(57)【要約】【課題】所定のアクセル開度（アクセルペダル踏込量）を維持している状態での反力を低減して運転者の疲労や違和感を解消する。【解決手段】車両のアクセルペダルを踏み込む踏力に対抗する反力を、踏込量の増大に応じて増大させた後に低下させるアクセルペダルの反力付与装置において、アクセルペダルが踏み込まれて踏込量が予め定めた所定値になった場合に、踏込量が所定値未満の状態における踏込量の増大量に対する反力の増大割合よりも大きい割合で反力を増大させる反力増大制御を実行し、反力増大制御は、アクセルペダルが踏み込まれた場合の踏込速度に応じて反力を増大させ、かつ踏込速度の低下に応じて、増大させた反力を減少させる制御である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のアクセルペダルを踏み込む踏力に対抗する反力を、前記アクセルペダルの踏込量の増大に応じて増大させた後に低下させるアクセルペダルの反力付与装置において、
前記アクセルペダルが踏み込まれて踏込量が予め定めた所定値になった場合に、踏込量が前記所定値未満の状態における前記踏込量の増大量に対する反力の増大割合よりも大きい割合で反力を増大させる反力増大制御を実行し、
前記反力増大制御は、前記アクセルペダルが踏み込まれた場合の踏込速度に応じて前記反力を増大させ、かつ前記踏込速度の低下に応じて、増大させた前記反力を減少させる制御である
ことを特徴とするアクセルペダルの反力付与装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ際に、踏み込みの感触を運転者に与えるための反力をアクセルペダルに付与する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、車両に設けられているアクセルペダルは、車両の加減速操作を行うペダルであり、エンジンを搭載している車両にあっては、アクセルペダルが踏み込まれることによりスロットルバルブの開度が増大してエンジンの出力が増大し、またモータを駆動力源とする電気自動車にあってはモータに流す電流が増大してモータトルクが増大し、その結果、車両の駆動力が増大する。さらに、自動変速機を搭載している車両においては、アクセルペダルが踏込量として現れている運転者の加速意図を車両の駆動状態に反映させるために、アクセルペダルの踏込量に基づいてダウンシフトを実行する場合がある。
【０００３】
このようにアクセルペダルの踏込量に応じてエンジンの出力や変速機での変速比など、車両の駆動状態が変化する。その車両の駆動状態の変化を運転者が体感できるようにするために、アクセルペダルを踏み込む踏力に対抗する反力を変化させることが従来行われている。例えば、特許文献１には、キックダウンなどのダウンシフトの判断が成立する開度までアクセルペダルを踏み込んだ場合、その開度でアクセルペダルの踏み込みに対する反力を増大させる反力増大制御を実施するように構成された装置が記載されている。また、特許文献２には、アクセルペダルの踏込速度に応じて反力を異ならせるように構成された装置が記載されており、その装置では、踏込速度が遅いほど反力を小さくし、あるいは踏込速度が速いほど反力を小さくする。特許文献３には、アクセルペダルの踏込速さを判定する判定値を走行路の状態に応じて異ならせ、アクセルペダルの踏込速度がその判定値以上の場合に、アクセルペダルの踏み込みに対する反力を設定するように構成された装置が記載されている。そして、特許文献４には、アクセルペダルの踏み込みに対する反力を設定するものの、踏込速度が所定値以下の場合には反力を感じ取れない不感帯を設け、反力を感じ取れる踏込速度であれば、踏込速度が速いほど反力が小さくなるように構成された装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１８１４１０号公報
【特許文献２】特開２０１６−０００５８１号公報
【特許文献３】特開２０１２−１４８７０４号公報
【特許文献４】特開２００７−０３０８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された装置は、アクセルペダルの踏込量に基づいて反力を設定し、また特許文献２や特許文献３あるいは特許文献４に記載された装置ではアクセルペダルの踏込速度に基づいて反力を設定している。しかしながら、特許文献１に記載されているように、リターンスプリングなどの復帰動作のための復帰機構による反力（いわゆるベース反力）に付加する反力を、アクセルペダル踏込量に基づいて設定する装置では、例えばキックダウンの生じる踏込量（いわゆるキックダウンポイント）で付加反力が極大（もしくは最大）となり、それ以上に踏み込まれた場合に付加反力を減少させるとしても、アクセルペダルの踏込量がキックダウンポイントもしくはそれより僅かに小さい踏込量に維持された場合には、付加反力が極大（もしくは最大）程度に増大したままとなる。そのため、運転者は踏込量を維持するために大きい踏力を維持しなければならず、運転者を疲労させ、また違和感を与える可能性がある。また、アクセルペダルの踏込量が大きいほど、エンジンなどの駆動力源の出力が増大し、またダウンシフトが生じやすくなるのであるから、特許文献２ないし４に記載されているように、踏込速度に基づいて反力を制御する構成では、運転者の意図に必ずしも対応した反力にならない可能性がある。
【０００６】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、車両の走行状態もしくは運転状態の変化をアクセルペダルの踏力に対する反力として運転者に違和感を生じさせることなく的確に感知させることができるアクセルペダルの反力付与装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明は、車両のアクセルペダルを踏み込む踏力に対抗する反力を、前記アクセルペダルの踏込量の増大に応じて増大させた後に低下させるアクセルペダルの反力付与装置において、前記アクセルペダルが踏み込まれて踏込量が予め定めた所定値になった場合に、踏込量が前記所定値未満の状態における前記踏込量の増大量に対する反力の増大割合よりも大きい割合で反力を増大させる反力増大制御を実行し、前記反力増大制御は、前記アクセルペダルが踏み込まれた場合の踏込速度に応じて前記反力を増大させ、かつ前記踏込速度の低下に応じて、増大させた前記反力を減少させる制御であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、アクセルペダルが踏み込まれ、その踏込量が所定値に達すると、それまでの反力の増大割合より大きい割合で反力が増大させられる。その反力は、踏込速度に応じた大きさに設定され、したがってアクセルペダルが踏み込まれている状態ではその踏込速度に応じた大きさの反力になる。その後、踏み込みの意図に応じた踏込量に達するなどのことにより踏込速度が減じられると、踏込量が前記所定値に達することにより増大させられた反力が、踏込速度の低下に応じて減少させられる。その結果、意図した踏込量に達してその踏込量に維持する場合、増大制御によって増大させられた反力がゼロになり、もしくは減少させられるので、アクセルペダルの踏込量を維持する踏力は、減少した反力分、小さくてよく、運転者の疲労や違和感を回避もしくは抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施形態における反力付与装置が搭載される車両の一例を模式的に示す図である。
【図２】変速線図の一例を示す図である。
【図３】アクセルペダルおよびそれに関連する機構を示す図である。
【図４】ＥＣＵの構成を説明するためのブロック図である。
【図５】この発明の実施形態における制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図６】付加反力を踏込速度に応じて定めた制御マップの一例を示す図である。
【図７】図５に示す制御を行った場合の反力実行フラグ、アクセル開度、アクセル踏込速度、付加反力発生部による付加反力、運転者による踏力の変化の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、この発明の実施形態における反力付与装置が搭載される車両の一例を模式的に示している。駆動力源１の出力側に変速機２が連結され、変速機２から出力されたトルクが終減速機（デファレンシャルギヤ）３を介して左右の駆動輪４に伝達される。駆動力源１は、ガソリンエンジンなどの内燃機関や電気モータ、あるいはこれらを併用したハイブリッド型駆動力源などのいずれであってもよく、運転者による駆動力操作に基づいて出力を増減する。例えば内燃機関であれば、駆動力操作量に応じて電子スロットルバルブのスロットル開度やフューエルインジェクターによる燃料噴射量が制御され、また電気モータであれば、駆動力操作量に応じて電流値が増減される。以下の説明では駆動力源１をエンジン１と記す。
【００１１】
変速機２は、変速比を段階的に変化させることのできる変速機であり、クラッチやブレーキなどの係合機構の係合状態および解放状態に応じて変速段が設定される自動変速機がその例である。なお、変速機２は、変速比を段階的に切り替える無段変速機やハイブリッド式の電気無段変速機であってもよい。有段式の自動変速機の場合、変速段は車両の走行状態に応じて設定される。その変速制御は、アクセル開度で代表される要求駆動量と、車両の走行状態を表すパラメータの一例である車速とによって変速段を決めてある変速マップに基づいて行われる。図２に変速マップの一例を模式的に示してあり、横軸に車速Ｖを採り、縦軸にアクセル開度ＡCCを採ってある。屈曲している実線はアップシフト線であり、車速Ｖとアクセル開度ＡCCとによって決まる車両状態がそのアップシフト線を図２の左側から右側に、もしくは上側から下側に横切るように変化することによりアップシフトの判断が成立し、設定するべきギヤ段が決まるように構成されている。図２の屈曲した破線はダウンシフト線であって、アップシフト線に対して所定のヒステリシスがあるように設定されている。アクセル開度ＡCCおよび車速Ｖで決まる車両状態がダウンシフト線を図２の右側から左側に、もしくは下側から上側に横切るように変化することによりダウンシフトの判断が成立し、設定するべき変速段が決まる。なお、この実施形態において、変速や変速段を判断するための車両状態は、車速Ｖに替えてこれに相当する他の所定の回転部材の回転数や、アクセル開度ＡCCに替えてこれに相当する検出データによって求めてもよい。
【００１２】
図３にアクセルペダル５およびそれに関連する機構を示してある。アクセルペダル５は、所定の支点６を中心に回転するように吊り下げた状態に車室のフロアー（それぞれ図示せず）の近くに設けられたレバー７とそのレバー７の下端部に設けられた踏面８とを有している。また、アクセルペダル５を所定の原点位置に復帰回動させる方向の反力を生じる反力装置９が設けられている。その反力装置９による反力に打ち勝つ踏力を踏面８に掛けることにより、アクセルペダル５が原点位置から回転する。その回転角度を踏込量として検出するとともに検出信号を出力するアクセル開度センサ１０が設けられている。このアクセル開度センサ１０は、従来車両に使用されているセンサと同様の構成のものであってよい。
【００１３】
反力装置９は、アクセルペダル５を原点位置に戻す方向に弾性力を発生するリターンスプリング１１と、リターンスプリング１１による反力に加えて前記踏力に抗する力を発生する付加反力発生部１２とを備えている。付加反力発生部１２は一例として、電気的に制御されて付加反力を発生する機構を有し、電磁気力や摩擦力などを付加反力としてアクセルペダル５に付与するように構成されている。この付加反力発生部１２として、前述した特許文献２や特許文献３に記載されている機構を採用することができる。
【００１４】
エンジン１の出力や変速機２の変速、ならびに反力装置９による反力の制御を電気的に行うように構成されており、それらの制御を行う電子制御装置（ＥＣＵ）１３が設けられている。ＥＣＵ１３は、この発明の実施形態におけるコントローラに相当し、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや、予め記憶しているデータを使用して演算を行い、演算の結果を制御指令信号として出力するように構成されている。ＥＣＵ１３の構成を図４にブロック図で示してある。
【００１５】
ＥＣＵ１３は、反力制御部１４と、変速機制御部１５と、エンジン制御部１６と、前述した変速マップなどのマップやデータを記憶している記憶部１７とを備えている。またＥＣＵ１３には制御に使用するデータとして、前述したアクセル開度センサ１０によって検出したアクセル開度ＡCC、車速センサ１８によって検出した車速Ｖ、エンジン１の回転数などのエンジン１の動作状態を示す信号、変速機２で設定されている変速段や各種の回転数などが入力されている。そして、ＥＣＵ１３は、それらのデータおよび記憶部１７のデータなどを使用して演算を行い、その演算の結果をエンジン１や変速機２ならびに反力装置９に制御指令信号として出力するように構成されている。
【００１６】
アクセルペダル５が踏み込まれた場合の上記ＥＣＵ１３による制御の一例を説明すると、運転者は駆動力を増大させて加速する場合にアクセルペダル５を踏み込む。アクセルペダル５が踏み込まれることによりアクセル開度ＡCCが増大し、その検出信号がＥＣＵ１３に入力される。なお、アクセルペダル５が踏み込まれるとリターンスプリング１１が圧縮もしくは伸長されるので、アクセルペダル５の踏力に対する反力が踏込量（アクセル開度ＡCC）に応じて（比例して）増大する。一方、反力制御部１４では、アクセル開度ＡCCやその増大速度に応じて付加反力を演算し、演算して得られた付加反力を発生するべく反力装置９に制御指令信号を出力する。
【００１７】
また、エンジン制御部１６は、アクセル開度ＡCCとして現れている運転者の駆動要求を満たすべくエンジン１に制御信号を出力する。例えばアクセル開度ＡCCに応じたスロットル開度となるように制御指令信号をエンジン１の電子スロットルバルブに出力する。さらに、変速機制御部１５はアクセル開度ＡCCと車速Ｖとで決まる変速段（変速比）を変速マップから求め、その変速段（変速比）を設定するように変速機２に制御指令信号を出力する。
【００１８】
これらの制御のうちアクセルペダル５の反力の制御について説明すると、図５はその制御の一例を説明するためのフローチャートであり、ここに示す制御は前述したＥＣＵ１３によって実行される。先ず、アクセルペダル５の反力の制御中か否かが判断される（ステップＳ１）。自動変速機を搭載した車両では、変速段（変速比）をアクセル開度ＡCCおよび車速Ｖに基づいて設定するドライブポジション以外に、所定のアップシフトを制限するエンジンブレーキポジションやある程度の高車速まで低速側の変速段（変速比）を維持するスポーツモード、所定の低速段を禁止して駆動力の増大を抑制するスノーモードなど、ドライブポジションで発生する駆動力とは異なる駆動力を得る駆動状態を選択することができる場合がある。このようなドライブポジションとは異なる駆動状態が選択されている場合には、アクセルペダル５の操作が駆動力の変化に可及的に直接反映することが好ましいと考えられるので、反力の制御は行わない。ステップＳ１ではこのようなドライブポジション以外の駆動状態が選択されている場合には、アクセルペダル５の反力の制御が実行されないことにより、否定的に判断される。その場合には、図５に示すルーチンを一旦終了する。
【００１９】
これとは反対にステップＳ１で肯定的に判断された場合には、現在のアクセル開度（アクセルペダル５の踏込量）θが読み込まれる（ステップＳ２）。また、このステップＳ２と並行して、あるいはその後にアクセルペダル５の踏込速度ｄθ／ｄｔが求められる（ステップＳ３）。例えば所定時間Ｔ１前のアクセル開度θｍと現在のアクセル開度θとの差を、前記時間Ｔ１で除算することにより踏込速度ｄθ／ｄｔが算出される。なお、時間Ｔ１は、図５に示すルーチンを所定の短いサイクルタイムごとに実行する場合には、そのサイクルタイムとすることができる。
【００２０】
ついで、算出された踏込速度ｄθ／ｄｔが、予め定めた下限値Ａ以上かつ上限値Ｂ以下か否かが判断される（ステップＳ４）。アクセルペダル５がゆっくり踏み込まれていて踏込速度ｄθ／ｄｔの値が小さい場合には、運転者はダウンシフトを伴う大きい加速を求めていないと考えられ、またアクセルペダル５が急激に大きく踏み込まれている場合には、直ちにダウンシフトを伴う加速を行う必要があると考えられる。すなわち踏込速度ｄθ／ｄｔが遅い場合および速い場合には、アクセルペダル５が踏み込まれることに対する反力を変化させて車両の走行状態もしくは駆動状態の新たな制御が開始されたことを運転者に告知する必要性が低いので、このような状態を判断するために、ステップＳ４では算出された踏込速度ｄθ／ｄｔと上記の下限値Ａおよび上限値Ｂとの比較が行われる。算出した踏込速度ｄθ／ｄｔが下限値Ａ未満であった場合、あるいは上限値Ｂを超えていた場合にはステップＳ４で否定的に判断され、その場合は図５に示すルーチンを一旦終了する。
【００２１】
算出した踏込速度ｄθ／ｄｔが下限値Ａ以上かつ上限値Ｂ以下であれば、すなわち下限値Ａと上限値Ｂとで決まる範囲に入っていれば、アクセル開度θが基準値α以上か否かが判断される（ステップＳ５）。このステップＳ５は、リターンスプリング１１によるいわゆる定常的な反力に、付加反力発生部１２による付加反力を加えた反力とするか否かを判断するためのものであり、したがって基準値αは変速の判断が成立する値とすることができる。図２を参照して説明したように、アクセル開度ＡCCと車速Ｖとによって変速段が決まるから、基準値αは、ステップＳ５の判断が行われる時点に設定されている変速段に対するダウンシフト線と当該時点の車速Ｖを示す直線との交点でのアクセル開度ＡCCの値もしくはそれに近い値（大きい値もしくは小さい値）とすることができる。ステップＳ５で否定的に判断された場合には、付加反力を発生させる状態になっていないことにより図５に示すルーチンを一旦終了する。これとは反対にステップＳ５で肯定的に判断された場合には、変速機２で変速が生じるので、その変速の発生もしくは実行をアクセルペダル５の反力もしくはその変化として運転者に告知するために、付加反力を発生させる（ステップＳ６）。具体的には、踏込速度（アクセル開度速度）ｄθ／ｄｔに応じた反力特性値を出力し、アクセルペダル５を踏み込むことに対する反力をそれ以前の反力より増大させる。
【００２２】
図６に反力特性値の一例を示してある。図６の横軸は踏込速度ｄθ／ｄｔを示し、縦軸は付加反力発生部１２で発生させる付加反力を示しており、踏込速度ｄθ／ｄｔが前述した下限値Ａと上限値Ｂとの間にある場合に、踏込速度ｄθ／ｄｔに応じた大きさの付加反力となるように設定してある。この図６に示す反力特性値は制御マップとして前述したＥＣＵ１３の記憶部１７に格納しておくことができる。図６に示す反力特性値について更に説明すると、踏込速度ｄθ／ｄｔが下限値Ａと上限値Ｂとの間の所定の範囲に入っている場合には、付加反力は予め定めた最大値Ｃに設定される。この最大値Ｃは運転者の負担が過度に大きくならないように実験などによって予め決めた値である。踏込速度ｄθ／ｄｔが下限値Ａと上限値Ｂとの間の値で下限値Ａに近いほど、また上限値Ｂに近いほど付加反力は小さい値となり、踏込速度ｄθ／ｄｔが下限値Ａ以下（もしくは未満）および上限値Ｂ以上（もしくは超）であれば、付加反力は「０」になる。これは、踏込速度ｄθ／ｄｔが下限値Ａ未満、および上限値Ｂを超えている場合に、付加反力をアクセルペダル５に加えないことと対応している。なお、図６に示す例では、反力特性値を示す線が台形状をなすように反力特性値を決めてあるが、反力特性値は、その大きさを踏込速度ｄθ／ｄｔとの関係で示す線が長方形あるいは三角形、階段形など適宜の形状となる値に決めてもよく、要は、踏込速度ｄθ／ｄｔが所定値以下の場合に反力特性値が「０」もしくはこれに近い値に小さくなるように構成されていればよい。このようにして決められた反力特性値の出力は、アクセルペダル５の反力がステップ的に増大するように、条件の成立によって瞬時に出力してもよく、あるいはアクセルペダル５の反力が設計上決めた所定の勾配（増大割合）で増大するように出力してもよい。なお、このようにして実行されるステップＳ６の制御がこの発明の実施形態における反力増大制御に相当する。
【００２３】
図５に示す制御例では、上記のステップＳ６で反力特性値を出力した後、現在のアクセル開度θを、図５のルーチンを実行する次のサイクルで踏込速度ｄθ／ｄｔを求める際の直前のアクセル開度θｍ（所定時間Ｔ１前のアクセル開度θｍ）として記憶する（ステップＳ７）。その後、図５のルーチンを一旦終了する。
【００２４】
図５に示す制御を行った場合の反力実行フラグ、アクセル開度、アクセル踏込速度、付加反力発生部１２による付加反力、運転者による踏力の変化の一例を図７にタイムチャートで示してある。図７では運転者がアクセルペダル５を踏み込んでいる状態を示しており、踏込開始直後の所定の時点ｔ０ではアクセル開度がある程度大きくなっており、またその時点のアクセル踏込速度は前述した下限値Ａと上限値Ｂとの間に入っている。さらに、アクセルペダル５を踏み込むことによりリターンスプリング１１が圧縮されるので、踏力（リターンスプリング１１による反力）は踏込量の増大量に応じて次第に増大している。なお、アクセル開度が前述した基準値αに達していないので、付加反力は発生していない。
【００２５】
アクセルペダル５が踏み込まれ続けてアクセル開度が基準値αに達すると（ｔ１時点）、反力実行フラグがＯＦＦからＯＮに切り替わり、それに伴って付加反力が発生させられる。その場合の付加反力は前述したようにアクセル踏込速度に応じて予め定めてある大きさの付加反力である。図７に示す例は、その付加反力を瞬時に発生させる替わりに予め定めた所定の勾配（増大割合）で増大させる例である。したがって、踏力はリターンスプリング１１による反力に付加反力が加算された大きさになり、リターンスプリング１１による増大勾配（増大割合）より大きい勾配（増大割合）で増大する。
【００２６】
このようにして増大した反力に抗してアクセルペダル５が踏み込まれ続け、アクセル開度が運転者の意図する開度に近づくと、運転者は踏力を弱めるのでアクセル踏込速度が低下する（ｔ２時点）。付加反力は図６を参照して説明したように踏込速度ｄθ／ｄｔが下限値Ａに近いほど小さくなり、それに連れて踏力が低下する。そして、アクセル踏込速度が下限値Ａに達すると（ｔ３時点）、付加反力は「０」になる。その時点では、運転者はアクセルペダル５を僅かであるものの踏み込み続けており、アクセル開度が意図する開度になると（ｔ４時点）、それ以上にはアクセルペダル５は踏み込まれずにアクセル踏込速度が「０」になり、踏力はその時点の大きさに維持される。なお、ｔ３時点からｔ４時点までの間は、アクセルペダル５が僅かであっても踏み込まれるので、リターンスプリング１１の圧縮分もしくは伸長分、踏力が増大する。しかしながら、この発明の実施形態における目標アクセル開度での踏力は、リターンスプリング１１の反力に対応する大きさであり、付加反力が作用していない大きさであるから、運転者は付加反力がない分、小さい踏力を維持すればよく、運転者に不必要もしくは過度な負担が掛からず、運転者の疲労や違和感を回避もしくは抑制することができる。なお、図７にはこの発明の実施形態による制御を行わなかった場合（制御無）の例、すなわちアクセル開度に応じて反力を大きくして維持する例における付加反力および踏力を破線で示してある。図７の破線で示す例では、所定のアクセル開度を維持するための踏力が、付加反力を作用させている踏力になるので、運転者は強くアクセルペダルを踏み続ける必要があり、運転者の負担が大きくなる。
【００２７】
なお、この発明は上述した実施形態に限定されないのであって、この発明の実施形態における反力はリターンスプリングによる反力と付加反力発生部による反力とを合算した反力でなくてもよく、例えば単一の反力発生部によって、上記のリターンスプリングによる反力と付加反力発生部による反力とを合計した反力を発生させるように構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１…駆動力源（エンジン）、  ２…変速機、  ５…アクセルペダル、  ９…反力装置、  １０…アクセル開度センサ、  １１…リターンスプリング、  １２…付加反力発生部、  １３…電子制御装置（ＥＣＵ）、  １４…反力制御部、  １５…変速機制御部、  １６…エンジン制御部、  １７…記憶部、  １８…車速センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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