JP5602684B2 - アクセルペダル踏込反力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に搭載されるアクセルペダルの踏込反力制御装置に係り、詳しくは高速クルーズ走行時におけるアクセルペダル踏込負荷の軽減等を図る技術に関する。

自動車では、運転者によるアクセルペダルの踏込操作によってエンジン出力が増減するが、単位走行距離あたりの燃料消費量（いわゆる、燃費）を低減させるためには、適切な踏込反力をアクセルペダルに与えて急加速等を抑制することが望ましい。また、ドライブ・バイ・ワイヤ式のエンジンを搭載した自動車の場合、アクセルペダルと出力制御機器（スロットルバルブや燃料噴射装置）とがケーブル等によって接続されておらず、リターンスプリングだけでは踏込量に応じた踏込反力を得にくいことから、電動式の反力アクチュエータによってアクセルペダルに踏込反力を付与している。そこで、反力アクチュエータを備えた自動車において、エンジン回転速度が閾値を超えたときに踏込反力を増大させ、急加速操作（アクセルペダルの過剰な踏み込み）を行いにくくしたものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−３１４８７１号公報

上述した特許文献１の装置を採用した場合、踏込反力をエンジン回転速度に応じて制御することに起因して、高速クルーズ走行時等に運転者が違和感や疲れを覚えることがあった。すなわち、高速クルーズ走行時においては、急加速が行われておらずかつ変速機で高い変速段が選択されていても、エンジン回転速度が相応に高くなって閾値を超えることがある。この場合、反力アクチュエータが作動して踏込反力が急増するため、運転者は、一定速度での走行を行っているにもかかわらず、強い踏込力でアクセルペダルを踏み続ける必要があり、高速道路を長時間走行する際に疲労を覚えることが避けられなかった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、高速クルーズ走行時におけるアクセルペダル踏込負荷の軽減等を図ったアクセルペダル踏込反力制御装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面では、自動車に設けられ、エンジン（２２）の出力調整に供されるアクセルペダル（２）の踏込反力を制御するアクセルペダル反力制御装置（１）であって、前記アクセルペダルに踏込反力を付与する反力付与手段（３）と、目標踏込反力を設定する目標踏込反力設定手段（４）と、前記アクセルペダルの踏込量を検出する踏込量検出手段（１１）と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段（２３）と、車速を検出する車速検出手段（２９）とを備え、前記目標踏込反力設定手段は、前記エンジン回転速度が所定の踏込抑制閾値を超えた場合に当該エンジン回転速度の上昇に応じて前記目標踏込反力を増大させる一方、前記車速の上昇に応じて当該踏込抑制閾値を高くする。

また、第２の側面では、前記目標踏込反力の増大は、前記車速にかかわらない所定の増大率をもって行う。

また、第３の側面では、前記自動車にマニュアルシフトモードを有する自動変速機（２６）が搭載されており、運転者によって前記マニュアルシフトモードが選択されている場合、シフトアップ操作時には前記踏込抑制閾値を低くし、シフトダウン操作時には前記踏込抑制閾値を高くする。

また、第４の側面では、前記自動変速機の変速作動の前後で前記目標踏込反力が異なる場合、変速作動前の目標踏込反力から変速作動後の目標踏込反力に徐々に変化させる。

本発明の第１の側面によれば、高速クルーズ走行時等には踏込抑制閾値が高くなることで、踏込反力が増大しにくくなって運転者の疲労や違和感が軽減される。また、第２の側面によれば、車速が異なっていても、エンジン回転速度の上昇に伴う踏込反力が同様の増大率で増大するため、運転者がアクセルペダルの踏込操作に違和感を憶えにくくなる。また、第３の側面によれば、シフトアップ操作時やシフトダウン操作時に踏込反力が急変しなくなり、運転者がアクセルペダルの踏込操作に違和感を憶えにくくなる。また、第４の側面によれば、変速作動時に踏込反力が急変しなくなり、運転者がアクセルペダルの踏込操作に違和感を憶えにくくなる。

実施形態に係るアクセルペダル踏込反力制御装置の概略構成図である。 実施形態に係る反力制御の手順を示すフローチャートである。 実施形態に係る自動シフト時閾値設定マップである。 実施形態に係る目標反力マップである。 実施形態に係るマニュアルシフト時閾値設定マップである。 実施形態でのマニュアルシフトアップ時における目標反力の変化を示すグラフである。 実施形態でのマニュアルシフトダウン時における目標反力の変化を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明を自動車のアクセルペダル踏込反力制御装置に適用した一実施形態を詳細に説明する。

≪実施形態の構成≫
図１に示すように、アクセルペダル踏込反力制御装置１は、自動車の運転席に設けられたアクセルペダル２に踏込反力Ｆｒを付与する反力アクチュエータ３と、反力アクチュエータ３を駆動制御する反力制御ユニット４とを主要構成要素としている。なお、本実施形態の自動車は、運転者によるアクセルペダル操作等に基づき、エンジンＥＣＵ２１が目標出力を設定してスロットルバルブや燃料噴射装置を駆動するドライブ・バイ・ワイヤ式のエンジン２２と、エンジン２２の運転状態やアクセルペダル２の踏込量等に基づき、変速ＥＣＵ２５が目標変速段を設定して変速を行う自動変速機２６とを搭載している。

アクセルペダル２は、その下端が運転席のフロアに揺動自在に連結されており、運転者によって踏み込まれることによってペダルアーム５を駆動する。ペダルアーム５は、上端を支点に揺動するとともに、図示しないリターンスプリングに付勢されたアクセルペダル２を起立方向に常時付勢している。ペダルアーム５の上端にはアクセルポジションセンサ１１が設置されており、アクセルペダル２の踏込量θａは、アクセルポジションセンサ１１を介して、エンジンＥＣＵ２１、変速ＥＣＵ２５および反力制御ユニット４に出力される。

エンジンＥＣＵ２１は、アクセルペダル２の踏込量θａやクランク角センサ２３からのエンジン回転速度Ｎｅ等の他、各種センサから入力した情報に基づいてエンジン２２の制御機器類を駆動するとともに、変速ＥＣＵ２５や反力制御ユニット４に運転情報を出力する。

変速ＥＣＵ２５は、エンジンＥＣＵ２１からのエンジン２２の運転情報やアクセルポジションセンサ１１からの踏込量θａおよびキックダウン信号、運転者に操作されるマニュアルシフトスイッチ２８（例えば、パドルシフトスイッチ等）からの入力信号（アップシフト信号およびダウンシフト信号）、車速センサ２９から入力した車速Ｖ等に基づいて変速を行うとともに、エンジンＥＣＵ２１や反力制御ユニット４に変速情報を出力する。

反力制御ユニット４は、アクセルペダル２の踏込量θａやエンジン回転速度Ｎｅ、変速情報、車速Ｖに基づいて目標反力Ｆｒｔを設定し、この目標反力Ｆｒｔをもって反力アクチュエータ３を駆動制御する。

≪実施形態の作用≫
自動車が運転を始めると、反力制御ユニット４は、所定の処理間隔（例えば、１０ｍｓ）をもって、図２のフローチャートにその手順を示す反力制御を繰り返し実行する。反力制御を開始すると、反力制御ユニット４は、図２のステップＳ１で変速ＥＣＵ２５からの入力情報に基づき、マニュアルシフトモードが選択されているか否か（自動シフトモードが選択されていないか否か）を判定する。

（自動シフトモード）
ステップＳ１の判定がＮｏであった場合、反力制御ユニット４は、ステップＳ２で現在の車速Ｖに基づいて図３の自動シフト時閾値設定マップから反力付与開始閾値Ｎ０を設定する。反力付与開始閾値Ｎ０は、高速クルーズ走行時等における標準的なエンジン回転速度Ｎｅに所定のマージンを持たせたものであり、図３に示すように、車速Ｖが高くなるほどステップ状に大きくなる。

反力付与開始閾値Ｎ０の設定を終えると、反力制御ユニット４は、ステップＳ３で反力付与開始閾値Ｎ０に所定値α（定数、あるいは、車速Ｖ等をパラメータとする変数）を加えることで最大反力閾値Ｎ１を設定する。最大反力閾値Ｎ１は、最大目標反力Ｆｒｍを付与するための閾値であり、エンジン回転速度Ｎｅが最大反力閾値Ｎ１を超えた場合には燃費が非常に悪化する。

次に、反力制御ユニット４は、ステップＳ４で、現在のエンジン回転速度Ｎｅと車速Ｖとに基づき、図４の目標反力マップから目標反力Ｆｒｔを設定した後、ステップＳ５で反力アクチュエータ３に駆動電流を出力する。図４に示すように、目標反力Ｆｒｔは、エンジン回転速度Ｎｅが反力付与開始閾値Ｎ０に達した時点からリニアに増大し、最大反力閾値Ｎ１となった時点からは最大目標反力Ｆｒｍで一定となる。反力付与開始閾値Ｎ０および最大反力閾値Ｎ１は、車速Ｖが低いほど小さな値となり、車速Ｖが低いほど小さな値となるため、定速走行時においてはアクセルペダル２の急激な踏み込みが抑制されて燃費が向上する一方、高速クルーズ走行時におけるアクセルペダル２の踏込力が小さくなって運転者が疲労を覚えにくくなる。なお、アクセルペダル２には、リターンスプリングによる踏込反力（踏込量に対してリニアに増大する反力）と、反力アクチュエータ３の目標反力Ｆｒｔとの和が作用する。

（マニュアルシフトモード）
運転者によってマニュアルシフトモードが選択されてステップＳ１の判定がＹｅｓになると、反力制御ユニット４は、ステップＳ６でシフトアップスイッチが操作されたか否かを判定する。ステップＳ６の判定がＮｏであった場合、反力制御ユニット４は、ステップＳ７でシフトダウンスイッチが操作されたか否かを更に判定する。

ステップＳ７の判定もＮｏであった場合、反力制御ユニット４は、ステップＳ８で現在の変速段や車速Ｖに基づき、図５のマニュアルシフト時閾値設定マップから反力付与開始閾値Ｎ０を設定した後、上述したステップＳ３に移行して、最大反力閾値Ｎ１の設定や目標反力Ｆｒｔの設定、反力アクチュエータ３への駆動電流の出力を行う。図５に示すように、マニュアルシフト時閾値設定マップにおいて、反力付与開始閾値Ｎ０は、変速段が低いほど大きな値となる（変速段が高い小さな値となる）。これにより、低速段が選択されている場合には、エンジン回転速度Ｎｅが比較的高い状態であってもアクセルペダル２の踏込反力Ｆｒがいたずらに高くならず、高速クルーズ走行時に運転者が疲労を覚えにくくなる。

一方、運転者がシフトアップスイッチを操作してステップＳ６の判定がＹｅｓになると、反力制御ユニット４は、ステップＳ９で今回の変速段や車速Ｖに基づき、図５のマニュアルシフト時閾値設定マップから反力付与開始閾値Ｎ０を再設定する。次に、反力制御ユニット４は、ステップＳ１０で、ランプ制御によって反力付与開始閾値Ｎ０をシフトアップ前の値からシフトアップ後の値に徐々に減少させる（漸減させる）。これにより、図６に示すように、シフトアップの前後でエンジン回転速度Ｎｅに対する目標反力Ｆｒｔの値が異なっても、目標反力Ｆｒｔの急激な変化（急増）によって運転者が違和感を憶えることが防止される。

また、運転者がシフトダウンスイッチを操作してステップＳ７の判定がＹｅｓになると、反力制御ユニット４は、ステップＳ１１で今回の変速段や車速Ｖに基づき、図５のマニュアルシフト時閾値設定マップから反力付与開始閾値Ｎ０を再設定する。次に、反力制御ユニット４は、ステップＳ１２で、ランプ制御によって反力付与開始閾値Ｎ０をシフトダウン前の値からシフトダウン後の値に徐々に増大させる（漸増させる）。これにより、図７に示すように、シフトダウンの前後でエンジン回転速度Ｎｅに対する目標反力Ｆｒｔの値が異なっても、目標反力Ｆｒｔの急激な変化（急減）によって運転者が違和感を憶えることが防止される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態の自動車にはマニュアルシフトモードを備えた自動変速機が搭載されたものとしたが、通常の自動変速機が搭載されていてもよく、シフトアップやシフトダウンが自動的に行われた場合にも目標反力のランプ制御を実行してもよい。その他、アクセルペダル踏込反力制御装置の具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

１ アクセルペダル踏込反力制御装置
２ アクセルペダル
３ 反力アクチュエータ（反力付与手段）
４ 反力制御ユニット（目標踏込反力設定手段）
１１ アクセルポジションセンサ（踏込量検出手段）
２２ エンジン
２３ クランク角センサ（エンジン回転速度検出手段）
２６ 自動変速機
２８ マニュアルシフトスイッチ
２９ 車速センサ（車速検出手段）

Claims (4)

1. 自動車に設けられ、エンジンの出力調整に供されるアクセルペダルの踏込反力を制御するアクセルペダル反力制御装置であって、
   前記アクセルペダルに踏込反力を付与する反力付与手段と、
   目標踏込反力を設定する目標踏込反力設定手段と、
   前記アクセルペダルの踏込量を検出する踏込量検出手段と、
   エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
   車速を検出する車速検出手段とを備え、
   前記目標踏込反力設定手段は、前記エンジン回転速度が所定の踏込抑制閾値を超えた場合に当該エンジン回転速度の上昇に応じて前記目標踏込反力を増大させる一方、前記車速の上昇に応じて当該踏込抑制閾値を高くすることを特徴とするアクセルペダル反力制御装置。
2. 前記目標踏込反力の増大は、前記車速にかかわらない所定の増大率をもって行うことを特徴とする、請求項１に記載されたアクセルペダル反力制御装置。
3. 前記自動変速機にマニュアルシフトモードを有する自動変速機が搭載されており、
   運転者によって前記マニュアルシフトモードが選択されている場合、シフトアップ操作時には前記踏込抑制閾値を低くし、シフトダウン操作時には前記踏込抑制閾値を高くすることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載されたアクセルペダル反力制御装置。
4. 前記自動変速機の変速作動の前後で前記目標踏込反力が異なる場合、変速作動前の目標踏込反力から変速作動後の目標踏込反力に徐々に変化させることを特徴とする、請求項３に記載されたアクセルペダル反力制御装置。

Images