WO2015049823A1 - アクセルペダル反力制御装置 - Google Patents

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Abstract

駆動源(31)及びギヤ列(37、38、39、42)を備え、ギヤ列を介して駆動源が発生する動力を操作反力としてアクセルペダル(3)に付与する反力付与手段(13)と、駆動源を制御する制御手段(5)とを有するアクセルペダル反力制御装置(10)であって、制御手段は、操作反力の値を振動させてアクセルペダル(3)を振動させる振動モードを有し、振動モードでは増減する操作反力の最小値を0より大きい最小値とし、アクセルペダル(3)の振動を運転者に一層知覚させたい場合、或いはアクセルペダルの振動が運転者に知覚され難い場合ほど、最小値を0以上の範囲において小さくする。これにより、ギヤの衝突音を抑制しつつ、反力の増減によるアクセルペダル(3)の振動を運転者に知覚させ易くすることができる。

Description

アクセルペダル反力制御装置
 本発明は、駆動源が発生する動力をアクセルペダルに反力として付与するアクセルペダル反力制御装置に関する。
 自動車用のアクセルペダル装置において、電動モータを含む反力付与装置を設け、反力付与装置が発生する動力を操作反力としてアクセルペダルに付与するものがある(例えば、特許文献1及び2)。このアクセルペダル装置は、例えばアクセルペダルの操作量(踏み込み量)が所定の閾値以上となった場合に反力付与装置が動力を発生することによって、運転者による操作量の増加を抑制する。また、アクセルペダル装置は、例えば速度が制限速度以上である等の所定の警報条件が成立した場合に反力付与装置が動力を発生することによって、運転者にアクセルペダルを通じて注意喚起を行う。特許文献2に係るアクセルペダル装置は、反力付与装置が発生する動力の値を増減させることによってアクセルペダルを振動させ、運転者にアクセルペダルを通じた注意喚起を一層知覚させ易くしている。
国際公開2012/029503A1公報 特開2008-150021号公報
 しかしながら、アクセルペダル装置の反力付与装置は、減速機を介して電動モータの動力をアクセルペダルに伝達することがあり、反力付与装置の動力を増減させると、減速機に含まれるギヤ列のバックラッシに起因して各ギヤの歯部が衝突音を発生させる虞がある。特許文献2に係るアクセルペダル装置では、反力付与装置が発生する動力は振動状態においても最小値が0以上の値に維持されるため、各ギヤの歯部は対応するギヤの歯部との接触を維持し、衝突音が防止される可能性がある。しかしながら、振動状態における反力付与装置の動力の最小値を0より大きい所定値に固定すると、振動状態における反力付与装置が発生する動力の設定可能な振幅の範囲が狭められるため、運転者に振動を知覚させ難くなるという問題がある。
 本発明は、以上の背景を鑑み、駆動源が発生する動力をアクセルペダルに反力として付与するアクセルペダル反力制御装置において、ギヤの衝突音を抑制しつつ、反力の増減によるアクセルペダルの振動を運転者に知覚させ易くすることを課題とする。
 上記課題を解決するために、駆動源(31)及びギヤ列(37、38、39、42)を備え、前記ギヤ列を介して前記駆動源が発生する動力を操作反力としてアクセルペダル(3)に付与する反力付与手段(13)と、前記駆動源を制御する制御手段(5)とを有するアクセルペダル反力制御装置(10)であって、前記制御手段は、前記操作反力の値を振動させて前記アクセルペダルを振動させる振動モードを有し、前記振動モードでは増減する前記操作反力の最小値を0より大きい最小値とし、前記アクセルペダルの振動を運転者に一層知覚させたい場合、或いは前記アクセルペダルの振動が前記運転者に知覚され難い場合ほど、前記最小値を0以上の範囲において小さくすることを特徴とする。
 この構成によれば、振動モードにおいて、反力付与手段の最小値は0より大きい最小値(保持反力値)に設定されるため、操作反力が増減(振動)する際にもギヤ列の各歯部は接触を維持し、歯部同士の衝突に起因する衝突音が抑制される。また、アクセルペダルの振動(操作反力の増減)を運転者に一層知覚させたい場合、或いはアクセルペダルの振動が前記運転者に知覚され難い場合ほど、操作反力の最小値を0以上の範囲において小さくするため、振動モードにおける操作反力の振幅を大きく設定することが可能になる。これにより、操作反力の増減は、運転者により一層知覚され易くなる。すなわち、前記アクセルペダルの振動を運転者に一層知覚させたい場合、或いはアクセルペダルの振動が前記運転者に知覚され難い場合ほど、ギヤ列に起因する衝突音の抑制よりも、操作反力の振幅を増大させることを優先する。
 また、上記の発明において、前記アクセルペダルは第1回転軸線(O1)を中心として回動可能に支持され、前記反力付与手段は、前記ギヤ列を介して前記駆動源に接続されると共に、前記第1回転軸線と平行な第2回転軸線(O2)を中心として回動可能に支持されたアーム部材(33)を備え、前記アーム部材は、先端部において前記アクセルペダルに接触すると共に、接触点(B)において前記アクセルペダルに前記操作反力を付与し、前記接触点は、前記アクセルペダルの回動に応じて前記アクセルペダル上を変位し、前記制御手段は、前記振動モードにおいて、前記第1回転軸線に沿った方向から見た場合に、前記第1回転軸線と前記接触点とを結ぶ第1線分(C)と、前記第2回転軸線と前記接触点とを結ぶ第2線分(D)とのなす角度(E)が大きいほど、前記最小値を0以上の範囲において小さくするとよい。
 この構成によれば、アクセルペダルと反力付与装置とのジオメトリに起因して反力付与装置が発生する操作反力がアクセルペダルに伝わり難く、アクセルペダルの振動が運転者に知覚され難い場合ほど、最小値が小さくなるため、振動の振幅を大きく設定できるようになり、アクセルペダルの振動を運転者に知覚させ易くすることができる。アクセルペダル及びアーム部材は、それぞれ異なる軸を中心に回動するため、それらの接触点はアクセルペダルの位置(操作量)に応じて変化する。第1回転軸線と接触点とを結ぶ第1線分と、第2回転軸線と接触点とを結ぶ第2線分とのなす角度が大きくなるほど、操作反力はアーム部材からアクセルペダルに伝わり難くなるため、角度が大きくなるほど操作反力の最小値を小さくするとよい。
 また、上記の発明において、当該アクセルペダル反力制御装置が設けられる車両の車速を取得する車速取得手段(50)を有し、前記制御装置は、前記振動モードにおいて、前記車速が高いほど、前記最小値を0以上の範囲において小さくするとよい。
 この構成によれば、車速が高いほど、操作反力の最小値が小さくなるため、振動の振幅を大きく設定できるようになり、アクセルペダルの振動を運転者に知覚させ易くすることができる。車速が高い場合は、危険が発生し易い状況といえ、アクセルペダルの振動を運転者に一層知覚させたい状況といえる。また、車速が高い場合は、車体の振動が増加すると共に、風切り音が増加するため、アクセルペダルの振動が運転者に知覚され難い場合である。
 また、上記の発明において、当該アクセルペダル反力制御装置が設けられる車両の周囲の障害物を検出する障害物検出手段(51、52)を有し、前記制御手段は、前記障害物と前記車両との接触の可能性がある場合に前記振動モードを実行し、前記障害物と前記車両との接触の可能性が高いほど、前記最小値を0以上の範囲において小さくするとよい。
 この構成によれば、障害物と車両との接触の可能性がある場合を、アクセルペダルの振動を運転者に一層知覚させたい場合として、障害物と車両との接触の可能性が高いほど、操作反力の最小値が小さくなるため、振動の振幅を大きく設定できるようになり、アクセルペダルの振動を運転者に知覚させ易くすることができる。
 また、上記の発明において、前記アクセルペダルの操作量を検出する操作量検出手段(24)と、前記アクセルペダルの踏み込み方向において踏み戻し方向よりも大きな反力となるヒステリシス特性を有する反力を前記アクセルペダルに付与するヒステリシス反力発生装置(12)とを有し、前記制御手段は、前記振動モードにおいて、前記操作量が任意の値に保持されている場合に、前記操作量が変化している場合よりも、前記最小値を0以上の範囲において小さくするとよい。
 この構成によれば、ヒステリシス特性を有する反力がアクセルペダルに付与されている場合において、運転者が操作量を任意の値に維持する場合においても振動の振幅を大きく設定できるようになり、アクセルペダルの振動を運転者に知覚させ易くすることができる。ヒステリシス特性を有する反力がアクセルペダルに付与され、かつ運転者が操作量を任意の値に維持する場合には、反力付与装置が振動モードにおける操作反力を付与しても、操作反力はヒステリシスに伴う反力の変動と相殺され、運手者に伝達され難くなる虞があり、アクセルペダルの振動が運転者に知覚され難い場合に該当する。
 また、上記の発明において、前記アクセルペダルの操作量を検出する操作量検出手段(24)を有し、前記制御手段は、前記操作量が所定の閾値以上である場合に前記操作反力を増加させる反力増加モードを有し、前記反力増加モードと前記振動モードとを同時に実行する場合の前記操作反力の平均値を、前記反力増加モードのみを実行する場合の前記操作反力以上に設定するとよい。
 この構成によれば、反力増加モードと振動モードとを同時に実行する場合にも、アクセルペダルの振動を運転者に知覚させ易くすることができる。
 また、上記の発明において、前記アクセルペダルの操作量を検出する操作量検出手段(24)を有し、前記制御手段は、前記操作量が所定の閾値以上である場合に前記操作反力を増加させる反力増加モードを有し、前記反力増加モードと前記振動モードとを同時に実行する場合の前記操作反力の最小値を、前記反力増加モードのみを実行する場合の前記操作反力以上に設定する。
 この構成によれば、反力増加モードと振動モードとを同時に実行する場合にも、アクセルペダルの振動を運転者に知覚させ易くすることができる。
 以上の構成によれば、駆動源が発生する動力をアクセルペダルに反力として付与するアクセルペダル反力制御装置において、ギヤの衝突音を抑制しつつ、反力の増減によるアクセルペダルの振動を運転者に知覚させ易くすることができる。
アクセルペダル装置の斜視図 アクセルペダル装置の側面図 動力付与装置の構成図 アクセルペダル装置が設けられた車両のブロック図 (A)アクセルペダルの操作量と付勢力付与装置が発生する第1付勢力との関係を示す図、(B)アクセルペダルの操作量と第1付勢力、第2付勢力及びモータ動力との関係を示す図 振動モードにおけるモータ動力を示すグラフ 反力増加モードと振動モードとを同時に実行する際のモータ動力の第1例を示すグラフ 反力増加モードと振動モードとを同時に実行する際のモータ動力の第2例を示すグラフ
 以下、図面を参照して、本発明を自動車のアクセルペダル装置に適用した例について説明する。アクセルペダル装置1が設けられる車両2は、4輪車や2輪車等の公知の車両であってよい。
 図1~図4に示すように、アクセルペダル装置1は、アクセルペダル3の踏み込み(変位)を電気信号に変換し、電線を介して制御装置に入力するドライブ・バイ・ワイヤシステムに利用されるものである。車両2は、アクセルペダル装置1と、ECU5(電子制御装置)と、エンジン等の駆動系6とを有している。
 図1及び図2に示すように、アクセルペダル装置1は、ベース部材11と、アクセルペダル3と、付勢力付与装置12と、動力付与装置13とを有する。ベース部材11は車両2の車体15に取り付けられ、付勢力付与装置12及び動力付与装置13はベース部材11に支持され、アクセルペダル3は、付勢力付与装置12を介してベース部材11に支持されている。
 アクセルペダル3は、付勢力付与装置12に回動可能に支持されたペダル側アーム16と、ペダル側アーム16に回動可能に支持された踏板17とを有している。ペダル側アーム16の一端部は、第1回転軸線O1を中心として付勢力付与装置12に所定の回動範囲で回動可能に支持されている。ペダル側アーム16の他端部には、第1回転軸線O1と平行な回転軸線を中心として踏板17が回動可能に支持されている。踏板17が踏み込まれると、踏板17がペダル側アーム16に対して回動しつつ、ペダル側アーム16が第1回転軸線O1を中心として踏み込み方向に回転する。以下、第1回転軸線O1を中心とした双方の回転方向は、踏み込み方向と、相反する方向の回転を戻り方向という。
 付勢力付与装置12は、ケーシング21と、第1スプリング22と、ヒステリシス特性生成部23と、操作量センサ24とを有する(図4参照)。ケーシング21は、ベース部材11に接合され、ペダル側アーム16を回動可能に支持している。第1スプリング22は、リターンスプリングであり、ケーシング21とペダル側アーム16との間に介装され、ペダル側アーム16に戻り方向(図1中のX方向)の付勢力を付与する。ペダル側アーム16は、第1スプリング22に付勢され、踏み込まれていない状態において原位置に位置する。
 ヒステリシス特性生成部23は、ケーシング21に設けられ、第1スプリング22が発生する付勢力にヒステリシス特性を生じさせる。ヒステリシス特性生成部23は、ペダル側アーム16が踏み込み方向に回動される場合にはペダル側アーム16と係合して摩擦抵抗を発生し、ペダル側アーム16が踏み込み方向に回動される場合にはペダル側アーム16との係合を弱めて踏み込み方向よりも弱い摩擦抵抗を生じる摩擦部材(不図示)を有する。図5(A)に示すように、第1スプリング22とヒステリシス特性生成部23とによって、付勢力付与装置12がペダル側アーム16に付与する第1付勢力Fs1は、アクセルペダル3(踏板17)が踏み込まれるときの方が、アクセルペダル3が戻されるときよりも大きくなる。
 操作量センサ24は、ペダル側アーム16の変位に応じてアクセルペダル3の原位置からの踏み込み量(操作量θ)[度]を検出し、ECU5に出力する。操作量センサ24は、ケーシング21の内部又は外部に設けられている。
 図3及び図4に示すように、動力付与装置13は、駆動源としての電動モータ31と、減速機32と、モータ側アーム33と、第2スプリング34とを有する。動力付与装置13は、ECU5と共にアクセルペダル反力制御装置10を構成する。モータ31は、例えば公知の直流ブラシモータであってよく、ECU5によって制御され、ECU5からの制御信号に応じたモータ動力Fmを発生する。モータ31の出力軸36には、第1ギヤ37が設けられている。
 減速機32は、第1ギヤ37に噛み合う第2ギヤ38が一端に設けられ、他端に第3ギヤ39が設けられた減速機入力軸41と、減速機入力軸41と平行に設けられ、第3ギヤ39に噛み合う第4ギヤ42が設けられた減速機出力軸43とを有する。第1~第4ギヤ37、38、39、42は、それぞれ平歯車である。第2ギヤ38は第1ギヤ37よりも歯数が多く、第4ギヤ42は第3ギヤ39よりも歯数が多く設定されている。これにより、減速機32は、減速機入力軸41の回転に対して所定のギヤ比で減速して減速機出力軸43を回転させる。
 モータ側アーム33の基端部は、減速機32から突出した減速機出力軸43の端部と一体に回転するように連結されている。これにより、モータ側アーム33は、減速機出力軸43の回転軸線(第2回転軸線O2という)を中心として回動可能に減速機32に支持されている。動力付与装置13と付勢力付与装置12とは、第1回転軸線O1及び第2回転軸線O2が互いに平行になるように、ベース部材11に取り付けられている。
 図2に示すように、モータ側アーム33の先端部にはペダル側アーム16の先端部を押圧する押圧部46が設けられている。押圧部46は、第2回転軸線O2と平行な軸線を有する円柱状に形成されている。アクセルペダル3の踏み込み面側を正面側とすると、ペダル側アーム16の先端部の背面側には、平滑な受面47が形成されている。モータ側アーム33の押圧部46は、ペダル側アーム16の受面47と接触(摺接)可能に配置されている。
 図1に示すように、第2スプリング34は、引張りコイルばねであり、一端がモータ側アーム33に係止され、他端がベース部材11に接合されたブラケット48に係止されている。モータ側アーム33は、第2スプリング34が付与する第2付勢力Fs2によって、第2回転軸線O2を中心として押圧部46が受面47に当接する方向(図1中のY方向)に付勢されている。第2スプリング34によって、モータ側アーム33の押圧部46は、ペダル側アーム16の受面47に常時当接する。これにより、第2スプリング34の付勢力は、モータ側アーム33及びペダル側アーム16を介して踏板17に付与される。
 以上の構成により、図5(B)に示すように、モータ31がモータ動力Fmを発生していない場合には、付勢力付与装置12の付勢力Fs1及び第2スプリング34の付勢力Fs2が運転者の踏力(操作力)に対する操作反力としてアクセルペダル3に付与される。図5(B)に示すように、付勢力付与装置12の第1付勢力Fs1及び第2スプリング34の第2付勢力Fs2による操作反力は、実線で記載されたようになり、ヒステリシスを有する。モータ31がモータ動力Fmを発生すると、モータ動力Fmは減速機32、モータ側アーム33、ペダル側アーム16を介してアクセルペダル3に伝達される。これにより、図5(B)に破線で示すように、モータ31が駆動されている場合には、付勢力付与装置12の第1付勢力Fs1、第2スプリング34の第2付勢力Fs2、モータ動力Fmが操作反力としてアクセルペダル3に付与される。
 運転者が踏板17を踏み込むときには、踏板17はその下端部を中心に回動(旋回)し、その上端部が下方に移動する。これにより、ペダル側アーム16は、踏板17との相対角度を変化させながら、第1回転軸線O1を中心として踏み込み方向に回動する。このとき、ペダル側アーム16は、付勢力付与装置12が生じる第1付勢力Fs1及び第2スプリング34が生じる第2付勢力Fs2に抗して回転する。また、モータ31がモータ動力Fmを発生している場合には、ペダル側アーム16は第1付勢力Fs1、第2付勢力Fs2及びモータ動力Fmに抗して回転する。運転者による踏み込み力が第1付勢力Fs1、第2付勢力Fs2及びモータ動力Fmの合計と等しい場合には、操作量(アクセルペダル3の位置)は一定に維持され、運転者による踏み込み力が第1付勢力Fs1、第2付勢力Fs2及びモータ動力Fmの合計よりも小さい場合にはアクセルペダル3は戻り方向に移動し、操作量が減少する。
 ECU5は、モータ31の制御方法として、反力増加モードと、振動モードとを有している。反力増加モードは、操作量センサ24が検出した操作量に応じてモータ動力Fmを制御し、運転者による操作量の増加を抑制する。振動モードは、所定の警報条件が成立したときに、モータ動力Fmを増減(振動)させて運転者に報知(警報)を行う。
 図5(B)に示すように、ECU5は、反力増加モードでは、アクセルペダル3の踏み込み操作時であって、かつ操作量が所定の閾値(θth)以上になった場合に、モータ31を駆動し、モータ動力Fmをアクセルペダル3に付加する。反力増加モードが実行されることによって、運転者はアクセルペダル3を踏み込んでいく際に、ある操作量でアクセルペダル3から受ける操作反力の増加を知覚する。これにより、運転者は踏み込み操作を弱める傾向がある。すなわち、ECU5は、ある操作量で操作反力を増加させることによって、運転者にアクセルペダル3の踏み込みを弱めるように誘導することができる。これにより、運転者による過度のアクセルペダル3の踏み込みが抑制され、不必要な燃料消費が削減される。
 ECU5は、反力増加モードにおいて、アクセルペダル3の踏み込み操作時に操作量θの増加に応じてモータ動力Fmを漸増させてもよく、操作量θに関わらず一定にしてもよい。
 ECU5が反力増加モードを実行する所定の警報条件は、少なくとも1つ以上あり、車両2に設けられた車速センサ50によって取得される車速や、車両2に設けられたカメラ51やレーザー検出器52によって取得される障害物との距離等に基づいて判断される。
 ECU5は、カメラ51やレーザー検出器52によって取得される情報から、自車両2の周囲に存在する他の車両や人、構造物等の障害物と自車両2との距離を算出し、障害物と自車両2との接触の可能性がある場合に警報条件が成立したと判断する。ECU5は、例えば障害物と自車両2との距離が所定の閾値以下の場合に、障害物と自車両2との接触の可能性があると判断する。また、他の実施形態では、ECUは、障害物と自車両2との距離と車速とに基づいて障害物と自車両2との接触の可能性を判定してもよい。また、ECU5は、車速センサ50によって取得される車速と、制限速度情報取得手段としてのカーナビゲーションシステム53から取得される制限速度とを比較し、車速が制限速度以上である場合に警報条件が成立したと判断する。
 ECU5は、警報条件が成立した場合に振動モードを実行する。図6に示すように、ECU5は、振動モードにおいて、モータ31を制御し、値が増減(振動)するモータ動力Fmを発生する。振動モードにおけるモータ動力Fmの最小値をFmin、最大値をFmax、振幅をA(=Fmax-Fmin)、平均値(時間平均値)をFavとする。このような振動したモータ動力Fmは、モータ31に流す電流をパルス状に制御することによって得られる。アクセルペダル装置1は、振動したモータ動力Fmをアクセルペダル3に加えることによって、アクセルペダル3を介して運転者に、車両2が障害物に接近している、或いは車速が制限速度を越えていることを報知(警報)し、知覚させる。
 振動モードにおける最小値Fmin(保持反力値)は、0より大きい値に設定される。本実施形態に係る動力付与装置13は、モータ31とモータ側アーム33との間にギヤ列からなる減速機32を有し、第1ギヤ37と第2ギヤ38との噛み合い部分、及び第3ギヤ39と第4ギヤ42との噛み合い部分にバックラッシを有する。そのため、減速機入力軸41に常時、一方の回転方向に力を加えていないと、第1ギヤ37と第2ギヤ38との接触、及び第3ギヤ39と第4ギヤ42との接触が維持されない場合がある。減速機入力軸41に加わる力が消失し、第1ギヤ37と第2ギヤ38との接触、及び第3ギヤ39と第4ギヤ42との接触が解かれると、次に減速機入力軸41に力が加えられたときに、第1ギヤ37と第2ギヤ38との接触、及び第4ギヤ42と第3ギヤ39との接触に伴う衝突音が発生する。動力付与装置13は、振動モードにおけるモータ動力Fmの最小値Fminを、0より大きい値に設定することによって、減速機32における各ギヤ37、38、39、42の接触を維持し、各ギヤ37、38、39、42の衝突音を防止する。なお、最小値Fminを大きく設定すると、各ギヤの接触が一層確実に維持されるようになるが、振動時におけるモータ動力Fmの最小値Fminが大きくなるため、最大値Fmaxを大きくすることができない状況においては振幅Aが小さくなる。
 ECU5は、振動モードにおいて、アクセルペダル3の振動を運転者に一層知覚させたい場合、或いはアクセルペダル3の振動が運転者に知覚され難い場合ほど、振幅Aを大きくするべく、最小値Fminを0以上の範囲において小さく設定する。アクセルペダル3の振動を運転者に一層知覚させたい場合としては、車両2が障害物に一層接近している場合、車速が一層高い場合がある。
 ECU5は、振動モードを実行する場合において、車両2と障害物との距離に基づき、距離が小さくなるほど、車両2と障害物との接触の可能性が高くなるとして、モータ動力Fmの最小値Fminを小さくする。また、ECU5は、振動モードを実行する場合において、車速が高くなるほど、モータ動力Fmの最小値Fminを小さくする。これらの制御によって、振幅Aが大きくなり、運転者はアクセルペダル3の振動を一層知覚し易くなる。なお、ECU5は、モータ動力Fmの最小値Fminを小さくするときに、合わせて最大値Fmaxを大きくし、振幅Aを一層大きくしてもよい。
 アクセルペダル3の振動が運転者に知覚され難い場合としては、モータ側アーム33とペダル側アーム16のジオメトリに起因してモータ動力Fmがペダル側アーム16に第1回転軸線O1を中心とした回動方向の分力を発生させ難い場合、車速が高い場合、アクセルペダル3に踏み込み方向と戻し方向とで反力にヒステリシス特性が設定された状態において運転者が操作量を任意の値に保持した場合がある。
 モータ動力Fmのモータ側アーム33からペダル側アーム16への伝わり易さ(伝達効率)は、ペダル側アーム16の位置(操作量)によって変化する。ペダル側アーム16の位置が変化すると、モータ側アーム33の押圧部46がペダル側アーム16の受面47上を移動し、押圧部46と受面47との接触点Bの位置が変化する。これにより、図2に示すように、第1回転軸線O1に沿った方向から見た場合における、第1回転軸線O1と接触点Bとを結ぶ第1線分Cと、第2回転軸線O2と接触点Bとを結ぶ第2線分Dとのなす角度Eが変化する。第2回転軸線O2を中心に回動するモータ側アーム33の押圧部46が、受面47に対して直交する方向から受面47を押圧すると仮定すると、モータ動力Fmによってペダル側アーム16には第1回転軸線O1を中心とした回動方向(第1線分に直交する方向)に分力FmcosEが生じる。この分力FmcosEは、0°≦E≦90°の範囲において角度Eが大きいほど小さくなるため、モータ動力Fmはペダル側アーム16を振動させ難くなり、振動は運転者に知覚され難くなる。
 なお、ペダル側アーム16の位置が変化すると、押圧部46が受面47を押す方向と、受面47に直交する方向との相対角度が変化する。押圧部46材が受面47を押す方向と、受面47に直交する方向との相対角度が大きくなるほど、モータ動力Fmのモータ側アーム33からペダル側アーム16への伝わり易さが低下する。
 ECU5は、振動モードにおいて、ジオメトリに起因してモータ動力Fmがペダル側アーム16に第1回転軸線O1を中心とした回動方向の分力を発生させ難い場合ほど、モータ動力Fmの最小値Fminを小さくする。ジオメトリに起因してモータ動力Fmがペダル側アーム16に第1回転軸線O1を中心とした回動方向の分力を発生させ難い場合は、シミュレーションや実験結果に基づいて予め設定するとよい。例えば、シミュレーションや実験によって、モータ動力Fmを一定とし、ペダル側アーム16の位置(操作量)を変化させながら、ペダル側アーム16に発生する第1回転軸線O1を中心とした回動方向の分力を算出又は測定することによって、ペダル側アーム16に第1回転軸線O1を中心とした回動方向の分力が発生し難い場合を予め取得することができる。また、上述したように、モータ動力Fmのモータ側アーム33からペダル側アーム16への伝わり易さ(伝達効率)は、第1線分Cと第2線分Dとのなす角度Eが大きいほど低下するため、ECU5は角度Eが大きくなるほど、モータ動力Fmの最小値Fminを小さくしてもよい。本実施形態に係るアクセルペダル装置1のジオメトリでは、操作量θが小さくなるほど角度Eが大きくなるため、ECU5は操作量θが小さくなるほど、モータ動力Fmの最小値Fminを小さくしてもよい。
 車速が高くなるにつれて、車体15の振動や、風切り音やエンジン音等の騒音が増加するため、運転者はアクセルペダル3(踏板17)の振動を知覚し難くなり、モータ動力Fmの振動がアクセルペダル3を介して運転者に知覚され難くなる。そのため、ECU5は、振動モードにおいて、車速が高くなるほど、0以上の範囲内でモータ動力Fmの最小値Fminを小さくするとよい。
 本実施形態に係るアクセルペダル装置1は、上述したように、ヒステリシス特性生成部23を有し、アクセルペダル3に踏み込み方向と戻し方向とで反力(付勢力)にヒステリシスが設定されている。そのため、運転者がアクセルペダル3を踏み込み、その後、任意の操作量θでアクセルペダル3を保持した状態において、増減するモータ動力Fmがペダル側アーム16に伝達されても、モータ動力Fmはヒステリシスに伴う反力の変動と相殺され、アクセルペダル3を通して運手者に伝達されるモータ動力Fmの振動(増減)が小さくなる虞がある。そのため、ECU5は、振動モードにおいて、操作量θが一定に保持されている場合にはモータ動力Fmの最小値Fminを小さくするとよい。
 ECU5は、反力増加モードが実行されているときに振動モードを同時に実行することができる。アクセルペダル3の操作量θが所定の閾値θth以上となり反力増加モードが実行されているときに、上記の警報条件の少なくとも1つが成立することによって、反力増加モード及び振動モードが同時に実行される。図7は、反力増加モードと振動モードとを同時に実行する際のモータ動力Fmの第1例を示すグラフである。図7に示すように、ECU5は、反力増加モード及び振動モードの両方が実行されている期間のモータ動力Fmの平均値Favを、反力増加モードのみが実行されている期間のモータ動力Fmよりも大きな値に設定する。これにより、反力増加モードが実行されている期間においても、運転者は振動モードによるモータ動力Fmの振動を一層確実に知覚することができる。また、ECU5は、反力増加モード及び振動モードの両方が実行されている期間のモータ動力Fmの最小値Fminを、0より大きい値に設定する。ECU5は、上述したように、モータ動力Fmの増減によるアクセルペダルの振動を運転者に一層知覚させたい場合、或いはアクセルペダルの振動が運転者に知覚され難い場合ほど、振動モードにおける振幅Aを大きくするべく、最小値Fminを0以上の範囲において小さく設定する。
 図8は、反力増加モードと振動モードとを同時に実行する際のモータ動力Fmの第2例を示すグラフである。図8に示すように、ECU5は、反力増加モード及び振動モードの両方が実行されている期間のモータ動力Fmの最小値Fminを、反力増加モードのみが実行されている期間のモータ動力Fmと同じ値に設定してもよい。このようにモータ動力Fmを設定すると、反力増加モード及び振動モードの両方が実行されている期間のモータ動力Fmの平均値Favは、反力増加モードのみが実行されている期間のモータ動力Fmよりも大きくなる。なお、この例の変形例として、ECU5は、反力増加モード及び振動モードの両方が実行されている期間のモータ動力Fmの最小値Fminを、反力増加モードのみが実行されている期間のモータ動力Fm以上に設定してもよい。
 以上のように、ECU5は、振動モードにおいて、モータ動力Fmの最小値Fminを0より大きな値とするため、減速機32の各ギヤは対応するギヤとの接触を維持するようになり、バックラッシに起因した衝突音が抑制される。その一方で、ECU5は、振動モードにおいて、モータ動力Fmの増減によるアクセルペダル3の振動を運転者に一層知覚させたい場合、或いはアクセルペダル3の振動が運転者に知覚され難い場合ほど、最小値Fminを0以上の範囲において小さく設定するため、振動モードにおけるモータ動力Fmの振幅Aを大きく設定することが可能になる。最小値Fminが大きいほど、減速機32の各ギヤは対応するギヤとの接触を維持し易くなるが、アクセルペダル3の振動を運転者に一層知覚させたい場合、或いはアクセルペダル3の振動が運転者に知覚され難い場合には、ギヤのバックラッシに起因した衝突音の抑制よりも、モータ動力Fmの振幅Aを大きくすることによって確実に運転者に報知することを優先する。
 以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記の実施形態では、ECU5は、振動モードにおいて、速度が高くなるほど、又は障害物との距離が近くなるほど、最小値Fminを0以上の範囲内において小さくするように設定したが、速度が所定の閾値以上となった場合、又は障害物との距離が所定の閾値以下になった場合に最小値Fminを0以上の範囲のある所定値に変化させるようにしてもよい。
 以上の実施形態に係るアクセルペダル装置1は、反力が出力されていない状態で運転者によりペダルが踏まれると、減速機32の各ギヤのバックラッシに起因して、各ギヤの歯部が衝突し、衝突音を発生させる虞がある。そこで、車両がイグニッションON、或いは駆動源である動力付与装置13(電動モータ31)に電力が供給可能になっている場合であり、かつ振動モードが実行されていない場合に、電動モータ31に所定の電力を常に供給し、電動モータ31が常に微小な反力(保持反力)を出力するようにしてもよい。電動モータ31が発生する保持反力によって、各ギヤは所定の回転方向に常に荷重を受け、各ギヤの歯部が互いに接触した状態に維持される。保持反力の値は、振動モードにおける最小値Fminに相当するものでもよい。なお、振動モードにおけるモータ動力Fmの最小値Fminは、保持反力の値よりも小さい値に設定されてもよい。
 1...アクセルペダル装置、2...車両、3...アクセルペダル、5...ECU(制御装置)、10...アクセルペダル反力制御装置、12...付勢力付与装置、13...動力付与装置(反力付与装置)、16...ペダル側アーム、17...踏板、22...第1スプリング、23...ヒステリシス特性生成部、24...操作量センサ、31...電動モータ、32...減速機、33...モータ側アーム(アーム部材)、34...第2スプリング、37...第1ギヤ、38...第2ギヤ、39...第3ギヤ、42...第4ギヤ、46...押圧部、47...受面、50...車速センサ(車速取得手段)、51...カメラ(障害物検出手段)、52...レーザー検出器(障害物検出手段)、53...カーナビゲーションシステム、A...振幅、B...接触点、C...第1線分、D...第2線分、E...第1線分と第2線分とがなす角度、Fav...平均値、Fmax...最大値、Fmin...最小値、O1...第1回転軸線、O2...第2回転軸線

Claims (7)

  1.  駆動源及びギヤ列を備え、前記ギヤ列を介して前記駆動源が発生する力を操作反力としてアクセルペダルに付与する反力付与手段と、前記駆動源を制御する制御手段とを有するアクセルペダル反力制御装置であって、
     前記制御手段は、前記操作反力の値を増減させて前記アクセルペダルを振動させる振動モードを有し、前記振動モードでは増減する前記操作反力の最小値を0より大きい値とし、前記アクセルペダルの振動を運転者に一層知覚させたい場合、或いは前記アクセルペダルの振動が前記運転者に知覚され難い場合ほど、前記最小値を0以上の範囲において小さ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.  前記アクセルペダルは第1回転軸線を中心として回動可能に支持され、
     前記反力付与手段は、前記ギヤ列を介して前記駆動源に接続されると共に、前記第1回転軸線と平行な第2回転軸線を中心として回動可能に支持されたアーム部材を備え、
     前記アーム部材は、先端部において前記アクセルペダルに接触すると共に、接触点において前記アクセルペダルに前記操作反力を付与し、
     前記接触点は、前記アクセルペダルの回動に応じて前記アクセルペダル上を変位し、
     前記制御手段は、前記振動モードにおいて、前記第1回転軸線に沿った方向から見た場合に、前記第1回転軸線と前記接触点とを結ぶ第1線分と、前記第2回転軸線と前記接触点とを結ぶ第2線分とのなす角度が大きいほど、前記最小値を0以上の範囲において小さくすることを特徴とする請求項1に記載のアクセルペダル反力制御装置。
  3.  当該アクセルペダル反力制御装置が設けられる車両の車速を取得する車速取得手段を有し、
     前記制御手段は、前記振動モードにおいて、前記車速が高いほど、前記最小値を0以上の範囲において小さくすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアクセルペダル反力制御装置。
  4.  当該アクセルペダル反力制御装置が設けられる車両の周囲の障害物を検出する障害物検出手段を有し、
     前記制御手段は、前記障害物と前記車両との接触の可能性がある場合に前記振動モードを実行し、前記障害物と前記車両との接触の可能性が高いほど、前記最小値を0以上の範囲において小さくすることを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか1つの項に記載のアクセルペダル反力制御装置。
  5.  前記アクセルペダルの操作量を検出する操作量検出手段と、
     前記アクセルペダルの踏み込み方向において踏み戻し方向よりも大きな反力となるヒステリシス特性を有する反力を前記アクセルペダルに付与するヒステリシス反力発生装置とを有し、
     前記制御手段は、前記振動モードにおいて、前記操作量が任意の値に保持されている場合に、前記操作量が変化している場合よりも、前記最小値を0以上の範囲において小さくすることを特徴とする請求項1~請求項4のいずれか1つの項に記載のアクセルペダル反力制御装置。
  6.  前記アクセルペダルの操作量を検出する操作量検出手段を有し、
     前記制御手段は、前記操作量が所定の閾値以上である場合に前記操作反力を増加させる反力増加モードを有し、前記反力増加モードと前記振動モードとを同時に実行する場合の前記操作反力の平均値を、前記反力増加モードのみを実行する場合の前記操作反力以上に設定することを特徴とする請求項1~請求項5のいずれか1つの項に記載のアクセルペダル反力制御装置。
  7.  前記アクセルペダルの操作量を検出する操作量検出手段を有し、
     前記制御手段は、前記操作量が所定の閾値以上である場合に前記操作反力を増加させる反力増加モードを有し、前記反力増加モードと前記振動モードとを同時に実行する場合の前記操作反力の前記最小値を、前記反力増加モードのみを実行する場合の前記操作反力以上に設定することを特徴とする請求項1~請求項5のいずれか1つの項に記載のアクセルペダル反力制御装置。
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