストローク量がβ％で最大駆動力に達する。そして、このノーマルモードにおいても、スポーツモードと同様に、最大駆動力に達した際の反力特性が制御される。具体的には、駆動力が最大駆動力に達した際（すなわちアクセルペダルストロークがβ％）に、反力を所定の変化率より大きい変化率で一時的に増大させるように反力付与機構６を制御し、運転者３にいわゆるクリック感や振動を付与する。つまり、このノーマルモードでは、アクセルペダル２のストローク量がβ％までのストロークが駆動力の変化に起因する有効ストロークとなる。そして、そのβ％以降のストロークは、それ以上反力が増大しないように、その反力がフラットの状態に制御される。

つぎに、この発明の実施形態における作用について説明する。上述したように、運転者３によりアクセルペダル２が踏み込み操作されると、その踏み込み操作に応じて駆動力が増大する。また、その運転者３の踏力に対する反力も増大する。一方、この発明の実施形態では、図２に示すように、駆動力が所定のアクセルペダル２のストローク量（α％やβ％）で最大駆動力に達すると、その最大駆動力に達したことを運転者３に知らせるように、上記の反力が制御される。具体的には、アクセルペダル２が踏み込み操作されて駆動力が最大駆動力に達した際に、反力の変化率を所定の変化率より一時的に増大させ、いわゆるクリック感あるいは振動を付与するように構成されている。すなわち、反力付与機構（６を制御して、上記の反力を制御するように構成されている。

そのため、運転者３は、上記の反力におけるクリック感や振動を感じることにより、駆動力が最大駆動力に達したことを認識できる。つまり、アクセルペダル２のストローク量の変化に応じて駆動力が変化する有効ストロークの範囲を正確に把握することができる。したがって、そのように駆動力の変化に起因する有効ストロークを把握することができるから、過度にアクセルペダル２を踏み増すことを抑制でき、言い換えれば駆動力の変化に起因しない無効ストロークが発生することを抑制もしくは回避することができる。

また、そのように有効ストロークを把握でき、あるいは、無効ストロークが発生することを回避できることにより、例えば運転者３が駆動力を低下させるためにアクセルペダル２を踏み戻し操作した場合には、駆動力の変化（低下）は、そのアクセルペダル２の操作に応じたものになる。つまり、この制御を実行しない場合には、アクセルペダル２を踏み戻した場合であっても、その無効ストロークの範囲の分は駆動力の変化として反映されないものの、この発明の実施形態によれば、そのような不都合が生じない。すなわち、アクセルペダル２を踏み込む場合には、過度にアクセルペダル２を踏み増しすることを抑制でき、これとは反対にアクセルペダル２を踏み戻す場合には、無効ストロークの発生を回避することにより、アクセルペダルの操作における違和感が生じることを抑制もしくは回避することができる。言い換えれば、運転者３のアクセルペダル２の操作が煩雑になることを抑制するとともに、アクセルペダル２の操作性（フィーリング）が低下することを抑制できる。

さらに、上述した最大駆動力に達する所定のストローク以降の反力は、その反力が変化しないフラットの状態に制御される。そのため、運転者３は、その反力の大きさが変化しないことを感じることによっても、最大駆動力に達したことを認識できる。

また、図１および図２に示す例では、スポーツモードとノーマルモードとの複数の走行モードを備え、最大駆動力に達するアクセルペダル２のストローク量は、スポーツモードとノーマルモードとで異なる。そのような場合であっても、各走行モードにおいて、最大駆動力に達した際の反力を一時的に増大させてクリック感や振動を付与することにより、運転者３は最大駆動力に達したことを正確に認識することができ、ならびに、各走行モードにおける有効ストロークの範囲を正確に把握することができる。そのため、アクセルペダル２の踏み増し操作を抑制もしくは回避でき、各走行モードにおけるアクセルペダル２の操作性が低下することを抑制できる。

以上、この発明の複数の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。上述した例では、この発明で対象とするアクセルペダル２は、いわゆる吊り下げ式のアクセルペダル２として説明したものの、これに限られず例えば、従来知られているいわゆるオルガンタイプのアクセルペダルを対象としてもよい。

また、上述した実施形態では、走行モードの例としてノーマルモードとスポーツモードとの二つの走行モードを例に挙げて説明したものの、この走行モードは三つ以上であってもよい（例えばエコモード（低出力モード））。そのような場合には、各走行モードにおける反力特性において、図２の例と同様に駆動力が最大駆動力に達した際に、クリック感や振動を付与するなど、上記の制御を実行すればよい。

１…アクセルペダル装置、 ２…アクセルペダル、 ３…運転者、 ４…踏面、 ５…ペダルアーム、 ６…反力付与機構、 ７…アクセルポジションセンサ、 ８…コントローラ（ＥＣＵ）、 ９…支点。

Claims (1)

1. 運転者により踏み込み操作ならびに踏み戻し操作されるアクセルペダルと、
   前記運転者のアクセルペダルの操作に対する反力を発生させる反力付与機構と、
   前記反力付与機構を制御するコントローラとを備え、
   前記アクセルペダルの操作に応じて駆動力を制御し、かつ前記反力付与機構を制御することにより前記反力を調整することが可能なアクセルペダルの反力制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記アクセルペダルが踏み込み操作されて前記駆動力が最大駆動力に達した際に、前記反力の変化率を予め定められた所定の変化率より一時的に増大させ、前記運転者に前記駆動力が前記最大駆動力に達したことを報知するように構成されている
   ことを特徴とするアクセルペダルの反力制御装置。
   
   
   

Images