(57)【要約】【課題】ペダルを素早く踏み込むことができ、強い駆動力や制動力を素早く発生させることのできるようにする。【解決手段】ペダル速度が速度閾値５５３を超えた場合は、ペダル反力を低下させる。あるいは、ペダル位置及びペダル踏力を検出し、検出した位置とペダル踏力とに基づいて、ペダル速度が速いほど、ペダル反力を低下させる。【選択図】図１５
2006281803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダルと、
前記ペダルのペダル位置あるいはペダル速度を検出するペダル位置検出手段と、
検出された前記ペダル位置に応じて大きくなる剛性反力と前記ペダル速度に応じて大きくなる粘性反力を含んでなるペダル反力を演算する演算手段であって、前記ペダル速度が所定値を超えたときのペダル位置よりも奥側（踏み込み方向）の前記ペダルが踏み込まれる領域に生じるペダル反力が、前記ペダル速度が前記所定値を超えないときの予め設定されているペダル反力よりも小さくなるように制御する前記演算手段と、
前記演算手段の出力に基づいて制御されて動作するアクチュエータとを備えることを特徴とするペダル装置。
【請求項２】
請求項１記載のペダル装置において、前記ペダル速度が前記所定値を上回った後は、前記ペダル速度に応じて前記ペダル反力を制御することを特徴とするペダル装置。
【請求項３】
請求項１記載のペダル装置において、前記ペダル速度が所定値を超えたとき、前記ペダル反力のうちの粘性反力を、前記ペダル速度が前記所定値を超えていない場合に対して設定されている粘性反力より小さくなるように制御することを特徴とするペダル装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のペダル装置において、前記ペダル位置が所定のペダル位置を超えている場合に、前記ペダル反力を、前記ペダル速度が前記所定値を超えていない場合に対して設定されているペダル反力よりも小さくなるように制御することを特徴とするペダル装置。
【請求項５】
請求項１〜４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。
【請求項６】
ペダルと、ペダル位置検出手段と、アクチュエータとを備え、ペダル位置に応じて大きくなる剛性反力とペダル速度に応じて大きくなる粘性反力を含んでなるペダル反力を前記アクチュエータにより電気的に制御できるペダル装置であって、
ペダル速度が所定値を超えたとき、ペダル速度が前記所定値を超えたペダル位置よりも奥側に前記ペダルが踏み込まれた領域のペダル反力を、ペダル速度が前記所定値を超えていない場合に対して設定されているペダル反力よりも小さくなるように制御することを特徴とするペダル装置。
【請求項７】
請求項６記載のペダル装置において、前記ペダル速度が前記所定値を上回った後は、前記ペダル速度に応じて前記ペダル反力を制御することを特徴とするペダル装置。
【請求項８】
請求項６記載のペダル装置において、前記ペダル速度が所定値を超えたとき、前記ペダル反力のうちの粘性反力を、前記ペダル速度が前記所定値を超えていない場合に対して設定されている粘性反力より小さくなるように制御することを特徴とするペダル装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項記載のペダル装置において、前記ペダル位置が所定のペダル位置を超えている場合に、前記ペダル反力を、前記ペダル速度が前記所定値を超えていない場合に対して設定されているペダル反力よりも小さくなるように制御することを特徴とするペダル装置。
【請求項１０】
ペダルと、ペダル位置検出手段と、ペダル踏力検出手段と、アクチュエータとを備え、
前記ペダル位置検出手段により検出したペダル位置及び前記ペダル踏力検出手段により検出したペダル踏力とに基づいて、前記アクチュエータにより前記ペダル位置あるいはペダル反力を電気的に制御し、ペダル速度が速いほど前記ペダル反力を低下させることを特徴とするペダル装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０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。
【請求項１２】
ペダルと、ペダル位置検出手段と、アクチュエータとを備え、ペダル位置に応じて大きくなる剛性反力とペダル速度に応じて大きくなる粘性反力を含んでなるペダル反力を前記アクチュエータにより電気的に制御できる自動車であって、
前記ペダル速度が所定値を超えたとき、前記ペダル速度が前記所定値を超えたペダル位置よりも奥側に前記ペダルが踏み込まれた領域のペダル反力を、前記ペダル速度が前記所定値を超えていない場合に対して設定されているペダル反力よりも小さくなるように制御することを特徴とする自動車。
【請求項１３】
請求項１２記載の自動車において、前記ペダル速度が前記所定値を上回った後は、前記ペダル速度に応じて前記ペダル反力を制御することを特徴とする自動車。
【請求項１４】
請求項１２記載の自動車において、前記ペダル速度が所定値を超えたとき、前記ペダル反力のうちの粘性反力を、前記ペダル速度が前記所定値を超えていない場合に対して設定されている粘性反力より小さくなるように制御することを特徴とする自動車。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか１項記載の自動車において、前記ペダル位置が所定のペダル位置を超えている場合に、前記ペダル反力を、前記ペダル速度が前記所定値を超えていない場合に対して設定されているペダル反力よりも小さくなるように制御することを特徴とする自動車。
【請求項１６】
請求項１２〜１５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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペダル反力を電気的に制御可能なペダル装置及びそれを備えた自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車のペダルは、アクセルワイヤやマスタシリンダに機械的に連結されているため、その位置と反力との関係は一意に決定されていた。近年、いわゆるバイワイヤと呼ばれる技術により、ペダル位置と反力との関係を任意に設定できるようになっており、そのペダル位置と反力との関係をどのように制御するかについて検討が重ねられている。例えば、ペダルフィーリングの向上を目的として、ペダルを早く踏み込むほど、大きなペダル反力を発生させるペダル装置が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９３７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車のブレーキ又はアクセルの操作においては、ペダル踏力及び踏み込み速度が重要な意義を有する。一方、人間の足の出せる出力は仕事率（力と速度との積）で表されるため、一般的に、強いペダル踏力で早く踏み込むことは難しい。
【０００５】
上記従来技術では、ペダルフィーリングの向上を目的として、ペダルを早く踏み込むほど、大きなペダル反力を発生させているが、強い駆動力や制動力を素早く発生させる必要がある場合について、さらに考慮する余地がある。
【０００６】
本発明は、ペダルを素早く踏み込むことができ、強い駆動力や制動力を素早く発生させることのできるペダル装置及びそのペダル装置を備えた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】
【０００７】
本発明では、アクチュエータによりペダル位置あるいはペダル反力を電気的に制御するペダル装置において、ペダル速度が所定値を超えた場合は、ペダル反力を低下させる。あるいは、ペダル位置及びペダル踏力を検出し、検出した位置とペダル踏力とに基づいて、ペダル速度が速いほど、ペダル反力を低下させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、ペダル速度に応じてペダル反力が低下するので、より小さな力でより速くペダルを操作することができる。よって、加速や減速を素早く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は本発明の実施例１を構成するシステムの模式図、図２は実施例１を構成するシステムのブロック図である。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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を含む。ペダル位置検出手段１２はペダル位置を検出ものであり、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し、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。また、ペダル位置検出手段１２には、例えばセンサ２２２，２２３，２２４で検出された信号に基づいてペダル位置あるいはペダル速度を算出する演算手段が含まれていても良い。また、ペダル位置検出手段１２に含まれる演算手段は、操作入力演算装置８と共通であっても良い。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
操作入力演算装置８は、操作情報を用いて、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。ペダル位置に基づいて車両出力を設定する場合、図１０に示すように下に凸になるように車両出力を設定する。
【００４９】
図１１は、本発明によるペダル装置の反力特性の実施例を示す図である。図１１（ａ）に示したペダル反力５０１は、ペダル位置に対するペダル反力の特性例を表わしている。図１１（ｂ）に示したペダル速度５０２は、ペダル位置に対するペダル速度の一例を表す図である。ペダル速度５０２は、踏み込みの最中に踏み込み速さを変化させながら踏み込んでいる様子を示している。
【００５０】
ペダル反力５０３は、ペダル速度によらずペダル反力を発生した場合のペダル位置に対するペダル反力の特性を示している。ペダルを速度閾値５０７よりも遅いペダル速度で踏み込んだ場合、ペダル反力５０３に従ったペダル反力が発生する。速度閾値５０７は、ペダル反力を小さくするかどうかを判定するためのペダル速度の閾値である。速度閾値５０７は、通常の車両走行時にはペダル反力５０３になり、運転者が奥まで踏み抜きにくいペダル速度で踏み込んだ時だけペダル反力を小さくするような値に設定する。速度閾値５０７は一般的にペダル端で０．３〜０．５ｍ／ｓ程度である。
【００５１】
時点５０６はペダル速度が速度閾値５０７を超えた瞬間であり、ペダル位置５０８はペダル速度が速度閾値５０７を超えた瞬間のペダル位置である。ペダル反力５０４は、時点５０６でペダル速度が速度閾値５０７を超えた場合のペダル位置５０８より奥側のペダル反力の一例である。ペダル反力５０４はペダル反力５０３の傾きに所定のゲインをかけた傾きを持つペダル反力５０３からペダル反力５０４を計算するためのゲインは、一般的に０．２〜０．５である。ペダル反力５０４を用いる場合、元のペダル反力５０３の特性に応じた曲線となるため踏み込んだ時の違和感が少なくなるメリットがある。
【００５２】
ペダル反力５０５は、時点５０６でペダル速度が速度閾値５０７を超えた場合のペダル位置５０８より奥側のペダル反力の他の例である。ペダル反力５０５は、ペダル反力５０３に関わらず一定の傾きを持つ。ペダル反力５０５のペダル位置５０８より奥側のペダル反力のペダル位置に対する傾きは、一般的に１５００〜２５００Ｎ／ｍである。このペダル反力５０５を用いる場合、元のペダル反力５０３の特性に関わらずペダル反力を小さくするので、ペダル反力５０３が元々大きな反力を持つ堅いペダルとなっていた場合、ペダル踏力を大きくできない運転者でもペダルを踏み込みやすくすることが出来る。
【００５３】
図１２は、ペダル装置の反力特性の他の実施例を示す図である。本実施例では、ペダル装置１を速度閾値５１４よりも遅いペダル速度で踏み込んだ場合、ペダル装置１はペダル反力５０３に従った反力を発生する。速度閾値５１４はペダル反力を小さくするかどうかを判定するためのペダル速度の閾値である。速度閾値５１４は、通常の車両走行時にはペダル反力５０３になり、運転者が奥まで踏み抜きにくいペダル速度で踏み込んだ時だけペダル反力を小さくするような値に設定する。図１２の反力特性に従えば、ペダル反力を小さくする割合は図１１の場合よりも急でないないため、一般的に速度閾値５１４は速度閾値５０７よりも小さくすることが出来る。速度閾値５１４は一般的に、ペダル端で０．２〜０．４ｍ／ｓ程度である。
【００５４】
時点５１６は、ペダル速度が速度閾値５１４を超えた瞬間である。ペダル位置５１５は、ペダル速度が速度閾値５１４を超えた瞬間のペダル位置である。ペダル反力５１０は、時点５１６でペダル速度が速度閾値５１４を超えた場合のペダル位置５１５より奥側のペダル反力である。ペダル反力５１０は、ペダル反力５０３の傾きに所定の反力倍率をかけた傾きを持つ。
【００５５】
ペダル反力５０３からペダル反力５１０を計算するための反力倍率は、図１２（ｃ）から求めることが出来る。反力倍率５１７は、ペダル速度が速度閾値５１４を超えるまで１である。そのため、ペダル速度が速度閾値５１４を超えるまでペダル反力は５０３に従う。図示の反力倍率５１１は、ペダル速度が速度閾値５１４を超えた場合の反力倍率の一例であり、ペダル速度に比例して直線的に小さくなる。反力倍率５１２は、ペダル速度が速度閾値５１４を超えた場合の反力倍率の他の例を示し、ペダル速度に応じて上に凸になるような曲線で小さくなる。反力倍率５１３は、ペダル速度が速度閾値５１４を超えた場合の反力倍率の他の例を示し、ペダル速度に応じて下に凸になるような曲線で小さくなる。
【００５６】
反力倍率５１１，５１２，５１３は、元々のペダル反力５０３に応じて適当な特性のものを用いることが出来る。例えば、ペダル反力５０３がペダル位置に対して比較的ペダル反力が大きい堅いペダルの特性であった場合、ペダル速度が速くなった際に速やかにペダル反力を小さくする必要があるため反力倍率５１３を用いる。ペダル反力５０３がペダル位置に対して比較的ペダル反力が小さい柔らかいペダルの特性であった場合、ペダル速度が速くなってもある程度ペダル反力を残しておいた方がフィーリングが良く、操作もしやすいため、反力倍率５１１を用いる。反力倍率５１１，５１２，５１３はペダル速度が大きくなると小さくなるが、一定の値より小さくならない。反力倍率５１１，５１２，５１３の最小値は０〜１の任意の値に設定することが可能であるが、ペダルとしてのフィーリングを損なわない程度の値にするべきであり、一般的に０．３〜０．５程度にすることが望ましい。
【００５７】
図１２に示したペダル装置の反力特性によれば、ペダル速度が速度閾値５１４を超えた時のペダル反力の変化が図１１の場合のように突然でないため、運転者に違和感を与えることが少ない。また、早く踏み込めば踏み込むほどペダル反力が小さくなるため、一種の正帰還となってさらに早く踏むことができるため、小さいペダル踏力でも素早く踏み込むことが出来るようになる。人間の足は速く踏み込む場合はあまり力が出せず、強く踏み込む場合はあまり早く踏み込めないのが一般的である。そのため、図１２に示したような反力特性を採用すれば、運転者の下肢に負荷をかけずに違和感のない早い踏み込みが可能となる。
【００５８】
図１３は、ペダル装置の反力特性の他の実施例を示す図である。ペダル反力５２０は、ペダル位置に依存して変化する剛性反力である。ペダル反力５２１は、剛性反力及びペダル速度に依存して変化する粘性反力を含んだペダル位置に対するペダル反力である。ペダル反力５２２は、ペダル速度に応じて比例的に粘性反力が大きくなる場合のペダル位置に対するペダル反力の特性である。
【００５９】
本実施例の場合、ペダル装置１を速度閾値５２７よりも遅いペダル速度で踏み込んだ場合、ペダル装置１はペダル反力５２２に従った反力を発生する。速度閾値５２７は、ペダル反力を小さくするかどうかを判定するためのペダル速度の閾値である。速度閾値５２７は、通常の車両走行時にはペダル反力５２２になり、運転者が奥まで踏み抜きにくいペダル速度で踏み込んだ時だけペダル反力を小さくするような値に設定する。図１３に従えば、元々速度に応じて大きくなる粘性反力に制限をかける方式であるため、一般的に速度閾値５２７は速度閾値５０７よりも小さくすることが出来る。速度閾値５２７は一般的に、ペダル端で０．２〜０．４ｍ／ｓ程度である。
【００６０】
時点５３３は、ペダル速度が速度閾値５２７を超えた瞬間である。ペダル位置５３２は、ペダル速度が速度閾値５２７を超えた瞬間のペダル位置である。ペダル反力５２３は、ペダル速度が速度閾値５２７を超えた時に粘性反力に制限をかけた場合のペダル反力であり、ペダル位置に応じた剛性反力と図１３（ｂ）（ｄ）に示す粘性反力からなる。図示の粘性反力５２５は、ペダル速度が速度閾値５２７を超えた時に粘性反力に制限をかけない場合の粘性反力である。粘性反力５２６は、ペダル速度が速度閾値５２７を超えた時に粘性反力に制限をかけた場合の粘性反力である。
【００６１】
粘性反力５２９は、ペダル速度が速度閾値５２７を超えた時に粘性反力に制限をかけない場合の粘性反力である。粘性反力５３０，５３１は、ペダル速度が速度閾値５２７を超えた時に粘性反力に制限をかけた場合の粘性反力である。ペダル反力５２２がペダル位置に対して比較的ペダル反力が小さい柔らかいペダルの特性であった場合、ペダル速度が速くなってもある程度ペダル反力を残しておいた方がフィーリングが良く、操作もしやすいため、粘性反力５３０を用いる。一方、ペダル反力５２２がペダル位置に対して比較的ペダル反力が大きい堅いペダルの特性であった場合、ペダル速度が速くなった際に速やかにペダル反力を小さくする必要があるため粘性反力５３１を用いる。
【００６２】
図１３に示したペダル装置の反力特性によれば、ペダル速度が速度閾値５２７よりも大きい時に粘性反力に制限をかけることで、本来早く踏み込みたい時にペダル反力が大きくなって奥まで踏み込めなくなる事を防ぐことが出来る。また、ペダル速度が速度閾値５２７よりも大きい時に粘性反力に制限をかけることで、ペダルの速度に応じた自然なペダル反力の低減を行うことが出来る。そのため、運転者に違和感を持たせず、ペダルを踏み込みやすくすることが出来る。
【００６３】
図１３に示したペダル装置の反力特性の場合、粘性反力に制限をかけるため、剛性反力５２０が元々大きい堅いペダルに対しては、十分な効果を上げることが出来ない可能性がある。従って、図１３に示した方式によるペダル反力の低減は、図１１に示した方式あるいは図１２に示した方式によるペダル反力低減と組み合わせて用いることが望ましい。
【００６４】
図１４は、図１１乃至図１３を用いて説明した実施例において、位置閾値を適用した例を示す図である。図１４に示したペダル装置の反力特性においては、ペダル速度が速度閾値５４６を超えても、ペダル位置が位置閾値５４４を超えていない場合、ペダル反力を小さくしない。図示の例の場合、ペダル位置範囲５４７においてペダル速度が速度閾値５４６を超えているのにペダル反力が小さくなっていない。位置閾値による制限は、図１１〜１３に示したペダル反力制御方式の全てに適用することが出来る。
【００６５】
一般に、ペダル位置が小さいほどペダル反力が小さいため、ペダル位置が小さいところでペダル速度が速くなりやすい。踏み込みに大きな力が必要ない手前でのペダル速度に応じてペダル反力が小さくなると、運転者に違和感を与えると共に、操作性を悪化させてしまう。図１４に示したように位置閾値を用いることにより、ある程度踏み込んだ上でペダル速度が速い場合のみペダル反力を小さくすることが出来るため、早く強く踏み込むことがしづらい踏み込み領域において、違和感がなく、操作性の良い、踏み込みやすいペダルを実現することが出来る。
【００６６】
図１５は、本実施例による制動力の時間変化を示す説明図である。図１５（ｄ）はペダル速度の時間変化を示した図であり、５５５はペダル速度の時間変化の例を示している。図１５（ｃ）はペダル位置の時間変化を示した図であり、５５７は本発明を適用しない場合のペダル位置、５５８は本発明を適用した場合のペダル位置である。図１５（ｂ）はペダル踏力の時間変化を示す図であり、５６０は本発明を適用しない場合のペダル踏力、５６１は本発明を適用した場合のペダル踏力である。図１５（ｂ）のペダル踏力は、ペダル反力と言い換えても良い。図１５（ａ）は制動力（車両出力）の時間変化を示す図であり、５６３は本発明を適用しない場合の制動力、５６４は本発明を適用した場合の制動力である。
【００６７】
図の例では、図１５（ｃ）及び図１５（ｄ）に示すように、時間５５２において速度閾値５５３と位置閾値５５４を共に超えたため、図１５（ｂ）に示すようにペダル踏力あるいはペダル反力が小さくなる。ペダル反力が小さくなるので、図１５（ｂ）に示すように、ペダル位置が大きくなる。ペダル位置が大きくなって奥まで踏み込んでいる結果として、図１５（ａ）に示すように、車両出力が大きくなっている。したがって、本来はペダル反力が大きくなってしまう奥の方まで、比較的小さい踏み力でペダルを早く踏み込むことが出来ている。このように本発明によると、ペダル速度が所定値以下の場合は、通常の粘性反力によりペダル速度に応じて堅くなるフィーリングの良いペダルを実現することが出来ると共に、ペダル速度が所定値を超え、早く大きな車両出力を得たい場合においてはペダルが必要以上に堅くなりすぎることを防ぎ、違和感のない、操作性の良い、踏み込みやすいペダルを実現することが出来る。
【実施例２】
【００６８】
本発明を、マスタシリンダと油圧配管を持つ、従来の電動ブレーキシステムにも適用した例について説明する。図１６は本発明の実施例２のシステムを示す模式図、図１７は実施例２のシステムを示すブロック図である。本発明は、図１６に示すようなマスタシリンダと油圧配管を持つ従来からあるブレーキシステムにおいても同様に適用することが出来る。
【００６９】
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に制動をかけ減速するための制動出力装置６０５〜６０８を備える。制動出力装置６０５〜６０８は、油圧によってピストンをロータに押しつけ摩擦材によって車両に制動をかけ減速するための油圧キャリパである。ペダル装置１と制動出力装置６０５〜６０８の間は機械的接続あるいは油圧配管を介して接続されており、ペダル装置１と制動出力装置６０５〜６０８の間には電気的な信号のやりとりがない。
【００７０】
ペダル装置１はアクチュエータ４を備え、ペダル位置あるいはペダル反力を電気的に制御可能なペダル装置である。ペダル装置１は、操作入力部３に加えられたペダル踏力に応じてペダル位置をストロークし、ペダル位置に応じたペダル反力を生成する。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。ペダル装置への操作入力は、プッシュロッド６０１を介して負圧ブースタ６０２で倍力される。倍力された操作入力は、マスタシリンダ６０３で油圧に変換される。マスタシリンダ６０３で生成された油圧は、配管を介して油圧モジュール６０４に達し、油圧モジュール６０４で分配され油圧キャリパ６０５〜６０８に伝達される。
【００７１】
実施例２においては、ペダル位置と制動力の関係は機械的な条件により決定されてしまうが、ペダル位置とペダル反力及びペダル踏力と制動力の関係は、ペダル装置を電気的に制御することにより可変とすることが出来る。実施例１において説明された本発明の基本的な方式は、ペダル位置に対する制動力の関係が可変であることを必須としない。そのため、本発明の基本的な方式は、実施例２にも適用することが可能である。したがって、バイワイヤ技術によらない従来の車両であっても、本発明のペダル装置１を用いるだけで本発明の基本的な方式を適用しその主たる効果を享受することが可能である。
【実施例３】
【００７２】
図１８は実施例３のシステムを示す模式図、図１９は実施例３のシステムを示すブロック図である。本発明は、図１８に示したシステムにおいても同様に適用することが出来る。
【００７３】
運転者が車両を運転するために操作するペダル装置１は、アクチュエータ４を備え、ペダル位置あるいはペダル反力を電気的に制御可能である。ペダル装置１は、操作入力部３に加えられた操作力あるいはペダル踏力に応じてペダル位置をストロークし、ペダル位置に応じたペダル反力を生成する。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。
【００７４】
７１１は車両に駆動をかけ加速するための駆動出力装置であり、ガソリンや軽油を燃料として車両を駆動し加速するためのエンジンである。ペダル装置１とエンジン７１１の間は機械的接続あるいはアクセルワイヤを介して接続されており、ペダル装置１とエンジン７１１の間には電気的な信号のやりとりがない。ペダル装置１への操作入力は、部材７０１に接続されたアクセルワイヤ７０２を介してスロットル７１２のスロットル開度を操作する。エンジン７１１は、スロットル７１２のスロットル開度に応じて車両を駆動する。
【００７５】
実施例３においては、ペダル位置と駆動力の関係は機械的な条件により決定されてしまうが、ペダル位置と反力及びペダル踏力と駆動力の関係は、ペダル装置を電気的に制御することにより可変とすることが出来る。実施例１において説明された本発明の基本的な方式はペダル位置に対する駆動力の関係が可変であることを必須としない。そのため、本発明の基本的な方式は実施例３に適用することが可能である。従って、バイワイヤ技術によらない従来の車両であっても、本発明によるペダル装置１を用いるだけで本発明の基本的な方式を適用しその主たる効果を享受することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【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実施例を示すグラフ図。
【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実施例を示すグラフ図。
【図１０】車両出力の特性の一実施例を示すグラフ図。
【図１１】ペダル装置の反力特性の一実施例を示す図。
【図１２】ペダル装置の反力特性の一実施例を示す図。
【図１３】ペダル装置の反力特性の一実施例を示す図。
【図１４】図１１乃至図１３において、位置閾値を適用した実施例を示す図。
【図１５】本実施例による制動力の時間変化を示す図。
【図１６】本発明の他の実施例のシステム構成図。
【図１７】本発明の他の実施例のシステムブロック図。
【図１８】本発明の他の実施例のシステム構成図。
【図１９】本発明の他の実施例のシステムブロック図。
【符号の説明】
【００７７】
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、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
【図１】
2006281803.tif 000003
【図２】
2006281803.tif 000004
【図３】
2006281803.tif 000005
【図４】
2006281803.tif 000006
【図５】
2006281803.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006281803.tif 000009
【図８】
2006281803.tif 000010
【図９】
2006281803.tif 000011
【図１０】
2006281803.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2006281803.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2006281803.tif 000017
【図１６】
2006281803.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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