WO2020157949A1 - アクセルペダル装置 - Google Patents

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WO2020157949A1
WO2020157949A1 PCT/JP2019/003575 JP2019003575W WO2020157949A1 WO 2020157949 A1 WO2020157949 A1 WO 2020157949A1 JP 2019003575 W JP2019003575 W JP 2019003575W WO 2020157949 A1 WO2020157949 A1 WO 2020157949A1
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reaction force
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target opening
control unit
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潤 長島
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Mikuni Corp
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Mikuni Corp
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    • B60K26/02—Arrangement or mounting of propulsion-unit control devices in vehicles of initiating means or elements
    • B60K26/021—Arrangement or mounting of propulsion-unit control devices in vehicles of initiating means or elements with means for providing feel, e.g. by changing pedal force characteristics
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    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
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    • G—PHYSICS
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05G1/30—Controlling members actuated by foot
    • G05G1/44—Controlling members actuated by foot pivoting
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G2505/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member

Definitions

  • the present invention relates to an accelerator pedal device applied to a vehicle such as an automobile, and particularly to an accelerator pedal device provided with a reaction force adding mechanism for adding a reaction force to the pedaling force of the accelerator pedal.
  • an accelerator opening detecting means for detecting an accelerator opening
  • a pedaling force changing means for changing a pedaling force of an accelerator pedal
  • a predetermined threshold value depending on an operating condition of an engine or a vehicle.
  • an accelerator pedal depression force control device including a threshold setting means for setting (see, for example, Patent Document 1).
  • the depression force of the accelerator pedal is set to increase stepwise by a predetermined amount when the accelerator opening reaches a threshold value. Further, when the accelerator opening is decreased, the pedaling force increased stepwise at an accelerator opening smaller than the threshold value is released to prevent flapping of the accelerator pedal due to a sudden increase in the pedaling force.
  • the reaction force is applied stepwise at the threshold, so that the driver may unconsciously react to a sudden change and return the accelerator pedal too much.
  • the threshold value of the driving mode of eco-driving if the reaction force is too strong, it is difficult to maintain the accelerator opening in the driving mode. Further, due to the rapid increase in the reaction force, the driver feels the weight of the pedal, and if this state continues, the driver may feel tired.
  • the accelerator pedal device of the present invention includes an accelerator pedal, a hysteresis generation mechanism that generates a hysteresis in a pedaling force when the accelerator pedal is depressed and returned, a reaction force adding mechanism that adds a reaction force in a direction in which the accelerator pedal is pushed back, and an accelerator.
  • a predetermined target opening degree at which the pedal is depressed as a boundary the rate of change of pedaling force in an opening area larger than the target opening is relatively larger than the rate of change of pedaling force in an opening area smaller than the target opening.
  • a control unit that drives and controls the reaction force adding mechanism.
  • control unit may adopt a configuration in which the reaction force addition mechanism is drive-controlled so as not to apply a reaction force at the target opening degree.
  • control unit drives and controls the reaction force adding mechanism so as to add a reaction force that gradually decreases with an increase in the opening degree of the accelerator pedal in an opening area smaller than the target opening degree, A configuration may be adopted.
  • the control unit drives and controls the reaction force adding mechanism so as to add a reaction force that gradually increases as the opening degree of the accelerator pedal increases in an opening area larger than the target opening degree, A configuration may be adopted.
  • the control unit applies a reaction force that gradually decreases with an increase in the opening of the accelerator pedal in an opening area smaller than the target opening, and an opening larger than the target opening.
  • a configuration may be adopted in which the reaction force addition mechanism is drive-controlled to add a reaction force that gradually increases as the opening degree of the accelerator pedal increases in the region.
  • the target opening includes a plurality of target openings set in advance corresponding to various operating states of the vehicle, and the control unit sets the target opening corresponding to a command based on the operating state of the vehicle.
  • a configuration may be adopted in which the reaction force applying mechanism is drive-controlled based on the above.
  • control unit may drive and control the reaction force adding mechanism so as to apply the reaction force so that the rate of change of the pedaling force becomes a magnitude corresponding to the operation force of the accelerator pedal. Good.
  • control unit may employ a configuration in which the reaction force adding mechanism is drive-controlled in conjunction with the operation of a switch provided on the vehicle.
  • the reaction force adding mechanism includes a torque motor that exerts a rotational torque as a reaction force, and the control unit adjusts the magnitude of the drive current supplied to the torque motor according to the opening degree of the accelerator pedal.
  • the configuration may be adopted.
  • the accelerator pedal device may include a detection sensor that detects an operation of the accelerator pedal, and the control unit may drive and control the torque motor based on information from the detection sensor.
  • control unit may employ a configuration in which the torque motor is drive-controlled based on the information regarding the driving state of the vehicle.
  • the target opening degree set in advance according to the driving state can be easily recognized, the target opening degree can be easily maintained, and the driver does not feel uncomfortable or tired.
  • An accelerator pedal device with excellent operability can be obtained.
  • FIG. 2 is a pedaling force characteristic diagram showing a pedaling force that forms a hysteresis generated by a hysteresis generating mechanism included in the accelerator pedal device shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a pedaling force characteristic diagram showing a first embodiment in which a reaction force is added by a reaction force adding mechanism to the pedaling force having the hysteresis shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a pedaling force characteristic diagram showing a second embodiment in which a reaction force is added by a reaction force adding mechanism to the pedaling force having the hysteresis shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a pedaling force characteristic diagram showing a third embodiment in which a reaction force is added by a reaction force adding mechanism to the pedaling force having the hysteresis shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a pedaling force characteristic diagram showing a first embodiment in which a reaction force is added by a reaction force adding mechanism to the pedaling force having the hysteresis shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a pedaling force characteristic diagram showing a second embodiment in which a reaction force is added by a reaction force adding mechanism to the pedaling force having the hysteresis shown
  • FIG. 9 is a pedaling force characteristic diagram showing a modified example of the third embodiment in which a reaction force is added by a reaction force adding mechanism to the pedaling force having the hysteresis shown in FIG. 5.
  • FIG. 12 is a pedaling force characteristic diagram showing another modified example of the third embodiment in which the reaction force is added by the reaction force adding mechanism to the pedaling force having the hysteresis shown in FIG. 5.
  • FIG. 12 is a pedaling force characteristic diagram showing still another modified example of the third embodiment in which the reaction force is added by the reaction force adding mechanism to the pedaling force having the hysteresis shown in FIG. 5.
  • an accelerator pedal device includes a housing 10 fixed to a vehicle body such as an automobile, an accelerator pedal 20, a return spring 30, a hysteresis generation mechanism 40, and a position sensor 50. , A reaction force adding mechanism 60 and a control unit 70.
  • the housing 10 is made of a resin material and includes a support shaft 11, a housing portion 12, a housing portion 13, a buried portion 14, and a housing portion 15.
  • the support shaft 11 is formed in a cylindrical shape around the axis S, and supports the accelerator pedal 20 swingably around the axis S when the accelerator pedal 20 is depressed or returned.
  • the housing 12 houses a part of the return spring 30 and the reaction force applying mechanism 60 in the housing 10.
  • the housing portion 13 houses the hysteresis generating mechanism 40 in the housing 10.
  • the embedding part 14 embeds a part of the position sensor 50 around the axis S.
  • the accommodating portion 15 accommodates the control unit 70 that is electrically connected to the outside in the upper region of the housing 10.
  • the accelerator pedal 20 is entirely formed of a resin material, and includes a cylindrical portion 21, a lower arm portion 22, an upper arm portion 23, and a pedal portion 24, as shown in FIGS. 1 to 3.
  • the cylindrical portion 21 is fitted to the support shaft 11 of the housing 10 and is rotatably supported.
  • the lower arm portion 22 extends downward from the cylindrical portion 21 and is integrally formed.
  • the upper arm portion 23 is integrally formed by extending upward from the cylindrical portion 21, and engages with the first slider 41 of the hysteresis generating mechanism 40, the return lever 62 of the reaction force adding mechanism 60, and the return spring 30.
  • the pedal portion 24 is integrally formed in a lower region of the lower arm portion 22.
  • the return spring 30 is a compression-type coil spring formed of spring steel or the like, and one end of the return spring 30 engages with the inner wall of the housing 10 and the other end of the return spring 30 has an upper arm 23 of the accelerator pedal 20. It is arranged in a compressed state by being engaged with the cylinder portion 21 side. Then, the return spring 30 exerts a biasing force that returns the accelerator pedal 20 to the rest position.
  • the hysteresis generating mechanism 40 includes a first slider 41, a second slider 42, and a biasing spring 43.
  • the first slider 41 is made of a resin material, for example, a highly slidable material such as oil-impregnated polyacetal, and has a contact surface 41a slidably contacting the lower inner wall surface 13a of the housing 10 and an inclined surface of the second slider 42.
  • the upper surface 23a of the upper arm 23 has a slanting surface 41b that contacts with 42b, and an engaging surface 41c with which the upper end 23a of the upper arm 23 is detachably engaged.
  • the second slider 42 is made of a resin material, for example, a highly slidable material such as oil-impregnated polyacetal, and has a contact surface 42a slidably contacting the upper inner wall surface 13b of the housing 10 and an inclined surface 41b of the first slider 41. And a receiving surface 42c that receives one end of the biasing spring 43.
  • the urging spring 43 is a compression type coil spring formed of, for example, spring steel, one end of which is engaged with the receiving surface 42c of the second slider 42, and the other end of which is engaged with the inner wall 13c of the housing 10. It is placed in a compressed state.
  • the biasing spring 43 presses the inclined surface 42b of the second slider 42 against the inclined surface 41b of the first slider 41 to move the first slider 41 and the second slider 42 to the lower inner wall surface 13a and the upper inner wall surface 13b.
  • a wedge action is exerted so that the accelerator pedal 20 is pressed toward, and an urging force that returns the accelerator pedal 20 to the rest position is exerted via the first slider 41 and the second slider 42.
  • the accelerator pedal 20 is depressed from the rest position toward the maximum depression position against the urging force of the return spring 30 and the urging spring 43, the upper arm portion 23 resists the urging force of the urging spring 43. Then, the first slider 41 is pressed leftward in FIG. At the time of this stepping operation, the first slider 41 and the second slider 42 exert a wedge action on each other due to the biasing force exerted by the biasing spring 43, and a frictional force (sliding resistance) is generated on the housing 10.
  • the frictional force at the time of the stepping operation acts in a direction opposing the stepping operation and increases as the amount of compression of the biasing spring 43 increases.
  • the stepping force at the time of stepping is higher than the stepping force line DNL on the upper side of the hysteresis stepping force line NL shown in FIG. And increases linearly with an increase in the depression amount (opening of the accelerator pedal).
  • the pedaling force at the time of returning is as shown in the hysteresis pedaling force line NL in FIG. It is shown as the lower tread force line RNL, and decreases linearly with a decrease in the depression amount (accelerator pedal opening).
  • the position sensor 50 functions as a detection sensor that detects the operation of the accelerator pedal 20, and is also referred to as an APS (accelerator position sensor). In the region around the axis S, the position sensor 50 has a cylindrical portion 21 of the accelerator pedal 20 and the housing 10.
  • the position sensor 50 disposed in the embedded portion 14 is, for example, a non-contact magnetic sensor, and as shown in FIGS. 2 and 3, an annular armature 51, a pair of permanent magnets 52, two stators 53, It is composed of two Hall elements 54.
  • the armature 51 is formed of a magnetic material in an annular shape and is embedded in the inner peripheral surface of the cylindrical portion 21 of the accelerator pedal 20.
  • the pair of permanent magnets 52 are formed in an arc shape and are joined to the inner peripheral surface of the armature 51.
  • the two stators 53 are formed of a magnetic material and are embedded in the embedded portion 14 of the housing 10.
  • the two Hall elements 54 are arranged between the two stators 53 and are embedded in the embedded portion 14 of the housing 10. As other related components, a terminal and a circuit board on which various electronic components are mounted are embedded in the embedded portion 14.
  • the position sensor 50 detects a change in the magnetic flux density caused by the rotation of the accelerator pedal 20 with the hall element 54 and outputs it as a voltage signal. That is, the position sensor 50 can detect the opening position of the accelerator pedal 20, and whether the accelerator pedal 20 is in a depressing operation or a returning operation or an operation of a driver who operates the accelerator pedal 20. The force can be detected by the rate of change of the voltage signal.
  • the reaction force adding mechanism 60 includes a torque motor 61 and a return lever 62 directly connected to the torque motor 61.
  • the torque motor 61 includes a rotor 61a that has a magnet and rotates about the axis S2, a yoke 61b that forms a magnetic path around the rotor 61a, and an exciting coil 61c that is wound around the yoke 61b.
  • the rotor 61 a of the torque motor 61 and the return lever 62 are arranged in the housing portion 12 of the housing 10.
  • the torque motor 61 rotates the return lever 62 integrally with the rotor 61a so that the return lever 62 reciprocates within a predetermined angle range around the axis S2.
  • the torque motor 61 generates a constant rotational torque when the supplied drive current is constant, and when the supplied drive current linearly increases, the generated rotational torque linearly increases. ing. That is, when the torque motor 61 is drive-controlled, the magnitude of the drive current supplied is adjusted according to the opening degree ⁇ of the accelerator pedal 20.
  • the return lever 62 is directly connected to the rotor 61a of the torque motor 61 that rotates about the axis S2, and the tip portion thereof is detachably engaged with the intermediate portion of the upper arm portion 23 of the accelerator pedal 20. To do.
  • the return lever 62 When the torque motor 61 is not energized and exerts no rotation torque, the return lever 62 is always engaged with the upper arm portion 23 by the magnetic spring and follows the swing of the accelerator pedal 20. ..
  • the magnetic spring tries to return the rotor to the original neutral position by the action of the magnetic flux changed in the magnetic circuit when the rotor is forcibly rotated from the neutral position where the rotor stops when not energized. It is torque.
  • the neutral position corresponds to the rest position of the accelerator pedal 20.
  • the torque motor 61 when the torque motor 61 is energized to generate a rotational torque, the return lever 62 resists the pedaling force and applies a reaction force in the direction of pushing back the accelerator pedal 20.
  • the control unit 70 is arranged in the housing portion 15 located above the housing 10.
  • the control unit 70 includes a control unit 71, a drive circuit 72, a current detection circuit 73, an interface circuit 74, a power supply circuit 75, a reference voltage input circuit 76, and an APS signal input circuit 77.
  • the control unit 70, the ECU 80, the mode changeover switch 90, and the battery 100 respectively mounted on the vehicle constitute the entire control system.
  • the control unit 71 is a microcomputer or the like that controls various controls in the accelerator pedal device, and controls the driving of the torque motor 61 based on a command signal issued from the ECU 80.
  • the control unit 71 corresponds in advance to a map associating the drive current value of the torque motor 61 with the generated torque, a map associating various driving states of the vehicle with the opening degree of the accelerator pedal 20, and various driving modes.
  • Information about a plurality of target opening degrees of the accelerator pedal 20, preset, a map associating the opening degree of the accelerator pedal 20 with the rotation angle of the torque motor 61, and other various information are stored as necessary.
  • the control unit 71 performs arithmetic processing and determination processing based on the command signal issued from the ECU 80, various maps and information, and drives and controls the torque motor 61.
  • the drive circuit 72 drives the torque motor 61 by the PWM signal based on the control signal of the control unit 71.
  • the current detection circuit 73 detects the actual current value flowing through the torque motor 61.
  • the interface circuit 74 transmits/receives signals between the control unit 71 and the ECU 80 by CAN communication (controller area network).
  • the power supply circuit 75 guides the power supply to the control unit 71.
  • the reference voltage input circuit 76 inputs the reference voltage of the position sensor 50 to the control unit 71.
  • the APS signal input circuit 77 inputs the output signal of the position sensor 50 to the control unit 71.
  • the ECU 80 controls the entire vehicle, and outputs a command signal calculated based on a control map stored in advance based on a driving state of the vehicle and an output signal from the mode changeover switch 90 via CAN communication. Output to the control unit 71.
  • the control map is, for example, a map in which the engine speed, the vehicle speed, the load, the gear shift state of the transmission, the distance to the preceding vehicle, the road surface information, the driving mode, and the accelerator opening degree are associated with each other.
  • the driving mode includes a normal drive mode, an eco-drive mode, a sports drive mode, and the like.
  • the mode changeover switch 90 is provided on the vehicle and can be turned on/off by a driver's operation.
  • the driver turns on the mode changeover switch 90, for example, the eco-drive mode is selected, and when the mode changeover switch 90 is turned off, the normal drive mode is selected.
  • the mode switch 90 may be set so as to select a plurality of driving modes including a normal drive mode, an eco-drive mode, a sports drive mode, and the like.
  • the calculation unit 71 or the ECU 80 determines the opening degree of the accelerator pedal 20, the operation direction of the stepping operation and the returning operation as necessary, or the driver's operation force based on the output signal of the position sensor 50.
  • the calculation process and the determination process for determining the size are executed. Further, since the torque motor 61 rotates in conjunction with the opening degree of the accelerator pedal 20, the control unit 70 drives and controls the torque motor 61 based on the information from the position sensor 50.
  • the control unit 70 when the accelerator pedal 20 is stepped on, the control unit 70, based on the information about the operating state of the vehicle, etc., has an accelerator pedal with a target opening degree ⁇ t preset corresponding to the operating state.
  • the reaction force adding mechanism 60 is drive-controlled so as to add a reaction force such that 20 is maintained. That is, the control unit 70 determines that the change rate ( ⁇ N/ ⁇ ) of the pedal effort in the opening region larger than the target opening ⁇ t is the target opening ⁇ t with the predetermined target opening ⁇ t at which the accelerator pedal 20 is depressed as a boundary.
  • the reaction force applying mechanism 60 is drive-controlled so that the reaction force adding mechanism 60 is relatively larger than the change rate ( ⁇ N/ ⁇ ) of the pedaling force in a smaller opening region.
  • the driver receives the pedaling force along the pedaling force line RNL in FIG. 5, while the accelerator pedal 20 is rotated clockwise in FIG. 3 by the urging force of the return spring 30. It rotates and stops at the rest position.
  • the return lever 62 follows the movement of the accelerator pedal 20 without applying a reaction force when the torque motor 61 is not energized.
  • the control unit 70 applies a reaction force that gradually decreases as the opening degree ⁇ of the accelerator pedal 20 increases in an opening degree region smaller than the target opening degree ⁇ t. In order to do so, the reaction force adding mechanism 60 is drive-controlled.
  • a command signal is issued from the ECU 80 to the control unit 71 via the interface circuit 74 based on the ON operation.
  • the target opening ⁇ t is set so as to correspond to the accelerator opening in the eco-drive mode.
  • the control unit 71 executes various calculation processes and determination processes based on the command signal of the ECU 80, the output signal of the position sensor 50, etc., and controls the drive current supplied to the torque motor 61 via the drive circuit 72. Control size appropriately.
  • the control unit 70 is configured to drive and control the reaction force adding mechanism 60 in conjunction with the ON operation of the mode changeover switch 90.
  • the rate of change ⁇ N/ ⁇ of the pedal effort (pedal force line DNL) in the opening region larger than the target opening ⁇ t is smaller than the target opening ⁇ t (pedal force).
  • the reaction force adding mechanism 60 is drive-controlled so as to be relatively larger than the rate of change ⁇ N/ ⁇ of the line DAL).
  • the driver can smoothly step on the target opening degree ⁇ t, and since the driver feels that the pedaling force N gradually increases with the target opening degree ⁇ t as an inflection point. As a result, there is no occurrence of a feeling of discomfort or fatigue caused by the accelerator pedal returning operation due to a sudden change as in the conventional case. Therefore, the driver can easily recognize the target opening ⁇ t corresponding to the inflection point, and can easily maintain the accelerator pedal 20 at the target opening ⁇ t.
  • the return lever 62 can be detached from the upper arm portion 23 of the accelerator pedal 20, so that the accelerator pedal 20 can surely return to the rest position. .. Further, even if the hysteresis generation mechanism 40 malfunctions, the return spring 30 directly applies the urging force to the accelerator pedal 20, so that the accelerator pedal 20 can surely return to the rest position.
  • the control unit 70 applies a reaction force that gradually increases as the opening ⁇ of the accelerator pedal 20 increases in an opening region larger than the target opening ⁇ t.
  • the reaction force adding mechanism 60 is drive-controlled.
  • the calculation process and the determination process of the control unit 71 based on the ON/OFF operation of the mode changeover switch 90 by the driver are the same as those in the first embodiment described above, and thus the description thereof will be omitted.
  • the reaction force is added to the pedaling force N in an opening region smaller than the target opening ⁇ t and in the target opening ⁇ t. It is not the normal pedaling force line DNL but the pedaling force line DAL to which the reaction force that gradually increases as the opening degree of the accelerator pedal 20 increases is added in the opening area larger than the target opening degree ⁇ t.
  • the torque motor 61 is drive-controlled. At this time, the drive current supplied to the torque motor 61 is controlled so as to gradually increase from the target opening ⁇ t as the opening of the accelerator pedal 20 increases. In the state where such a reaction force is applied, when the accelerator pedal 20 is returned, the pedaling force N is larger than the normal pedaling force line RNL in the opening region larger than the target opening degree ⁇ t. Becomes
  • the rate of change ⁇ N/ ⁇ of the pedal effort (pedal force line DAL) in the opening area larger than the target opening ⁇ t is smaller than the target opening ⁇ t.
  • the reaction force adding mechanism 60 is drive-controlled so that the change rate ⁇ N/ ⁇ of the line DNL) becomes relatively larger.
  • the driver By controlling the pedal effort characteristic in this way, when the driver steps on to the target opening degree ⁇ t, the driver receives the sensation that the pedal effort N gradually increases with the target opening degree ⁇ t as an inflection point. Accelerator pedal return movements, operational discomfort, and fatigue will not occur. Therefore, the driver can easily recognize the target opening ⁇ t corresponding to the inflection point, and can easily maintain the accelerator pedal 20 at the target opening ⁇ t.
  • the control unit 70 applies a reaction force that gradually decreases as the opening ⁇ of the accelerator pedal 20 increases in an opening region smaller than the target opening ⁇ t. Further, the reaction force adding mechanism 60 is drive-controlled so as to add a reaction force that gradually increases as the opening degree ⁇ of the accelerator pedal 20 increases in an opening degree region larger than the target opening degree ⁇ t.
  • the calculation process and the determination process of the control unit 71 based on the ON/OFF operation of the mode changeover switch 90 by the driver are the same as those in the first embodiment described above, and thus the description thereof will be omitted.
  • the pedal effort N gradually increases toward the target opening ⁇ t in an opening region smaller than the target opening ⁇ t.
  • the pedal force line DAL becomes larger than the normal pedal force line DNL to which the smaller reaction force is added, and the normal pedal force line DNL to which the reaction force is not added is obtained at the target opening ⁇ t, and the opening region is larger than the target opening ⁇ t.
  • the torque motor 61 is drive-controlled so that the pedal effort line DAL is provided with a reaction force that gradually increases as the opening degree ⁇ of the accelerator pedal 20 increases.
  • the drive current supplied to the torque motor 61 gradually decreases from a predetermined value as the opening of the accelerator pedal 20 increases, becomes zero at the target opening ⁇ t, and exceeds the target opening ⁇ t. Therefore, it is controlled so as to gradually increase as the opening degree of the accelerator pedal 20 increases.
  • the pedal effort N is larger than the normal pedal effort line RNL in the opening region larger than the target opening ⁇ t.
  • the pedal effort line RAL is larger than the normal pedal effort line RNL.
  • the rate of change ⁇ N/ ⁇ of the pedal effort (pedal force line DAL) in the opening area larger than the target opening ⁇ t is smaller than the target opening ⁇ t.
  • the reaction force adding mechanism 60 is drive-controlled so that the change rate ⁇ N/ ⁇ of the line DNL) becomes relatively larger.
  • the driver can smoothly step to the target opening ⁇ t, and when stepping to the target opening ⁇ t, the pedaling force N is changed with the target opening ⁇ t as an inflection point. Since the user feels a gradual increase, there is no possibility of the accelerator pedal returning operation, the discomfort in operation, or the feeling of fatigue that would otherwise occur due to a sudden change. Therefore, the driver can easily recognize the target opening ⁇ t corresponding to the inflection point, and can easily maintain the accelerator pedal 20 at the target opening ⁇ t.
  • the target opening ⁇ t can be appropriately selected within the operating range of the accelerator pedal 20, as shown by the arrow in FIG. 9. That is, as the target opening degree ⁇ t, a plurality of target opening degrees ⁇ t are set in advance corresponding to various driving states of the vehicle, and the control unit 70 sends a command signal based on the driving state of the vehicle issued from the ECU 80.
  • the reaction force adding mechanism 60 can be drive-controlled based on the corresponding target opening degree ⁇ t.
  • the reaction force adding mechanism 60 is drive-controlled according to the plurality of target opening degrees ⁇ t, so that the driving environment such as high-speed cruising operation on a highway or the like, low-speed operation in a city or the like, or a plurality of driving operations.
  • the driver can easily recognize each target opening degree ⁇ t and easily maintain the accelerator pedal 20 at the target opening degree ⁇ t, so that the driver can perform optimal driving without feeling fatigue or annoyance. It can be carried out.
  • the pedaling force N (pedaling force line DAL) when the reaction force is applied can be appropriately set within the range shown by the chain double-dashed line in FIG. 10. That is, the control unit 70 drives and controls the reaction force adding mechanism 60 so as to apply the reaction force so that the rate of change ⁇ N/ ⁇ of the pedaling force N becomes a magnitude corresponding to the operating force of the driver who operates the accelerator pedal 20. To do. Even in this drive control, the control unit 70 sets the change rate ⁇ N/ ⁇ of the pedaling force N in the opening region larger than the target opening ⁇ t at the boundary of the predetermined target opening ⁇ t at which the accelerator pedal is depressed. It is premised that the reaction force adding mechanism 60 is drive-controlled so as to be relatively larger than the change rate ⁇ N/ ⁇ of the pedaling force N in an opening area smaller than the target opening ⁇ t.
  • the ECU 80 or the controller 71 determines whether the driver has a large operating force (stepping force) when the rate of change is large. If it is an operation and the change rate is small, it is determined that the operation is performed by a driver having a small operation force. Then, the control unit 71 drives and controls the reaction force adding mechanism 60 based on a previously stored control map or the like so that the rate of change ⁇ N/ ⁇ of the pedaling force N corresponding to each operating force is set.
  • the operating force of the driver differs depending on the physique and sex, and the way the pedal force is felt differs for each driver. Therefore, as shown in FIG. 10, the driving control is performed so that the pedaling characteristics are optimal according to the driver. It does not cause a feeling of strangeness or fatigue during operation. Therefore, the driver can easily recognize the target opening ⁇ t corresponding to the inflection point, and can easily maintain the accelerator pedal 20 at the target opening ⁇ t.
  • the control unit 70 drives and controls the reaction force adding mechanism 60 so as not to apply the reaction force at the target opening degree ⁇ t
  • the reaction force is added at the target opening degree ⁇ t.
  • a reaction force that gradually decreases toward the target opening ⁇ t is added to the pedaling force N in an opening region smaller than the target opening ⁇ t.
  • the pedaling force line DAL is larger than the normal pedaling force line DNL to which a predetermined amount of reaction force is added at the target opening degree ⁇ t, and the opening degree ⁇ of the accelerator pedal 20 is increased in the opening region larger than the target opening degree ⁇ t.
  • the torque motor 61 is drive-controlled so that the pedal force line DAL is applied with a reaction force that gradually increases as a result. At this time, the drive current supplied to the torque motor 61 gradually decreases from a predetermined magnitude to the target opening ⁇ t as the opening of the accelerator pedal 20 increases. It is controlled so as to gradually increase as the opening degree of 20 increases.
  • the rate of change ⁇ N/ ⁇ of the pedal effort (pedal force line DAL) in the opening area larger than the target opening ⁇ t is smaller than the target opening ⁇ t.
  • the reaction force adding mechanism 60 is drive-controlled so that the change rate ⁇ N/ ⁇ of the line DNL) becomes relatively larger.
  • the driver can smoothly step on to the target opening ⁇ t and can step on to the target opening ⁇ t while feeling that the pedaling force has increased slightly over the entire area. Since the pedaling force N gradually increases with the target opening ⁇ t as an inflection point, the accelerator pedal returning operation, the discomfort in operation, and the feeling of fatigue do not occur due to a rapid change as in the related art. Therefore, the driver can easily recognize the target opening ⁇ t corresponding to the inflection point while feeling a certain amount of load, and can easily maintain the accelerator pedal 20 at the target opening ⁇ t.
  • reaction force addition mechanism 60 including the torque motor 61 is shown as the reaction force addition mechanism, but the present invention is not limited to this, and a reaction force may be added in the direction in which the accelerator pedal 20 is pushed back. Other mechanisms may be adopted as long as they can be controlled.
  • the hysteresis generating mechanism is the hysteresis generating mechanism 40 including the first slider 41, the second slider 42, and the biasing spring 43.
  • the hysteresis generating mechanism is not limited to this, and the hysteresis force generating mechanism 40 is not limited to this.
  • Other mechanisms may be adopted as long as they generate hysteresis.
  • control unit 70 drives and controls the reaction force addition mechanism 60 in conjunction with the ON operation of the mode changeover switch 90, and the control unit 70 causes the reaction force addition mechanism in conjunction with the OFF operation of the mode changeover switch 90.
  • canceling the drive control of 60 is shown, it is not limited to this, and conversely, the control unit 70 cancels the drive control of the reaction force adding mechanism 60 in conjunction with the ON operation of the mode changeover switch 90.
  • a configuration may be adopted in which the control unit 70 drives and controls the reaction force adding mechanism 60 in conjunction with the OFF operation of the mode changeover switch 90.
  • the accelerator pedal 20 swingably supported by the support shaft 11 of the housing 10 is shown as the accelerator pedal, but the present invention is not limited to this.
  • the accelerator pedal is swingably supported on the floor of the vehicle, or the pedal arm is swingably supported by a support shaft of the housing and is swingably supported on the floor of the vehicle.
  • the accelerator pedal device of the present invention can easily recognize the preset target opening degree according to the driving state, can easily maintain the target opening degree, and when applying the reaction force. Since it is possible to obtain excellent operability that does not cause the driver to feel uncomfortable, it is not only applicable to automobiles and the like, but also useful for work vehicles and other vehicles.

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Abstract

本発明のアクセルペダル装置は、アクセルペダル（２０）、アクセルペダルの踏込み操作及び戻し操作における踏力にヒステリシスを発生するヒステリシス発生機構（４０）、アクセルペダルを押し戻す方向に反力を付加する反力付加機構（６０）、アクセルペダルが踏込まれた所定の目標開度（θｔ）を境にして、目標開度（θｔ）よりも大きい開度領域における踏力（Ｎ）の変化率（ΔＮ／Δθ）が目標開度（θｔ）よりも小さい開度領域における踏力（Ｎ）の変化率（ΔＮ／Δθ）よりも相対的に大きくなるように反力付加機構（６０）を駆動制御する制御ユニット（７０）を含む。これによれば、運転者は違和感や疲労感を生じることなく、種々の運転モードに応じたアクセル開度にアクセルペダルを容易に維持することができる。

Description

アクセルペダル装置
　本発明は、自動車等の車両に適用されるアクセルペダル装置に関し、特にアクセルペダルの踏力に反力を付加する反力付加機構を備えたアクセルペダル装置に関する。
　自動車等に適用されるアクセルペダル装置としては、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、エンジン又は車両の運転状況に応じて所定の閾値を設定する閾値設定手段を備えた、アクセルペダル踏力制御装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
　この装置においては、アクセル開度が閾値に至ると、アクセルペダルの踏力が所定量だけステップ的に増加するように設定されている。
　また、アクセル開度減少時に、閾値よりも小さいアクセル開度においてステップ的に増加した踏力を解除して、急激な踏力の増加に伴うアクセルペダルのバタツキを防止するように設定されている。
　しかしながら、この装置においては、閾値を境にステップ的に反力が付加されるため、急激な変化に対して、運転者は無意識に反応してアクセルペダルを戻し過ぎてしまう虞があり、当該閾値が例えばエコドライブの運転モードの閾値として設定された場合に、反力が強すぎると当該運転モードにアクセル開度を維持するのが難しい。
　また、反力の急激な増加により、運転者は、ペダルの重さを感じ、その状態が続くと足の疲労感を招く虞がある。
特許第４５５３０５７号公報
　本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、運転状態に応じて予め設定された目標開度を容易に認識でき、当該目標開度を容易に維持でき、又、運転者に違和感や疲労感を生じさせない操作性に優れたアクセルペダル装置を提供することにある。
　本発明のアクセルペダル装置は、アクセルペダルと、アクセルペダルの踏込み操作及び戻し操作における踏力にヒステリシスを発生するヒステリシス発生機構と、アクセルペダルを押し戻す方向に反力を付加する反力付加機構と、アクセルペダルが踏込まれた所定の目標開度を境にして、目標開度よりも大きい開度領域における踏力の変化率が目標開度よりも小さい開度領域における踏力の変化率よりも相対的に大きくなるように、反力付加機構を駆動制御する制御ユニットと、を含む。
　上記アクセルペダル装置において、制御ユニットは、目標開度において反力を付加しないように反力付加機構を駆動制御する、構成を採用してもよい。
　上記アクセルペダル装置において、制御ユニットは、目標開度よりも小さい開度領域において、アクセルペダルの開度の増加に伴って徐々に小さくなる反力を付加するべく反力付加機構を駆動制御する、構成を採用してもよい。
　上記アクセルペダル装置において、制御ユニットは、目標開度よりも大きい開度領域において、アクセルペダルの開度の増加に伴って徐々に大きくなる反力を付加するべく反力付加機構を駆動制御する、構成を採用してもよい。
　上記アクセルペダル装置において、制御ユニットは、目標開度よりも小さい開度領域においてアクセルペダルの開度の増加に伴って徐々に小さくなる反力を付加し、かつ、目標開度よりも大きい開度領域においてアクセルペダルの開度の増加に伴って徐々に大きくなる反力を付加するべく反力付加機構を駆動制御する、構成を採用してもよい。
　上記アクセルペダル装置において、目標開度は、車両の種々の運転状態に対応して予め設定された複数の目標開度を含み、制御ユニットは、車両の運転状態に基づく指令に対応する目標開度に基づいて反力付加機構を駆動制御する、構成を採用してもよい。
　上記アクセルペダル装置において、制御ユニットは、踏力の変化率がアクセルペダルの操作力に応じた大きさになるように反力を付加するべく反力付加機構を駆動制御する、構成を採用してもよい。
　上記アクセルペダル装置において、制御ユニットは、車両に設けられたスイッチの操作に連動して反力付加機構を駆動制御する、構成を採用してもよい。
　上記アクセルペダル装置において、反力付加機構は、反力としての回転トルクを及ぼすトルクモータを含み、制御ユニットは、アクセルペダルの開度に応じてトルクモータに供給する駆動電流の大きさを調整する、構成を採用してもよい。
　上記アクセルペダル装置において、アクセルペダルの動作を検出する検出センサを含み、制御ユニットは、検出センサの情報に基づいてトルクモータを駆動制御する、構成を採用してもよい。
　上記アクセルペダル装置において、制御ユニットは、車両の運転状態に関する情報に基づいてトルクモータを駆動制御する、構成を採用してもよい。
　上記構成をなすアクセルペダル装置によれば、運転状態に応じて予め設定された目標開度を容易に認識でき、目標開度を容易に維持でき、又、運転者に違和感や疲労感を生じさせない操作性に優れたアクセルペダル装置を得ることができる。
本発明に係るアクセルペダル装置の一実施形態を示す外観斜視図である。 図１に示すアクセルペダル装置を他の方向から視た外観斜視図である。 図１に示すアクセルペダル装置の内部構造を示す側面図である。 図１に示すアクセルペダル装置に含まれる反力付加機構に係る制御システムを示すブロック図である。 図１に示すアクセルペダル装置に含まれるヒステリシス発生機構が発生するヒステリシスをなす踏力を示す踏力特性図である。 図５に示すヒステリシスをなす踏力において、反力付加機構により反力を付加する第１実施形態を示す踏力特性図である。 図５に示すヒステリシスをなす踏力において、反力付加機構により反力を付加する第２実施形態を示す踏力特性図である。 図５に示すヒステリシスをなす踏力において、反力付加機構により反力を付加する第３実施形態を示す踏力特性図である。 図５に示すヒステリシスをなす踏力において、反力付加機構により反力を付加する第３実施形態の変形例を示す踏力特性図である。 図５に示すヒステリシスをなす踏力において、反力付加機構により反力を付加する第３実施形態の他の変形例を示す踏力特性図である。 図５に示すヒステリシスをなす踏力において、反力付加機構により反力を付加する第３実施形態のさらに他の変形例を示す踏力特性図である。
　以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
　一実施形態に係るアクセルペダル装置は、図１ないし図４に示すように、車両としての自動車等の車体に固定されるハウジング１０、アクセルペダル２０、戻しバネ３０、ヒステリシス発生機構４０、位置センサ５０、反力付加機構６０、制御ユニット７０を備えている。
　ハウジング１０は、樹脂材料により成形され、支軸１１、収容部１２、収容部１３、埋設部１４、収容部１５を備えている。
　支軸１１は、軸線Ｓを中心とする円柱状に形成され、アクセルペダル２０の踏込み操作及び戻し操作において、アクセルペダル２０を軸線Ｓ回りに揺動自在に支持する。
　収容部１２は、ハウジング１０内において、戻しバネ３０及び反力付加機構６０の一部を収容する。
　収容部１３は、ハウジング１０内において、ヒステリシス発生機構４０を収容する。
　埋設部１４は、軸線Ｓの周りにおいて位置センサ５０の一部を埋設する。
　収容部１５は、ハウジング１０の上方領域において、外部との電気接続を行う制御ユニット７０を収容する。
　アクセルペダル２０は、全体が樹脂材料により成形され、図１ないし図３に示すように、円筒部２１、下側アーム部２２、上側アーム部２３、ペダル部２４を備えている。
　円筒部２１は、ハウジング１０の支軸１１に嵌合されて回動自在に支持される。
　下側アーム部２２は、円筒部２１から下方に伸長して一体的に形成されている。
　上側アーム部２３は、円筒部２１から上方に伸長して一体的に形成され、ヒステリシス発生機構４０の第１スライダ４１及び反力付加機構６０の戻しレバー６２並びに戻しバネ３０と係合する。
　ペダル部２４は、下側アーム部２２の下方領域に一体的に形成されている。
　戻しバネ３０は、図３に示すように、バネ鋼等により形成された圧縮型のコイルバネであり、一端部がハウジング１０の内壁に係合しかつ他端部がアクセルペダル２０の上側アーム部２３の円筒部２１寄りに係合して圧縮された状態で配置される。
　そして、戻しバネ３０は、アクセルペダル２０を休止位置に戻す付勢力を及ぼす。
　ヒステリシス発生機構４０は、図３に示すように、第１スライダ４１、第２スライダ４２、付勢バネ４３を備えている。
　第１スライダ４１は、樹脂材料、例えば、含油ポリアセタール等の高摺動性材料により形成され、ハウジング１０の下側内壁面１３ａに摺動自在に接触する接触面４１ａ、第２スライダ４２の傾斜面４２ｂと接触する傾斜面４１ｂ、上側アーム部２３の上端部２３ａが離脱可能に係合し得る係合面４１ｃを有する。
　第２スライダ４２は、樹脂材料、例えば、含油ポリアセタール等の高摺動性材料により形成され、ハウジング１０の上側内壁面１３ｂに摺動自在に接触する接触面４２ａ、第１スライダ４１の傾斜面４１ｂと接触する傾斜面４２ｂ、付勢バネ４３の一端部を受ける受け面４２ｃを有する。
　付勢バネ４３は、例えばバネ鋼等により形成された圧縮型のコイルバネであり、一端部が第２スライダ４２の受け面４２ｃに係合し、他端部がハウジング１０の内壁１３ｃに係合して圧縮された状態で配置される。
　そして、付勢バネ４３は、第２スライダ４２の傾斜面４２ｂを第１スライダ４１の傾斜面４１ｂに押し付けて、第１スライダ４１及び第２スライダ４２を下側内壁面１３ａ及び上側内壁面１３ｂに向けて押し付けるようなくさび作用を及ぼすと共に、第１スライダ４１及び第２スライダ４２を介して、アクセルペダル２０を休止位置に戻す付勢力を及ぼす。
　したがって、アクセルペダル２０が、戻しバネ３０及び付勢バネ４３の付勢力に抗して休止位置から最大踏込み位置に向けて踏み込まれる場合は、上側アーム部２３が付勢バネ４３の付勢力に抗して第１スライダ４１を図３中の左向きに押圧する。
　この踏込み操作のとき、付勢バネ４３が及ぼす付勢力により、第１スライダ４１及び第２スライダ４２が互いにくさび作用を及ぼし、ハウジング１０に対して摩擦力（摺動抵抗）が生じる。踏込み操作時の摩擦力は、踏込み操作と対抗する向きに作用すると共に付勢バネ４３の圧縮量の増加に伴って増加する。
　したがって、踏込み操作時の摩擦力と踏込み操作に応じて増加する付勢バネ４３の付勢力との合力により、踏込み時の踏力は、図５のヒステリシスをなす踏力線ＮＬにおいて、上側の踏力線ＤＮＬとして示され、踏込み量（アクセルペダルの開度）の増加に伴って直線的に増加する。
　一方、アクセルペダル２０が、戻しバネ３０及び付勢バネ４３の付勢力に応じて休止位置に向けて戻される場合は、第１スライダ４１及び第２スライダ４２は、付勢バネ４３の付勢力により上側アーム部２３に追従して図３中の右向きに移動する。
　この戻し操作のときも、付勢バネ４３が及ぼす付勢力により、第１スライダ４１及び第２スライダ４２が互いにくさび作用を及ぼし、ハウジング１０に対して摩擦力（摺動抵抗）が生じる。戻し操作時の摩擦力は、踏込み操作の場合と逆向きに作用すると共に付勢バネ４３の圧縮量の減少に伴って減少する。
　したがって、逆向きに作用する戻し操作時の摩擦力と戻し操作に応じて減少する付勢バネ４０の付勢力との合力により、戻し時の踏力は、図５のヒステリシスをなす踏力線ＮＬにおいて、下側の踏力線ＲＮＬとして示され、踏込み量（アクセルペダルの開度）の減少に伴って直線的に減少する。
　ここで、戻り動作の際の踏力は、踏込み操作の際の踏力よりも小さくなるため、図５に示すように、踏込み操作から戻し操作までの全体において、踏力Ｎにヒステリシスが発生する。
　尚、戻し操作の途中において、第１スライダ４１がスティックして停止したときは、戻しバネ３０の付勢力により、上側アーム部２３が第１スライダ４１から離脱することで、アクセルペダル２０は休止位置に戻る。
　位置センサ５０は、アクセルペダル２０の動作を検出する検出センサとして機能し、ＡＰＳ（アクセル・ポジション・センサ）とも称され、軸線Ｓの周りの領域において、アクセルペダル２０の円筒部２１及びハウジング１０の埋設部１４に配置されている
　位置センサ５０は、例えば非接触式の磁気式センサであり、図２及び図３に示すように、環状のアマチャ５１、一対の永久磁石５２、二つのステータ５３、二つのホール素子５４により構成されている。
　アマチャ５１は、磁性材料により環状に形成され、アクセルペダル２０の円筒部２１の内周面に埋設されている。
　一対の永久磁石５２は、円弧状に形成され、アマチャ５１の内周面に結合されている。
　二つのステータ５３は、磁性材料により形成され、ハウジング１０の埋設部１４に埋設されている。
　二つのホール素子５４は、二つのステータ５３の間に配置されて、ハウジング１０の埋設部１４に埋設されている。
　その他に関連する部品として、端子、種々の電子部品が実装された回路基板が、埋設部１４に埋設されている。
　そして、位置センサ５０は、アクセルペダル２０が回動することにより生じる磁束密度の変化をホール素子５４で検出して電圧信号として出力する。すなわち、位置センサ５０により、アクセルペダル２０の開度位置を検出することができ、又、アクセルペダル２０が踏込み操作又は戻し操作のいずれの動作にあるか又はアクセルペダル２０を操作する運転者の操作力を電圧信号の変化率により検出することができる。
　反力付加機構６０は、図１ないし図３に示すように、トルクモータ６１、トルクモータ６１に直結された戻しレバー６２を備えている。
　トルクモータ６１は、磁石を有し軸線Ｓ２回りに回転するロータ６１ａ、ロータ６１ａの周りに磁路を形成するヨーク６１ｂ、ヨーク６１ｂに巻回された励磁用のコイル６１ｃを備えている。
　そして、トルクモータ６１のロータ６１ａ及び戻しレバー６２が、ハウジング１０の収容部１２に配置されている。
　トルクモータ６１は、戻しレバー６２が軸線Ｓ２を中心に所定の角度範囲において往復動するように、ロータ６１ａと一体的に戻しレバー６２を回転させる。
　ここで、トルクモータ６１は、供給される駆動電流が一定のとき一定の回転トルクを発生し、供給される駆動電流が直線的に増加すると、発生する回転トルクが直線的に増加するようになっている。
　すなわち、トルクモータ６１は、駆動制御される際に、アクセルペダル２０の開度θに応じて、供給される駆動電流の大きさが調整されるようになっている。
　戻しレバー６２は、図３に示すように、軸線Ｓ２を中心に回動するトルクモータ６１のロータ６１ａに直結され、先端部がアクセルペダル２０の上側アーム部２３の中間部に離脱可能に係合する。
　そして、トルクモータ６１が非通電で回転トルクを及ぼさないとき、戻しレバー６２は、磁気スプリングにより上側アーム部２３に常時係合しており、アクセルペダル２０の揺動に追従するようになっている。
　ここで、磁気スプリングとは、ロータが非通電時に停止する中立位置から強制的に回転させられたとき、磁気回路内で変化した磁束の作用により、元の中立位置にロータを復帰させようとするトルクである。当該中立位置は、アクセルペダル２０の休止位置に対応している。
　一方、トルクモータ６１が通電されて回転トルクを発生するとき、戻しレバー６２は、踏力に抵抗してアクセルペダル２０を押し戻す方向に反力を付加するようになっている。
　制御ユニット７０は、図１及び図２に示すように、ハウジング１０の上部に位置する収容部１５に配置されている。
　制御ユニット７０は、図４に示すように、制御部７１、駆動回路７２、電流検出回路７３、インターフェース回路７４、電源回路７５、基準電圧入力回路７６、ＡＰＳ信号入力回路７７を備えている。
　そして、上記のアクセルペダル装置が車両に搭載された状態において、制御ユニット７０、車両にそれぞれ搭載されたＥＣＵ８０及びモード切替スイッチ９０並びにバッテリ１００により、全体の制御システムが構成されている。
　制御部７１は、アクセルペダル装置における種々の制御を司るマイコン等であり、ＥＣＵ８０から発せられる指令信号に基づいて、トルクモータ６１の駆動を制御する。
　また、制御部７１には、予め、トルクモータ６１の駆動電流値と発生トルクとを関連付けるマップ、車両の種々の運転状態とアクセルペダル２０の開度とを関連付けるマップ、種々の運転モードに対応して予め設定されたアクセルペダル２０の複数の目標開度に関する情報、アクセルペダル２０の開度とトルクモータ６１の回転角度とを関連付けるマップ、その他必要に応じて種々の情報が記憶されている。
　そして、制御部７１は、ＥＣＵ８０から発せられる指令信号、種々のマップ及び情報に基づいて演算処理及び判定処理を行い、トルクモータ６１を駆動制御する。
　駆動回路７２は、制御部７１の制御信号に基づいて、ＰＷＭ信号によりトルクモータ６１を駆動する。
　電流検出回路７３は、トルクモータ６１を流れる実際の電流値を検出する。
　インターフェース回路７４は、制御部７１とＥＣＵ８０との間で、ＣＡＮ通信（コントローラ・エリア・ネットワーク）により信号の送受信を行う。
　電源回路７５は、制御部７１に電源を導く。
　基準電圧入力回路７６は、位置センサ５０の基準電圧を制御部７１に入力する。
　ＡＰＳ信号入力回路７７は、位置センサ５０の出力信号を制御部７１に入力する。
　ＥＣＵ８０は、車両全体の制御を司るものであり、又、車両の運転状態に基づいて予め記憶された制御マップ及びモード切替スイッチ９０からの出力信号に基づいて演算した指令信号を、ＣＡＮ通信を介して制御部７１に出力する。
　ここで、制御マップとしては、例えば、エンジンの回転数、車速、負荷、トランスミッションの変速状態、前方車両との距離、路面情報、運転モードと、アクセル開度とを関連付けるマップ等である。
　ここで、運転モードとしては、通常ドライブモード、エコドライブモード、スポーツドライブモード等が含まれる。
　モード切替スイッチ９０は、車両に設けられており、運転者の操作によりオン／オフ操作が行えるようになっている。
　運転者が、モード切替スイッチ９０をオンにすると、例えば、エコドライブモードが選択され、モード切替スイッチ９０をオフにすると、通常のドライブモードが選択されるように設定される。
　尚、モード切替スイッチ９０は、通常ドライブモード、エコドライブモード、スポーツドライブモード等を含む複数の運転モードを選択できるように設定されてもよい。
　上記制御システムにおいては、演算部７１又はＥＣＵ８０は、位置センサ５０の出力信号に基づいて、アクセルペダル２０の開度、必要に応じて踏込み操作と戻し操作の動作方向、又は運転者の操作力の大きさを判定する演算処理及び判定処理を実行する。
　また、トルクモータ６１はアクセルペダル２０の開度に連動して回動するため、位置センサ５０の情報に基づいて、制御ユニット７０はトルクモータ６１を駆動制御する。
　また、上記制御システムにおいて、制御ユニット７０は、アクセルペダル２０が踏込まれる際に、車両の運転状態等に関する情報に基づき、当該運転状態に対応して予め設定された目標開度θｔにアクセルペダル２０が維持されるような反力を付加するべく反力付加機構６０を駆動制御する。
　すなわち、制御ユニット７０は、アクセルペダル２０が踏込まれた所定の目標開度θｔを境にして、目標開度θｔよりも大きい開度領域における踏力の変化率（ΔＮ／Δθ）が目標開度θｔよりも小さい開度領域における踏力の変化率（ΔＮ／Δθ）よりも相対的に大きくなるように、反力付加機構６０を駆動制御するようになっている。
　次に、上記アクセルペダル装置において、反力付加機構６０が作動しない通常の動作について説明する。
　先ず、アクセルペダル２０が操作されないとき、アクセルペダル２０は、戻しバネ３０の付勢力により、休止位置に停止している。
　この状態から、アクセルペダル２０の踏込み操作が行われると、運転者は図５中の踏力線ＤＮＬに沿う踏力を受けつつ、アクセルペダル２０は、戻しバネ３０の付勢力に抗して図３中の反時計回りに回転し、最大踏込み位置にて停止する。
　この踏込み操作において、戻しレバー６２は、トルクモータ６１が非通電の状態で反力を付加することなくアクセルペダル２０の移動に追従する。
　一方、アクセルペダル２０の戻し操作が行われると、運転者は図５中の踏力線ＲＮＬに沿う踏力を受けつつ、アクセルペダル２０は、戻しバネ３０の付勢力により、図３中の時計回りに回転し、休止位置にて停止する。
　この戻し操作において、戻しレバー６２は、トルクモータ６１が非通電の状態で反力を付加することなくアクセルペダル２０の移動に追従する。
　次に、上記アクセルペダル装置において、反力付加機構６０が駆動制御される場合の第１実施形態について説明する。
　第１実施形態では、図６に示すように、制御ユニット７０は、目標開度θｔよりも小さい開度領域において、アクセルペダル２０の開度θの増加に伴って徐々に小さくなる反力を付加するべく、反力付加機構６０を駆動制御する。
　運転者が、モード切替スイッチ９０をオンにしてエコドライブモードを選択すると、そのオン操作に基づいてＥＣＵ８０からインターフェース回路７４を介して制御部７１に指令信号が発せられる。ここでは、目標開度θｔが、エコドライブモードのアクセル開度に対応するように設定されている。
　そして、制御部７１は、ＥＣＵ８０の指令信号及び位置センサ５０の出力信号等に基づいて、種々の演算処理及び判定処理を実行し、駆動回路７２を介して、トルクモータ６１に供給する駆動電流の大きさを適宜制御する。
　ここでは、制御ユニット７０は、モード切替スイッチ９０のオン操作に連動して、反力付加機構６０を駆動制御するようになっている。
　すなわち、図６に示すように、アクセルペダル２０の踏込み操作の際に、踏力Ｎは、目標開度θｔよりも小さい開度領域において目標開度θｔに向けて徐々に小さくなる反力が付加された、通常の踏力線ＤＮＬよりも大きい踏力線ＤＡＬとなり、目標開度θｔにおいて反力が付加されない通常の踏力線ＤＮＬとなるように、トルクモータ６１が駆動制御される。
　このとき、トルクモータ６１に供給される駆動電流は、アクセルペダル２０の開度の増加に伴って、所定の大きさから徐々に小さくなり、目標開度θｔにおいて零となるように制御される。
　このような反力が付加された状態において、アクセルペダル２０の戻し操作の際には、目標開度θｔよりも小さい開度領域において、踏力Ｎは、通常の踏力線ＲＮＬよりも大きい踏力線ＲＡＬとなる。
　要するに、目標開度θｔを境にして、目標開度θｔよりも大きい開度領域における踏力（踏力線ＤＮＬ）の変化率ΔＮ／Δθが、目標開度θｔよりも小さい開度領域における踏力（踏力線ＤＡＬ）の変化率ΔＮ／Δθよりも相対的に大きくなるように、反力付加機構６０が駆動制御されている。
　このように踏力特性が制御されることにより、運転者は、目標開度θｔまでスムーズに踏み込むことができ、又、目標開度θｔを変曲点として踏力Ｎが徐々に増加する感覚を受けるため、従来のような急激な変化によるアクセルペダルの戻し動作、操作上の違和感や疲労感を生じることはない。
　したがって、運転者は、変曲点に対応する目標開度θｔを容易に認識でき、アクセルペダル２０を目標開度θｔに容易に維持することができる。
　一方、運転者が、モード切替スイッチ９０をオフにして通常のドライブモードを選択すると、そのオフ操作に基づいてＥＣＵ８０からインターフェース回路７４を介して制御部７１に指令信号が発せられる。
　そして、制御ユニット７０による反力付加機構６０の駆動制御は解除される。これにより、アクセルペダル２０の踏力Ｎは、図５に示す通常の踏力線ＤＮＬ，ＲＮＬとなる。
　尚、反力付加機構６０が仮に作動不良になっても、戻しレバー６２はアクセルペダル２０の上側アーム部２３に対して離脱可能であるため、アクセルペダル２０は休止位置へ確実に戻ることができる。また、ヒシテリシス発生機構４０が作動不良になっても、戻しバネ３０がアクセルペダル２０に対して付勢力を直接及ぼしているため、アクセルペダル２０は休止位置へ確実に戻ることができる。
　次に、上記アクセルペダル装置において、反力付加機構６０が駆動制御される場合の第２実施形態について説明する。
　第２実施形態では、図７に示すように、制御ユニット７０は、目標開度θｔよりも大きい開度領域において、アクセルペダル２０の開度θの増加に伴って徐々に大きくなる反力を付加するべく、反力付加機構６０を駆動制御する。
　尚、運転者によるモード切替スイッチ９０のオン／オフ操作に基づく制御部７１の演算処理及び判定処理等は前述の第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
　すなわち、第２実施形態においては、図７に示すように、アクセルペダル２０の踏込み操作の際に、踏力Ｎは、目標開度θｔよりも小さい開度領域及び目標開度θｔにおいて反力は付加されず通常の踏力線ＤＮＬであり、目標開度θｔよりも大きい開度領域において、アクセルペダル２０の開度の増加に伴って徐々に大きくなる反力が付加された踏力線ＤＡＬとなるように、トルクモータ６１が駆動制御される。
　このとき、トルクモータ６１に供給される駆動電流は、目標開度θｔからアクセルペダル２０の開度の増加に伴って徐々に大きくなるように制御される。
　このような反力が付加された状態において、アクセルペダル２０の戻し操作の際には、目標開度θｔよりも大きい開度領域において、踏力Ｎは、通常の踏力線ＲＮＬよりも大きい踏力線ＲＡＬとなる。
　要するに、目標開度θｔを境にして、目標開度θｔよりも大きい開度領域における踏力（踏力線ＤＡＬ）の変化率ΔＮ／Δθが、目標開度θｔよりも小さい開度領域における踏力（踏力線ＤＮＬ）の変化率ΔＮ／Δθよりも相対的に大きくなるように、反力付加機構６０が駆動制御されている。
　このように踏力特性が制御されることにより、運転者は、目標開度θｔまで踏み込むと、目標開度θｔを変曲点として踏力Ｎが徐々に増加する感覚を受けるため、従来のような急激な変化によるアクセルペダルの戻し動作、操作上の違和感や疲労感を生じることはない。
　したがって、運転者は、変曲点に対応する目標開度θｔを容易に認識でき、アクセルペダル２０を目標開度θｔに容易に維持することができる。
　次に、上記アクセルペダル装置において、反力付加機構６０が駆動制御される場合の第３実施形態について説明する。
　第３実施形態では、図８に示すように、制御ユニット７０は、目標開度θｔよりも小さい開度領域においてアクセルペダル２０の開度θの増加に伴って徐々に小さくなる反力を付加し、かつ、目標開度θｔよりも大きい開度領域においてアクセルペダル２０の開度θの増加に伴って徐々に大きくなる反力を付加するべく、反力付加機構６０を駆動制御する。
　尚、運転者によるモード切替スイッチ９０のオン／オフ操作に基づく制御部７１の演算処理及び判定処理等は前述の第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
　すなわち、第３実施形態においては、図８に示すように、アクセルペダル２０の踏込み操作の際に、踏力Ｎは、目標開度θｔよりも小さい開度領域において目標開度θｔに向けて徐々に小さくなる反力が付加された、通常の踏力線ＤＮＬよりも大きい踏力線ＤＡＬとなり、目標開度θｔにおいて反力が付加されない通常の踏力線ＤＮＬとなり、目標開度θｔよりも大きい開度領域において、アクセルペダル２０の開度θの増加に伴って徐々に大きくなる反力が付加された踏力線ＤＡＬとなるように、トルクモータ６１が駆動制御される。
　このとき、トルクモータ６１に供給される駆動電流は、アクセルペダル２０の開度の増加に伴って所定の大きさから徐々に小さくなり、目標開度θｔにおいて零となり、目標開度θｔを超えてからアクセルペダル２０の開度の増加に伴って徐々に大きくなるように制御される。
　このような反力が付加された状態において、アクセルペダル２０の戻し操作の際には、踏力Ｎは、目標開度θｔよりも大きい開度領域において、通常の踏力線ＲＮＬよりも大きい踏力線ＲＡＬとなり、目標開度θｔよりも小さい開度領域において、通常の踏力線ＲＮＬよりも大きい踏力線ＲＡＬとなる。
　要するに、目標開度θｔを境にして、目標開度θｔよりも大きい開度領域における踏力（踏力線ＤＡＬ）の変化率ΔＮ／Δθが、目標開度θｔよりも小さい開度領域における踏力（踏力線ＤＮＬ）の変化率ΔＮ／Δθよりも相対的に大きくなるように、反力付加機構６０が駆動制御されている。
　このように踏力特性が制御されることにより、運転者は、目標開度θｔまでスムーズに踏み込むことができ、又、目標開度θｔまで踏み込むと、目標開度θｔを変曲点として踏力Ｎが徐々に増加する感覚を受けるため、従来のような急激な変化によるアクセルペダルの戻し動作、操作上の違和感や疲労感を生じることはない。
　したがって、運転者は、変曲点に対応する目標開度θｔを容易に認識でき、アクセルペダル２０を目標開度θｔに容易に維持することができる。
　ここで、目標開度θｔは、図９中の矢印で示すように、アクセルペダル２０の作動範囲内において、適宜選択することができる。
　すなわち、目標開度θｔとして、車両の種々の運転状態に対応して、予め複数の目標開度θｔが設定されており、制御ユニット７０は、ＥＣＵ８０から発せられる車両の運転状態に基づく指令信号に対応する目標開度θｔに基づいて、反力付加機構６０を駆動制御することができる。
　このように、複数の目標開度θｔに応じて反力付加機構６０が駆動制御されることにより、高速道路等での高速巡行運転、街中等での低速運転等の運転環境や、複数の運転モードに応じて、運転者は、それぞれの目標開度θｔを容易に認識して、アクセルペダル２０を当該目標開度θｔに容易に維持でき、疲労や煩わしさを感じることなく、最適な運転を行うことができる。
　尚、ここでは、第３実施形態に係る反力付加機構６０の駆動制御において、複数の目標開度θｔを設定する場合を示したが、第１実施形態及び第２実施形態に係る反力付加機構６０の駆動制御においても同様である。
　また、反力が付加されたときの踏力Ｎ（踏力線ＤＡＬ）は、図１０中の二点鎖線で示すような範囲において適宜設定され得る。
　すなわち、制御ユニット７０は、踏力Ｎの変化率ΔＮ／Δθがアクセルペダル２０を操作する運転者の操作力に応じた大きさとなるように反力を付加するべく、反力付加機構６０を駆動制御する。
　尚、この駆動制御においても、制御ユニット７０は、アクセルペダルが踏込まれた所定の目標開度θｔを境にして、目標開度θｔよりも大きい開度領域における踏力Ｎの変化率ΔＮ／Δθが、目標開度θｔよりも小さい開度領域における踏力Ｎの変化率ΔＮ／Δθよりも相対的に大きくなるように反力付加機構６０を駆動制御する、ことが前提となる。
　具体的には、位置センサ５０により検出される電圧信号の時間当たりの変化率ΔＶ／Δｔに基づき、ＥＣＵ８０又は制御部７１が、変化率が大きい場合は操作力（踏込み力）が大きい運転者による操作であり、変化率が小さい場合は操作力が小さい運転者による操作であると判定する。
　そして、制御部７１が、予め記憶された制御マップ等に基づき、それぞれの操作力に対応した踏力Ｎの変化率ΔＮ／Δθとなるように、反力付加機構６０を駆動制御する。
　一般に、運転者の操作力は、体格や性別によりそれぞれ異なり、運転者ごとに踏力の感じ方も異なる。
　したがって、図１０に示すように、運転者に応じた最適な踏力特性となるように駆動制御されることにより、いずれの運転者においても、従来のような急激な変化によるアクセルペダルの戻し動作、操作上の違和感や疲労感を生じることはない。
　したがって、運転者は、変曲点に対応する目標開度θｔを容易に認識でき、アクセルペダル２０を目標開度θｔに容易に維持することができる。
　尚、ここでは、第３実施形態に係る反力付加機構６０の駆動制御において、アクセルペダル２０の操作力に応じた大きさの反力を付加するべく反力付加機構６０を駆動制御する場合を示したが、第１実施形態及び第２実施形態に係る反力付加機構６０の駆動制御においても同様である。
　さらに、上記実施形態においては、制御ユニット７０が、目標開度θｔにおいて、反力を付加しないように反力付加機構６０を駆動制御する場合を示したが、目標開度θｔにおいて反力を付加してもよい。
　例えば、図１１に示すように、アクセルペダル２０の踏込み操作の際に、踏力Ｎは、目標開度θｔよりも小さい開度領域において目標開度θｔに向けて徐々に小さくなる反力が付加されかつ目標開度θｔにおいて所定量の反力が付加された、通常の踏力線ＤＮＬよりも大きい踏力線ＤＡＬとなり、目標開度θｔよりも大きい開度領域において、アクセルペダル２０の開度θの増加に伴って徐々に大きくなる反力が付加された踏力線ＤＡＬとなるように、トルクモータ６１が駆動制御される。
　このとき、トルクモータ６１に供給される駆動電流は、アクセルペダル２０の開度の増加に伴って所定の大きさから目標開度θｔまで徐々に小さくなり、目標開度θｔを超えてからアクセルペダル２０の開度の増加に伴って徐々に大きくなるように制御される。
　このような反力が付加された状態において、アクセルペダル２０の戻し操作の際には、踏力Ｎは、目標開度θｔよりも大きい開度領域において、通常の踏力線ＲＮＬよりも大きい踏力線ＲＡＬとなり、目標開度θｔよりも小さい開度領域において、通常の踏力線ＲＮＬよりも大きい踏力線ＲＡＬとなる。
　要するに、目標開度θｔを境にして、目標開度θｔよりも大きい開度領域における踏力（踏力線ＤＡＬ）の変化率ΔＮ／Δθが、目標開度θｔよりも小さい開度領域における踏力（踏力線ＤＮＬ）の変化率ΔＮ／Δθよりも相対的に大きくなるように、反力付加機構６０が駆動制御されている。
　このように踏力特性が制御されることにより、運転者は、全域において踏力が僅かに増加したことを感じつつも、目標開度θｔまでスムーズに踏み込むことができ、又、目標開度θｔまで踏み込むと、目標開度θｔを変曲点として踏力Ｎが徐々に増加する感覚を受けるため、従来のような急激な変化によるアクセルペダルの戻し動作、操作上の違和感や疲労感を生じることはない。
　したがって、運転者は、ある程度の負荷を感じつつも、変曲点に対応する目標開度θｔを容易に認識でき、アクセルペダル２０を目標開度θｔに容易に維持することができる。
　上記実施形態においては、反力付加機構として、トルクモータ６１を含む反力付加機構６０を示したが、これに限定されるものではなく、アクセルペダル２０を押し戻す方向に反力を付加することができ、かつ、制御可能なものであれば、その他の機構を採用してもよい。
　上記実施形態においては、ヒステリシス発生機構として、第１スライダ４１、第２スライダ４２、及び付勢バネ４３により構成されたヒステリシス発生機構４０を示したが、これに限定されるものではなく、踏力にヒステリシスを発生させるものであれば、その他の機構を採用してもよい。
　上記実施形態においては、モード切替スイッチ９０のオン操作に連動して制御ユニット７０が反力付加機構６０を駆動制御し、モード切替スイッチ９０のオフ操作に連動して制御ユニット７０が反力付加機構６０の駆動制御を解除する場合を示したが、これに限定されるものではなく、逆に、モード切替スイッチ９０のオン操作に連動して制御ユニット７０が反力付加機構６０の駆動制御を解除し、モード切替スイッチ９０のオフ操作に連動して制御ユニット７０が反力付加機構６０を駆動制御する構成を採用してもよい。
　上記実施形態においては、アクセルペダルとして、ハウジング１０の支軸１１により揺動自在に支持されたアクセルペダル２０を示したが、これに限定されるものではない。
　例えば、アクセルペダルが車両の床面に揺動自在に支持されたアクセルペダル、又は、ハウジングの支軸により揺動自在に支持されたペダルアーム部と車両の床面に揺動自在に支持されたペダル部を連動させるリンク機構を備えたアクセルペダルを採用してもよい。
　以上述べたように、本発明のアクセルペダル装置は、運転状態に応じて予め設定された目標開度を容易に認識でき、目標開度を容易に維持でき、又、反力を付加する際に運転者に違和感を生じさせない優れた操作性を得ることができるため、自動車等に適用できるのは勿論のこと、作業車両、その他の車両等においても有用である。
２０　アクセルペダル
θ　アクセルペダルの開度
θｔ　目標開度
θｔｎ　複数の目標開度
Ｎ　踏力
ΔＮ／Δθ　踏力の変化率
４０　ヒステリシス発生機構
５０　位置センサ（検出センサ）
６０　反力付加機構
６１　トルクモータ
７０　制御ユニット
９０　モード切替スイッチ

Claims (11)

  1. 　アクセルペダルと、
    　前記アクセルペダルの踏込み操作及び戻し操作における踏力にヒステリシスを発生するヒステリシス発生機構と、
    　前記アクセルペダルを押し戻す方向に反力を付加する反力付加機構と、
    　前記アクセルペダルが踏込まれた所定の目標開度を境にして、前記目標開度よりも大きい開度領域における前記踏力の変化率が前記目標開度よりも小さい開度領域における前記踏力の変化率よりも相対的に大きくなるように、前記反力付加機構を駆動制御する制御ユニットと、を含む、アクセルペダル装置。
  2. 　前記制御ユニットは、前記目標開度において反力を付加しないように、前記反力付加機構を駆動制御する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のアクセルペダル装置。
  3. 　前記制御ユニットは、前記目標開度よりも小さい開度領域において、前記アクセルペダルの開度の増加に伴って徐々に小さくなる反力を付加するべく、前記反力付加機構を駆動制御する、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアクセルペダル装置。
  4. 　前記制御ユニットは、前記目標開度よりも大きい開度領域において、前記アクセルペダルの開度の増加に伴って徐々に大きくなる反力を付加するべく、前記反力付加機構を駆動制御する、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアクセルペダル装置。
  5. 　前記制御ユニットは、前記目標開度よりも小さい開度領域において前記アクセルペダルの開度の増加に伴って徐々に小さくなる反力を付加し、かつ、前記目標開度よりも大きい開度領域において前記アクセルペダルの開度の増加に伴って徐々に大きくなる反力を付加するべく、前記反力付加機構を駆動制御する、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアクセルペダル装置。
  6. 　前記目標開度は、車両の種々の運転状態に対応して予め設定された複数の目標開度を含み、
    　前記制御ユニットは、車両の運転状態に基づく指令に対応する目標開度に基づいて、前記反力付加機構を駆動制御する、
    ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一つに記載のアクセルペダル装置。
  7. 　前記制御ユニットは、前記踏力の変化率が前記アクセルペダルの操作力に応じた大きさになるように反力を付加するべく、前記反力付加機構を駆動制御する、
    ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載のアクセルペダル装置。
  8. 　前記制御ユニットは、車両に設けられたスイッチの操作に連動して、前記反力付加機構を駆動制御する、
    ことを特徴とする請求項１ないし７いずれか一つに記載のアクセルペダル装置。
  9. 　前記反力付加機構は、前記反力としての回転トルクを及ぼすトルクモータを含み、
    　前記制御ユニットは、前記アクセルペダルの開度に応じて、前記トルクモータに供給する駆動電流の大きさを調整する、
    ことを特徴とする請求項１ないし８いずれか一つに記載のアクセルペダル装置。
  10. 　前記アクセルペダルの動作を検出する検出センサを含み、
    　前記制御ユニットは、前記検出センサの情報に基づいて、前記トルクモータを駆動制御する、
    ことを特徴とする請求項９に記載のアクセルペダル装置。
  11. 　前記制御ユニットは、車両の運転状態に関する情報に基づいて、前記トルクモータを駆動制御する、
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のアクセルペダル装置。
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