JP2023031746A - アクセルペダルシステム - Google Patents

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Soichi Kinouchi
優介 吉田
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秀之 森
Hideyuki Mori
正夫 井野
Masao Ino
豪宏 齊藤
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Abstract

Figure 2023031746000001
【課題】ロック状態の切り替えに係るドライバの操作負荷を低減可能なアクセルペダルシステムを提供する。
【解決手段】アクセルペダルシステム1は、ペダルレバー20と、ロック機構50と、アクチュエータ40と、ECU60と、を備える。ペダルレバー20は、踏込操作に応じて動作する。ロック機構50は、ペダルレバー20の動作を規制可能である。アクチュエータ40は、ロック機構50によりペダルレバー20の動作が規制されているロック状態と、規制されていない非ロック状態とを切り替える。ECU60は、ロック作動判定部64、および、アクチュエータ制御部65を有する。ロック作動判定部64は、ドライバからの音声指示に応じてロック機構50によるロック作動の切り替えを判定する。アクチュエータ制御部65は、ロック作動判定部64の判定結果に応じてアクチュエータ40の駆動を制御する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、アクセルペダルシステムに関する。
従来、運転者の操作によらず車両の自動走行を行う自動走行制御装置が知られている。例えば特許文献1では、自動走行制御の場合には、アクセルペダル反力調整器をオンの状態にセットし、アクセルペダルをアクセルペダルストッパにて保持する。
特開2000-54860号公報
特許文献1では、自動走行制御は、クルーズコントロールスイッチの操作に応じて開始および停止され、これに伴ってアクセルペダル反力調整器が制御される。しかしながら、スイッチ操作にて自動運転制御の開始や終了を切り替える場合、スイッチ操作がドライバの操作負荷になる虞がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロック状態の切り替えに係るドライバの操作負荷を低減可能なアクセルペダルシステムを提供することにある。
本発明のアクセルペダルシステムは、ペダルレバー(20)と、ロック機構(50)と、アクチュエータ(40)と、制御部(60)と、を備える。ペダルレバーは、踏込操作に応じて動作する。ロック機構は、ペダルレバーの動作を規制可能である。アクチュエータは、ロック機構によりペダルレバーの動作が規制されているロック状態と、規制されていない非ロック状態とを切り替える。
制御部は、ロック作動判定部(64)、および、アクチュエータ制御部(65)を有する、ロック作動判定部は、ドライバからの音声指示に応じてロック機構によるロック作動の切り替えを判定する。アクチュエータ制御部は、ロック作動判定部の判定結果に応じてアクチュエータの駆動を制御する。これにより、ロック状態の切り替えに係るドライバの操作負荷を低減可能である。
第1実施形態によるアクセルペダルシステムを示す模式図である。 第1実施形態によるアクセルペダルシステムにてペダルレバーがロックされた状態を示す模式図である。 第1実施形態によるアクセルペダルシステムの制御構成を示すブロック図である。 第1実施形態によるロック動作制御処理を説明するフローチャートである。 第1実施形態において、マイクによる音声検出を説明する説明図である。 第2実施形態によるロック動作制御処理を説明するフローチャートである。 第2実施形態によるウィンカー操作を説明する説明図である。
以下、本発明によるアクセルペダルシステムを図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(第1実施形態)
第1実施形態を図1~図5に示す。図1に示すように、アクセルペダルシステム1は、ペダルレバー20、アクチュエータ40、動力伝達機構45、ロック機構50、および、制御部としてのECU60等を備える。
ペダルレバー20は、パッド21、アーム31、および、ペダル35を有し、ドライバの踏込操作等により、一体に駆動される。パッド21は、ドライバにより踏込操作可能に設けられる。パッド21は、ハウジングHに設けられる支点部材23により、回転可能に支持される。図1では、パッド21がハウジングHの一面に沿う方向に延びて設けられる、いわゆる床置き型(オルガン型)を示しているが、吊り下げ型(ペンダント型)であってもよい。また、本実施形態では、ペダルハウジングやモータハウジング等、モータ41の駆動およびペダルレバー20の踏込操作等により駆動されない筐体部分を、まとめて「ハウジングH」とする。
アーム31は、パッド21とペダル35とを連結する。ペダル35は、一端がハウジングHに回転可能に支持され、他端がアーム31と連結される。これにより、ドライバによるパッド21の操作により、パッド21、アーム31およびペダル35が一体となって駆動される。ペダル35の一端側には、ペダル開度θを検出するペダル開度センサ39が設けられている。
ペダル付勢部材37は、圧縮コイルばねであって、一端がペダル35に固定され、他端がハウジングHに固定され、ペダル35をアクセル閉方向に付勢する。図1および図2では、アクセル全閉状態を実線、アクセル全開状態を破線で示した。
アクチュエータ40は、モータ41、および、動力伝達機構45を有する。モータ41は、例えばDCモータであって、ECU60により駆動が制御される。モータ41の駆動力は、動力伝達機構45を介して、ペダルレバー20に伝達される。ここで、駆動源であるモータ41から動力伝達機構45を介してペダルレバー20に動力を伝達する一連の構成がアクチュエータ40である、といえる。
動力伝達機構45は、ギアセット46および動力伝達部材47等を有する。ギアセット46は、モータシャフトと一体に回転するモータギア、および、モータギアと噛み合う複数のギアから構成され、モータ41の駆動力を動力伝達部材47に伝達する。ここで、ギアセット46には、後述する被ロック部52が設けられるギア461が含まれる。ギア461には、回転位置を検出する位置センサ49が設けられる。以下、ギア461を紙面反時計方向に回転させるときのモータ41およびギア461等の回転方向を正、ギア461を紙面時計方向に回転させるときのモータ41およびギア461等の回転方向を負とする。
動力伝達部材47は、例えばカムであって、一端側がギアセット46と噛み合うことでモータ41の駆動により回転駆動される。動力伝達部材47の他端側は、ペダルレバー20に当接する。これにより、モータ41の駆動力がペダルレバー20に伝達される。図1では、動力伝達部材47の他端はパッド21と当接しているが、アーム31またはペダル35と当接するように構成してもよい。
動力伝達部材47とペダルレバー20とが当接している状態にて、モータ41を正方向に回転させることで、ペダルレバー20に戻し方向の反力を与えることができる。また、ペダルレバー20に反力を付与しない場合、モータ41を負方向に回転させ、ペダルレバー20の全閉から全開までの全領域において、ペダルレバー20と動力伝達部材47とが当接しないように、動力伝達部材47を退避させておくことが望ましい。これにより、反力を付与しないとき、動力伝達機構45側からのコギングトルク等が踏力に影響を与えるのを避けることができる。
モータ41により、ペダルレバー20に能動的に戻し方向の反力を与えることで、例えば運転状況を基に、パッド21を踏み込むと燃費悪化を判断するポイントで反力を与えることで壁感を出し、ドライバによるパッド21の踏込を抑制する。これにより、燃費を向上させることができる。また例えば、ペダルレバー20を戻し方向にパルス駆動することで、自動運転から手動運転への切替通知等の情報伝達として活用することもできる。
ロック機構50は、ロック部材51、被ロック部52、および、弾性部材55等を有する。ロック部材51は、一端側に形成されるテーパ面にて被ロック部52と当接可能に設けられている。ロック部材51の他端側は、ハウジングHに形成される収容室56に収容され、軸方向に往復移動可能に設けられている。被ロック部52は、ギアセット46を構成するギア461から突出して設けられており、ギア461と一体に回転する。被ロック部52は、テーパ面にてロック部材51と当接する。
弾性部材55は、ハウジングHに設けられる収容室56に収容されている。弾性部材55の一端はロック部材51と当接し、他端はハウジングHに係止されており、ロック部材51を被ロック部52に向かう側に付勢している。
図1は、ロック仕掛かり開始状態を示している。被ロック部52とロック部材51とが当接した状態にて、モータ41の駆動力によりギア461を紙面反時計方向に回転させると、被ロック部52がロック部材51を押し込むことで弾性部材55が押し縮められる。さらにギア461を反時計方向に回転させ、被ロック部52がロック部材51を乗り越えて紙面上側に回り込むと、弾性部材55の付勢力により、ロック部材51が初期位置に戻る。
図2に示すように、ロック状態において、ロック部材51が、弾性部材55の付勢力により、被ロック部52を係止することで、ギア461の回転を規制する。また、動力伝達部材47が、ロック力伝達部として機能することで、ペダルレバー20の動作が規制される。これにより、モータ41への通電をオフにした無通電状態にて、ペダルレバー20の動作を規制することができる。
以下、ペダルレバー20の動作を規制することを、単に「ロックする」という。例えば自動運転時等において、ペダルレバー20をロックし、パッド21をフットレスト化することで、快適性を確保することができる。本実施形態では、ペダルレバー20は、全閉位置にてロックされるものとして説明する。
図2に示すロック状態より、モータ41の駆動力によりギア461を紙面時計方向に回転させると、被ロック部52がロック部材51を押し込むことで弾性部材55が押し縮められる。被ロック部52がロック部材51を乗り越えて紙面下側に回り込むと、ロック状態が解除され、弾性部材55の付勢力により、ロック部材51が初期位置に戻る。ペダルレバー20に所定以上の踏力が加わった場合も同様にロック状態を解除可能である。
ペダルレバー20をロックしない場合、図1に示す状態から、ギア461をさらに反時計方向に回転させることで、ロック部材51と被ロック部52とが当接しないように、退避させておくことが望ましい。
図3に示すように、ECU60は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないCPU、ROM、RAM、I/O、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ECU60における各処理は、ROM等の実体的なメモリ装置(すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体)に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
ECU60は、機能ブロックとして、ペダル開度検出部61、情報取得部62、目標反力演算部63、ロック作動判定部64、アクチュエータ制御部65、報知制御部67、および、車両駆動制御部68等を有する。図3では、1つのECU60として記載しているが、一部の機能が別途のECU等により構成されていてもよい。
ペダル開度検出部61は、ペダル開度センサ39の検出値に基づき、ペダル開度θを検出する。情報取得部62は、位置センサ49、走行状態検出部71、外乱検出部72、運転操作検出部73、車両周辺情報取得部74、車速検出部75、位置情報検出部76および音声検出部77等から各種情報を取得する。
目標反力演算部63は、ペダルレバー20に付与する目標反力を演算する。ロック作動判定部64は、情報取得部62にて取得された各種情報に基づき、ペダルレバー20がロックされているロック状態と、ロックされていない非ロック状態との切り替えに係る判定を行う。以下適宜、非ロック状態からロック状態への切り替えを「ロック起動」、ロック状態から非ロック状態への切り替えを「ロック解除」とする。アクチュエータ制御部65は、目標反力、および、ロック作動判定部64の判定結果等に基づき、モータ41の駆動を制御する。
報知制御部67は、ドライバに報知する情報を報知装置80に指令する。本実施形態では、ペダルレバー20のロック起動およびロック解除に係る情報を報知する。車両駆動制御部68は、車両の駆動を制御する。
走行状態検出部71は、走行状態としての運転モードを検出する。運転モードには、自動運転モードおよび手動運転モードに加え、オーバーライドモードが含まれる。自動運転モードにおける制御は、ACC(Adaptive Cruise Control)等の巡行制御であるが、制御詳細は問わない。オーバーライドモードでは、自動運転による制御側からの入力と、ドライバからの踏込入力とが共に入っている状態であって、オーバーライドモードにおいては、ドライバの踏込操作による入力が常に優先される。
外乱検出部72は、加速度を検出するGセンサ、サスペンション挙動検出装置、および、室内カメラ等の情報に基づき、外乱を検出する。外乱には、例えば、比較的急な減速により生じる車両減速G、路面段差等により生じる車両振動等が含まれる。また、ドライバの座り直し、シートベルトの着脱、落ちたものを拾う、ストレッチ、ドライバの意識状態等、通常の運転動作以外の動作である運転操作外動作を外乱としてもよい。
運転操作検出部73は、ドライバによるウィンカー92の操作やハンドル91の操舵を検出する(図7参照)。車両周辺情報取得部74は、路車間通信、車車間通信、車載カメラ、レーダ等により、他車両の接近や障害物等を検出する。
車速検出部75は、車両の走行速度である車速を検出する。車速検出部75は、車速センサを用いることに限らず、GPS等の位置データを用いて演算することで車速を検出するように構成してもよい。位置情報検出部76は、地図情報、GPS、路車間通信、車載カメラ等の情報に基づき、車両の現在位置を検出する。位置情報検出部76は、例示した情報を単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。また、ここで例示した以外の情報を用いても差し支えない。
音声検出部77は、乗員の発話による音声を検出する。報知装置80は、ディスプレイ等である表示装置81、および、スピーカ82を有し、各種情報をドライバに報知する。
ところで、例えばロック起動と解除の切り替え等、ペダルレバー20のロック状態の切り替えに係る操作をドライバによるスイッチ操作にて行う場合、スイッチ操作時にドライバの注意が低下したり、操作負荷が増大したりする虞がある。特に、カーブ走行や車線変更を伴う追越し等のハンドル操作時にペダルレバー20のロック解除が必要になった場合、スイッチ等による手動操作は、ドライバに煩わしさを感じさせる虞がある。
そこで本実施形態では、ドライバの音声指示により、ペダルレバー20のロック状態の切り替えを行う。本実施形態のロック動作制御処理を図4のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ECU60にて所定の周期で実行される処理である。以下、ステップS101等の「ステップ」を省略し、単に記号「S」と記す。
S101では、ECU60は、ペダルレバー20がロックされた状態での走行中か否か判断する。以下、ペダルレバー20がロックされた状態での走行を「ロック走行」、ペダルレバー20がロックされていない状態での走行を「通常走行」とする。ロック走行中であると判断された場合(S101:YES)、S106へ移行する。ロック走行中でないと判断された場合(S101:NO)、すなわち通常走行中である場合、S102へ移行する。
S102では、ロック作動判定部64は、ロック起動指示音声が検知されたか否か判断する。ロック起動指示音声が検知されていないと判断された場合(S102:NO)、S103以降の処理をスキップし、通常走行を継続する。ロック起動指示音声が検知されたと判断された場合(S102:YES)、S103へ移行する。
S103では、報知制御部67は、ペダルロックを起動する旨の情報を、報知装置80を介してドライバに通知する。S104では、アクチュエータ制御部65は、モータ41を駆動し、ペダルレバー20をロックする。ロック完了後、モータ41への通電をオフにする。S105では、報知制御部67は、ペダルレバー20のロックが完了した旨の情報を、報知装置80を介してドライバに通知する。
ロック走行中である判断された場合(S101:YES)に移行するS106では、ロック作動判定部64は、ロック解除指示音声が検知されたか否か判断する。ロック解除指示音声が検知されていないと判断された場合(S106:NO)、S106以降の処理をスキップし、ロック走行を継続する。ロック解除指示音声が検知されたと判断された場合(S106:YES)、S107へ移行する。
S107では、報知制御部67は、ペダルレバー20のロック状態を解除する旨の情報を、報知装置80を介してドライバに通知する。S108では、アクチュエータ制御部65は、モータ41を駆動し、ペダルレバー20のロックを解除する。ロック解除完了後、モータ41への通電をオフにする。S109では、報知制御部67は、ペダルレバー20のロック解除が完了した旨の情報を、報知装置80を介してドライバに通知する。
図5に示すように、本実施形態ではマイク等である音声検出部77にてロック起動およびロック解除に係る音声を検知することで、ロック状態を切り替える。例えば、ロック起動指示音声は「ロック」、ロック解除指示音声は「解除」といった具合に、検知に係る単語を任意に設定可能である。音声指示により、ペダルレバー20のロック状態を切替可能とすることで、スイッチ操作が不要となるため、ドライバの操作負荷を低減可能である。
以上説明したように、本実施形態のアクセルペダルシステム1は、ペダルレバー20と、ロック機構50と、アクチュエータ40と、ECU60と、を備える。ペダルレバー20は、踏込操作に応じて動作する。ロック機構50は、ペダルレバー20の動作を規制可能である。ここで、「ペダルレバーの動作を規制可能」とは、ペダルレバー20を完全に固定することで移動量を0にすることに限らず、非ロック時よりも移動量が小さくなるようにすることを含む概念である。アクチュエータ40は、ロック機構50によりペダルレバー20の動作が規制されているロック状態と、規制されていない非ロック状態とを切り替える。
ECU60は、ロック作動判定部64、および、アクチュエータ制御部65を有する。ロック作動判定部64は、ドライバからの音声指示に応じてロック機構50によるロック作動の切り替えを判定する。アクチュエータ制御部65は、ロック作動判定部64の判定結果に応じてアクチュエータ40の駆動を制御する。本実施形態では、主にモータ41の駆動を制御する。これにより、ドライバの手足による操作を必要とすることなく、ペダルレバー20のロック状態を切替可能であるので、ロック状態の切り替えに係るドライバの操作負荷を低減可能である。
非ロック状態からロック状態へ切り替えるロック起動指示に係る単語と、ロック状態から非ロック状態へ切り替えるロック解除指示に係る単語と、を個別に設定可能である。これにより、ペダルレバー20のロック状態を適切に切替可能である。
(第2実施形態)
第2実施形態を図6および図7に示す。本実施形態ではロック動作制御処理が上記実施形態と異なっているため、この点を中心に説明する。本実施形態のロック動作制御処理を図6のフローチャートに基づいて説明する。S201~S205の処理は、図4中のS101~S105の処理と同様である。
ロック走行中であると判断された場合(S201:YES)に移行するS206では、ロック作動判定部64は、ドライバによるウィンカー操作が検知されたか否か判断する。ウィンカー操作が検知されていないと判断された場合(S206:NO)、S207以降の処理をスキップする。ウィンカー操作が検知されたと判断された場合(S206:YES)、S207へ移行し、音声検知許容モードとする。S208~S211の処理は、S106~S109の処理と同様である。また、ペダルレバー20のロック解除後、音声検知許容モードを終了する。
図7にて矢印Awで示すように、ウィンカー92が操作された場合、追越し等のためにドライバが加速する可能性がある。そこで本実施形態では、ウィンカー92が操作された場合、音声検知許容モードとすることで、ドライバによるロック解除指示音声を検知しやすくする。音声検知許容モードでは、例えば音声検出部77の検出感度を高める。
なお、ウィンカー操作から所定時間内にロック解除指示音声が検知されなかった場合、音声検知許容モードを解除するようにしてもよい。また、図6中のS206にて否定判断された場合、S208へ移行するようにし、ウィンカー操作が検知されなかった場合、検出感度を変更せずに音声検知を継続するようにしてもよい。
ロック作動判定部64は、ロック状態での走行中において、ウィンカー92の作動が検出された場合、音声指示によるロック解除を許容する。これにより、ドライバのロック解除意思の検出精度を高めることができる。また上記実施形態と同様の効果を奏する。
(他の実施形態)
上記実施形態では、ロック部材51が固定側、被ロック部52が可動側に設けられている。他の実施形態では、ロック部材を可動側、被ロック部を固定側に設けてもよい。上記実施形態では、被ロック部は凸部により構成されている。他の実施形態では、被ロック部を凹部により構成してもよい。また、被ロック部またはロック部材の一方は、平歯ギアに限らず、動力伝達機構を構成する平歯ギア以外の部材に設けてもよい。
上記実施形態では、ロック部材は、圧縮コイルばねである弾性部材の軸方向に沿って直線方向に移動可能に設けられている。他の実施形態では、ロック部材が回転することでロック状態と非ロック状態とが切り替わるように構成してもよい。ロック部材の回転によりロック状態を切り替えることで、当接部の偏摩耗を抑制することができる。また、他の実施形態では、弾性部材は圧縮コイルばねに限らず、例えばトーションスプリングであってもよい。さらにまた、ロック部材そのものをゴム等の弾性部材により形成し、弾性変形させることでロック状態が切り替わるように構成してもよい。
その他、動力伝達機構やロック機構は、上記実施形態と異なっていてもよい。また、ロック部材や非ロック部材の形状は、部品配置等に応じ、上記実施形態とは異なっていてもよい。また上記実施形態では、ペダルレバーへの反力付与およびロック作動に、共通のアクチュエータを用いている。他の実施形態では、反力付与に係るアクチュエータと、ロック作動に係るアクチュエータとを別途に設けてもよい。
上記実施形態では、ロック機構は、モータへの通電をオフにした無通電状態にてロック状態を保持可能である。他の実施形態では、ロック機構は、モータへの通電を継続することでロック状態を保持するように構成してもよい。
上記実施形態では、ペダルレバーは、ロック機構により全閉位置にてロックされる。他の実施形態では、ペダルレバーのロック位置は全開位置であってもよいし、全閉位置と全開位置との中間位置であってもよい。また、複数段階でロック可能に構成してもよい。
上記実施形態では、ロック起動時およびロック解除時にドライバへの報知を行う。他の実施形態では、ロック起動時およびロック解除時の少なくとも一方の報知を省略してもよい。また、自動運転開始直後のロック作動時には報知を行い、自動運転中におけるオーバーライド終了時のロック作動時には報知を行わない、といった具合に、シチュエーションに応じて報知の有無を変更するようにしてもよい。
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
1・・・アクセルペダルシステム
20・・・ペダルレバー
40・・・アクチュエータ
50・・・ロック機構
60・・・ECU(制御部)
64・・・ロック作動判定部
65・・・アクチュエータ制御部
92・・・ウィンカー

Claims (3)

  1. 踏込操作に応じて動作するペダルレバー(20)と、
    前記ペダルレバーの動作を規制可能であるロック機構(50)と、
    前記ロック機構により前記ペダルレバーの動作が規制されているロック状態と、規制されていない非ロック状態とを切り替えるアクチュエータ(40)と、
    ドライバからの音声指示に応じて前記ロック機構によるロック作動の切り替えを判定するロック作動判定部(64)、および、前記ロック作動判定部の判定結果に応じて前記アクチュエータの駆動を制御するアクチュエータ制御部(65)を有する制御部(60)と、
    を備えるアクセルペダルシステム。
  2. 前記非ロック状態から前記ロック状態へ切り替えるロック起動指示に係る単語と、前記ロック状態から前記非ロック状態へ切り替えるロック解除指示に係る単語と、を個別に設定可能である請求項1に記載のアクセルペダルシステム。
  3. 前記ロック作動判定部は、前記ロック状態での走行中において、ウィンカー(92)の作動が検出された場合、音声指示によるロック解除を許容する請求項1または2に記載のアクセルペダルシステム。
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