(57)【要約】【課題】  後進時の運転の運転が容易な自動車を提供する。【解決手段】  前進時は、踏み込みに応じてペダルをストロークさせ（ａ）、ペダルの踏み込み量又はペダル踏力を用いて制動力を制御し（ｂ）（ｃ）、後進時には、ペダルを所定の位置に固定し（ｄ）、ペダルに加えられるペダル踏力に基づいて制動力を制御する（ｅ）。【選択図】  図１１
2006281808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダルと、
前記ペダルの位置を検出するペダル位置検出手段と、
ペダル踏力を検出するペダル踏力検出手段と、
車両出力を発生する車両出力装置と、
車両が前進状態にあるか後進状態にあるかを検出する車両情報検出手段とを備え、前記ペダルの位置と独立して車両の運動を制御可能な自動車であって、
前記車両情報検出手段が前進状態を検出している時は、踏み込みに応じて前記ペダルをストロークさせ、前記ペダル位置検出手段又は前記ペダル踏力検出手段の検出信号を用いて前記車両出力装置の車両出力を制御し、
前記車両情報検出手段が後進状態を検出している時は、前記ペダルを所定のペダル位置に固定し、前記ペダル踏力検出手段の検出信号を用いて前記車両出力装置の車両出力を制御することを特徴とする自動車。
【請求項２】
請求項１記載の自動車において、環境情報検出手段を備え、前記車両情報検出手段が後進状態を検出している時に前記環境情報検出手段により検出された環境情報から他の車両又は障害物に衝突する危険性があると判断されたとき、前記ペダルを固定しているペダル位置を、より運転席側に移動することを特徴とする自動車。
【請求項３】
請求項１又は２記載の自動車において、前記ペダルが踏み込みに応じてストロークする状態から前記所定のペダル位置に固定する状態へ移行する間あるいは前記所定のペダル位置に固定した状態から踏み込みに応じてストロークする状態へ移行する間は、前記車両出力装置は一定の車両出力を維持するか、前記ペダル踏力検出手段の検出信号に応じた車両出力を発生することを特徴とする自動車。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の自動車において、踏み込みに応じてストロークする状態から所定のペダル位置に固定する状態へ変化する間あるいは前記所定のペダル位置に固定した状態から踏み込みに応じてストロークする状態へ移行する間は、前記ペダルを一定のペダル速度で移動することを特徴とする自動車。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の自動車において、前記所定のペダル位置に固定した状態から踏み込みに応じてストロークする状態へ移行するとき、前記ペダルを、ペダル踏力と同じペダル反力となるペダル位置までストロークすることを特徴とする自動車。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の自動車において、前記ペダルはブレーキペダル又はアクセルペダルであることを特徴とする自動車。
【請求項７】
ペダルと、
前記ペダルの位置を検出するペダル位置検出手段と、
ペダル踏力を検出するペダル踏力検出手段とを備え、
車両が前進状態にある時は、踏み込みに応じて前記ペダルをストロークさせ、前記ペダル位置検出手段又は前記ペダル踏力検出手段の検出信号を用いて車両出力の指令を発生し、
車両が後進状態にある時は、前記ペダルを所定のペダル位置に固定し、前記ペダル踏力検出手段の検出信号を用いて車両出力の指令を発生することを特徴とするペダル装置。
【請求項８】
請求項７記載のペダル装置において、車両が後進状態にある時に車両に備えられた環境情報検出手段から他の車両又は障害物に衝突する危険性があるとの判定信号を受信したとき、前記ペダルを固定しているペダル位置を、より運転席側に移動することを特徴とするペダル装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載のペダル装置において、前記ペダルが踏み込みに応じてストロークする状態から前記所定のペダル位置に固定する状態へ移行する間あるいは前記所定のペダル位置に固定した状態から踏み込みに応じてストロークする状態へ移行する間は、前記車両出力装置の車両出力が一定になるように指令を発生するか、前記ペダル踏力検出手段の検出信号を用いて前記車両出力装置への指令を発生することを特徴とするペダル装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項記載のペダル装置において、踏み込みに応じてストロークする状態から所定のペダル位置に固定する状態へ変化する間あるいは前記所定のペダル位置に固定した状態から踏み込みに応じてストロークする状態へ移行する間は、前記ペダルを一定のペダル速度で移動することを特徴とするペダル装置。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１項記載のペダル装置において、前記所定のペダル位置に固定した状態から踏み込みに応じてストロークする状態へ移行するとき、前記ペダルを、ペダル踏力と同じペダル反力となるペダル位置までストロークすることを特徴とするペダル装置。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか１項記載のペダル装置において、前記ペダルはブレーキペダル又はアクセルペダルであることを特徴とするペダル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペダル装置を備える自動車に関し、特にペダル位置と独立して車両の運動を制御可能な自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者による車両の運転操作は、ステアリングや足踏み式のペダル装置によって行われる。後進時における車両の運転は、車両後方を目視しながら行うことが多い。その場合、運転者は体をひねり、後を振り向いた姿勢を保ちながら運転操作を行う必要がある。そのため、ペダルを操作するために前進時よりも足をのばさなければならず、後進時のペダルによる車両の運転操作がしづらいという問題があった。そこで、後進時におけるペダルの操作性向上を目的として、後進時には前進時よりもペダルの同一踏力に対するストロークを長く設定するものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１５７４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、後進時は、運転者が後ろを振り向きながら運転することが多いので、上記従来技術のようにストロークすると、ペダルを深く踏み込んだり、強く踏み込んだりすることが困難な場合がある。また、ストロークが長い場合、踏み込みに時間がかかるので緊急時の対応にも考慮の余地がある。
【０００５】
本発明は、後進時の運転の運転が容易な自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ペダル位置と独立して車両の運動を制御可能な自動車において、前進時は、踏み込みに応じてペダルをストロークさせ、当該ペダルの踏み込み量又はペダル踏力を用いて制動力を制御し、後進時には、前記ペダルを所定の位置に固定し、前記ペダルに加えられるペダル踏力に基づいて制動力を制御する。なお、上記に加えて、緊急時にはペダルを固定している位置を、より運転席側に移動することにより、運転者にペダル操作を促すこともできる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、後進時にはペダルを踏み込んでもペダルがストロークしないので、運転者は車両を運転するために足を伸ばす必要がなく、後ろを振り向いた状態で運転しやすい自然な姿勢を保つことが出来る。また、ペダルを深く踏み込むことなく、強く踏み込むことも出来るため、下肢疲労を軽減することが出来る。なお、緊急時にペダルの固定している位置が運転席側に移動する構成とすれば、よりペダル踏力が出しやすくなり車両を素早く確実に運転出来るようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明による自動車のシステムの一実施例を示す模式図、図２はそのシステムブロック図である。
【０００９】
車両は、運転者が車両を運転するために操作するペダル装置１、及び運転者によるペダル装置１の操作に応じて車両の運動を変化させる車両出力装置３０，４０，５０，６０，７０，８０を備える。車両出力装置３０，４０，５０，６０は制動出力装置であり、車両出力装置７０，８０は駆動出力装置である。
【００１０】
ペダル装置１は、運転席２２に座った運転者が車両を運転するために操作する装置であり、足により与えられたペダル踏力によって、一定の範囲内でペダル位置やペダル速度が変化し、また、足により与えられたペダル踏力に対して一定の範囲に拘束された回転あるいは直線運動を行う。運転のための他の操作入力装置として車両にはステアリング２１等も備わっているが、本発明には直接関係がないのでここでは触れない。
【００１１】
ペダル装置１において、ペダル位置とペダル反力あるいはペダル踏力の関係は、電気的な制御によって任意に設定することが出来る。ペダル装置１は、一般にペダル踏力に応じてペダル位置（ペダルストローク）が変化し、ペダル位置に応じてペダル反力が発生する。ペダル装置１は運転者の踏み込むペダル踏力に対してペダル反力を発生させ、運転者に快適なフィーリングを与えることができる。
【００１２】
本実施例の車両はバイワイヤ技術を採用している。すなわち、ペダル装置と車両出力装置の間には機械的接続が無く、通信経路１１１を介して通信により接続され、電気的な信号のやりとりにより情報が伝達される。ペダル装置への操作入力は電気的な信号として車両出力装置に伝えられ、車両出力装置は、伝えられた信号情報に基づいて車両出力を行う。
【００１３】
ペダル装置１は、足で踏み込む作用点となる操作入力部３を備えている。車両出力装置（制動出力装置）３０，４０，５０，６０とペダル装置１の組み合わせはブレーキバイワイヤ技術による応用であり、その場合のペダル装置１はブレーキペダルである。車両出力装置７０，８０（駆動出力装置）のうち少なくとも一方とペダル装置１を組み合わせた場合のペダル装置１はアクセルペダルである。バイワイヤ技術によれば、ペダル装置と車両出力装置は機械的接続を持たないため、ペダル装置１のペダル反力あるいはペダル踏力に対するペダル位置は、車両出力と別に制御することが出来る。
【００１４】
ペダル装置１は、操作入力演算装置８によって電気的に制御可能なアクチュエータ４を備えている。アクチュエータ４は一般にはモータであり、電力を供給するかあるいは電流を流すと、回転軸９周りに部材２が回転するかあるいは回転方向の力が発生する。アクチュエータ４を制御することによって、ペダル反力を任意の大きさで生成することが出来る。また、アクチュエータ４を制御することによって、ペダル位置（ペダルストローク）やペダル速度を任意に変更することが出来る。
【００１５】
ここでは、運転者がペダル装置に対して行った全ての入力を操作入力と定義し、運転者の操作入力をペダル装置１が検出した情報を操作情報と定義する。操作入力あるいは操作情報は、ペダル位置、ペダル踏力、ペダル速度と操作状態を含んでいる。ペダル速度はペダル位置の単位時間あたりの変位であり、ペダル位置を時間微分したものである。ペダル踏力とは、ペダル装置を動かすための力であり、具体的には運転者が操作入力部３を踏み込んだ力を意味する。ペダル踏力は、運転者が操作入力を行う際に抵抗しようとするペダル反力とほぼ同じ大きさの力である。ペダル位置が変動しない時、あるいはペダルが動いていない時、ペダル踏力とペダル反力が釣り合っていると言うことが出来る。操作状態は、操作入力部が踏み込まれているかどうかの状態を表す。
【００１６】
操作情報検出手段１１は操作入力を操作情報として検出する手段であり、ペダル位置検出手段とペダル踏力検出手段と操作状態検出手段を含む。ペダル位置検出手段１２はペダル位置を検出する。ペダル位置検出手段１２は、例えばアクチュエータ制御用センサ５のような形態をとる。ペダル位置検出手段１２は場合によってペダル速度を検出しても良い。ペダル位置検出手段１２は、ペダル位置に基づいてペダル速度を算出することによりペダル速度の検出を行っても良い。ペダル踏力検出手段６はペダル踏力を検出する。ただし、ペダル踏力検出手段６は力を検出する手段であり、ペダル踏力とペダル反力を同じものとして検出するため、ペダル踏力検出手段６はペダル反力を検出するということもできる。操作状態検出手段７は操作状態を検出する。
【００１７】
操作入力演算装置８は、操作情報検出手段１１によって検出された操作情報に基づいてアクチュエータ４を制御する。操作入力演算装置８は、操作情報検出手段によって検出された操作情報に基づいて、ペダル反力を生成し、ペダル位置あるいはペダル速度を変更し、車両出力指令を決定し、決定した車両出力指令を通信経路１１１を介して車両出力装置に伝達する。
【００１８】
車両出力装置３０，４０，５０，６０は、電気的に制御可能な制動出力装置であり、制動出力装置による車両出力は車両の減速度あるいは制動力である。制動出力装置に車両出力指令を伝達する場合、ペダル装置はブレーキペダルである。制動出力装置は伝達された車両出力指令に基づいて車両に制動力を発生させ、車両を減速させる。制動出力装置へ伝達される車両出力指令は車両の減速度あるいは制動力であっても良い。制動出力装置４０，５０，６０は基本的に制動出力装置３０と同じ構成をとる。
【００１９】
制動出力装置は例えばキャリパであり、ロータを押しつけるピストンの推力を電気的に制御可能な電動ブレーキであっても良い。制動出力装置が電動ブレーキである場合、電気的な力を発生させるアクチュエータを備えており、アクチュエータによって発生する力が減速器など機械的な構成を介してピストンの推力に変換される機構であり、ピストン推力を制御することによって車両の制動力を制御することが出来る機構であっても良い。制動出力装置は例えばキャリパであり、ロータを押しつけるピストンの推力を油圧によって発生させ、油圧を電気的に制御可能な電動油圧ブレーキであっても良い。制動出力装置が電動油圧ブレーキである場合、電気的な力を発生させるアクチュエータを備えており、アクチュエータによって油圧を変化させることが出来る機構であり、油圧を制御することによって車両の制動力を制御することが出来る機構であっても良い。制動出力装置へ伝達される車両出力指令は電動ブレーキの推力であっても良いし、電動油圧ブレーキの油圧であっても良い。
【００２０】
例えば、制動出力装置３０はキャリパ３４の発生する制動力をアクチュエータ３３で制御する。アクチュエータ３３は車両出力演算装置３２で制御される。制御出力装置の状態は制動出力装置状態センサ３５で検出することが出来る。車両出力演算装置３２は制動出力装置の状態に応じてアクチュエータ３３を制御する。車両出力演算装置３２は必要に応じて制御出力装置の状態を、通信経路１１１を介してペダル装置１に伝達しても良い。制御出力装置の状態には電動ブレーキの実推力あるいは電動油圧ブレーキの実油圧が含まれていても良い。
【００２１】
車両出力装置７０，８０は、電気的に制御可能な駆動出力装置である。駆動出力装置による車両出力は、車両の速度あるいは加速度あるいは駆動力である。駆動出力装置に車両出力指令を伝達する場合、ペダル装置はアクセルペダルである。駆動出力装置は、伝達された車両出力指令に基づいて車両に駆動力を発生させ、車両を加速させる。あるいは減速を阻害する。駆動出力装置へ伝達される車両出力指令は、車両の速度あるいは加速度あるいは駆動力であっても良い。一般的に駆動出力装置は７０のようなエンジンの構成を取るが、ハイブリッド車や電気自動車あるいは電動四駆車などでは、駆動出力装置に８０のような電動機の構成を用いたりエンジンと電動機を組み合わせた構成を用いたりする。
【００２２】
駆動出力装置７０はエンジンであり、ガソリンあるいは軽油を燃料として車両を駆動する。駆動出力装置７０は伝達された車両出力指令及び、駆動出力装置の状態に応じてアクチュエータ７２あるいは点火プラグ７３を制御し、エンジン７１に車両出力を生成させる。駆動出力装置の状態は、駆動出力装置状態センサ７５によって検出される。アクチュエータ７２は車両出力演算装置７４によって制御される。車両出力演算装置７４は、必要に応じて駆動出力装置の状態を、通信経路１１１を介してペダル装置１に伝達しても良い。駆動出力装置の状態にはエンジン７１の駆動力あるいは回転数が含まれていても良い。
【００２３】
駆動出力装置８０は電動機であり、電力を供給したり電流を流したりする事によって車両出力を生成する。駆動出力装置８０は、アクチュエータ８３とアクチュエータを制御するためのセンサ８５を備えており、車両出力演算装置８４によって制御される。車両出力演算装置８４は、必要に応じて駆動出力装置８０の状態を、通信経路１１１を介してペダル装置１に伝達しても良い。
【００２４】
通信経路１１１は、ペダル装置と車両出力装置の間を接続している電気信号による情報経路であり、物理的には電線で構成されている。ペダル装置と車両出力装置は空間的に離れた場所に設置されている場合が多く、その間の情報は一般的に時分割多重通信方式の電気信号を用い、通信経路１１１を介してやりとりされる。通信経路１１１に用いられる電気信号の形式はシリアル通信でも良いし、ＣＡＮやFlaxRay、ＬＡＮ等の多重通信でも良い。
【００２５】
図３は、操作入力演算装置と車両出力演算装置と通信経路の構成例を示す図である。
図３（ａ）は、通信経路が１つであり、車両出力装置１５１〜１５４を一つの車両出力演算装置１５０で制御する例を示している。例えば、ＡＢＳ装置や横滑り防止装置のように油圧を制御する装置が一つだけであり、各キャリパには油圧を伝達し、操作入力演算装置８との電気的な通信は一つの通信経路１１１を介して行うような構成が、本例に該当する。
【００２６】
図３（ｂ）は、通信経路が２つあり、車両出力装置１５６，１５７，１５９，１６０を複数の車両出力演算装置１５５，１５８で制御する例を示している。例えば、車両の前輪と後輪で別系統の油圧システムとなっている場合、油圧を制御する装置は二つとなり、操作入力演算装置８との電気的な通信を行う経路も二つ必要となる。この場合、系統が二つになることにより、信頼性の向上を図ることが出来ると共に、系統別の車両出力を行うことで車両運動性能の向上を図ることが出来る。
【００２７】
図３（ｃ）は、通信経路は１つであるが、車両出力装置１６５〜１６８をそれぞれ別の車両出力演算装置１６１〜１６４で制御する例を示している。例えば、車両の四輪全てに電動ブレーキを装着している場合、各輪に車両出力を制御する装置が備えられ、操作入力演算装置と通信を行っている場合が本例に該当する。車両の四輪全てが独立に車両出力を制御する事により、高いレベルで車両運動性能の向上を図ることが出来る。
【００２８】
図３（ｄ）は、通信経路が２つあり、車両出力装置１７３〜１７６をそれぞれ別の車両出力装置１６９〜１７２で制御する例を示している。例えば、車両の四輪全てに電動ブレーキを装着し、各輪に車両出力を制御する装置が備えられている場合に、前右輪と後左輪が同じ通信経路を介して操作入力演算装置８と通信を行い、前左輪と後右輪が同じ通信経路を介して操作入力演算装置８と通信を行う構成である。あるいは、車両の四輪全てに電動ブレーキを装着し、各輪に車両出力を制御する装置が備えられている場合に、前二輪が同じ通信経路を介して操作入力演算装置と通信を行い、後二輪が同じ通信経路を介して操作入力演算装置と通信を行うような構成である。この場合、通信経路が二重になることにより、片側の通信経路に障害や故障が発生した場合に置いても、もう片側の通信経路に属する車両出力装置が作動するため、車両全体としての信頼性の向上を図ることが出来る。
【００２９】
図４は、ペダル装置の一例を示した図である。図４（ａ）はペダル装置を車両に取り付けた時に運転席から見た場合を正面とした時の正面図であり、図４（ｂ）は側面図である。
【００３０】
図示したペダル装置は、アクチュエータ２０１、減速器２０２、ペダルスイッチ２０３、ペダルストロークセンサ２０４，２０５、原点位置ストッパ２０６、ペダル端２０８を備えている。
【００３１】
アクチュエータ２０１は電動機あるいはモータであり、電力を供給したり電流を流したりすることによって回転したり、回転方向の力を発生させたりする。アクチュエータ２０１は、ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣ誘導モータ、あるいはＡＣ同期モータとすることができる。減速器２０２は歯車によるもの、遊星ギアによるもの、あるいは差動減速器によるものであっても良い。ペダルスイッチ２０３は、ペダルが踏まれている時と踏まれていない時を判別することが出来るスイッチである。ペダルストロークセンサ２０４，２０５は、ペダル位置を検出することが出来る。ペダルストロークセンサを二つ備えていることにより、ペダル位置検出の精度を上げることが出来、一方の故障に対する耐性を得ることによる信頼性の向上が可能になる。
【００３２】
原点位置とは、運転者がペダルを踏んでいない時のペダル位置であり、一般的にペダル装置にペダル踏力がかかっていないかほとんどかかっていない時のペダル位置である。原点位置にペダルがある時、ペダル位置あるいはペダルストロークは０である。原点位置にペダルがあるかどうかはペダルスイッチ２０３、あるいはペダルストロークセンサ２０４，２０５によって判断することができる。原点位置にペダルがある場合、ペダルは踏み込まれていないと判断される。
【００３３】
部材２０７は、図４（ｂ）で見て左側への移動は原点位置ストッパ２０６に当たる所まで可能である。図４（ｂ）で見て左側への移動、すなわち原点位置へ移動する方向を、運転席方向あるいは手前方向あるいは戻し方向あるいは放し方向と定義する。図４（ｂ）で見て右側への移動、すなわちペダルを踏み込んだ時に移動する方向を、奥方向あるいは踏み方向と定義する。ペダル端２０８は運転者が踏み込む部分であり、ペダル装置１の入力部３に相当する。ペダル端２０８にペダル踏力がかかるとペダルがストロークし、例えば２０９のようにペダル位置が移動する。
【００３４】
図５は、ペダル装置の一例を模式的に示したものである。図６は、図５のペダル装置及び関連する装置について模式的に示したブロック図である。
【００３５】
図示したペダル装置はパッシブ反力手段２２１を備えている。アクチュエータ４によって生成されるペダル反力はアクティブ反力と呼ばれ、パッシブ反力手段２２１によって生成されるペダル反力はパッシブ反力と呼ばれる。パッシブ反力手段２２１はバネによる機構であったりストロークシミュレータのような粘性をもった油圧機構であったりしても良い。パッシブ反力手段２２１によって生成されるパッシブ反力は、パッシブ反力手段２２１の機械的特性によって定まり、電気的に制御することが出来ない。本例のペダル装置は、アクティブ反力とパッシブ反力を合わせたペダル反力を生成することが出来る。アクチュエータ４が十分なペダル反力を生成出来る場合は、パッシブ反力手段２２１を用いず、アクティブ反力だけでペダル装置を構成しても良い。
【００３６】
図７は、パッシブ反力、アクティブ反力及びペダル反力の関係の一例を示す説明図である。図７（ａ）に示すように、パッシブ反力３０１は、あるペダル位置に対するペダル反力が機械的に決まっており、電気的な要素によって変化しない。アクティブ反力はパッシブ反力に加えられるか減じられることにより、ペダル反力を生成する。アクティブ反力は電気的な要素によって任意に変化することが出来るため、ペダル反力を例えば３０２から３０３の範囲で変化させることが出来る。パッシブ反力３０１はペダル位置が大きくなればなるほど大きくなるが、アクティブ反力で変化させることの出来るペダル反力の幅はペダル位置に関わらず一定である。パッシブ反力３０１を中心としてアクティブ反力を加えたペダル反力は３０２から３０３の間の任意の値を取れるため、例えば図７（ｂ）に示すようなペダル反力３０４を実現することが出来る。パッシブ反力手段を用いることによってアクチュエータ４の容量あるいは大きさあるいは消費電力を小さくすることが出来る。
【００３７】
ペダル装置は、アクチュエータ制御用センサ２２２、ペダル回転角センサ２２３、ペダルストロークセンサ２２４を備えている。アクチュエータ制御用センサ２２２は、アクチュエータ４の回転角度あるいは回転位相を検出することが出来る。センサ２２２は光あるいは磁気を用いたエンコーダであっても良いし、レゾルバであっても良い。ペダル回転角センサ２２３は、回転軸９に対して部材２が回転した角度を検出することが出来る。センサ２２３は可変抵抗を用いたポテンショメータあるいはロータリエンコーダであっても良いし、回転スリットを用いて光ピックアップで検知する方式であっても良いし、磁気素子を用いて、磁気の変化を検知する方式であっても良い。ペダルストロークセンサ２２４は、部材２あるいはペダル端２０８がストロークした量あるいはペダル位置を検出することが出来る。センサ２２４は可変抵抗を用いたポテンショメータであっても良いし、磁気回路を用いて磁気抵抗の変化として変位幅を検出する方法であっても良い。ペダル位置検出手段１２にはセンサ２２２，２２３，２２４の内少なくとも一つが含まれる。
【００３８】
ここでは、ペダル位置あるいはペダルストロークは奥方向へ行くほど大きな値を取り、手前方向へ行くほど小さな値を取ると定義する。ペダルを手前側から奥側に移動させる時ペダルを踏むあるいは踏み込むと定義し、ペダルを奥側から手前側に移動させる時ペダルを放すあるいは戻すと定義する。ペダル位置を変更しないようにペダルを維持している時、ペダルを保持すると定義する。一般的なペダル装置において、最大限にストロークさせた時のペダル位置は０．０６〜０．１ｍ程度である。
【００３９】
図示したペダル装置は、ペダル踏力センサ２２７を備えている。ペダル踏力センサ２２７は、運転者がペダルを踏み込むペダル踏力あるいはペダルが運転者の足を押し返すペダル反力を検出することが出来る。このペダル装置は、また、ロッド力センサ２２８を備えている。ロッド力センサ２２８は、部材２とパッシブ反力手段２２１の間に働く力を検出することが出来る。センサ２２７，２２８は、例えば歪みゲージの抵抗変化を用いて力を検出する構成であっても良い。センサ２２７，２２８の内、少なくとも一つを用いてペダル踏力を検出することができ、ペダル踏力検出手段６にはセンサ２２７，２２８の内少なくとも一つが含まれる。ペダル踏力検出手段６は、ペダルの構造物に歪ゲージを取り付け、歪ゲージの微小変位による抵抗変化を計測することでペダル踏力を検知してもよい。なお、ペダルを踏み込む時のペダル踏力を正とする。
【００４０】
図示したペダル装置は、ペダルスイッチ２０３を備えている。ペダルスイッチ２０３は操作状態検出手段７に含まれる。ペダル装置１がブレーキペダルである場合、ペダルスイッチ２０３はブレーキスイッチであり、ペダル装置１がアクセルペダルである場合、ペダルスイッチ２０３はアクセルスイッチである。操作状態検出手段７は、ペダルスイッチ２０３が作動していればペダルが踏まれていると判断してよく、また、ペダル位置あるいはペダル踏力が予め定められた閾値を超えている場合はペダルが踏まれていると判断しても良い。
【００４１】
ペダル装置１は、車両情報検出手段を用いて車両情報を検出する。車両情報には、シフトポジションが含まれる。車両情報検出手段には、シフトポジションスイッチ２５６が含まれる。シフトポジションスイッチはシフトポジションセンサでも良い。シフトポジションスイッチ２５６は、シフトポジションがどこであるかを検出する。シフトポジションは例えば、Ｒレンジ、Ｄレンジ、Ｎレンジ、Ｐレンジを示すものとしても良い。
【００４２】
ペダル装置１は、環境情報検出手段を用いて環境情報を検出する。環境情報には、他車両や歩行者や障害物との相対関係、相対距離、相対速度、衝突時間が含まれる。衝突時間は他車両や歩行者や障害物との衝突までの予想される時間であり、衝突時間＝相対距離／相対速度で表される。
【００４３】
環境情報検出手段には、外界認識センサ２６０が含まれる。外界認識センサ２６０は、例えば赤外線レーザーあるいはミリ波を用いて他車両や障害物との相対距離あるいは相対速度を検出するレーダ、超音波を用いて他車両や障害物との相対距離あるいは相対速度を検出する方式、あるいは光学式カメラを用いて他車両や障害物との相対距離あるいは相対速度を検出する方式とすることができる。外界認識センサ２６０は、後方を走る他車両や歩行者や障害物との相対関係を検出する方式であっても良い。
【００４４】
図８は、ペダル装置の種々の形態を示す模式図である。図８（ａ）は、回転軸４０１に対して操作入力部４０２が下になっているペダル装置の例である。図８（ｂ）は、回転軸４０４に対して操作入力部４０３が上になっているペダル装置の例である。図８（ｃ）は、回転軸を持っておらず、操作入力部４０５への操作入力に対してペダル装置が直動する例を示している。図８（ｄ）は、回転軸４０６とアクチュエータ４０７が別になっているペダル装置の例である。アクチュエータ４０７の回転出力は、回転直動変換機構４０８により直動方向の出力に変換され部材４０９に作用する事によって、ペダル端４１０を移動させたりペダル反力を発生させたりする。回転直動変換手段としては例えばウォームギアを用いてもよいし、ボールねじを用いてもよい。
【００４５】
図８（ｅ）は、アクチュエータ４１１が回転電動機ではなく、直動方向に変位したり力を出したりすることが出来るペダル装置の例である。アクチュエータ４１１の出力が部材４１２に作用することによって、ペダル位置を移動させたりペダル反力を発生させたりする。アクチュエータ４１１は例えばソレノイドであっても良い。図８（ｆ）は、パッシブ反力手段４１４が回転軸４１３に取り付けられているペダル装置の例を示している。図８（ｇ）は、パッシブ反力手段４１５が回転軸付近に取り付けられているペダル装置の例である。
【００４６】
操作入力演算装置８は、操作情報、車両情報あるいは環境情報を用いて、操作入力部を制御する。操作入力演算装置８は、また、操作情報、車両情報あるいは環境情報を用いて、車両出力指令を車両出力装置１２１に伝達し、車両出力を発生させる。運転者はペダル位置とペダル反力を感じながら車両を操作しているため、ペダル位置とペダル反力と車両出力の関係によって、運転しやすさ（操作性）や疲労しにくさ、運転の楽しさ（快適性）が変化する。そのため、ペダル装置は、ペダル位置、ペダル反力、車両出力を適切な関係になるように制御する。
【００４７】
ペダル反力は、例えば図９に示すように設定することが出来る。図９（ａ）の４５１は剛性反力と呼ぶことができ、ペダル位置に応じて大きさの変わる反力である。ペダル位置が大きくなればなるほど剛性反力が大きくなる。同じペダル位置に対して比較的剛性反力が大きいペダルは堅いペダルであると言うことが出来る。あるペダル位置に対して比較的剛性反力が小さいペダルは柔らかいペダルであると言うことが出来る。図９（ｂ）の４５３は粘性反力と呼ぶことが出来、ペダル速度に応じて大きさの代わる反力である。ペダル速度が大きくなればなるほど粘性反力が大きくなる。例えばペダルを踏み込んだ時のペダル速度が図９（ｃ）のようであった場合、粘性反力は図９（ｄ）のようになる。ペダル反力は剛性反力と粘性反力を合計したものとすることが出来、図９（ａ）の４５２のように設定される。
【００４８】
ペダル反力をＦ、ペダル位置をｘとすると、ペダル速度はdx/dtで表される。また、ペダル位置に依存する剛性反力をＦｋ(ｘ)、ペダル速度に依存する粘性反力をFd(dx/dt)とすると
F=Fk(x)+Fd(dx/dt)
あるいは
F=Fk(x)+Kd×dx/dt
となる。ここで、
Fd(dx/dt)=Kd×dx/dt
であり、Kdは予め定められた定数である。
【００４９】
車両出力は、例えば図１０のように設定することが出来る。車両出力は操作入力と相関を持っていなければならない。ペダル位置に応じて車両出力を発生させても良い。ペダル踏力あるいはペダル反力に応じて車両出力を発生させても良い。ペダル位置に基づいて車両出力を設定する場合、図１０（ａ）に示すように下に凸になるように車両出力を設定する。ペダル踏力に基づいて車両出力を設定する場合、図１０（ｂ）に示すように上に凸になるように車両出力を設定する。
【００５０】
図１１は、本発明によるペダル装置の前進時と後進時におけるペダル反力と車両出力の特性の一例を示す図である。図１１（ａ）〜（ｃ）は前進時のペダル特性を示す図であり、図１１（ｄ），（ｅ）は後進時のペダル特性を示す図である。
【００５１】
図１１（ａ）は前進時のペダル位置に対するペダル反力の関係を表す図、図１１（ｂ）は前進時のペダル位置に対する車両出力の関係を表す図、図１１（ｃ）は前進時のペダル踏力に対する車両出力の関係を表す図である。前進時においては、通常のペダル装置と同様にペダル踏力に応じてペダル位置がストロークし、ペダル位置に応じてペダル反力が発生する。前進時においては、図１１（ｂ）に示すように通常のペダルと同様にペダル位置に応じて車両出力を発生させても良いし、図１１（ｃ）に示すようにペダル踏力に応じて車両出力を発生させても良い。
【００５２】
図１１（ｄ）は、後進時のペダル位置に対するペダル反力の関係を表す図である。後進時はペダルをペダル位置５０５で固定しているので、ペダル踏力あるいはペダル反力にかかわらずペダル位置が一定である。図１１（ｅ）は、後進時のペダル位置に対する車両出力の関係を表す図である。後進時はペダル位置が変化しないため、ペダル踏力に応じて車両出力の制御を行う。ペダルの固定位置は、後を振り向いたまま足をペダルにおいた時に車両運転操作がしやすい位置であり、一般的に原点位置を０とした時から０．０２〜０．０４ｍ踏み込んだ位置である。人間の足はある程度曲げた状態で強い力を出すことが出来るようになっている。ペダルをストロークさせずに車両を操作することにより、力の出しやすい姿勢を保ちながら車両を運転することが出来る。
【００５３】
図１２は、前進時と後進時におけるペダル特性の切り替え方法の一例を示す図である。図１２はブレーキペダルと制動力に関するものである。
【００５４】
ステップ５２１において、シフトポジションがＲかどうかを判定する。前進から後進への切り替え時には一般的にブレーキペダルが踏み込まれており、制動力を維持して車両を停止させている事が多いので、ステップ５２２において、その時点での制動力を保持する。
【００５５】
前進時のペダルの踏み込み量と後進時のペダルの固定位置は同一でないことが多く、前進から後進への切り替え時にはペダルを固定位置まで移動する必要がある。そこで、ステップ５２３とステップ５２４により、ペダルを固定位置まで移動する。ステップ５２３におけるペダルの移動速度は、足に衝撃を与えず、かつペダル移動が足の感覚で感知できる程度の速度にする。一般的に、ペダル移動速度は、ペダル端で０．０５〜０．５ｍ／ｓ程度とすればよい。ペダルが固定位置まで移動すると、ステップ５２５に進んで、ペダルをその位置に固定する。
【００５６】
次に、ステップ５２６に進み、ステップ５２７の判定でシフトポジションがＲ以外になるまでは、図１１（ｅ）の関係に従った制動力を発生する。ステップ５２６においては、ペダル位置が固定されたままペダル踏力に基づいて制動力が発生し、車両を運転することが出来る。
【００５７】
後進から前進への切り替え時には一般的にブレーキペダルが踏み込まれており、制動力を維持して車両を停止させている事が多い。後進から前進への切り替えが行われると、ペダル位置に応じて図１１（ａ）に示すようなペダル反力が発生する。しかし、後進から前進への切り替え時におけるペダル位置とペダル踏力は、図１１（ａ）に示したペダル位置とペダル反力の関係から逸脱していることが多い。ペダル踏力とペダル反力が釣り合っていないと、運転者に違和感を与えたり、ペダルが勝手に動いたりする。従って、後進から前進への切り替え時には、ペダル踏力と図１１（ａ）に示したペダル反力が釣り合うようにペダル位置を移動する。ペダル位置を移動した後、後進時から前進時への切り替えを行えば、ペダル踏力とペダル反力が釣り合った状態で前進時への切り替えが行われるので、運転者に違和感を与えたり、ペダルが勝手に動いたりする事がない。
【００５８】
ステップ５２７の判定でシフトポジションがＲ以外ならば、ステップ５２８において、図１１（ｅ）の関係に従った制動力を発生させながら、ステップ５２９でペダル位置を移動する。ステップ５２９とステップ５３０により、図１１（ａ）の関係によるペダル位置に対するペダル反力がペダル踏力と同じになるペダル位置までペダルを移動する。ステップ５２９におけるペダルの移動速度は、足に衝撃を与えず、かつペダル移動が足の感覚で感知できる速度にする。一般的に、ペダル移動速度は、ペダル端で０．０５〜０．５ｍ／ｓ程度とすればよい。ステップ５２９によるペダルの移動速度は、ペダル踏力に応じて可変にしても良い。
【００５９】
ステップ５３０の判定で、ペダルがペダル踏力と同じペダル反力となるペダル位置になれば、ステップ５３１に進んで、図１１（ｂ）（ｃ）に示した関係に従って制動力を発生し、ステップ５３２において、図１１（ａ）に示したペダル反力特性を持つペダルとして、ペダル踏力に応じたストロークやペダル位置に応じたペダル反力の発生を行う。
【００６０】
図１３は、前進時と後進時におけるペダル特性の切り替え方法の一例を示す図である。図１３はアクセルペダルと駆動力に関するものである。
【００６１】
ステップ５４１において、シフトポジションがＲかどうかを判定する。前進から後進への切り替えは、車両を停止させている時に行う。そのため、ステップ５４２において、アクセルペダルを放しているかどうかを判定し、アクセルペダルを放している時のみ後進時に切り替わるようにする。アクセルペダルが放されていればステップ５４３に進み、駆動力を最小に制御する。この時の駆動力はゼロであっても良いし、クリープ現象による微量な駆動力があっても良い。
【００６２】
次に、ステップ５４４とステップ５４５によりペダルを固定位置まで移動する。ステップ５４４によるペダルの移動速度は、足に衝撃を与えず、かつペダル移動が足の感覚で感知できる速度にする。一般的に、移動速度はペダル端で０．２〜０．５ｍ／ｓ程度とすればよい。ペダル位置が固定位置まで移動すると、ステップ５４６に進んで、ペダルをその位置に固定する。
【００６３】
次にステップ５４７に進み、ステップ５４９でシフトポジションがＲ以外になるまでは、ステップ５４８において、図１１（ｅ）の関係に従った制動力を発生する。ステップ５４８により、ペダル位置が固定されたままペダル踏力に基づいて駆動力が発生し、車両を運転することが出来る。
【００６４】
後進時から前進時への切り替えは、車両を停止させている場合に行う。そのため、ステップ５４７においてアクセルペダルを踏んでいるかどうかを判定し、アクセルペダルを放している時のみ前進時に切り替わるようにする。ステップ５４９の判定でシフトポジションがＲ以外ならば、ステップ５５０に進んで駆動力を最小にし、ステップ５５１においてペダルを移動するにする。この時の駆動力はゼロであっても良いし、クリープ現象による微量な駆動力であっても良い。ステップ５５１とステップ５５２により、ペダル位置が原点位置になるまでペダルを移動する。ステップ５５１によるペダルの移動速度は、足に衝撃を与えず、かつペダル移動が足の感覚で感知できる速度にする。この速度は、一般的にペダル端で０．２〜０．５ｍ／ｓ程度である。
【００６５】
ステップ５５２において、ペダルが原点位置にあると判定されれば、ステップ５５３に進んで、図１１（ｂ）（ｃ）に示した駆動力を発生し、ステップ５５４において図１１（ａ）に示したペダル反力特性を持つペダルとして、ペダル踏力に応じたストロークやペダル位置に応じたペダル反力の発生を行う。
【００６６】
図１４は、後進時において衝突の危険がある時にペダルを動かす場合の一例を示す模式図である。図１４において、後進時における通常のペダル位置が５６３であり、後進時において衝突の危険がある場合のペダル位置が５６４である。
【００６７】
後進時において衝突の危険があるかどうかは、環境情報検出手段の外界認識センサ２６０によって検出した車両後方の障害物や歩行者との相対距離あるいは相対速度あるいは衝突時間によって判定する。例えば、衝突時間が１秒以下ならば衝突の危険があると判定する。衝突の危険がある場合にペダル位置が５６３から５６４に移動することによって、視認しにくい方向における衝突の危険を運転者に認知させるとともに、例えばブレーキペダルの踏み込みを促す事が出来る。また、衝突の危険がある場合にペダル位置が５６３から５６４に移動することによって、ペダル位置が手前になり、より足によるペダル踏力をかけやすくなるため、加速や減速などの車両操作を素早く行うことが出来るようになる。
【００６８】
本発明によれば、後進時はペダル位置が変化せず、ペダル操作中は常にペダルの上に同じ姿勢で足が乗っているため、衝突の危険があるときにペダル位置を移動することにより、的確に運転者への警告を伝達することが出来る。後進時において衝突の危険がある時のペダル位置の移動幅は、運転者にペダル位置の変化が認知出来る必要があり、一般的に０．００５〜０．０１ｍ程度である。
【００６９】
後進時において衝突の危険がある時にペダル位置を手前に移動すると、運転者に踏み込みを催促する事が出来、踏み込みがしやすくなる。そのため、その効果はブレーキペダルにおいてより大きく、ペダル位置の移動幅もブレーキペダルの方を大きくし、アクセルペダルの移動幅は小さくても良い。あるいはアクセルペダルは衝突の危険がある時に移動しなくても良い。後進時において衝突の危険がある時のペダル位置の移動速度は緊急性があるため、図１２、図１３の場合の移動速度よりも速く、一般的に０．３〜０．５ｍ／ｓ程度が好ましい。
【００７０】
図１５は、後進時において衝突の危険がある時にペダルを動かす方法の一例を示す図である。
【００７１】
ステップ５７１からステップ５７２に進み、衝突の危険があると判定された場合には、ステップ５７３に進み、ペダル位置を手前側に移動する。ステップ５７４において衝突の危険が無くなったと判断された場合にはステップ５７５に進んで、ペダル位置を元の固定位置に戻す。ステップ５７５におけるペダルの移動速度は、ステップ５７３におけるペダルの移動速度よりも遅くて良く、一般的に０．２〜０．４ｍ／ｓ程度とすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施例のシステム構成図。
【図２】本発明の一実施例のシステムブロック図。
【図３】操作入力演算装置と車両出力演算装置と通信経路の構成の一例を示す模式図。
【図４】ペダル装置の一実施例を示す模式図。
【図５】ペダル装置の一実施例を示す模式図。
【図６】ペダル装置の一実施例を示すブロック図。
【図７】ペダル反力の特性の一例を示すグラフ図。
【図８】ペダル装置の他の実施例を示す模式図。
【図９】ペダル反力の特性の一例を示すグラフ図。
【図１０】車両出力の特性の一例を示すグラフ図。
【図１１】前進時と後進時におけるペダル反力と車両出力の特性の一例を示す図。
【図１２】前進時と後進時におけるペダル特性の切り替え方法の一例を示す図。
【図１３】前進時と後進時におけるペダル特性の切り替え方法の一例を示す図。
【図１４】後進時において衝突の危険がある時にペダルを動かす場合の一例を示す模式図。
【図１５】後進時において衝突の危険がある時にペダルを動かす方法の一例を示す図。
【符号の説明】
【００７３】
１…ペダル装置、３…操作入力部、４…アクチュエータ、６…ペダル踏力検出手段、７…操作状態検出手段、８…操作入力演算装置、１２…ペダル位置検出手段、３０，４０，５０，６０，７０，８０…車両出力装置、１１１…通信経路、２５６…シフトポジションスイッチ、２６０…外界認識センサ
【図１】
2006281808.tif 000003
【図２】
2006281808.tif 000004
【図３】
2006281808.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006281808.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006281808.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006281808.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2006281808.tif 000013
【図１２】
2006281808.tif 000014
【図１３】
2006281808.tif 000015
【図１４】
2006281808.tif 000016
【図１５】
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