JP4079128B2 - アクセルペダル装置 - Google Patents

Description

本発明は、アクセルペダルに反力を付加するアクセルペダル装置に関する。

従来、この種の装置として、特開平１１−７８５９５号公報に開示されたものが知られている。この公報記載の装置は、アクセルペダルの回動軸にモータを連結し、車間距離や曲線路の曲率半径などの走行環境に応じた反力をモータを介してアクセルペダルに付加し、走行環境に適した車速の設定を行うものである。

ところで、アクセルペダルはドライバのかかとを支点にして踏み込まれるのに対し、アクセルペダルの回動軸はアクセルペダルよりも上方に設けられるのが一般的である。そのため、足の踏み込みの軌跡とアクセルペダルの回動の軌跡にずれが生じ、アクセルペダルの踏み込み量が変化するとドライバの反力の感じ方も変化し、ドライバが反力を正確に感じることは難しかった。

本発明によるアクセルペダル装置は、車体に対して回動可能に設けられるペダルレバーと、乗員が踏み込み操作するペダル部材と、ペダル部材の操作量に拘わらず、先行車両に対する自車両の接近度合の大きさを表すリスク度に応じた反力をペダルレバーに付加する反力付加手段と、ペダルレバーの回動中心からドライバの足裏を介してペダル部材に作用する力の着力点までのモーメントアームの長さがペダル部材の操作量に拘わらず一定となるように、ペダル部材をペダルレバーに回動可能に支持する回動支持手段と、ペダル部材をペダルレバーにスライド可能に支持するスライド支持手段とを備え、回動支持手段が、スライド支持手段によるスライド部材のスライド量に拘わらずペダル部材を回動可能に支持する。

本発明によれば、ペダルレバーに対してペダル部材をスライド可能かつ回動可能に設けたので、アクセルペダルの踏み込み量に拘わらず、ドライバの足裏とペダルとの力の着力点を一定に保つことができ、反力付加手段により付加された反力をドライバは正確に感じることができる。

−第１の実施の形態−
以下、図１〜図１０を参照して本発明によるアクセルペダル装置の第１の実施の形態について説明する。
図１は、第１の実施の形態に係わるアクセルペダル装置を有する反力制御装置１の構成を示すシステム図であり、図２は、この反力制御装置１を搭載する車両の構成図である。

まず、反力制御装置１の構成を説明する。レーザレーダ１０は、車両の前方グリル部もしくはバンパ部等に取り付けられ、水平方向に赤外光パルスを走査する。レーザレーダ１０は、前方にある複数の反射物（通常、先行車の後端）で反射された赤外光パルスの反射波を計測し、反射波の到達時間より、先行車までの車間距離と相対速度を検出する。検出した車間距離及び相対速度はコントローラ５０へ出力される。レーザレーダ１０によりスキャンされる前方の領域は、自車正面に対して±６ｄｅｇ 程度であり、この範囲内に存在する前方物体が検出される。車速センサ２０は、自車両の走行車速を車輪の回転数などから検出し、コントローラ５０へと出力する。

コントローラ５０は、車速センサ２０からの自車速と、レーザレーダ１０からの車間距離、相対速度入力から、自車前方に走行する先行車両までの接近度合を算出し、現在の自車の走行状況を推定する。さらにその走行状況が将来どのように変化するかを推定して、アクセルペダル反力制御装置６０へ反力指令値を出力する。

アクセルペダル反力制御装置６０は、ストロークセンサ７１で検出されたアクセルペダル８０の操作量に応じて、アクセルペダル反力を制御するサーボモータ７０で発生させるトルクを制御する。サーボモータ７０ではアクセルペダル反力制御装置６０の指令値に応じて、発生させるトルクを制御してドライバがアクセルペダル８０を操作する際に発生する反力を任意に制御することができる。

図３は、第１の実施の形態に係わるアクセルペダル装置の構成を示す正面図（ａ）、側面図（ｂ）および底面図（ｃ）である。アクセルペダル８０は、軸受け８５を介して車体に回動可能に支持されたペダルレバー８１と、ドライバにより踏み込み操作されるペダル部８２とを有する。ペダルレバー８１の回動軸８１ａはサーボモータ７０の出力軸７０ａに連結され、サーボモータ７０のトルクがペダルレバー８１に伝達される。

ペダル部材８２は、ベースプレート８３と、このベースプレート８３上に重なり合うペダルプレート８４とを有する。ベースプレート８３の回動軸８３ａは、ペダルレバー８１の下端部に設けられた軸受け８６に回動可能に支持され、ペダルレバー８１とベースプレート８３のなす角（図９のθａ〜θｃ）が変更可能となっている。ベースプレート８３の上面には回動軸８３ａと直交する方向にレール８３ｂが設けられ、このレール８３ｂを挟むようにペダルプレート８４の下面にはブロック８４ｂが設けられている。ペダルプレート８４はレール８３ｂ、ブロック８４ｂを介してベースプレート８３にスライド可能に支持され、ペダルレバー８１の回動軸８１ａからペダルプレート８４までの長さＳが変更可能となっている。

ベースプレート８３とペダルプレート８４の間にはスライド方向に沿って引張ばね８７が介装されている。引張ばね８７の端部はベースプレート８３とペダルプレート（ブロック８４ｂ）にそれぞれ連結され、引張ばね８７のばね力によりベースプレート８３に対するペダルプレート８４の初期のスライド位置が規制されている。また、軸受け８６とベースプレート８３の回動軸８３ａの間にはねじりばね８８が介装され、ねじりばね８８のばね力によりペダルレバー８１に対するベースプレート８３の初期の回動位置が規制されている。

なお、以上では、ペダル部８２がペダル部材を、軸受け８６が回動支持手段を、レール８３ｂとブロック８４ｂがスライド支持手段を、サーボモータ７０が反力付加手段を、ベースプレート８３が第１のペダル部材を、ペダルプレート８４が第２のペダル部材をそれぞれ構成する。

次に第１の実施の形態による反力制御装置１の作用を説明する。概略の作用としては、以下の通りである。

コントローラ５０は、先行車両までの車間距離や相対速度、および自車両の走行車速といった走行状況を認識し、走行状況に基づいて先行車までの現在の接近度合（第１のリスク度）と、今後予測される先行車両の動向による自車両への影響度合（第２のリスク度）とをそれぞれ算出する。さらに、コントローラ５０は、算出された接近度合と予測影響度合とから将来の走行状況（リスクポテンシャルＲＰ）を予測し、リスクポテンシャルＲＰに基づいてアクセルペダル反力指令値ΔＦを算出し、アクセルペダル反力制御装置６０へ指令値ΔＦを出力する。アクセルペダル反力制御装置６０は、指令値ΔＦに応じてサーボモータ７０を制御することにより、アクセルペダル８０のストローク−反力特性を変更する。

例えば、図４に示すようなストロークＳ−ペダル反力Ｆ特性において、通常状態、つまり反力制御装置１によるアクセルペダル反力制御を行わない場合の反力特性は、アクセルペダル８０を踏み込むときと解放するときにヒステリシスを有する網掛け部分で示される。この特性は、アクセルペダル８０に装着される戻りばね（例えばアクセルペダル８０の回動軸に設けられるねじりばね）の特性により定まる。なお、サーボモータ７０のトルク制御によりヒステリシスを発生させることもできる。

反力制御時には、この通常状態の反力特性に対し、ペダル反力Ｆをアクセルペダル反力指令値ΔＦ分だけ大きく発生させる。これにより、アクセルペダル８０の反力Ｆは、ストローク位置によらずリスクポテンシャルＲＰに応じたものとなり、現在および今後予測される走行状況をアクセルペダル反力Ｆを介してドライバに認識させることができる。

以下に、このようなアクセルペダル反力制御を行う場合に、どのようにアクセルペダル反力指令値を決定するかについて、図５のフローチャートを用いて説明する。なお、図５は、コントローラ５０におけるアクセルペダル反力制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。本処理内容は、一定間隔（例えば５０ｍｓｅｃ）ごとに連続的に行われる。

−コントローラ５０の処理フロー（図５）−
まず、ステップＳ１１０でレーザレーダ１０および車速センサ２０によって検出された自車速Ｖｆ、先行車までの車間距離Ｄ、相対速度Ｖｒおよび先行車速Ｖａといった走行状態を読み込む。

ステップＳ１２０で、読み込まれた走行状態に基づいて、現在の先行車までの接近度合と、今後の周囲環境変化による自車両への予測影響度合とを算出する。ここでは、先行車までの接近度合として余裕時間ＴＴＣを、予測影響度合として車間時間ＴＨＷを算出する。以下、余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷの算出について説明する。

余裕時間ＴＴＣは、先行車に対する現在の自車両の接近度合を示す物理量である。余裕時間ＴＴＣは、現在の走行状況が継続した場合、つまり自車速Ｖｆ、先行車速Ｖａおよび相対車速Ｖｒが一定の場合に、何秒後に、車間距離Ｄがゼロとなり自車両と先行車両とが接触するかを示す値であり、以下の（式１）により求められる。
余裕時間ＴＴＣ＝Ｄ／Ｖｒ （式１）

余裕時間ＴＴＣの値が小さいほど、先行車への接触が緊迫し、先行車への接近度合が大きいことを意味している。例えば先行車への接近時には、余裕時間ＴＴＣが４秒以下となる前に、ほとんどのドライバが減速行動を開始することが知られている。このように、余裕時間ＴＴＣはドライバの運転行動に大きな影響を与えるものであるが、ドライバが感じる先行車との接触へのリスクを余裕時間ＴＴＣのみで表すことは困難である。

例えば、自車両が先行車に追従して走行している場合、先行車との相対車速Ｖｒは０であり、余裕時間ＴＴＣは無限大となる。しかし、車間距離Ｄが長い場合と短い場合では、ドライバの感じるリスクは異なり、ドライバは車間距離Ｄが短い場合により大きなリスクを感じる。これはドライバが、想定される将来の先行車の車速変化による余裕時間ＴＴＣへの影響量を予測し、その影響が大きいと認識している場合には、より大きなリスクを感じているためであると考えられる。

また、（式１）より算出した余裕時間ＴＴＣは、相対速度Ｖｒを一定と仮定したが、実際にはΔｔ秒後の相対速度Ｖｒは変化している可能性がある。例えば、Δｔ秒後の先行車速Ｖａを正確には予測することはできず、図６に示すようにばらつきを持って予測される。ここで、Δｔ秒後の先行車速Ｖ２が現在の先行車速Ｖ１よりも遅くなったとすると、これに伴って相対車速Ｖｒが変化し、Δｔ秒後の余裕時間ＴＴＣは相対車速Ｖｒが一定の場合に比べて小さい値となり、ドライバが感じるリスクも高くなる。しかし、これを現在の相対車速Ｖｒに基づいて算出した余裕時間ＴＴＣから判断することは難しい。

そこで、余裕時間ＴＴＣとは別に、自車両が先行車に追従走行している場合に、想定される将来の先行車の車速変化による余裕時間ＴＴＣへの影響度合、つまり相対車速Ｖｒが変化すると仮定したときの影響度合を算出する。余裕時間ＴＴＣへの予測影響度合を示す物理量として、以下の（式２）、（式３）のいずれかで表される車間時間ＴＨＷを用いる。
車間時間ＴＨＷ＝Ｄ／Ｖａ （式２）
車間時間ＴＨＷ＝Ｄ／Ｖｆ （式３）

車間時間ＴＨＷは、車間距離Ｄを先行車速Ｖａあるいは自車速Ｖｆで除したものであり、先行車の現在位置に自車両が到達するまでの時間を示す。この車間時間ＴＨＷが大きいほど、周囲環境変化に対する予測影響度合が小さくなる。つまり、車間時間ＴＨＷが大きい場合には、もしも将来に先行車の車速が変化しても、先行車までの接近度合には大きな影響を与えず、余裕時間ＴＴＣはあまり大きく変化しないことを示す。

なお、車間時間ＴＨＷは将来の先行車の車速変化による影響度合を表す値であるので、先行車速Ｖａを用いた（式２）の方が、自車速Ｖｆを用いた（式３）に比べて、よりドライバの感じるリスクに合致している。ただし、先行車速Ｖａは、自車速Ｖｆと相対車速Ｖｒとから算出されるため、車速センサ２０によって精度よく検出される自車速Ｖｆを用いた（式２）の方が車間時間ＴＨＷを正確に算出できる。なお、自車両が先行車に追従している場合は、自車速Ｖｆ＝先行車速Ｖａであるため、（式２）＝（式３）となる。

以上、ステップＳ１２０において、余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷを算出した。つづくステップＳ１３０では、ステップＳ１２０で算出した余裕時間ＴＴＣと車間時間ＴＨＷとに基づいて、予測される将来状況（リスクポテンシャルＲＰ）を算出する。リスクポテンシャルＲＰは、以下の（式４）によって表され、先行車に対する接近度合（１／ＴＴＣ）と将来状況の予測影響度合（１／ＴＨＷ）とを足し合わせて、連続的に表現される物理量である。
ＲＰ＝ａ／ＴＨＷ＋ｂ／ＴＴＣ （式４）

なお、ａ、ｂは、接近度合および予測影響度合にそれぞれ適切な重み付けをするためのパラメータであり、ａ＜ｂとなるように、適切に設定する。パラメータａ、ｂの値は、例えば、車間時間ＴＨＷ、余裕時間ＴＴＣの統計から推定されるａ＝１，ｂ＝８程度に設定することが望ましい。

なお、上述した（式１）〜（式３）からわかるように、余裕時間ＴＴＣは先行車と自車両の相対速度Ｖｒが一定と仮定したときに、何秒後に先行車に接触するかというリスク度であり、車間時間ＴＨＷは先行車と自車両の相対速度Ｖｒが将来変化すると仮定したときに、自車両が何秒後に先行車が存在した位置に到達するかというリスク度である。余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷはそれぞれ現在の自車速Ｖｆ、先行車速Ｖａおよび相対車速Ｖｒから算出されるが、これらを（式４）を用いて足し合わせることにより、将来予測されるリスクポテンシャルＲＰを推定することができる。

リスクポテンシャルＲＰにより、先行車への追従走行中から先行車への接近中まで、連続的な状況変化に対応して、その状況における接近度合を表現することができる。つまり、リスクポテンシャルＲＰが大きいほど、ドライバは将来先行車に接近しすぎてしまうかもしれないというリスクを大きく感じていると判断できる。

図７に、（式４）で算出されるリスクポテンシャルＲＰを、車間時間ＴＨＷ−余裕時間の逆数（１／ＴＴＣ）平面内における、リスクポテンシャルＲＰ値毎の等高線として示す。図７において、横軸は車間時間ＴＨＷ、縦軸は余裕時間ＴＴＣの逆数（１／ＴＴＣ）であり、横軸を右へいくほど、自車両が先行車から離れて走行していることを示し、縦軸を上へ行くほど自車両が先行車に接近し、下へ行くほど先行車から離脱していることを示す。図７において、リスクポテンシャルＲＰの等高線はそれぞれ右上から左下へなめらかな曲線を描いており、それぞれの等高線の間で、リスクポテンシャルＲＰの値は連続的に変化している。なお、車間時間ＴＨＷが小さく、余裕時間の逆数１／ＴＴＣが大きい図７の左上ほど、リスクポテンシャルＲＰの値が高くなっている。つまり、先行車に接近し、その接近度合が高いほど、リスクポテンシャルＲＰが高い値を示している。また、接近度合１／ＴＴＣが同じ値でも、車間時間ＴＨＷが短くなるほどリスクポテンシャルＲＰの値は高くなる。

ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０で算出されたリスクポテンシャルＲＰの値に基づいて、以下の（式５）によりアクセルペダル反力指令値ΔＦを算出する。
ΔＦ＝Ｋ・ＲＰ （式５）
ここで、Ｋは適切に定められた定数である。

図７に示すように、あらゆる車間時間ＴＨＷおよび接近度合１／ＴＴＣの走行状況において、リスクポテンシャルＲＰは連続的に示される。（式５）を用いてアクセルペダル反力指令値ΔＦを算出し、リスクポテンシャルＲＰに応じてアクセルペダル反力を制御することにより、先行車への接近度合を連続的にドライバに認識させることが可能となる。

つづくステップＳ１５０で、ステップＳ１４０で算出されたアクセルペダル反力指令値ΔＦを、アクセルペダル反力制御装置６０へと出力し、今回の処理を終了する。

上述したステップＳ１３０においては、（式４）を用いて現在の接近度合（１／ＴＴＣ）と予測影響度合（１／ＴＨＷ）にそれぞれ重み付けをして加算し、リスクポテンシャルＲＰの値を算出した。これにより、現在の接近度合あるいは予測影響度合が変化した場合でも、リスクポテンシャルＲＰは連続的に表され、リスクポテンシャルＲＰの値に応じて設定されるアクセルペダル反力を連続的に変化させることができる。運転者は連続的になめらかに変化するアクセルペダル反力によって走行状況の変化を正確に認識することができる。

なお、リスクポテンシャルＲＰは、以下に示す（式６）によって算出してもよい。
ＲＰ＝ｍａｘ｛ａ／ＴＨＷ、ｂ／ＴＴＣ｝ （式６）

ここでは、（式６）に示すように、先行車に対する接近度合（ＴＴＣの逆数）と将来状況の予測影響度合（ＴＨＷの逆数）のうち、大きい方の値を選択してリスクポテンシャルＲＰ値とする。なお、ａ、ｂは接近度合および予測影響度合にそれぞれ重み付けをするためのパラメータであり、例えばａ＝１，ｂ＝８程度として、ａ＜ｂとなるように適切に設定する。これにより、先行車への追従走行中から接近中まで連続的な状況変化に対応して、その状況における先行車への接近度合を表現することができる。

図８に、（式６）で算出されるリスクポテンシャルＲＰを、車間時間ＴＨＷ−余裕時間の逆数（１／ＴＴＣ）平面内における、リスクポテンシャルＲＰ値毎の等高線として示す。図８において、図７と同様に横軸は車間時間ＴＨＷ、縦軸は余裕時間ＴＴＣの逆数（１／ＴＴＣ）である。図７に示すように、上述した（式４）を用いてリスクポテンシャルＲＰを算出する場合、相対速度Ｖｒがマイナスで、先行車が自車両よりも速く、離脱していくようなときには、車間時間ＴＨＷが同じ値でもリスクポテンシャルＲＰが非常に小さくなってしまう。これに伴って、アクセルペダル反力指令値ΔＦも非常に小さくなる。

一方、（式６）で算出されるリスクポテンシャルＲＰ値は、先行車への現在の接近度合（１／ＴＴＣ）と、将来状況の予測影響度合（１／ＴＨＷ）のうちの大きい方を選択する。そのため、接近度合（１／ＴＴＣ）がマイナス、すなわち相対車速Ｖｒがマイナスとなったとしても、リスクポテンシャルＲＰ値は、図８に示すように車間時間ＴＨＷで決まる所定値以下になることはない。なお、車間時間ＴＨＷは先行車の現在位置に自車両が到達するまでの時間であり、マイナスの値は示さない。これにより、（式６）を用いてリスクポテンシャルＲＰを算出した場合には、リスクポテンシャルＲＰ値が変動してアクセルペダル反力が急変してしまうことを防止できる。

以上のように本実施の形態に係わる反力制御装置では、先行車への現在の接近度合（余裕時間ＴＴＣ）と将来予測される周囲環境変化による影響度合（車間時間ＴＨＷ）とを算出し、これらにそれぞれ所定の重みをつけてリスクポテンシャルＲＰを算出した。そして、リスクポテンシャルＲＰに比例した力をアクセルペダル反力に付加することにより、実際にドライバが感じるリスク度により近い値に基づいてアクセルペダルの反力を制御することが可能となる。先行車への現在の接近度合が大きい場合（余裕時間ＴＴＣが小さい場合）、あるいは将来予測される影響度合が大きい場合（車間時間ＴＨＷが小さい場合）には、リスクポテンシャルＲＰは大きくなり、リスクポテンシャルＲＰに比例した大きなアクセルペダル反力が発生する。これにより、先行車までの接近度合が大きくリスクポテンシャルＲＰが大きいときには、アクセルペダル８０を踏んでいるドライバは、アクセルペダル８０を解放する方向へ導かれる。

具体的には、アクセルペダル反力が増加することにより、ドライバはその増加分からリスクポテンシャルＲＰが増加していることを認識し、自らの判断でアクセルペダルを良好な状態へと操作（解放）することができる。また、アクセルペダル反力が増加することにより、アクセルペダルを踏んでいるドライバの足が自然に解放側へと戻され、ドライバがあまり気にしなくてもより良好な状態へと導かれる。さらに、アクセルペダル反力が増加することにより、現在アクセルペダルを踏んでいる状態からさらに踏み込む際に必要な踏力が大きくなるため、ドライバがアクセルペダルをさらに踏み込むことによって自車速が増加し、先行車との車間距離が減少することを抑制することができる。

さらに、（式４）を用いて算出したリスクポテンシャルＲＰに基づいてアクセルペダル反力指令値ΔＦを決定する場合、リスクポテンシャルＲＰは図７に示すように連続的に変化する。これにより、先行車への接近度合１／ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷに応じた走行状況を、アクセルペダル反力を介してドライバに連続的に伝達して認識させることができる。また、（式６）を用いてリスクポテンシャルＲＰを算出する場合、リスクポテンシャルＲＰは図８に示すように変化する。これにより、先行車が離脱し、接近度合１／ＴＴＣが非常に小さくなった場合でも、リスクポテンシャルＲＰは急変しないので、安定したアクセルペダル反力制御を行うことができる。

また、余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷは、それぞれ比較的容易に計測可能な自車速Ｖｆ、先行車速Ｖａ、車間距離Ｄ等の物理量を用いて算出することができるので、車両用運転操作捕縄装置に搭載する部品点数の増加を抑制することができる。さらに、リスクポテンシャルＲＰを算出するためのパラメータａ、ｂを設定する際に、余裕時間ＴＴＣのパラメータｂを車間時間ＴＨＷのパラメータａよりも大きく設定することにより、将来の周囲環境の変化による影響度合よりも現在の先行車への接近度合を重視してリスクポテンシャルを算出することができる。

次に、図９を用いて、第１の実施の形態に係わるアクセルペダル装置の特徴的な動作を説明する。
図中点ａは足裏からペダルプレート８４に作用する力の着力点であり、点ｂはドライバの踏み込み操作の支点（足のかかとに相当）である。図９（ａ）はアクセルペダルの踏み込み初期位置、図９（ｂ）は中間位置、図９（ｃ）はフルストローク位置にそれぞれ対応する。

図９（ａ）の状態からかかとｂを支点にしてペダルプレート８４を踏み込むと足裏の角度αは徐々に減少し（αａ＞αｂ＞αｃ）、ペダルレバー８１は回動軸８１ａを支点に回動する。このとき、ベースプレート８３はペダルレバー８１に対して回動し、ベースプレート８３とペダルレバー８１のなす角θが徐々に小さくなる（θａ＞θｂ＞θｃ）。これにより足裏の面とペダルの面を常に一致させることができ、足裏面における着力点ａの位置をほぼ一定に保つことができる。その結果、ペダルレバー８１の回動軸８１ａから着力点ａまでの長さ、すなわちモーメントアームの長さＬがペダル踏み込み量に拘わらずほぼ等しくなり（Ｌａ＝Ｌｂ＝Ｌｃ）、サーボモータ７０からの反力Ｆをドライバは正確に感じることができる。

これに対して、もしペダルプレート８４が回動不能であれば、図１０に示すようにペダルの踏み込みに伴い足裏の面とペダルプレートの面にずれが生じ、着力点ａの位置が上方（足のつま先側）に移動する。これによりモーメントアームの長さＬが短くなり（Ｌａ＞Ｌｂ）、ドライバはサーボモータ７０からの反力Ｆをより大きく感じるようになる。その結果、ドライバにリスクが正確に伝わらず、ドライバは誤ってリスクを感じるおそれがある。

さらに本実施の形態ではペダルプレート８４を踏み込むと、図９に示すように、ペダルプレート８４がベースプレート８３に対してスライドし、ペダルレバー８１の回動軸８１ａからペダルプレート８４までの長さが徐々に短くなる（Ｓａ＞Ｓｂ＞Ｓｃ）。これによりペダルプレート８４と足裏の接触点の移動が少なくなり、ドライバは反力Ｆをより感じやすくなる。この場合、ペダルを回動可能のみとする場合には、ペダルプレート８４と足裏の接触点の移動を少なくするためにドライバのかかとの位置（点ｂ）を前後方向にずらさなければならないが、スライド可能とすることでかかとの位置を固定したまま接触点の移動を少なくすることができる。また、ペダルプレート８４の上面と足裏との間の剪断力が低減され、サーボモータ７０からの反力Ｆを垂直反力としてドライバに及ぼすことができ、ドライバは反力の変化を感じやすい。

本発明の第１の実施の形態に係わるアクセルペダル装置によれば、以下のような効果を奏する。
（１） ペダルレバー８１に対してベースプレート８３を回動可能に設けるようにしたので、ペダル操作量に拘わらず足裏の面とペダルの面を一致させることができ、着力点ａの位置を一定に保つことができる。その結果、リスクポテンシャルＲＰに応じたサーボモータ７０からの反力Ｆをドライバは正確に感じることができ、リスクを正確に認識することができる。
（２） ベースプレート８３に対してペダルプレート８４をスライド可能に設けるようにしたので、ペダルと足裏との接触点の移動が少なくなり、剪断力を低減することができる。その結果、ドライバは反力をより感じやすくなる。
（３） ペダルレバー８１に対して回動可能にベースプレート８３を設け、ベースプレート８３に対してスライド可能にペダルプレート８４を設けるようにしたので、ペダルプレート８４を足裏に密着した状態でドライバは踏み込み操作することができ、サーボモータ７０からの反力を一層感じやすくなる。
（４） ２枚のプレート８３,８４を重ね合わせてペダル部８２を形成するようにしたので、ペダルレバー８１に対し回動とスライドの２つの自由度を容易に得ることができる。

−第２の実施の形態−
図１１〜１４を参照して本発明によるアクセルペダル装置の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、ベースプレート８３に対してペダルプレート８４をスライド可能に設けたが、第２の実施の形態では、リスクポテンシャルに応じてペダルプレート８４のスライドを禁止する。

第２の実施の形態が第１の実施と異なるのはペダル部８２にスライド制御アクチュエータを付加した点である。図１１は第２の実施の形態に係わるアクセルペダル装置の構成を示す図である。なお、図３と同一の箇所には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。ベースプレート８３には、スライド制御アクチュエータとして直動型のソレノイド８９が格納されている。ソレノイド８９がオフ（消磁）するとソレノイドピン８９ａの上端面はペダルプレート８４の下面から離間し、ソレノイド８９がオン（励磁）するとソレノイドピン８９ａの上端面はペダルプレート８４の下面に当接する。

図１２は第２の実施の形態に係わるアクセルペダル装置を有する反力制御装置の構成を示すシステム図である。なお、図１と同一の箇所には同一の符号を付す。図１２において、アクセルペダル反力制御装置６０は、コントローラ５０で算出されたリスクポテンシャルＰＲに応じた反力指令をサーボモータ７０に出力する。さらにアクセルペダル反力制御装置６０は、リスクポテンシャルに応じてソレノイド８９をオンまたはオフする。

図１３は、第２の実施の形態に係わるアクセルペダル反力制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。なお、図５と同一の箇所には同一の符号を付し、以下ではそのその相違点を主に説明する。ステップＳ１３０でリスクポテンシャルＲＰを算出するとステップＳ２１０に進み、算出したリスクポテンシャルＲＰが予め定めた所定のリスクポテンシャルＲＰａより大きいか否かを判定する。ＲＰ＞ＲＰａと判定されるとステップＳ２２０に進み、ソレノイド８９をオフする。次いで、ステップＳ１４０でリスクポテンシャルＲＰに応じた反力値ΔＦを算出する。一方、ステップＳ２１０でＲＰ≦ＲＰａと判定されるとステップＳ２３０に進み、ソレノイド８９をオンする。

なお、以上では、ソレノイド８９がスライド禁止手段を、アクセルペダル反力制御装置６０がスライド制御手段を、それぞれ構成する。

第２の実施の形態に係わるアクセルペダル装置の特徴的な動作を説明する。車両周囲の走行状況の変化によりコントローラ５０で算出されるリスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰａを越えるとソレノイド８９はオフする（ステップＳ２２０）。これにより図１４（ａ）に示すようにソレノイドピン８９ａがペダルプレート８４の下面から離間し、ペダルプレート８４がスライド可能となる。その結果、サーボモータ７０からの反力をドライバは正確に感じることができ、自車両のリスクを正しく認識することができる。

一方、コントローラ５０で算出されるリスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰａ以下になるとソレノイド８９はオンする（ステップＳ２３０）。これにより図１４（ｂ）に示すようにソレノイドピン８９ａの端部がペダルプレート８４の下面に当接し、摩擦力によりペダルプレート８４のスライドが禁止される。その結果、ペダルプレート８４の操作がペダルレバー８１に伝わりやすくなり、アクセルペダルの操作性が向上し、微妙なペダル操作も容易になる。

このように第２の実施の形態では、ベースプレート８３に直動型のソレノイド８９を設け、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰａより大きいときはソレノイド８９をオフしてソレノイドピン８９ａをペダルプレート８４から離間させ、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰａ以下のときはソレノイド８９をオンしてソレノイドピン８９ａをペダルプレート８４に当接させるようにした。これによりリスクポテンシャルＲＰが大きいときにペダルプレート８４のスライドが許容され、ペダルプレート８４の回動とあいまってサーボモータ７０からの反力をドライバは感じやすくなる。逆に、リスクポテンシャルＲＰが小さいときはペダルプレート８４のスライドが禁止され、アクセルペダルの操作性が向上する。この場合、ペダルプレート８４は回動する。

本発明の第２の実施の形態に係わるアクセルペダル装置によれば、上述した第１の実施の形態の効果に加えて、さらに以下のような効果を奏する。
（１） ベースプレート８３に直動型のソレノイド８９を設け、このソレノイドの移動によりペダルプレート８４のスライドを禁止するようにしたので、操作性を重視したペダル構成も可能となる。
（２） リスクポテンシャルＲＰに応じてソレノイド８９を移動し、リスクポテンシャルＲＰが所定値ＲＰａ以下のときだけペダルプレート８４のスライドを禁止するようにしたので、通常時のペダル操作性を向上しつつ、反力制御時にドライブは適切にリスクを感じることができる。

本発明によるアクセルペダル装置は、上述した実施の形態に限定されることなく種々の変更が可能である。上記実施の形態では、ペダルレバー８１に対してペダル部８２を回動可能およびスライド可能に設けたが、例えば回動可能のみとする、またはスライド可能のみとすることもできる。したがって、ペダル部材としてのペダル部８２はベースプレート８３とペダルプレート８４から構成されるとは限らない。ペダルプレート８４をスライドのみさせる場合、アクセルペダルを踏み込むと足裏の回動に引きずられてペダルプレート８４は下方に移動し、図１０に示したような着力点ａの上方への移動が緩和される。その結果、剪断力を低減するだけでなく、モーメントアームの長さＬの変化の抑制にも寄与する。

スライド禁止手段として直動型のソレノイド８９を用いたが、ソレノイド８９以外によりスライドを禁止することもできる。反力付加手段としてサーボモータ７０を用いたが、他のアクチュエータを用いて反力を付加することもできる。ねじりばね８８によりヒステリシスの特性を得るのではなく、サーボモータの反力制御によりヒステリシスの特性を得ることもできる。

本発明の第１の実施の形態に係わるアクセルペダル装置を有する反力制御装置のシステム図。 図１の反力制御装置を搭載する車両の構成図。 本発明の第１の実施の形態に係わるアクセルペダル装置の構成を示す正面図、側面図および底面図。 本発明の第１の実施の形態に係わるアクセルペダルストローク−ペダル反力の関係を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係わるアクセルペダル反力制御プログラムの処理手順を示すフローチャート。 将来の先行車速のばらつきを示す図。 本発明の第１の実施の形態に係わる反力制御装置による作用を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係わる反力制御装置による別の作用を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係わるアクセルペダル装置による作用を示す図。 回動不能なアクセルペダルを用いた場合の作用を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係わるアクセルペダル装置の構成を示す正面図、側面図および底面図。 本発明の第２の実施の形態に係わるアクセルペダル装置を有する反力制御装置のシステム図。 本発明の第２の実施の形態に係わるアクセルペダル反力制御プログラムの処理手順を示すフローチャート。 本発明の第２の実施の形態に係わるアクセルペダル装置による作用を示す図。

符号の説明

５０ コントローラ部
６０ アクセルペダル反力制御装置
７０ サーボモータ
８１ ペダルレバー
８２ ペダル部
８３ ベースプレート
８３ｂ レール
８４ ペダルプレート
８４ｂ ブロック
８６ 軸受け
８９ ソレノイド
８９ａ ソレノイドピン

Claims (4)

1. 車体に対して回動可能に設けられるペダルレバーと、
   乗員が踏み込み操作するペダル部材と、
   前記ペダル部材の操作量に拘わらず、先行車両に対する自車両の接近度合の大きさを表すリスク度に応じた反力を前記ペダルレバーに付加する反力付加手段と、
   前記ペダルレバーの回動中心からドライバの足裏を介して前記ペダル部材に作用する力の着力点までのモーメントアームの長さが前記ペダル部材の操作量に拘わらず一定となるように、前記ペダル部材を前記ペダルレバーに回動可能に支持する回動支持手段と、
   前記ペダル部材を前記ペダルレバーにスライド可能に支持するスライド支持手段とを備え、
   前記回動支持手段は、前記スライド支持手段による前記スライド部材のスライド量に拘わらず前記ペダル部材を回動可能に支持することを特徴とするアクセルペダル装置。
2. 請求項１に記載のアクセルペダル装置において、
   前記ペダル部材は、前記ペダルレバーに回動可能に支持される第１のペダル部材と、この第１のペダル部材の上面にスライド可能に支持される第２のペダル部材とを有することを特徴とするアクセルペダル装置。
3. 請求項１または２に記載のアクセルペダル装置において、
   前記ペダル部材のスライドを禁止するスライド禁止手段を備えることを特徴とするアクセルペダル装置。
4. 請求項３に記載のアクセルペダル装置において、
   前記リスク度が所定値以下のとき前記ペダル部材のスライドを禁止し、前記リスク度が所定値を超えると前記ペダル部材のスライドを許容するように前記スライド禁止手段を制御するスライド制御手段とを備えることを特徴とするアクセルペダル装置。

Images