(57)【要約】【課題】アクセルペダルの操作量の変化にかかわらず外部から入力される反力の指令信号とアクセルペダルに作用される踏面荷重を等しくする反力ペダル装置を提供する。【解決手段】アクセルペダルと、前記アクセルペダルに連結され、前記アクセルペダルが踏み込まれる量に応じて回動するペダル側アームと、前記アクセルペダルが踏み込まれる際に、前記ペダル側アームを介して前記アクセルペダルに反力を付与するモータと、前記ペダル側アームの回動位置に基づいて、前記モータを制御して前記反力を補正する反力制御装置と、を備える。【選択図】図１
2017013546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセルペダルと、
前記アクセルペダルに連結され、前記アクセルペダルが踏み込まれる量に応じて回動するペダル側アームと、
前記アクセルペダルが踏み込まれる際に、前記ペダル側アームを介して前記アクセルペダルに反力を付与するモータと、
前記ペダル側アームの回動位置に基づいて、前記モータを制御して前記反力を補正する反力制御装置と、
を備える反力ペダル装置。
【請求項２】
前記アクセルペダルの開度を検出することで前記ペダル側アームの回動位置を検出する検出部をさらに備える請求項１に記載の反力ペダル装置。
【請求項３】
前記反力制御装置は、前記アクセルペダルの開度に基づいて前記モータ電流を決定し、決定した前記モータ電流の電流値を前記モータに印加する請求項２に記載の反力ペダル装置。
【請求項４】
前記モータの回転を前記ペダル側アームに出力する出力軸をさらに備え、
前記反力制御装置は、前記出力軸のトルクに対する前記反力の比を示す出力踏力比と前記アクセルペダルの開度との関係を示す近似式に前記検出部で検出した前記アクセルペダルの開度を代入することで、前記出力踏力比を決定し、予め設定された前記反力の目標値と前記決定した前記出力踏力比とに基づいて前記モータ電流値を決定する請求項３に記載の反力ペダル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反力ペダル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車の運転において、規定された速度または安全な走行に適した速度を順守することを運転者に促す技術がある。例えば、運転者がアクセルペダルを急激に踏み込み、車を急加速させようとした場合、運転者のアクセルペダルの踏み込み動作に逆らってアクセルペダルを押し戻すようにアクチュエータを制御することで、交通事故等の危険回避や燃費改善を行う反力ペダル装置がある。図５は、従来の反力ペダル装置を示す図である。反力ペダル装置１００は、運転者に操作されるアクセルペダル１１０、ペダル側アーム１２０、アクチュエータであるモータ１３０及びモータ側アーム１４０、及び反力制御装置１５０を備える。
【０００３】
運転者がアクセルペダル１１０を踏むと、アクセルペダル１１０は回転軸Ａを中心に旋回する。アクセルペダル１１０の旋回に伴ってペダル側アーム１２０が下方に旋回移動すると、ペダル側アーム１２０の一部がモータ側アーム１４０の一部を押圧する。反力制御装置１５０は、アクセルペダルに反力を付与する指令信号が外部から入力されると、モータ１３０を制御し、指令信号に応じて踏面荷重に対応する出力軸トルクを発生させる制御を行う。出力トルクは、モータ側アーム１４０を介して、ペダル側アーム１２０にアーム荷重として作用する。これにより、アクセルペダル１１０に対して、踏面荷重（反力）が付与される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０９９５８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、外部から入力される指令信号によってモータが一定の出力軸トルクを発生させたとしても、図５の点線に示すように、アクセルペダル１１０のペダル位置によって、ペダル側アーム１２０とモータ側アーム１４０とが接する接点Ｂの位置が異なる。したがって、接点Ｂの位置が異なることで、接点Ｂと回転軸Ａとの距離が変化し、アーム荷重の分力が変化する。そのため、アクセルペダル１１０のペダル位置によって、外部から入力される反力の指令信号と実際にアクセルペダル１１０に作用する踏面荷重との間にずれが生じてしまうおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、アクセルペダルの操作量の変化にかかわらず外部から入力される反力の指令信号とアクセルペダル１１０に作用される踏面荷重を等しくする反力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】
【０００７】
本発明の一態様は、アクセルペダルと、前記アクセルペダルに連結され、前記アクセルペダルが踏み込まれる量に応じて回動するペダル側アームと、前記アクセルペダルが踏み込まれる際に、前記ペダル側アームを介して前記アクセルペダルに反力を付与するモータと、前記ペダル側アームの回動位置に基づいて、前記モータを制御して前記反力を補正する反力制御装置と、を備える反力ペダル装置である。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上述の反力ペダル装置であって、前記アクセルペダルの開度を検出することで前記ペダル側アームの回動位置を検出する検出部をさらに備える。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上述の反力ペダル装置であって、前記反力制御装置は、前記アクセルペダルの開度に基づいて前記モータ電流を決定し、決定した前記モータ電流の電流値を前記モータに印加する。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上述の反力ペダル装置であって、前記モータの回転を前記ペダル側アームに出力する出力軸をさらに備え、前記反力制御装置は、前記出力軸のトルクに対する前記反力の比を示す出力踏力比と前記アクセルペダルの開度との関係を示す近似式に前記検出部で検出した前記アクセルペダルの開度を代入することで、前記出力踏力比を決定し、予め設定された前記反力の目標値と前記決定した前記出力踏力比とに基づいて前記モータ電流値を決定する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アクセルペダルの操作量の変化にかかわらず外部から入力される反力の指令信号とアクセルペダル１１０に作用される踏面荷重を等しくする反力ペダル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態における反力ペダル装置１の構成例を示す図である。
【図２】本実施形態における反力制御装置４０の概略構成図の一例を示す図である。
【図３】本実施形態における出力踏力比を算出する近似式を説明する図である。
【図４】本実施形態における反力制御装置４０の動作の処理フローを説明する図である。
【図５】従来の反力ペダル装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の反力ペダル装置は、アクセルペダルのストロークに基づいてアクセルペダルを戻す方向に反力である踏面荷重を付与可能に構成された装置である。ここでは、踏面荷重とは、アクセルペダルを踏み込んだ際に運転者に作用する力であり、踏力とは反対方向の力に相当する。すなわち、運転者のアクセルペダルの踏み込み動作に逆らってアクセルペダルを押し戻す力である。そして、本発明の反力ペダル装置は、踏み込み動作に応じて回動するペダル側アームの回動位置に基づいて踏面荷重を補正する。なお、本実施形態の反力ペダル装置は、ペダル側アーム２４の回動軸とモータ側アーム１２の出力軸とが異なる位置に配置されている場合に適用される。
以下、本発明の実施形態における反力ペダル装置１を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態における反力ペダル装置１の構成例を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、反力ペダル装置１は、アクチュエータ１０、アクセルペダルモジュール２０、上位ＥＣＵ３０及び反力制御装置４０を備える。
アクセルペダルモジュール２０は、ペダル部２１及び開度センサ２６を備える。
ペダル部２１は、アクセルペダル２３及びペダル側アーム２４を備える。
アクセルペダル２３は、足踏み式ペダルに相当し、車両に付与する駆動力（すなわち、エンジン出力）を変化させるために運転者により操作される。アクセルペダル２３は、運転者の踏力Ｆ１に応じてストローク可能に構成されている。踏力Ｆ１は、運転者の足による踏み込みにより、アクセルペダル２３の踏面を介して入力される力である。
【００１５】
ペダル側アーム２４は、一端がアクセルペダル２３に連結されている。ペダル側アーム２４は、アクセルペダル２３が運転者により踏み込み操作されることにより、回転軸２５を中心として旋回可能に構成されている。すなわち、ペダル側アーム２４は、運転者によるアクセルペダル２３の踏み込み操作に応じて回転軸２５を中心にして回動する。したがって、運転者がペダル側アーム２４の一端にあるアクセルペダル２３を踏み込むと、ペダル側アーム２４は、回転軸２５を中心に旋回し、他端が接点Ｃでモータ側アーム１２に当接する。そして、ペダル側アーム２４は、自身の旋回に伴ってモータ側アーム１２を押圧する。
【００１６】
開度センサ２６は、ペダル側アーム２４の回動位置を検出する。例えば、開度センサ２６は、アクセルペダル２３のストローク量に相当するアクセル開度を検出する。すなわち、開度センサ２６は、アクセル開度を検出することで、ペダル側アーム２４の回動位置を取得する。例えば、開度センサ２６は、回転軸２５の回転角度を検出可能なセンサでもよいし、踏力Ｆ１を測定する圧力センサでもよい。アクセル開度センサ５は、検出したアクセル開度に対応する検出信号（以下、「アクセル開度情報」という。）を上位ＥＣＵ３０に供給する。
【００１７】
アクチュエータ１０は、アクセルペダルモジュール２０に反力を付加するものである。アクチュエータ１０は、モータ１１及びモータ側アーム１２を備える。モータ１１は、例えばＤＣ（Direct Current）モータである。モータ１１は、反力制御装置４０に接続されている。モータ１１は、反力制御装置４０から供給される駆動信号に基づいて回転駆動することで出力軸トルクを発生させる。
【００１８】
モータ１１は、運転者がアクセルペダル２３を踏み込んだ際に、ペダル側アーム２４を介してアクセルペダル２３に反力である踏面荷重Ｆ２を付与する。本実施形態において、踏面荷重Ｆ２が付与されるアクセルペダル２３の位置を位置Ｄとする。
モータ側アーム１２は、モータ１１の出力軸１３に連結されている。モータ１１は、駆動信号に基づいて回転駆動することで出力軸トルクを発生させる。この出力軸トルクは、運転者のアクセルペダル２３のアクセル開度情報に基づいて決定される。モータ１１は、出力軸トルクをモータ側アーム１２に伝達する。したがって、モータ側アーム１２は、回動してペダル側アーム２４に当接し且つ押圧する。したがって、ペダル側アーム２４に出力軸トルクに基づいたアーム荷重Ｆ３が作用する。なお、上述したように、ペダル側アーム２４の回動軸２５は、モータ側アーム１２の出力軸１３と異なる位置に配置されている。
【００１９】
上位ＥＣＵ（Electrical Control Unit）３０は、例えば、車両のエンジンの制御を行うエンジンコントロールユニットであり、車体側に設置されており、反力制御装置４０に接続されている。上位ＥＣＵ３０は、開度センサ２６から供給されるアクセル開度情報を取得する。上位ＥＣＵ３０は、アクセル開度情報を取得すると、踏面荷重Ｆ２の目標値を反力制御装置４０に送信する。また、上位ＥＣＵ３０は、アクセル開度情報を反力制御装置４０に出力する。
【００２０】
反力制御装置４０は、アクセルペダル２３に踏面荷重Ｆ２を付与するアクチュエータ１０を制御する制御装置である。図２は、本実施形態における反力制御装置４０の概略構成図の一例を示す図である。
反力制御装置４０は、制御部４１、記憶部４２及びモータ駆動部４３を備える。
【００２１】
制御部４１は、上位ＥＣＵ３０から供給される踏面荷重Ｆ２の目標値とアクセル開度情報を取得する。制御部４１は、記憶部４２に記憶された出力踏力比を算出する近似式を読み出す。出力踏力比は、出力軸トルクに対する踏面荷重Ｆ２の比である。図３は、本実施形態における出力踏力比を算出する近似式を説明する図である。図３に示すように、例えば、出力踏力比を算出する近似式は、アクセル開度を変数とした二次式（ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ）である。すなわち、上記近似式は、アクセルペダル２３の開度と出力軸トルクに対する反力の比（出力踏力比）との関係を示す。なお、出力踏力比を算出する近似式は、アクセルペダル２３の形状や、モータ側アーム１２とペダル側アーム２４との位置関係又は車内のレイアウト等によって予め決定される。例えば、モータ側アーム１２とペダル側アーム２４との位置関係は、ペダル側アーム２４において、回転軸２５からアクセルペダル２３の位置Ｄまでの距離と、回転軸２５からペダル側アーム２４にモータ側アーム１２が当接する接点Ｃまでの距離との関係である。したがって、上記近似式は、回転軸２５からアクセルペダル２３の位置Ｄまでの距離と、回転軸２５からペダル側アーム２４にモータ側アーム１２が当接する接点Ｃまでの距離との比が、アクセルペダル２３の開度に関わらず一定になるように補正する式として用いられてもよい。また、上記近似式は、アーム荷重の分力を補正する式であってもよい。なお、上記近似式は、実験式であってもよい。
【００２２】
制御部４１は、記憶部４２から読み出した出力踏力比を算出する近似式にアクセル開度情報が示すアクセル開度を代入することで、出力踏力比を算出する。
制御部４１は、式（１）を用いてモータ１１に印加する電流の値（以下、「モータ電流値」）を算出する。
モータ電流値＝踏面荷重Ｆ２の目標値÷出力踏力比×電流変換係数…（１）
【００２３】
式（１）に示すように、モータ電流値は、踏面荷重Ｆ２の目標値を出力踏力比で除算した値に対して電流変換係数を乗算した値である。踏面荷重Ｆ２の目標値÷出力踏力比は、踏面荷重Ｆ２を目標値にするために必要な出力軸トルクの値を示す。電流変換係数は、出力軸トルクをモータ電流値に変換する係数である。制御部４１は、式（１）を用いて算出したモータ電流値をモータ駆動部４３に出力する。
【００２４】
モータ駆動部４３は、制御部４１から供給されたモータ電流値の電流をモータ１１に印加する。これにより、モータ１１は、踏面荷重Ｆ２を目標値にするために必要な出力軸トルクをモータ側アーム１２に伝達する。したがって、ペダル側アーム２４に出力軸トルクに基づいたアーム荷重Ｆ３が作用するため、アクセルペダル１１０に目標値と同等の踏面荷重Ｆ２が付与される。
【００２５】
以下に、本実施形態における反力制御装置４０の動作について、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態における反力制御装置４０の動作の処理フローを説明する図である。
【００２６】
ステップＳ１０１において、開度センサ２６は、運転者がアクセルペダル２３を踏み込んだことによりアクセルペダル１１０のアクセル開度を検出する。また、ペダル側アーム２４は、運転者がアクセルペダル２３を踏み込んだことにより回転軸２５を中心に旋回すしモータ側アーム１２を押圧する。開度センサ２６は、アクセル開度情報を上位ＥＣＵ３０を介して反力制御装置４０に出力する。上位ＥＣＵ３０は、アクセル開度情報を取得すると、踏面荷重Ｆ２の目標値を反力制御装置４０に出力する。
【００２７】
ステップＳ１０２は、制御部４１は、記憶部４２に記憶された出力踏力比を算出する近似式を読み出す。制御部４１は、記憶部４２から読み出した出力踏力比を算出する近似式にアクセル開度情報が示すアクセル開度を代入することで、出力踏力比を算出する。
【００２８】
ステップＳ１０３において、制御部４１は、式（１）に示すように踏面荷重Ｆ２の目標値を出力踏力比で除算した値に対して電流変換係数を乗算することで、モータ電流値を算出する。
【００２９】
ステップＳ１０４において、モータ駆動部４３は、制御部４１から供給されたモータ電流値の電流をモータ１１に印加する。これにより、モータ１１は、踏面荷重Ｆ２を目標値にするために必要な出力軸トルクをモータ側アーム１２に伝達する。したがって、ペダル側アーム１２０に出力軸トルクに基づいたアーム荷重Ｆ３が作用するため、アクセル開度にかかわらず目標値と同等の踏面荷重Ｆ２がアクセルペダル１１０に付与される。
【００３０】
上述したように、本実施形態の反力ペダル装置１は、運転者が踏み込み操作を行うアクセルペダル２３と、アクセルペダル２３に連結され、アクセルペダル２３の踏み込み操作に応じて回動するペダル側アーム２４を有する。そして、反力ペダル装置１は、ペダル側アーム２４の回動位置に基づいて、アクセルペダル２３に付与する反力を補正する。したがって、ペダル側アーム２４の回動軸とモータ側アーム１２の回動軸とが異なる位置に配置されている反力ペダル装置１において、ペダル側アーム２４とモータ側アーム１２との接点の位置が異なることで発生する反力（踏面荷重Ｆ２）の変動を抑制することができる。すなわち、反力ペダル装置は、アクセルペダル２３の操作量（開度）の変化にかかわらず外部から入力される反力の指令信号と、実際にアクセルペダル１１０に作用される反力（踏面荷重Ｆ２）を一定に制御することができる。したがって、運転者のアクセルペダル１１０の操作フィーリングを向上させ、常に設計意図通りの反力を運転者に与えることができる。
【００３１】
上述の実施形態において、反力制御装置４０は、上位ＥＣＵ３０からアクセル開度情報を取得したが、これに限定されない。例えば、反力制御装置４０は、開度センサ２６から供給されるアクセル開度情報を取得してもよい。
【００３２】
また、上述の実施形態において、反力制御装置４０は、アクセルペダル２３の開度と出力軸トルクに対する反力の比（出力踏力比）との関係を示す近似式を用いて、出力踏力比を決定したが、これに限定されない。例えば、反力制御装置４０は、アクセルペダル２３の開度と出力軸トルクに対する反力の比（出力踏力比）との関係を示すマップやテーブルに基づいて出力踏力比を決定してもよい。また、反力制御装置４０は、アクセルペダル２３の開度とモータ電流値との関係を示す近似式又はマップ等を用いてモータ電流値を決定してもよい。
【００３３】
また、上述の実施形態において、反力制御装置４０は、上位ＥＣＵ３０から供給される踏面荷重Ｆ２の目標値を取得したが、これに限定されない。例えば、反力制御装置４０は、記憶部４２に踏面荷重Ｆ２の目標値が予め記憶されていてもよい。その際、上位ＥＣＵ３０は、反力制御装置４０に対してアクセルペダル２３に反力を付与することを指示する反力発生信号を出力する。反力制御装置４０は、反力発生信号を取得した場合に、ペダル側アーム２４の回動位置（例えば、アクセルペダル２３の開度）に基づいて、アクセルペダル２３に付与する反力を補正する。
【００３４】
上述した実施形態における反力制御装置４０をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【００３５】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００３６】
１…反力ペダル装置、１０…アクチュエータ、２０…アクセルペダルモジュール、２１…ペダル部、２３…アクセルペダル、２４…ペダル側アーム、２６…開度センサ、３０…上位ＥＣＵ、４０…反力制御装置、４１…制御部、４２…記憶部、４３…モータ駆動部
【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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