(57)【要約】【課題】メンテナンスの機会と経費の削減を可能とするとともに燃料消費量を効果的に低減することが可能なペダル装置を提供することである。【解決手段】上記した目的を解決するために、本発明におけるペダル装置は、車両に揺動可能に取付けられるアクセルペダル３と、アクセルペダル３と車両２との間に介装される減衰力調整機構４を有する緩衝器Ｄと、前記減衰力調整機構４を制御する制御器５とを備え、アクセルペダル３の踏込み方向への回転に対し緩衝器Ｄに当該回転を抑制する減衰力を発揮させる必要がある場合、制御器５が制御指令を減衰力調整機構４へ与えて緩衝器Ｄに減衰力を発揮させて当該アクセルペダルの回転を抑制するペダル装置であって、制御器５は、緩衝器の発生減衰力がアクセルペダルの踏込み初期に目標減衰力をオーバーシュートするように制御指令を減衰力調整機構へ出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に揺動可能に取付けられるアクセルペダルと、アクセルペダルと車両との間に介装される減衰力調整機構を有する緩衝器と、前記減衰力調整機構を制御する制御器とを備え、アクセルペダルの踏込み方向への回転に対し緩衝器に当該回転を抑制する減衰力を発揮させる必要がある場合、制御器が制御指令を減衰力調整機構へ与えて緩衝器に減衰力を発揮させて当該アクセルペダルの回転を抑制するペダル装置において、制御器は、緩衝器の発生減衰力がアクセルペダルの踏込み初期に目標減衰力をオーバーシュートするように制御指令を減衰力調整機構へ出力することを特徴とするペダル装置。
【請求項２】
制御器は、少なくとも目標減衰力に対して微分動作を含んで制御指令を求めることを特徴とする請求項１に記載のペダル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペダル装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のペダル装置にあっては、たとえば、車両に揺動可能に取付けられるアクセルペダルと、アクセルペダルと車両との間に介装されてアクセルペダルを戻り位置に附勢するリターンスプリングと、アクセルペダルの踏力（踏み応え）を変更する踏力変更手段とを備えて構成されているものがある。
【０００３】
詳しくは、踏力変更手段は、アクセルペダルの回転シャフトに設けた摩擦部材と、車両側に取付けたソレノイド等といったアクチュエータによって上記摩擦部材に離接可能とされる摩擦部材とを備えて構成されており、アクセルペダルの踏力を大きくする場合には、摩擦部材同士を強く接触させ、反対に小さくする場合には摩擦部材同士を離すか接触面圧を小さくするようにしている。
【０００４】
このようなペダル装置にあっては、アクセルペダルの踏み込み方向の踏力と戻り方向の踏力にヒステリシスを持たせて、運転者のペダルワークに伴う疲労を軽減したり、エンジンの回転数や車速に応じて踏力を調節して、運転特性の変化を運転者に容易に理解させるようにしたりしている（たとえば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
また、特に、特許文献１に開示されたペダル装置にあっては、アクセルペダルが戻り位置、すなわち、アクセルオフの状態からのストローク量とエンジン回転数との関係から、燃料消費量が非常に大きくなるストローク量を予め把握しておき、アクセルペダルのストローク量が上記燃料消費大となるストローク量に達すると踏力を大きくして運転者に燃費の悪化を知らしめるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３２２２５号公報
【特許文献２】特開２００４−３１４８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来のペダル装置にあっては、踏力の調節に摩擦部材を使用しているので、摩擦部材の磨耗によって踏力の特性が変化してしまう可能性があり、また、磨耗を前提としているので摩擦部材の定期的な交換を余儀なくされて頻繁にメンテナンスを実施する必要があり、手間と経費がかかる問題がある。
【０００８】
また、摩擦部材が発する摩擦力は、上記アクチュエータが摩擦部材同士を接近させる移動量によって調節するようになっているが、急峻なアクセルペダル操作に対するアクチュエータ駆動の応答遅延に何ら対策を講じておらず、当該応答遅延よってアクセルペダルが踏力の付与が無い状態で踏込まれる結果、その分燃料消費が嵩んでしまう問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、メンテナンスの機会と経費の削減を可能とするとともに燃料消費量を効果的に低減することが可能なペダル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を解決するために、本発明におけるペダル装置は、車両に揺動可能に取付けられるアクセルペダルと、アクセルペダルと車両との間に介装される減衰力調整機構を有する緩衝器と、前記減衰力調整機構を制御する制御器とを備え、アクセルペダルの踏込み方向への回転に対し緩衝器に当該回転を抑制する減衰力を発揮させる必要がある場合、制御器が制御指令を減衰力調整機構へ与えて緩衝器に減衰力を発揮させて当該アクセルペダルの回転を抑制するペダル装置において、制御器は、緩衝器の発生減衰力がアクセルペダルの踏込み初期に目標減衰力をオーバーシュートするように制御指令を減衰力調整機構へ出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のペダル装置によれば、急峻なアクセルペダルの踏込み方向への操作に対して緩衝器の減衰力の発生応答遅延が小さく、かつ、急峻に立ち上がって、アクセルペダルの踏込み方向への回転を抑制するので、アクセルペダルへ踏力付与が無い状態で踏込まれる時間を少なくすることができ、効果的に燃料消費を低減することができる。
【００１２】
また、アクセルペダルの踏込み方向への操作初期に大きな減衰力を発揮させることで、運転者に対してアクセルペダルの操作初期に燃料消費量の増加する運転であることを知覚させることで、その後のアクセルペダルの踏込みを思いとどまらせることができ、運転者に燃費悪化を知覚させることで燃費向上効果を達成できる。そして、その後は、操作初期ほどの大きさの減衰力でアクセルペダルの踏込み方向への回転を抑制せずに緩衝器の発生減衰力を漸減して目標減衰力どおりに制御すれば、減衰力の高止まりを防止してエネルギ消費量を小さくすることもできる。
【００１３】
さらに、アクセルペダルの動きに応じて踏み応えである踏力を付与するのは緩衝器であって、磨耗を引き起こす摩擦部材を用いておらず、長期間に亘って交換やメンテナンスを実施しなくとも機能が損なわれないので、メンテナンスの機会と経費の削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施の形態におけるペダル装置の概略図である。
【図２】一実施の形態のペダル装置における緩衝器の断面図である。
【図３】一実施の形態におけるペダル装置の制御応答を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明におけるペダル装置を図に基づいて説明する。一実施の形態におけるペダル装置１は、図１に示すように、車両２に揺動可能に取付けられるアクセルペダル３と、アクセルペダル３と車両２との間に介装される減衰力調整機構４を有する緩衝器Ｄと、前記減衰力調整機構４を制御する制御器５とを備えて構成されている。
【００１６】
以下、各部について詳細に説明する。アクセルペダル３は、車両２に揺動自在に取付けられており、アクセルペダル３と車両２との間には、アクセルペダル３を附勢してアクセルペダル３をアクセルオフの位置へ戻すリターンスプリング６が介装されている。
【００１７】
アクセルペダル３は、車両２に回転自在に連結される基端を中心として車両２に対して揺動することができるようになっていて、運転者の踏み込みが無いと、リターンスプリング６の附勢力によってアクセルオフの位置に戻されるようになっている。すなわち、アクセルペダル３の回転方向のうち、運転者によって踏み込まれてアクセルペダル３が図１中時計周りに回転する方向を踏み込み方向とし、反対に、アクセルペダル３が踏み込まれてから図１中反時計回り方向へ回転してアクセルオフの位置に戻る方向を戻り方向としている。
【００１８】
そして、たとえば、アクセルペダル３の回転位置をセンシングすることで、図外のスロットル制御装置が車両２に設けられた図外のエンジンのスロットル開度を制御するようになっている。アクセルペダル３の回転位置のセンシングのために、回転位置センサ７が設けられており、この回転位置センサ７で検知した回転位置が上記スロットル制御装置に入力されるようになっている。また、この回転位置センサ７で検知したアクセルペダル３の回転位置は、制御器５にも入力されるようになっている。
【００１９】
他方、緩衝器Ｄは、テレスコピック型の緩衝器とされており、車両２とアクセルペダル３との間に介装されており、アクセルペダル３の車両２に対する揺動に応じて伸縮することができるようになっている。緩衝器Ｄは、具体的にはたとえば、図２に示すように、シリンダ８と、シリンダ８内に摺動可能に挿入されてシリンダ８内に二つの作動室Ｒ１，Ｒ２を隔成するピストン９と、シリンダ８内に移動可能に挿入されて一端がピストン９に連結されるピストンロッド１０とを備えて構成されており、上記作動室Ｒ１，Ｒ２内には流体が充填されている。なお、流体には、作動油等の液体の他、気体を用いることも可能であり、気体を用いる場合には、万が一、シリンダ８外へ気体が流出するようなことがあっても、車両２における車内を汚すことがなく、流体を液体とした場合に必要となるリザーバや気室を設けずともよい構成を採用することが可能となって、緩衝器Ｄを小型化することができ、車両への搭載性が向上する。
【００２０】
さらに、この実施の形態の場合、アクセルペダル３がアクセルオフの位置にある状態において、ピストン９がシリンダ８に対して採りうる最も上方に位置して、伸びきり状態となるように設定されており、ストロークの無駄を省いて伸縮型の緩衝器Ｄの全長を極力短くして狭い搭載スペースへの搭載を容易ならしめている。なお、図２では、説明の都合上、ピストン９がシリンダ８の中間に位置している状態にある緩衝器Ｄを示している。
【００２１】
そして、ピストン９には、上記作動室Ｒ１，Ｒ２同士を連通する通路１１が設けられていて、当該通路１１の途中には弁開度を可変にすることが可能な減衰弁１２が設けられ、当該減衰弁１２を通過する流体の流れに抵抗を与えるようになっている。
【００２２】
このように構成された緩衝器Ｄは、具体的には、図１に示すように、シリンダ８を車両２に回転可能に連結し、ピストンロッド１０の先端をアクセルペダル３に回転可能に連結してあって、アクセルペダル３が揺動するとこれに応じて伸縮するようになっている。緩衝器Ｄと、車両２およびアクセルペダル３とを回転自在に連結するに際しては、たとえば、ボールジョイント、トラニオン、クレビスといった回転を許容しつつこれらを連結することが可能な継手を使用することができる。
【００２３】
なお、緩衝器Ｄは、上述のようなテレスコピック型の緩衝器以外にも、たとえば、特開２００３−１７５８７７号公報に開示されているようなロータリ型とされてもよく、その場合、アクセルペダル３の車両２に対する回転軸と車両２との間に取付けるようにしてもよい。
【００２４】
また、緩衝器Ｄは、減衰力調整機構４を内蔵しており、減衰力調整機構４は、たとえば、緩衝器Ｄ内に設けられる通路１１の途中に設けた減衰弁１２と、減衰弁１２の弁開度を調節するための図示しないソレノイド等のアクチュエータと、当該アクチュエータを駆動する図示しない駆動部とを備えて構成されており、制御器５からの制御指令に応じて駆動部がアクチュエータを駆動して制御指令どおりに緩衝器Ｄの発生減衰力を調節することができるようになっている。この減衰力調整機構４にあっては、制御指令が無い場合や０である場合、駆動部はアクチュエータを駆動しないようになっていて弁開度が最大となって緩衝器Ｄは最低減衰力を発揮するようになっている。
【００２５】
なお、減衰力調整機構４は、上記した構成のほか、たとえば、流体が電気粘性流体である場合には通路１１に電界を作用させるものであってもよいし、流体が磁気粘性流体である場合には通路１１に磁界を作用させるものであってもよい。
【００２６】
制御器５は、回転位置センサ７で検知した回転位置の入力を受け、アクセルペダル３のアクセルオフの位置からの回転変位が所定の閾値を超えており、アクセルペダル３が踏込み方向へ回転せしめられると、目標指令値を予め決められた所定の目標減衰力を出力させるために減衰力調整機構４へ与えるべき指令値に設定し、当該設定された目標指令値から比例積分微分動作にて制御指令を求めて、上記緩衝器Ｄの減衰力調整機構４へ当該制御指令を出力するようになっている。
【００２７】
より詳しくは、減衰力調整機構４におけるアクチュエータがソレノイドである場合には、目標指令値は予め決められた所定の目標減衰力を出力させるために減衰力調整機構４へ与えるべき電流値となり、制御器５は、ソレノイドへ与えるべき電流値でなる目標指令値とソレノイドに実際に流れている電流値との偏差（制御偏差）を求め、当該偏差に対して比例積分微分動作を行って制御指令を求める。なお、流体が電気粘性流体や磁気粘性流体であって、減衰力調整機構４へ与える制御指令が電圧である場合には、目標指令値を目標減衰力に対応して必要となる電圧値とすればよい。また、緩衝器Ｄの発生減衰力そのものをフィードバックする場合には、目標指令値は目標減衰力の値とすればよいのは当然である。制御器５は、図示はしないが、上述のように制御指令を求めるために必要となるフィードバック対象を検知するためのセンサを備えており、センサは、フィードバック対象に適切なものを選択すればよい。つまり、アクチュエータがソレノイドである場合には、ソレノイドに流れる電流を検知するための電流センサとなるし、電圧をフィードバックする場合には電圧センサとなり、減衰力をフィードバックする場合には、作動室Ｒ１，Ｒ２内の圧力やピストンロッド１０の軸荷重を検出するロードセルや歪ゲージ等といったものが採用される。
【００２８】
他方、回転位置センサ７で検知した回転位置の入力を受け、アクセルペダル３のアクセルオフの位置からの回転変位が所定の閾値を超えていないか、アクセルペダル３が戻り方向へ回転せしめられている場合、制御器５は、目標指令値を０として制御指令を求め、減衰力調整機構４が緩衝器Ｄの減衰力を最低とするように誘導して、アクセルペダル３の回転を妨げないようにする。なお、この場合、目標指令値を０とするほか、制御指令を強制的に０とするようにすることも可能である。
【００２９】
なお、制御器５は、上述のように、回転位置センサ７、フィードバック対象を検知するセンサから入力される信号を処理して制御指令を求め、当該制御指令を減衰力調整機構４へ出力するようになっており、ハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、回転位置センサ７およびフィードバック対象を検知するセンサが出力する信号を取り込むためのＡ／Ｄ変換器と、制御指令を求めるための処理に使用されるプログラムが格納されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、上記プログラムに基づいた処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などの演算装置と、上記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備えて構成されればよく、ＣＰＵが上記プログラムを実行することで制御器５の制御動作が実現される。また、制御器５の比例積分微分動作をアナログフィルタで実現する場合には、当該制御指令を求める部分をアナログの電子回路で実現してもよい。
【００３０】
このように制御器５は、回転位置センサ７から入力される回転位置から、アクセルペダル３のアクセルオフの位置からの回転位置と回転方向とを求め、アクセルペダル３の回転位置が閾値を超えており、アクセルペダル３の回転方向が踏込み方向であると判断すると、上記目標指令値とフィードバックされる値との制御偏差に基づいて比例積分微分動作によって制御指令を求める。そして、微分動作におけるゲインは、目標指令値がアクセルペダル３の踏込み方向への回転を抑制するために緩衝器Ｄに目標減衰力を発生させる指令値に設定されると、制御指令が目標指令値に対してこれをオーバーシュートするように設定されている。
【００３１】
したがって、制御器５は、目標指令値がそれまで減衰力の発生を要しない０から、アクセルペダル３の踏込み方向への回転を抑制するための目標減衰力を実現する指令値に設定されて変化すると、当該目標指令値の設定後すぐに制御指令が目標指令値をオーバーシュートする。
【００３２】
すなわち、制御器５は、図３に示すように、アクセルペダル３の踏込み初期に目標減衰力をオーバーシュートする制御指令を減衰力調整機構４へ出力するので、緩衝器Ｄの発生減衰力がアクセルペダル３の踏込み初期に目標減衰力をオーバーシュートするように制御指令を減衰力調整機構４へ出力することになり、実際に緩衝器Ｄの発生減衰力がオーバーシュートした後、制御指令が漸減し緩衝器Ｄの発生減衰力も漸減されて目標減衰力どおりに制御される。
【００３３】
このようにすることで、急峻なアクセルペダル３の踏込み方向への操作に対して緩衝器Ｄの減衰力の発生応答遅延が小さく、かつ、急峻に立ち上がって、アクセルペダル３の踏込み方向への回転を抑制するので、アクセルペダル３へ踏力付与が無い状態で踏込まれる時間を少なくすることができ、効果的に燃料消費を低減することができる。
【００３４】
また、アクセルペダル３の踏込み方向への操作初期に大きな減衰力を発揮させることで、運転者に対してアクセルペダル３の操作初期に燃料消費量の増加する運転であることを知覚させることで、その後のアクセルペダル３の踏込みを思いとどまらせることができ、運転者に燃費悪化を知覚させることで燃費向上効果を達成できる。そして、その後は、操作初期ほどの大きさの減衰力でアクセルペダル３の踏込み方向への回転を抑制せずに緩衝器Ｄの発生減衰力を漸減して目標減衰力どおりに制御されるようになっているので、減衰力の高止まりを防止してエネルギ消費量を小さくすることもできる。
【００３５】
なお、アクセルペダル３の操作初期に緩衝器Ｄの発生減衰力が目標減衰力をオーバーシュートするようにするには、制御器５が微分動作を含んでいればよいので、制御偏差に対して微分動作のみを行うようになっていてもよいし、比例動作や積分動作に複合されてもよい。但し、上記オーバーシュート後に制御指令を目標指令値にいち早く追随させたい場合、微分動作に比例動作および積分動作を複合させるとよい。
【００３６】
加えて、本実施の形態にあっては、アクセルペダル３の戻り方向への回転に対して緩衝器Ｄが発生減衰力を最低とするので、アクセルペダル３の戻り方向への回転を妨げないので、エンジン回転数の減少を妨げずより燃費を向上させることができる。
【００３７】
さらに、アクセルペダル３の動きに応じて踏み応えである踏力を付与するのは緩衝器Ｄであって、磨耗を引き起こす摩擦部材を用いておらず、長期間に亘って交換やメンテナンスを実施しなくとも機能が損なわれないので、メンテナンスの機会と経費の削減が可能となる。
【００３８】
また、この実施の形態の場合、緩衝器Ｄの作動室Ｒ１，Ｒ２内には、アクセルペダル３がアクセルオフの位置にある状態において、作動室Ｒ１，Ｒ２内の圧力が大気圧以上となるように気体が封入されていて、緩衝器Ｄの伸長方向をアクセルペダル３の戻り方向に一致させてある。
【００３９】
上述のように、アクセルペダル３がアクセルオフの位置にある状態において、作動室Ｒ１，Ｒ２内の圧力が大気圧以上となるように気体が封入されていることに加えて、緩衝器Ｄが作動室Ｒ１内のみにピストンロッド１０が挿入される片ロッド型に設定されていて、作動室Ｒ１内の圧力と作動室Ｒ２内の圧力を受けるピストン９の受圧面積が作動室Ｒ１側より作動室Ｒ２側の方が大きいため、緩衝器Ｄには常に伸長しようとする力が作用している。それゆえ、緩衝器Ｄは、アクセルペダル３がアクセルオフの位置へ戻る際に、途中でアクセルペダル３の戻りを停止させてしまうようなことが無い。
【００４０】
また、緩衝器Ｄが図示したように片ロッド型に設定される場合、上述したように、アクセルペダル３がアクセルオフの位置にある状態において、作動室Ｒ１，Ｒ２内の圧力が大気圧以上となるようにし、伸長方向をアクセルペダル３の戻り方向に一致させておくことによって、緩衝器Ｄは伸長する推力を常時発生するので、緩衝器Ｄをリターンスプリングとして機能させることで、リターンスプリング６を省略することができる。このことは、緩衝器Ｄに使用する流体が気体であっても液体であっても実現できる。
【００４１】
なお、リターンスプリング６の機能を緩衝器Ｄに集約しない場合、緩衝器Ｄの圧縮方向をアクセルペダル３の戻り方向に一致させるようにしてもよい。このように、圧縮方向をアクセルペダル３の戻り方向に一致させる場合、アクセルペダル３がアクセルオフの位置にあるときに緩衝器Ｄが最圧縮状態となるように設定することで緩衝器Ｄの全長を短くすることができ、車両２への搭載性が向上する。
【００４２】
また、リターンスプリング６の機能を緩衝器Ｄに集約しない場合、緩衝器Ｄをピストンロッド１０が両方の作動室Ｒ１，Ｒ２内に挿入される、いわゆる両ロッド型の緩衝器に設定するようにしてもよく、この場合、緩衝器Ｄは無負荷状態で伸長側にも圧縮側にも推力を発揮しないので、伸長側と圧縮側のどちらでもアクセルペダル３の戻り方向に一致させてもよい。
【００４３】
なお、上述したところでは、アクセルペダル３が上方から吊り下げられる、いわゆる吊り下げ式とされているが、アクセルペダル３の下端が車両２に揺動可能に取付けられるいわゆるオルガン式に設定されてもよい。
【００４４】
以上で、ペダル装置の各実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明はペダル装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ペダル装置
２  車両
３  アクセルペダル
４  減衰力調整機構
５  制御器
６  リターンスプリング
７  回転位置センサ
８  シリンダ
９  ピストン
１０  ピストンロッド
１１  通路
１２  減衰弁
Ｄ  緩衝器
Ｒ１，Ｒ２  作動室
【図１】
2012069043.tif 000003
【図２】
2012069043.tif 000004
【図３】
2012069043.tif 000005