JPWO2010086965A1

JPWO2010086965A1 - ペダル反力制御装置

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Publication number: JPWO2010086965A1
Application number: JP2010548285A
Authority: JP
Inventors: 智也河井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2012-07-26
Anticipated expiration: 2029-01-28
Also published as: CN102301109A; US20110271788A1; WO2010086965A1; JP5152345B2

Abstract

ペダル反力制御装置は、ペダルに対してペダル反力を付与する制御を行うために好適に利用される。ペダル反力制御手段は、車速の変化に対して、一定のペダル踏力で等加速感が得られるように、ペダル反力に対する制御を行う。つまり、等加速感を実現するペダル反力が一定となるように制御を行う。これにより、運転者が加速を行うために一定踏力でペダルを踏んだ場合には、等加速感が得られるような加速度を適切に実現することが可能となる。そのため、伸び感を損なわないフィーリングを実現することができる。

Description

本発明は、ペダルに対してペダル反力を付与する制御を行うペダル反力制御装置に関する。

この種の技術が、例えば特許文献１乃至３に提案されている。特許文献１には、加減速度ゼロとなる定常領域においてはアクセルペダル反力が一定となるように制御することが提案されている。特許文献２には、ペダルが踏み込まれている状態でペダル位置が変化していないときには、ペダル反力を一定に保つことが提案されている。特許文献３には、スポーツモードのときのペダル反力を、エコモードのときのペダル反力よりも小さくすることが提案されている。

特開２００６−１１７０２０号公報特開２００６−２８１８０９号公報特開平５−２３１１９４号公報

ところで、一般的に、パワーソースや変速機などにより車速ごとに機械的に発生可能な最大加速度は決定される。一般的な車両においては、アクセル開度に応じてペダル反力が規定されるため、運転者が一定踏力でペダルを踏んでいるときには、このような最大加速度が要求加速度として設定されて加速が行われる。

一方で、乗員の官能特性として、一定の加速感を感じる加速度が同じく車速ごとに存在する。具体的には、乗員が等加速度で加速しているように感じる（以下、このような感覚を「等加速感」と呼ぶ。）、車速と加速度との関係が存在する。

しかしながら、一般的な車両においては、当該等加速感を感じる加速度が、上記したような最大加速度と一致しない傾向にある。そのため、運転者が一定踏力でペダルを踏んでいる場合に、乗員にとって望ましい加速感が得られない可能性があった。例えば、等加速感が得られる加速度を上回るような加速が行われて、必要以上の加速が行われていると乗員が感じてしまう場合があった。

なお、上記した特許文献１乃至３においては、このような等加速感を考慮してペダル反力を制御することについては記載されていない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、等加速感が適切に実現されるようにペダル反力を制御することが可能なペダル反力制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、ペダルに対してペダル反力を付与する制御を行うペダル反力制御装置は、車速の変化に対して、一定のペダル踏力で等加速感が得られるように、前記ペダル反力に対する制御を行うペダル反力制御手段を備える。

上記のペダル反力制御装置は、ペダルに対してペダル反力を付与する制御を行うために好適に利用される。ペダル反力制御手段は、車速の変化に対して、一定のペダル踏力で等加速感が得られるように、ペダル反力に対する制御を行う。つまり、等加速感を実現するペダル反力が一定となるように制御を行う。これにより、運転者が加速を行うために一定踏力でペダルを踏んだ場合には、等加速感が得られるような加速度を適切に実現することが可能となる。そのため、伸び感を損なわないフィーリングを実現することができる。一方で、運転者が明確な意思を持ってアクセル開度を一定に保とうとペダル操作した場合には、機械的に発生可能な加速度が適切に得られる。

上記のペダル反力制御装置の一態様では、前記ペダル反力制御手段は、前記車速の変化に対して、前記等加速感が得られる加速度よりも機械的に発生可能な最大加速度が上回るような特性を有する車両に対して、前記ペダル反力に対する制御を行う。

この態様によれば、等加速感を保証するために運転者には伸び感を損なうことなく必要以上の加速を抑え、結果として実用燃費の向上が期待できる。

本実施形態におけるペダル反力制御装置の概略構成図を示す。本実施形態におけるペダル反力制御を実行する理由について説明するための図である。本実施形態におけるペダル反力制御を実行した場合の効果を説明するための図である。

符号の説明

１アクセルペダル
２回転軸
４反力付与装置
５アクセル開度センサ
１０コントローラ
２０ペダル反力制御装置

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［装置構成］
図１は、本実施形態におけるペダル反力制御装置２０の概略構成図を示す。なお、図１においては、破線矢印は信号の入出力を示している。

ペダル反力制御装置２０は、主に、アクセルペダル１と、回転軸２と、反力付与装置４と、アクセル開度センサ５と、コントローラ１０と、を備える。ペダル反力制御装置２０は、車両に設けられる、詳しくは運転席の前方下方に設けられる。

アクセルペダル１は、足踏み式ペダルに相当し、車両に付与する駆動力（言い換えると、エンジン出力）を変化させるために運転者により操作される。アクセルペダル１は、白抜き矢印５２で示すような運転者の踏力（運転者の足による踏み込みにより、アクセルペダル１の踏面を介して入力される力に相当する）に応じてストローク可能に構成されている。具体的には、アクセルペダル１は、回転軸２を中心軸にして、矢印５１で示すように揺動する。回転軸２には、アクセルペダル１のストローク量に相当するアクセル開度（ペダル開度）を検出可能なアクセル開度センサ５が設けられている。例えば、アクセル開度センサ５は、回転軸２の回転角度を検出可能なセンサによって構成される。アクセル開度センサ５は、検出したアクセル開度に対応する検出信号をコントローラ１０に供給する。基本的には、車両においては、アクセル開度に応じてスロットルバルブ（不図示）の開度を変更することで、エンジン出力の制御が行われる。

反力付与装置４は、アクセルペダル１のストロークに対して反力（ペダル反力）を付与可能に構成された装置である。ここでは、ペダル反力とは、白抜き矢印５３で示すように、アクセルペダル１を踏み込む際に運転者より作用される踏力（ペダル踏力）とは反対方向の力に相当する。具体的には、反力付与装置４は、アクセルペダル１に対して付与するペダル反力を可変に構成されている。例えば、反力付与装置４は、弾性体（バネなど）の剛性値を変化させたり、空気圧を変化させたり、モータにより付与させるトルクや力を変化させたりすることで、アクセルペダル１に対して付与するペダル反力を変化させる。反力付与装置４は、コントローラ１０から供給される制御信号によって制御される。つまり、反力付与装置４は、コントローラ１０から供給される制御信号に応じたペダル反力を発生する。

コントローラ１０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えた電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。本実施形態では、コントローラ１０は、本発明におけるペダル反力制御手段として機能して、アクセルペダル１に対して付与するペダル反力を変化させる制御を行う（具体的には反力付与装置４に対して制御信号を供給する）。なお、コントローラ１０が行うペダル反力制御については、以下で詳述する。

［ペダル反力制御］
次に、本実施形態におけるペダル反力制御について具体的に説明する。本実施形態では、コントローラ１０は、車速の変化に対して、一定のペダル踏力で等加速感が得られるように、ペダル反力を制御する。つまり、コントローラ１０は、等加速感を実現するペダル反力が一定となるように制御を行う。

ここで、図２を参照して、上記したようなペダル反力制御を行う理由について説明する。図２は、横軸に車速を示し、縦軸に車両の加速度を示している。

図２において、実線Ａ１〜Ａ３（以下、「等加速感線」と呼ぶ。）は、等加速感が得られるような車速と加速度との関係の一例を示している。等加速感線Ａ１〜Ａ３は、乗員の官能特性として、車速ごとに一定の加速感を感じるような加速度に基づいて設定されている。具体的には、等加速感線Ａ１〜Ａ３は、乗員が等加速度で加速していると感じる車速と加速度との関係に相当する。したがって、このような等加速感線Ａ１〜Ａ３を巡る加速が行われた場合、乗員は等加速度で加速していると感じる。なお、等加速感線Ａ１〜Ａ３は、例えば実験や演算式などより、車両ごとに求められる。

これに対して、破線Ｂ１〜Ｂ３（以下、「等ペダル開度線と呼ぶ。」）は、車速ごとの、パワーソースや変速機などにより機械的に発生可能な最大加速度の一例を示している。一般的な車両においては、アクセル開度に応じてペダル反力が規定されるため、運転者が一定踏力でペダルを踏んでいるときには、このような最大加速度が要求加速度として設定されて加速が行われる。言い換えると、一般的な車両においては、一定踏力でペダルを踏んでいる場合、等ペダル開度線Ｂ１〜Ｂ３を巡る加速が行われる。

なお、図２では、アクセル開度ごとに、等加速感線Ａ１〜Ａ３及び等ペダル開度線Ｂ１〜Ｂ３を示している。具体的には、等加速感線Ａ１と等ペダル開度線Ｂ１とは同一のアクセル開度におけるグラフの一例を示しており、等加速感線Ａ２と等ペダル開度線Ｂ２とは同一のアクセル開度におけるグラフの一例を示しており、等加速感線Ａ３と等ペダル開度線Ｂ３とは同一のアクセル開度におけるグラフの一例を示している。より詳しくは、等加速感線Ａ３及び等ペダル開度線Ｂ３は、アクセル開度が全開であるときのグラフの一例を示している。

また、図２に示すように、一般的な車両においては、等加速感線Ａ１〜Ａ３が、それぞれ対応する等ペダル開度線Ｂ１〜Ｂ３と一致しない傾向にある。そのため、運転者が一定踏力でペダルを踏んでいる場合に、乗員にとって望ましい加速感が得られない可能性がある。具体的には、図２に示すような等加速感線Ａ１〜Ａ３よりも等ペダル開度線Ｂ１〜Ｂ３が上回るような特性を有する車両においては、運転者が一定踏力でペダルを踏んでいる場合に、等加速感が得られる加速度を上回るような加速が行われて、必要以上の加速が行われていると乗員が感じてしまう可能性がある。なお、特に、アクセル開度が全開である際の発生加速度は、車両の最大パフォーマンスを引き出す必要性などから、機械的に発生可能な最大加速度から下げることは困難であると言える。

以上のことから、本実施形態では、ペダル反力を等加速感線Ａ１〜Ａ３に一致させてやることにより、一定踏力で加速しているときには等加速感が得られるようにペダル反力を制御する。即ち、等加速感が得られるような加速度が適切に実現されるようにペダル反力を制御することで、運転者のペダル操作を誘導する。

具体的には、コントローラ１０は、車速の変化に対して、一定のペダル踏力で等加速感が得られるように、ペダル反力を制御する。つまり、等加速感を実現するペダル反力が一定となるように、ペダル反力に対する制御を行う。これにより、運転者が加速を行うために一定踏力でペダルを踏んだ場合には、等加速感が得られるような加速度を適切に実現させることが可能となる。

なお、コントローラ１０は、アクセル開度センサ５より供給される検出信号から、車両を加速させるためのペダル操作が行われたと判断した場合に、このような本実施形態におけるペダル反力制御を実行する。この場合、コントローラ１０は、反力付与装置４に対して制御信号を供給することで、本実施形態におけるペダル反力制御を実行する。具体的には、前述したように、実験や演算式などより車速ごとに等加速感線が予め求められるが、コントローラ１０は、このような等加速感線が実現されるペダル反力とアクセル開度との関係を車速ごとに記憶しておき、当該関係に従って、アクセル開度に対するペダル反力が付与されるように反力付与装置４に対する制御を行う。

ここで、図３を参照して、本実施形態におけるペダル反力制御を実行した場合の効果について説明する。図３は、横軸に車速を示し、縦軸に加速度を示している。なお、図３では、上記した等加速感線Ａ１〜Ａ３及び等ペダル開度線Ｂ１〜Ｂ３（図２参照）と同一のものを示している。

本実施形態におけるペダル反力制御を実行した場合において、運転者が一定踏力でペダルを踏んだ場合には（例えば運転者が加速を行うために無意識にペダル操作を行った場合）、例えば矢印Ｃ１で示すような加速が行われる。つまり、等加速感線Ａ３を巡る加速が行われることとなる。そのため、上記したような等加速感線Ａ１〜Ａ３よりも等ペダル開度線Ｂ１〜Ｂ３が上回るような特性を有する車両においては、等加速感を保証するために運転者には伸び感を損なうことなく必要以上の加速を抑えて、結果として実用燃費の向上が期待できる。

一方で、本実施形態におけるペダル反力制御を実行した場合において、運転者が明確な意思を持ってアクセル開度を一定に保とうとペダル操作した場合には（この場合にはペダル反力が重くなる）、例えば矢印Ｃ２で示すような加速が行われる。つまり、等ペダル開度線Ｂ３を巡る加速が行われることとなる。この場合には、機械的に発生可能な最大加速度が適切に得られる。

［変形例］
上記では、所謂オルガン式ペダルで構成されたアクセルペダル１を示したが（図１参照）、本発明の適用はこれに限定されない。本発明は、所謂アーム式ペダルなど種々のアクセルペダルに対して適用することができる。

また、本発明は、等加速感線よりも等ペダル開度線が上回るような特性を有する車両（図２及び３参照）に対する適用に限定はされず、等加速感線よりも等ペダル開度線が下回るような特性を有する車両に対しても同様に適用することができる。

本発明は、アクセルペダルなどに付与するペダル反力を制御可能な車両に対して利用することができる。

Claims

ペダルに対してペダル反力を付与する制御を行うペダル反力制御装置であって、
車速の変化に対して、一定のペダル踏力で等加速感が得られるように、前記ペダル反力に対する制御を行うペダル反力制御手段を備えることを特徴とするペダル反力制御装置。
前記ペダル反力制御手段は、前記車速の変化に対して、前記等加速感が得られる加速度よりも機械的に発生可能な最大加速度が上回るような特性を有する車両に対して、前記ペダル反力に対する制御を行う請求項１に記載のペダル反力制御装置。