JP5471856B2 - アクセルペダル踏力制御装置及びアクセルペダル踏力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、アクセルペダル踏力制御装置に関する。

特許文献１には、高回転高負荷側の第１運転方式（例えば均質燃焼）と第１運転方式より燃費効率の高い低回転低負荷側の第２運転方式（例えば成層燃焼）とを切り替えて実施するエンジンに適用され、エンジンの運転領域が第２運転方式が実施される第２運転領域から第１運転方式が実施される第１運転領域に切り換わる際に、第１運転領域へ切り換わる直前の境界運転領域に入った段階で、アクセルペダルの踏込反力（踏力）を急激に増大させるようにした技術が開示されている。そして、この踏力の増加分は、境界運転領域から第２運転領域へ戻ったときに解除される構成となっている。

特開２００３−１２０３３９号公報

ここで、運転領域が第２運転領域から境界運転領域内に入った際に急増させた踏力増加分を元に戻す際に、この踏力増加分を一気に戻す（減らす）とその反動によりアクセルペダルを踏み込みすぎてしまうことがあり、このようなアクセルペダルを踏み込みすぎを防止するには、この踏力増加分を徐々に戻すほうが好ましい。

しかしながら、この踏力増加分を徐々に戻すような場合、踏力増加分を徐々に戻している途中でアクセルペダルの踏力を急激に増加させる必要が生じた場合には、踏力の増加量が少なくなるため、運転者が踏力が急激に増加すること、換言すれば運転者がアクセルペダルの踏み応えとしていわゆる壁感を感じ取ることができないという問題がある。

そこで、本発明は、アクセルペダルの踏力をベース踏力よりも増加させている際に、所定の踏力増加解除条件が成立すると、ベース踏力に対して付加された所定の踏力の増加分を所定の割合で減少させると共に、この所定の踏力の増加分を減少させている際に、アクセル開度が前記所定のアクセル開度閾値よりも大きくなった場合には、ベース踏力に対する踏力の増加分が、前記所定の踏力の増加分よりも大きくなるように、アクセルペダルの踏力をベース踏力に対して増加させることを特徴としている。

本発明によれば、アクセルペダルの踏力の増加分を減少させている際に、アクセル開度が所定のアクセル開度閾値よりも大きくなった場合にも、運転者がアクセルペダル踏力が増加したことを確実に感じ取ることができる。

本発明に係るアクセルペダル踏力制御装置のシステム構成を踏力変更機構の概略とともに模式的に示した説明図。 本発明における踏力変更機構の一実施形態を模式的に示す説明図。 本発明におけるアクセルペダル踏力の特性例を示す特性図。 ロックアップクラッチのロックアップ領域とアクセル開度閾値との相関の一例を示す説明図。 自動変速機の変速線とアクセル開度閾値との相関の一例を示す説明図。 本発明の一実施形態に係る各種パラメータのタイミングチャート。 本発明の比較例に係る各種パラメータのタイミングチャート。 本発明の他の実施形態に係る各種パラメータのタイミングチャート。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

このアクセルペダル踏力制御装置は、基本的には、図示しない車両の車体１に設けられたアクセルペダル２の踏力（操作反力）を可変的に制御するものであって、後述するように、車両に設けられたアクセルペダル２の開度（踏込量）を検知する手段と、アクセルペダル２の踏力をベース踏力から変更する手段と、を有し、アクセルペダル２の開度が所定のアクセル開度閾値よりも大きい領域ではアクセルペダル２の踏力をベース踏力よりも増加させるものである。

アクセルペダル２は、図１、図２に示すように、回転軸３上に設けられて該回転軸３を支点として揺動するように構成され、一端が車体１に固定されるとともに他端が回転軸３に固定された種々の形態のリターンスプリング４によって、アクセル閉方向への反力が与えられている。また、回転軸３の一端が車体１に軸受５を介して回転自在に支持されている一方、回転軸３の他端付近に、アクセル開度検知手段としてアクセルポジションセンサ６が設けられている。

尚、本実施形態では、アクセルペダル２の踏込量（アクセル開度）と内燃機関（図示せず）のスロットルバルブ（図示せず）の開度とが互いに連動し、アクセルペダル２の踏込量に応じて内燃機関のスロットルバルブ開度が増大する。つまり、アクセル開度に応じて燃料噴射量（ひいては燃料消費量）が増大する。

そして、踏力変更機構としては、回転軸３の回転に摩擦力を与える互いに対向した一対の摩擦部材７ａ、７ｂを備えた可変フリクションプレート７からなり、一方の摩擦部材７ａは、回転軸３の端部に機械的に結合して設けられ、他方の摩擦部材７ｂは、スプライン等を介して、固定軸８に、軸方向移動自在かつ非回転に支持されている。固定軸８は、車体１に固定支持されている。さらに、摩擦部材７ｂを摩擦部材７ａへ向けて付勢するアクチュエータ（例えば電磁ソレノイド）９が車体１に固定されている。

可変フリクションプレート７は、アクチュエータ９の作動により摩擦部材７ｂを軸方向（図１における矢印Ａ１方向）へ移動させ、これにより、摩擦部材７ａと摩擦部材７ｂとの間の摩擦力を可変的に制御する。このアクチュエータ９の作動は、コントロールユニット１０によって制御されている。従って、アクチュエータ９の作動を、コントロールユニット１０が制御することで、回転軸３に付加される摩擦力ひいてはアクセルペダル２の踏込時の踏力を変更することができる。

コントロールユニット１０には、アクセルペダル２の開度を検知する上述したアクセルポジションセンサ６のほか、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ１１、車速ＶＳＰを検出する車速センサ１２、等の各種センサからの信号が入力されている。

図３は、上述した実施形態におけるアクセルペダル踏力の特性を概略的に示しており、基本的な踏力つまりベース踏力は、開度増加方向と開度減少方向とで適度なヒステリシスを有しつつ、アクセル開度に対しほぼ比例的に増加する。また、アクセル開度の小さい領域においては、ベース踏力が急激に増加する初期領域（プリロード領域）が設定されている。

詳述すると、ベース踏力は、アクセル開度増加方向において、図３に示すように、所定の微小開度（アクセル開度ＡＰＳＰ）から最大開度（アクセル開度ＭＡＸ）までアクセル開度に応じて比例的に増加し、アクセル開度がゼロから前記微小開度（アクセル開度ＡＰＳＰ）までの初期領域は、相対的に大となる増加割合でアクセル開度の増加に伴って増加するプリロード領域となっている。

そして、開度増加方向への操作時、つまり踏み込み時に、アクセル開度が所定のアクセル開度閾値（図３中におけるＳＬ）よりも大きくなると、アクセルペダル２の踏力は踏み込み側のベース踏力よりもステップ的に増加し、それ以上の踏み込みを抑制しようとする。つまり、踏力増加分Ａだけが踏み込み側のベース踏力に上乗せされた形となる。

また、アクセルペダル踏力の踏む込み側のベース踏力に踏力増加分Ａが付加された状態においてアクセルペダル２が戻される（アクセル開度が減少する）場合、図３に示すように、アクセル開度閾値ＳＬよりもアクセル開度が大きい領域では、ベース踏力（アクセル開度増加方向のベース踏力に対してヒステリシスを有するアクセル開度減少方向のベース踏力）にやはり上記の踏力増加分Ａが付加された形となり、さらにアクセル開度閾値（図３中におけるＳＬ）よりも所定開度小さい増量解除閾値（図３中におけるＳＬ’）までは、この踏力増加分Ａの付加が継続される。そして、増量解除閾値以下にアクセル開度が減少した段階で、踏力増加分Ａが解除され、ベース踏力（アクセル開度減少方向のベース踏力）に復帰する。

ここで、アクセル開度閾値は、燃料消費率に関連した値（燃料消費率が低い運転状態から高い運転状態に変化するアクセル開度）であって、コントロールユニット１０で車両ないしエンジンの運転状態に基づいて設定されている。このように、アクセルペダル踏力がステップ的に増大することで、運転者によるアクセルペダル２のそれ以上の踏み込みが自然に抑制され、かつ同時に運転者に対し、燃料消費率が低い（つまり燃費が良い）運転状態から燃料消費率が高い（つまり燃費が悪い）運転状態に移行したことを確実に報知することができる。

コントロールユニット１０は、上述したアクセル開度閾値を設定すると共に、踏力増加解除条件として上述した増量解除閾値を設定し、アクセル開度がアクセル開度閾値よりも大きくなると、アクセルペダル２のベース踏力に所定の踏力増加分を付加し、かつ所定の踏力増加分が付加された状態でアクセル開度が上述の増量解除閾値以下になると踏力増加解除条件が成立したものとして、アクセルペダル２のベース踏力の対して付加された所定の踏力増加分を所定の一定割合で減少させて取り除く。

ここで、増量解除閾値は、同一の車両の運転状態または同一のエンジンの運転状態ではアクセル開度閾値よりも小さいアクセル開度として設定されるものであり、例えば、アクセル開度閾値に対し一定の開度差を有するものとして設定されるものである。

アクセル開度閾値は、例えば、トルクコンバータ式自動変速機におけるロックアップクラッチ（図示せず）の締結・解放に対応して設定される。図４を用いて説明すると、このロックアップクラッチは、周知のように、トルクコンバータの入力側と出力側とを直結するための機構であり、車速ＶＳＰとアクセル開度ＡＰＳとに基づいて締結・解放が切換制御され、低車速側でかつアクセル開度ＡＰＳが大きい非ロックアップ（非Ｌ／Ｕ）領域（図４に斜線を施して示す領域）では解放状態となり、高車速側でかつアクセル開度ＡＰＳが小さいロックアップ（Ｌ／Ｕ）領域では締結状態となる。ここで、ロックアップクラッチが解放された状態ではロックアップクラッチが締結されている状態に比べて、相対的に燃料消費率が悪化する。そのため、この例の場合には、非ロックアップ領域を燃料消費率の高い運転領域、ロックアップ領域を燃料消費率の低い運転領域とみなし、アクセル開度ＡＰＳがロックアップ領域から非ロックアップ領域へと増加する際に、アクセルペダル踏力の増加を行うようにしている。

この場合、コントロールユニット１０は、図４の特性図に基づき、入力された車速ＶＳＰとアクセル開度ＡＰＳから、ロックアップクラッチが解放状態（非Ｌ／Ｕ領域）にあるか締結状態（Ｌ／Ｕ領域）にあるかを判断する。そして、ロックアップクラッチが締結状態（Ｌ／Ｕ領域）にある場合には、図４の領域の境界線Ｌ１上で、車速センサから入力された車速ＶＳＰに対応するアクセル開度ＡＰＳの値を、踏力増加を行うアクセル開度閾値ＡＰＳａ１として求める。例えば車速がＶＳＰ１であれば、図示のように対応するアクセル開度ＡＰＳａ１がアクセルペダル２の踏力増加のためのアクセル開度閾値となる。また、コントロールユニット１０は、このアクセル開度閾値ＡＰＳａ１よりも所定開度小さいアクセル開度として増量解除閾値ＡＰＳａ１’を設定する。この増量解除閾値ＡＰＳａ１’は、アクセル開度閾値ＡＰＳａ１において一旦増加させた踏力の所定の増加分を解除つまり減少させるためのアクセル開度の閾値であり、この増量解除閾値ＡＰＳａ１’以下にアクセル開度が減少したときに上述の踏力増加分が解除される。この増量解除閾値ＡＰＳａ１’は、例えば、アクセル開度閾値ＡＰＳａ１に対し一定の開度差を有するものとして設定され、あるいは、アクセル開度閾値ＡＰＳａ１に一定の係数を乗じて算出され得るが、これらに限定されるものではない。

また、アクセル開度閾値は、図５に示すように、自動変速機のシフトダウン（低速段への自動変速）に対応して設定することも可能である。

図５は、一例として５速自動変速機の変速線図を示しており、図示するように、車速ＶＳＰとアクセル開度ＡＰＳとに基づいて変速制御が行われるが、一般に高速段の方が燃料消費率が低いので、ここでは、５速から４速への変速線Ｌ２を、燃料消費率が相対的に低い領域から相対的に高い領域へ切り換わる境界線とみなしている。従って、この境界線Ｌ２上のそのときの車速ＶＳＰ（例えばＶＳＰ２）に対応するアクセル開度の値がアクセル開度閾値ＡＰＳａ２となる。尚、他の変速段の変速線Ｌ３〜Ｌ５について同様にアクセル開度閾値を設定するようにしてもよい。アクセル開度閾値ＡＰＳａ２において一旦増加させた踏力の所定の増加分を解除つまり減少させるための増量解除閾値は、トルクコンバータ式自動変速機におけるロックアップクラッチ（図示せず）の締結・解放に対応して設定した増量解除閾値と同様に設定される。

尚、アクセル開度閾値は、上述した以外にも、エンジンの高負荷側での燃料増加領域に対応して設定することも可能であり、エンジンの燃費の特性から設定することも可能である。

また、変速機としては、例えば変速比が連続的に変化する無段変速機が手動変速機などであってもよい。無段変速機の場合は、入力軸側および出力軸側の回転速度の比として変速比を求めることが可能である。

そして、本実施形態においては、図６に示すように、アクセル開度が上述したアクセル開度閾値をよりも大きくなると（図６におけるｔ１及びｔ３のタイミング）、コントロールユニット１０からの反力指令値に基づいてアクセルペダル２の踏力を増加させる。

具体的には、この実施形態では、アクセルペダル２の踏力がベース踏力である状態で、アクセル開度がアクセル開度閾値よりも大きくなると（図６におけるｔ１のタイミング）、ベース踏力に対する踏力の所定の増加分として、例えば８．５［Ｎ］分踏力を増加させる。

アクセルペダル２の踏力をベース踏力よりも増加させている状態でアクセル開度が増量解除閾値以下となると（図６におけるｔ２のタイミング）、アクセルペダル２の踏力がベース踏力となるように、ベース踏力に対して付加された踏力の所定の増加分を所定の一定割合で徐々に減少させる。

ここで、アクセル開度閾値は、上述したように車速に応じて変化するため、増量解除閾値も車速に応じて変化する。図６に示す実施形態においては、ｔ２のタイミングにおけるアクセル開度がｔ１のタイミングにおけるアクセル開度よりも小さくはなっていないが、ｔ１のタイミングからｔ２のタイミングとなるまでの車速の変化より増量解除閾値が変化し、ｔ２のタイミングからアクセル開度が増量解除閾値以下となっている。

そして、ベース踏力に対する踏力の所定の増加分を減少させている際に、アクセル開度が再びアクセル開度閾値よりも大きくなると（図６におけるｔ３のタイミング）、このときのアクセルペダル２の踏力に対して、前回アクセル開度がアクセル開度閾値よりも大きくなったタイミング（図６におけるｔ１のタイミング）で付加された踏力の増加分を付加（加算）する。

すなわち、図６におけるｔ３のタイミングでは、図６におけるｔ１のタイミングでベース踏力に対して付加された踏力の増加分よりも大きくなるよう、ベース踏力に対する踏力の増加分を増加させる。換言すれば、図６におけるｔ３のタイミングでは、図６におけるｔ１のタイミングでベース踏力に対して付加された踏力の増加分の残存量と、今回付加する踏力の増加分との和が、図６におけるｔ１のタイミングでベース踏力に対して付加された踏力の増加分よりも大きくなるように、アクセルペダル２の踏力をベース踏力に対して増加させる。

尚、図６に示す実施形態においては、車速の変化に応じてアクセル開度閾値が変化した結果、ｔ３のタイミングからアクセル開度がアクセル開度閾値よりも大きくなっている。

図７に示す比較例のように、アクセル開度がアクセル開度閾値を越えた際に付加する踏力の増加量を常にベース踏力に対して一定量とすれば、アクセルペダル踏力がベース踏力である状態でアクセル開度がアクセル開度閾値よりも大きくなるＴ１のタイミングで運転者が感じるアクセルペダル２の踏み応えに比べ、ベース踏力に対する踏力の所定の増加分を減少させている際にアクセル開度が再びアクセル開度閾値よりも大きくなるＴ３のタイミングで運転者が感じるアクセルペダル２の踏み応えの方が、踏力増加の変化量が小さく、アクセルペダル踏力の急激な増加を感じにくい。尚、図７中のＴ２のタイミングは、アクセルペダル２の踏力をベース踏力よりも増加させている状態でアクセル開度が増量解除閾値以下となるタイミングである。

しかしながら、上述した本実施形態のように、アクセル開度がアクセル開度閾値を越えた際に付加する踏力の増加量を、ベース踏力ではなく、実質的にアクセル開度がアクセル開度閾値を越えた時点の踏力を基準として増加させることによって、アクセルペダル２の踏力の増加分を減少させている際に、アクセル開度が所定のアクセル開度閾値よりも大きくなった場合にも、運転者がアクセルペダル２の踏力が増加したことを確実に感じ取ることができる。

また、本実施形態においては、図６におけるｔ３のタイミングでベース踏力に対して付加されたアクセルペダル２の踏力の増加分の残存量が予め設定された所定量以上の場合には、アクセルペダル２の踏力に新たな踏力の増加分を付加しないようにしてもよい。

これは、ｔ３のタイミングがベース踏力に対して増加させているアクセルペダル２の踏力の増加分を減少させ始めた直後の場合には、運転者がアクセルペダル踏力が増加していることを感じとれているので、この状態でさらにアクセルペダル２の踏力を増加させる必要はないからである。

また、アクセルペダル２が戻されながら、アクセル開度が増量解除閾値よりも小さくなった場合には、その時点でベース踏力に対して付加されたアクセルペダル２の踏力の増加分を取り除き、アクセルペダル２の踏力をベース踏力に戻すようにしてもよい。この場合には、ステップ的に踏力の増加分を減少させても反動で運転者が踏み込み過ぎてしまうことがないからである。

尚、上述した実施形態においては、ベース踏力に対する踏力の所定の増加分を減少させている際にアクセル開度が再びアクセル開度閾値よりも大きくなると（図６におけるｔ３のタイミング）、このときのアクセルペダル２の踏力に対して、前回アクセル開度がアクセル開度閾値よりも大きくなったタイミング（図６におけるｔ１のタイミング）で付加された踏力の増加分が付加されているが、必ずしも前回アクセル開度がアクセル開度閾値よりも大きくなったタイミング（図６におけるｔ１のタイミング）で付加された踏力の増加分と同量の踏力を付加する必要はない。すなわち、ｔ３のタイミングでは、ｔ１のタイミングで付加された踏力の増加分よりも小さい踏力の増加分を、そのときのアクセルペダル２の踏力に対して付加するようにしてもよい。ｔ３のタイミングで付加する踏力の増加分が、ｔ１のタイミングで付加する踏力の増加分よりも小さくても、ｔ３のタイミングでベース踏力に対する踏力の増加分がｔ１のタイミングで付加する踏力の増加分よりも大きければよい。

なお、上記実施形態では、アクセル開度が増量解除閾値以下となると、ベース踏力に対して付加された踏力の所定の増加分を所定の一定割合で徐々に減少させているが、割合は一定でなくてもよく、割合を変化させながら徐々に減少させてもよい。

次に、図８に示す他の実施形態を説明する。図８に示す実施形態では、アクセル開度が第一のアクセル開度閾値よりも大きくなると、アクセルペダル２の踏力は踏み込む側のベース踏力に第一の踏力増加分（例えば８．５［Ｎ］）が付加され、さらにアクセル開度が第一のアクセル開度閾値よりも所定開度大きい第二のアクセル開度閾値よりも大きくなると、アクセルペダル２の踏力は前記第一の踏力増加分に対してさらに第二の踏力増加分（例えば５［Ｎ］）を付加する。（例えば、図５の変速線ごとにアクセル開度閾値を設定した場合など。）
そして、アクセルペダル踏力の踏む込み側のベース踏力に第一の踏力増加分が付加された状態においてアクセルペダル２が戻される場合、第一のアクセル開度閾値よりも所定開度小さい増量解除閾値までは、第一の踏力増加分の付加が継続される。そして、増量解除閾値以下にアクセル開度が減少した段階で、第一の踏力増加分が解除され、ベース踏力に復帰する。

ここで、アクセルペダル踏力の踏む込み側のベース踏力に第一の踏力増加分が付加された状態において、アクセル開度が増量解除閾値以下に減少していなくても、所定時間が経過、あるいは所定距離が走行されると、運転者に対する燃料消費率移行の報知の役目が終わるので、第一の踏力増加分を所定の一定割合で徐々に減少させる（図８におけるｔ５のタイミング）。そして、第一の踏力増加分を減少させている際に、アクセル開度が第二のアクセル開度閾値よりも大きくなると（図８におけるｔ６のタイミング）、このときのアクセルペダル２の踏力に対して、第二の踏力増加分を付加（加算）する。

上記によれば、アクセル開度が第二のアクセル開度閾値よりも大きくなった場合に、ベース踏力に付加する踏力増加分について、第一の踏力増加分に対してさらに第二の踏力増加分を増加するよりも、アクセルペダル２の踏み足しがしやすくなる。

１…車体
２…アクセルペダル
３…回転軸
４…リターンスプリング
５…軸受
６…アクセルポジションセンサ
７…可変フリクションプレート
７ａ…摩擦部材
７ｂ…摩擦部材
８…固定軸
９…アクチュエータ
１０…コントロールユニット

Claims (5)

1. アクセル開度を検知するアクセル開度検知手段と、アクセルペダルの踏力を変更する踏力変更手段と、を有し、アクセル開度が所定のアクセル開度閾値よりも大きくなると、アクセルペダルの踏力をベース踏力よりも所定の踏力の増加分だけ増加させるアクセルペダル踏力制御装置において、
   アクセルペダルの踏力をベース踏力よりも増加させている際に、所定の踏力増加解除条件が成立すると、前記所定の踏力の増加分を所定の割合で減少させると共に、前記所定の踏力の増加分を減少させている際に、アクセル開度が前記所定のアクセル開度閾値よりも大きくなった場合には、ベース踏力に対する踏力の増加分が、前記所定の踏力の増加分よりも大きくなるように、アクセルペダルの踏力をベース踏力に対して増加させることを特徴とするアクセルペダル踏力制御装置。
2. 前記所定の踏力の増加分を減少させている際に、アクセル開度が前記所定のアクセル開度閾値よりも大きくなった場合、前記所定の踏力の増加分の残存量が所定量以上の場合には、アクセルペダルの踏力に新たな踏力の増加分を付加しないことを特徴とする請求項１に記載のアクセルペダル踏力制御装置。
3. アクセルペダルが戻されながら、前記所定の踏力増加解除条件が成立した場合には、その時点で前記所定の踏力の増加分を取り除き、アクセルペダルの踏力をベース踏力に戻すことを特徴とする請求項１または２に記載のアクセルペダル踏力制御装置。
4. 前記所定の踏力の増加分を減少させている際に、アクセル開度が前記所定のアクセル開度閾値よりも大きくなった場合には、アクセルペダルの踏力をその時点のアクセルペダルの踏力に対して前記所定の踏力の増加分だけ増加させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアクセルペダル踏力制御装置。
5. アクセル開度が第一のアクセル開度閾値よりも大きくなると、アクセルペダルの踏力をベース踏力よりも第一の踏力の増加分だけ増加し、アクセル開度が前記第一のアクセル開度閾値よりも所定開度大きい第二のアクセル開度閾値よりも大きくなると、アクセルペダルの踏力を前記第一の踏力の増加分の増加に対してさらに第二の踏力の増加分だけ増加し、
   アクセルペダルの踏力をベース踏力に対して前記第一の踏力の増加分だけ増加させている際に、所定の踏力増加解除条件が成立すると、前記第一の踏力の増加分を減少させると共に、その後、アクセル開度が前記第二のアクセル開度閾値よりも大きくなった場合には、アクセルペダルの踏力をアクセル開度が前記第二のアクセル開度閾値よりも大きくなった時点のアクセルペダルの踏力に対して第二の踏力の増加分だけ増加するよう制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアクセルペダル踏力制御装置。

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