JP2023031685A - アクセルペダルシステム - Google Patents

Abstract

【課題】アクセルペダルのロック状態を適切に制御可能なアクセルペダルシステムを提供する。【解決手段】アクセルペダルシステム１は、ペダルレバー２０と、ロック機構５０と、アクチュエータ４０と、ＥＣＵ６０と、を備える。ペダルレバー２０は、踏込操作に応じて動作する。ロック機構５０は、ペダルレバー２０の動作を規制可能である。アクチュエータ４０は、ロック機構５０によりペダルレバー２０の動作が規制されているロック状態と、規制されていない非ロック状態とを切り替える。ＥＣＵ６０は、ロック作動判定部６４、および、アクチュエータ制御部６５を有する。ロック作動判定部６４は、ロック機構５０によるロック作動の切り替えを判定する。アクチュエータ制御部６５は、アクチュエータ４０の駆動を制御する。ロック作動判定部６４は、ロック状態での走行中において、ドライバの加速意思が検知された場合、ペダルレバー２０のロックを解除する。【選択図】 図３

Description

本発明は、アクセルペダルシステムに関する。

従来、ペダル踏み込み反力を高めてアクセルペダルにフットレスト機能を備えた車両要走行制御装置が知られている。例えば特許文献１では、オートスピードコントロールデバイス（ＡＳＣＤ）作動時から非作動時への切換要求をアクセルペダルの踏み込み圧力（または開度）によって検出する。

特開２００４－６０４８４号公報

特許文献１のように、踏み込み圧力により切換要求を検出する場合、圧力を検出するためのセンサが必要になり、構造が複雑になる。また、ペダルの開度により切換要求を検出する場合、ドライバによりペダルを踏み込めるようにする必要があるため、フットレスト時の保持力を大きく設定することができない。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アクセルペダルのロック状態を適切に制御可能なアクセルペダルシステムを提供することにある。

本発明のアクセルペダルシステムは、ペダルレバー（２０）と、ロック機構（５０）と、アクチュエータ（４０）と、制御部（６０）と、を備える。ペダルレバーは、踏込操作に応じて動作する。ロック機構は、ペダルレバーの動作を規制可能である。アクチュエータは、ロック機構によりペダルレバーの動作が規制されているロック状態と、規制されていない非ロック状態とを切り替える。

制御部は、ロック作動制御部（６４）、および、アクチュエータ制御部（６５）を有する。ロック作動判定部は、ロック機構によるロック作動の切り替えを判定する。アクチュエータ制御部は、アクチュエータの駆動を制御する。ロック作動判定部は、ロック状態での走行中において、ドライバの加速意思が検知された場合、ペダルレバーのロックを解除する。これにより、ペダルレバーのロック状態を適切に制御可能である。

一実施形態によるアクセルペダルシステムを示す模式図である。 一実施形態によるアクセルペダルシステムにてペダルレバーがロックされた状態を示す模式図である。 一実施形態によるアクセルペダルシステムの制御構成を示すブロック図である。 一実施形態によるロック動作制御処理を説明するフローチャートである。 一実施形態において、ハンドル操舵およびウィンカー操作によるドライバの意思検知を説明する説明図である。 一実施形態において、カメラによるドライバの意思検知を説明する説明図である。 一実施形態において、マイクによるドライバの意思検知を説明する説明図である。

（一実施形態）
以下、本発明によるアクセルペダルシステムを図面に基づいて説明する。第１実施形態を図１～図７に示す。図１に示すように、アクセルペダルシステム１は、ペダルレバー２０、アクチュエータ４０、動力伝達機構４５、ロック機構５０、および、制御部としてのＥＣＵ６０等を備える。

ペダルレバー２０は、パッド２１、アーム３１、および、ペダル３５を有し、ドライバの踏込操作等により、一体に駆動される。パッド２１は、ドライバにより踏込操作可能に設けられる。パッド２１は、ハウジングＨに設けられる支点部材２３により、回転可能に支持される。図１では、パッド２１がハウジングＨの一面に沿う方向に延びて設けられる、いわゆる床置き型（オルガン型）を示しているが、吊り下げ型（ペンダント型）であってもよい。また、本実施形態では、ペダルハウジングやモータハウジング等、モータ４１の駆動およびペダルレバー２０の踏込操作等により駆動されない筐体部分を、まとめて「ハウジングＨ」とする。

アーム３１は、パッド２１とペダル３５とを連結する。ペダル３５は、一端がハウジングＨに回転可能に支持され、他端がアーム３１と連結される。これにより、ドライバによるパッド２１の操作により、パッド２１、アーム３１およびペダル３５が一体となって駆動される。ペダル３５の一端側には、ペダル開度θを検出するペダル開度センサ３９が設けられている。

ペダル付勢部材３７は、圧縮コイルばねであって、一端がペダル３５に固定され、他端がハウジングＨに固定され、ペダル３５をアクセル閉方向に付勢する。図１および図２では、アクセル全閉状態を実線、アクセル全開状態を破線で示した。

アクチュエータ４０は、モータ４１、および、動力伝達機構４５を有する。モータ４１は、例えばＤＣモータであって、ＥＣＵ６０により駆動が制御される。モータ４１の駆動力は、動力伝達機構４５を介して、ペダルレバー２０に伝達される。ここで、駆動源であるモータ４１から動力伝達機構４５を介してペダルレバー２０に動力を伝達する一連の構成がアクチュエータ４０である、といえる。

動力伝達機構４５は、ギアセット４６および動力伝達部材４７等を有する。ギアセット４６は、モータシャフトと一体に回転するモータギア、および、モータギアと噛み合う複数のギアから構成され、モータ４１の駆動力を動力伝達部材４７に伝達する。ここで、ギアセット４６には、後述する被ロック部５２が設けられるギア４６１が含まれる。ギア４６１には、回転位置を検出する位置センサ４９が設けられる。以下、ギア４６１を紙面反時計方向に回転させるときのモータ４１およびギア４６１等の回転方向を正、ギア４６１を紙面時計方向に回転させるときのモータ４１およびギア４６１等の回転方向を負とする。

動力伝達部材４７は、例えばカムであって、一端側がギアセット４６と噛み合うことでモータ４１の駆動により回転駆動される。動力伝達部材４７の他端側は、ペダルレバー２０に当接する。これにより、モータ４１の駆動力がペダルレバー２０に伝達される。図１では、動力伝達部材４７の他端はパッド２１と当接しているが、アーム３１またはペダル３５と当接するように構成してもよい。

動力伝達部材４７とペダルレバー２０とが当接している状態にて、モータ４１を正方向に回転させることで、ペダルレバー２０に戻し方向の反力を与えることができる。また、ペダルレバー２０に反力を付与しない場合、モータ４１を負方向に回転させ、ペダルレバー２０の全閉から全開までの全領域において、ペダルレバー２０と動力伝達部材４７とが当接しないように、動力伝達部材４７を退避させておくことが望ましい。これにより、反力を付与しないとき、動力伝達機構４５側からのコギングトルク等が踏力に影響を与えるのを避けることができる。

モータ４１により、ペダルレバー２０に能動的に戻し方向の反力を与えることで、例えば運転状況を基に、パッド２１を踏み込むと燃費悪化を判断するポイントで反力を与えることで壁感を出し、ドライバによるパッド２１の踏込を抑制する。これにより、燃費を向上させることができる。また例えば、ペダルレバー２０を戻し方向にパルス駆動することで、自動運転から手動運転への切替通知等の情報伝達として活用することもできる。

ロック機構５０は、ロック部材５１、被ロック部５２、および、弾性部材５５等を有する。ロック部材５１は、一端側に形成されるテーパ面にて被ロック部５２と当接可能に設けられている。ロック部材５１の他端側は、ハウジングＨに形成される収容室５６に収容され、軸方向に往復移動可能に設けられている。被ロック部５２は、ギアセット４６を構成するギア４６１から突出して設けられており、ギア４６１と一体に回転する。被ロック部５２は、テーパ面にてロック部材５１と当接する。

弾性部材５５は、ハウジングＨに設けられる収容室５６に収容されている。弾性部材５５の一端はロック部材５１と当接し、他端はハウジングＨに係止されており、ロック部材５１を被ロック部５２に向かう側に付勢している。

図１は、ロック仕掛かり開始状態を示している。被ロック部５２とロック部材５１とが当接した状態にて、モータ４１の駆動力によりギア４６１を紙面反時計方向に回転させると、被ロック部５２がロック部材５１を押し込むことで弾性部材５５が押し縮められる。さらにギア４６１を反時計方向に回転させ、被ロック部５２がロック部材５１を乗り越えて紙面上側に回り込むと、弾性部材５５の付勢力により、ロック部材５１が初期位置に戻る。

図２に示すように、ロック状態において、ロック部材５１が、弾性部材５５の付勢力により、被ロック部５２を係止することで、ギア４６１の回転を規制する。また、動力伝達部材４７が、ロック力伝達部として機能することで、ペダルレバー２０の動作が規制される。これにより、モータ４１への通電をオフにした無通電状態にて、ペダルレバー２０の動作を規制することができる。

以下、ペダルレバー２０の動作を規制することを、単に「ロックする」という。例えば自動運転時等において、ペダルレバー２０をロックし、パッド２１をフットレスト化することで、快適性を確保することができる。本実施形態では、ペダルレバー２０は、全閉位置にてロックされるものとして説明する。

図２に示すロック状態より、モータ４１の駆動力によりギア４６１を紙面時計方向に回転させると、被ロック部５２がロック部材５１を押し込むことで弾性部材５５が押し縮められる。被ロック部５２がロック部材５１を乗り越えて紙面下側に回り込むと、ロック状態が解除され、弾性部材５５の付勢力により、ロック部材５１が初期位置に戻る。ペダルレバー２０に所定以上の踏力が加わった場合も同様にロック状態を解除可能である。

ペダルレバー２０をロックしない場合、図１に示す状態から、ギア４６１をさらに反時計方向に回転させることで、ロック部材５１と被ロック部５２とが当接しないように、退避させておくことが望ましい。

図３に示すように、ＥＣＵ６０は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ＥＣＵ６０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

ＥＣＵ６０は、機能ブロックとして、ペダル開度検出部６１、情報取得部６２、目標反力演算部６３、ロック作動判定部６４、アクチュエータ制御部６５、報知制御部６７、および、車両駆動制御部６８等を有する。図３では、１つのＥＣＵ６０として記載しているが、一部の機能が別途のＥＣＵ等により構成されていてもよい。

ペダル開度検出部６１は、ペダル開度センサ３９の検出値に基づき、ペダル開度θを検出する。情報取得部６２は、位置センサ４９、走行状態検出部７１、外乱検出部７２、運転操作検出部７３、車両周辺情報取得部７４、車速検出部７５、位置情報検出部７６および音声検出部７７等から各種情報を取得する。

目標反力演算部６３は、ペダルレバー２０に付与する目標反力を演算する。ロック作動判定部６４は、情報取得部６２にて取得された各種情報に基づき、ペダルレバー２０がロックされているロック状態と、ロックされていない非ロック状態との切り替えに係る判定を行う。以下適宜、非ロック状態からロック状態への切り替えを「ロック起動」、ロック状態から非ロック状態への切り替えを「ロック解除」とする。アクチュエータ制御部６５は、目標反力、および、ロック作動判定部６４の判定結果等に基づき、モータ４１の駆動を制御する。

報知制御部６７は、ドライバに報知する情報を報知装置８０に指令する。本実施形態では、ペダルレバー２０のロック起動およびロック解除に係る情報を報知する。車両駆動制御部６８は、車両の駆動を制御する。

走行状態検出部７１は、走行状態としての運転モードを検出する。運転モードには、自動運転モードおよび手動運転モードに加え、オーバーライドモードが含まれる。自動運転モードにおける制御は、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）等の巡行制御であるが、制御詳細は問わない。オーバーライドモードでは、自動運転による制御側からの入力と、ドライバからの踏込入力とが共に入っている状態であって、オーバーライドモードにおいては、ドライバの踏込操作による入力が常に優先される。

外乱検出部７２は、加速度を検出するＧセンサ、サスペンション挙動検出装置、および、カメラ９５（図６参照）等の情報に基づき、外乱を検出する。外乱には、例えば、比較的急な減速により生じる車両減速Ｇ、路面段差等により生じる車両振動等が含まれる。また、ドライバの座り直し、シートベルトの着脱、落ちたものを拾う、ストレッチ、ドライバの意識状態等、通常の運転動作以外の動作である運転操作外動作を外乱としてもよい。

運転操作検出部７３は、ドライバによるウィンカー操作やハンドル操舵を検出する。車両周辺情報取得部７４は、路車間通信、車車間通信、車載カメラ、レーダ等により、他車両の接近や障害物等を検出する。

車速検出部７５は、車両の走行速度である車速を検出する。車速検出部７５は、車速センサを用いることに限らず、ＧＰＳ等の位置データを用いて演算することで車速を検出するように構成してもよい。位置情報検出部７６は、地図情報、ＧＰＳ、路車間通信、車載カメラ等の情報に基づき、車両の現在位置を検出する。位置情報検出部７６は、例示した情報を単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。また、ここで例示した以外の情報を用いても差し支えない。

音声検出部７７は、マイク９６（図７参照）等を含み、乗員の発話による音声を検出する。報知装置８０は、ディスプレイ等である表示装置８１、および、スピーカ８２を有し、各種情報をドライバに報知する。

本実施形態では、巡行制御モード等にてペダルレバー２０がロックされた状態にて走行しているとき、ペダル操作以外の情報に基づいてドライバの加速意思が検知された場合、ペダルロックを解除することで、自動運転による定速走行から手動運転による速やかな加速を実現する。以下、ペダルレバー２０がロックされた状態での走行を、ペダルロック走行という。

本実施形態のロック動作制御処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。この処理は、ＥＣＵ６０にて所定の周期で実行される処理である。以下、ステップＳ１０１等の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。

Ｓ１０１では、ＥＣＵ６０は、車両がペダルロック走行中か否か判断する。車両がペダルロック走行中ではないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０２以降の処理をスキップする。車両がペダルロック走行中であると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、ロック作動判定部６４は、ドライバの加速意思が検知されたか否か判断する。例えば図５中に矢印Ａｗで示すようにウィンカー９２が操作されたとき、または、矢印Ａｈで示すようにハンドル９１が操舵されたとき、追越し等のためにドライバが加速する意思があるとみなし、肯定判断する。また例えば図６に示すように、カメラ９５によりドライバの表情や足の動きをモニタすることで、加速意思の有無を検知してもよい。さらにまた例えば図７に示すように、マイク９６により取得されるドライバからの音声指示により、加速意思の有無を検知してもよい。また、ウィンカー９２またはハンドル９１の操作、カメラ９５やマイク９６から取得される情報以外のものを用いて加速意思の有無を検知するようにしてもよい。

図４に戻り、ドライバの加速意思が検知されなかった場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０３の処理をスキップし、ペダルロック走行を継続する。ドライバの加速意思が検知された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。Ｓ１０３では、アクチュエータ制御部６５は、モータ４１を駆動し、ペダルレバー２０のロックを解除する。

以上説明したように、本実施形態のアクセルペダルシステム１は、ペダルレバー２０と、ロック機構５０と、アクチュエータ４０と、ＥＣＵ６０と、を備える。ペダルレバー２０は、踏込操作に応じて動作する。ロック機構５０は、ペダルレバー２０の動作を規制可能である。ここで、「ペダルレバーの動作を規制可能」とは、ペダルレバー２０を完全に固定することで移動量を０にすることに限らず、非ロック時よりも移動量が小さくなるようにすることを含む概念である。アクチュエータ４０は、ロック機構５０によりペダルレバー２０の動作が規制されているロック状態と、規制されていない非ロック状態とを切り替える。

ＥＣＵ６０は、ロック作動判定部６４、および、アクチュエータ制御部６５を有する。ロック作動判定部６４は、ロック機構５０によるロック作動の切り替えを判定する。アクチュエータ制御部６５は、ロック作動判定部６４の判定結果に応じてアクチュエータ４０の駆動を制御する。本実施形態では、主にモータ４１の駆動を制御する。

ロック作動判定部６４は、ロック状態での走行中において、ドライバの加速意思が検知された場合、ペダルレバー２０のロックを解除する。これにより、ＡＣＣ等の定常走行から手動運転に移行した際、ペダルレバー２０の開度に応じた加速を速やかに実現可能である。

ロック作動判定部６４は、ウィンカー９２が操作された場合、ドライバの加速意思があると判定する。ロック作動判定部６４は、操舵部材としてのハンドル９１が操舵された場合、ドライバの加速意思があると判定する。また、ロック作動判定部６４は、カメラ９５からの映像情報に基づき、ドライバの加速意思を検知する。さらにまた、ロック作動判定部６４は、マイク９６からの音声情報に基づき、ドライバの加速意思を検知する。これにより、ドライバの加速意思を適切に検知することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、ロック部材５１が固定側、被ロック部５２が可動側に設けられている。他の実施形態では、ロック部材を可動側、被ロック部を固定側に設けてもよい。上記実施形態では、被ロック部は凸部により構成されている。他の実施形態では、被ロック部を凹部により構成してもよい。また、被ロック部またはロック部材の一方は、平歯ギアに限らず、動力伝達機構を構成する平歯ギア以外の部材に設けてもよい。

上記実施形態では、ロック部材は、圧縮コイルばねである弾性部材の軸方向に沿って直線方向に移動可能に設けられている。他の実施形態では、ロック部材が回転することでロック状態と非ロック状態とが切り替わるように構成してもよい。ロック部材の回転によりロック状態を切り替えることで、当接部の偏摩耗を抑制することができる。また、他の実施形態では、弾性部材は圧縮コイルばねに限らず、例えばトーションスプリングであってもよい。さらにまた、ロック部材そのものをゴム等の弾性部材により形成し、弾性変形させることでロック状態が切り替わるように構成してもよい。

その他、動力伝達機構やロック機構は、上記実施形態と異なっていてもよい。また、ロック部材や非ロック部材の形状は、部品配置等に応じ、上記実施形態とは異なっていてもよい。また上記実施形態では、ペダルレバーへの反力付与およびロック作動に、共通のアクチュエータを用いている。他の実施形態では、反力付与に係るアクチュエータと、ロック作動に係るアクチュエータとを別途に設けてもよい。

上記実施形態では、ロック機構は、モータへの通電をオフにした無通電状態にてロック状態を保持可能である。他の実施形態では、ロック機構は、モータへの通電を継続することでロック状態を保持するように構成してもよい。

上記実施形態では、ペダルレバーは、ロック機構により全閉位置にてロックされる。他の実施形態では、ペダルレバーのロック位置は全開位置であってもよいし、全閉位置と全開位置との中間位置であってもよい。また、複数段階でロック可能に構成してもよい。

他の実施形態では、ロック作動時およびロック解除時の少なくとも一方においてにドライバへの報知を行うようにしてもよい。また、自動運転開始直後のロック起動時には報知を行い、自動運転中におけるオーバーライド終了時のロック起動時には報知を行わない、といった具合に、シチュエーションに応じて報知の有無を変更するようにしてもよい。また、ロック起動、解除に係り、ドライバへの意思確認を行ってもよい。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・アクセルペダルシステム
２０・・・ペダルレバー
４０・・・アクチュエータ
５０・・・ロック機構
６０・・・ＥＣＵ（制御部）
６４・・・ロック作動判定部
６５・・・アクチュエータ制御部
９１・・・ハンドル（操舵部材）
９２・・・ウィンカー
９５・・・カメラ ９６・・・マイク

Claims (5)

1. 踏込操作に応じて動作するペダルレバー（２０）と、
   前記ペダルレバーの動作を規制可能であるロック機構（５０）と、
   前記ロック機構により前記ペダルレバーの動作が規制されているロック状態と、規制されていない非ロック状態とを切り替えるアクチュエータ（４０）と、
   前記ロック機構によるロック作動の切り替えを判定するロック作動判定部（６４）、および、前記アクチュエータの駆動を制御するアクチュエータ制御部（６５）を有する制御部（６０）と、
   を備え、
   前記ロック作動判定部は、前記ロック状態での走行中において、ドライバの加速意思が検知された場合、前記ペダルレバーのロックを解除するアクセルペダルシステム。
2. 前記ロック作動判定部は、ウィンカー（９２）が操作された場合、ドライバの加速意思があると判定する請求項１に記載のアクセルペダルシステム。
3. 前記ロック作動判定部は、操舵部材（９１）が操舵された場合、ドライバの加速意思があると判定する請求項１に記載のアクセルペダルシステム。
4. 前記ロック作動判定部は、カメラ（９５）からの映像情報に基づき、ドライバの加速意思を検知する請求項１に記載のアクセルペダルシステム。
5. 前記ロック作動判定部は、マイク（９６）からの音声情報に基づき、ドライバの加速意思を検知する請求項１に記載のアクセルペダルシステム。

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