JP7011537B2 - ペダルモジュールの異常診断方法および制御方法 - Google Patents

Description

本発明はペダルの位置を検出するセンサを備えたペダルモジュールの異常診断方法および制御方法に関する。

車両用のブレーキ制御装置として、電子制御ブレーキシステムが用いられている。電子制御ブレーキシステムは、車両の走行状況に応じて最適な制動力を実現するため、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するストロークセンサの出力と、ブレーキペダルの踏み込み量に応じて作動液を送り出すマスタシリンダの圧力を検出するマスタシリンダ圧センサの出力とに基づいて目標制動力が決定される。目標制動力の決定に用いられるストロークセンサに異常が生じた場合、ブレーキペダルの踏み込み量と車両に与える制動力との間にずれが生じる場合がある。このため、ストロークセンサの出力値が正常であるかどうかを判定するブレーキ制御装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１０－１９５２８２号公報

特許文献１に記載のブレーキ制御装置は、ストロークセンサの出力値がマスタシリンダ圧センサの出力値に応じて基準ストローク出力値より大きい場合に、ストロークセンサの出力が正常でないと判定する。当該ブレーキ制御装置は、ストロークセンサが故障した場合にその出力値の異常を検知することができるが、ブレーキペダルに加えられた踏力に応じてペダルの位置（踏み込み量）が変化しなくなった異常を検知することができない。例えば、ブレーキペダルと床との間に異物が挟まってブレーキペダルが動かなくなった場合、ストロークセンサからの出力値はブレーキペダルの位置に応じた正しい値であるから、異常を検知することができない。
本発明の課題は、ペダルの位置を検出するセンサを備えたペダルモジュールにおいて、ブレーキペダルの位置が変化しなくなった異常を検知できるブレーキペダルモジュールの異常診断方法および制御方法を提供することである。

上記課題を解決するための手段として、本発明は以下の構成を備えている。
本発明のペダルモジュールの異常診断方法は、踏力を受けるペダルと、前記ペダルを一端側に有し前記ペダルが踏み込まれたときに他端側を回転中心として回動可能なペダルアームと、前記ペダルアームの回転角度を検出可能な角度検出部と、前記踏力を検出可能な踏力検出部と、を備えたペダルモジュールの異常診断方法において、前記回転角度と前記踏力との関係に基づいて、前記ペダルモジュールの異常を診断することを特徴とする。
回転角度と踏力との関係を用いてペダルモジュールの異常を診断することにより、例えば、ペダルアームに異物が挟まって回転不能となった場合のようにブレーキペダルの位置が変化しなくなった異常を検知することができる。

前記ペダルモジュールは、前記ペダルアームの前記他端側に設けられたシャフトと、前記シャフトを保持する保持部と、前記保持部に保持された前記シャフトを回転軸として、前記ペダルアームが回動可能な状態で取り付けられたハウジングと、を備えており、前記踏力検出部が、前記ハウジングの歪みに基づいて前記踏力を検出する構成であってもよい。
ペダルアームが回転不能となった場合、ペダルアームの回転角度は変化しなくなるのに対して、ハウジングの歪みはペダルに加えられた踏力に応じて変化する。このため、回転角度と検出された歪みに対応する踏力との関係に基づいてペダルモジュールが異常であると診断することができる。

前記踏力と前記回転角度とは、前記ペダルモジュールの正常時において第一の関係式によって表される関数であり、前記踏力および前記回転角度のうち、一方の検出値と前記第一の関係式とに基づいて、他方の正常値を求め、前記踏力および前記回転角度のうち、他方の検出値と前記正常値との差が所定値よりも大きくなった場合に前記ペダルモジュールに異常が生じたと診断してもよい。この場合、前記踏力および前記回転角度のうち、他方の検出値と前記正常値との差が所定値よりも所定時間連続して大きくなった場合に前記ペダルモジュールに異常が生じたと診断してもよい。

本発明のペダルモジュールの制御方法は、踏力を受けるペダルと、前記ペダルを一端側に有し、前記ペダルが踏み込まれたときに他端側を回転中心として回動可能なペダルアームと、前記ペダルアームの回転角度を検出可能な角度検出部と、前記踏力を検出可能な踏力検出部と、を備えたペダルモジュールの制御方法において、前記回転角度と前記踏力との関係に基づいて前記ペダルモジュールが異常であると診断されたときに、異常に関する情報を外部機器に出力することを特徴とする。
前記異常に関する情報は、車を減速または停止させるトリガや、車を減速または停止させるとともに障害物との衝突を回避するトリガとして、前記外部機器に用いられるものであってもよい。
異常に関する情報をペダルモジュールから外部機器に出力することにより、外部機器は当該出力に基づいて安全性を優先して車両を制御することが可能になる。

本発明のペダルモジュールの異常診断方法は、回転角度と踏力との関係に基づいて、ペダルモジュールの異常を診断することにより、ペダルの位置が変化しなくなった異常を検知することができる。本発明のペダルモジュールの制御方法は、ペダルモジュールの異常が検知された場合に異常に関する情報を出力することで、外部機器が異常に関する情報を用いて車両等の制御することができる。

本発明の実施形態に係るペダルモジュールの異常診断方法を説明するグラフ 本発明の実施形態に係るペダルモジュールの異常診断方法および制御方法のフローチャート 踏力検出装置の構造を概略的に示す側面図 踏力検出装置の構造を概略的に示す平面図 踏力検出装置の変形例の構造を概略的に示す平面図 図５の一点鎖線で囲んだ部分Ｐを白抜き矢印方向に見た構造を概略的に示す部分側面図 踏力検出装置の他の変形例の構造を概略的に示す側面図 踏力検出装置の踏力検出部の構造を示す分解斜視図 ハウジングに取り付けられた踏力検出部の構造を示す断面図 踏力検出部を構成する回路基板における抵抗が形成された面の構造を概略的に示す平面図 歪み抵抗を備えたホイートストンブリッジの構成を示す回路図 ハウジングの歪み量を計算により求めた実施例で用いた踏力検出装置の構造を概略的に示す斜視図

以下、図を参照して、本発明の実施形態を説明する。各図における同じ部材には同じ番号を付して、説明を省略する。

＜異常診断方法および制御方法＞
図１は、本発明の実施形態に係るペダルモジュールの異常診断方法を説明するため、回転角度Ｘと踏力Ｙとの関係を模式的に示したグラフである。ペダルモジュールはペダルの位置によって変化する回転角度Ｘを検出する角度検出部を備えている。ペダルモジュールが正常であるときには、踏力検出部によって検出される踏力Ｙが角度検出部によって検出される回転角度Ｘの関数で表される。図１では、踏力Ｙが回転角度Ｘの一次関数であって、両者の関係がＹ＝ａＸ－ｂ（第一の関係式）によって表される場合を示している。回転角度Ｘと踏力Ｙとが第一の関係式で表される場合、第一の関係式と、回転角度Ｘおよび踏力Ｙのうち一方の検出値とを用いて、ペダルモジュールの正常状態における他方の値（正常値）を求めることができる。

例えば、回転角度Ｘの検出値と第一の関係式とに基づいて、ペダルモジュールの正常時において回転角度Ｘの検出値に対応する踏力Ｙの正常値を計算によって求めることができる。ペダルモジュールが正常に機能している場合、計算によって求められた踏力の正常値と踏力の検出値とは一致する。しかし、ペダルモジュールに異常が生じた場合、上記第一の関係式で示される回転角度Ｘと踏力Ｙとの関係が崩れて、踏力Ｙの検出値と計算で求められた踏力の正常値とが一致しなくなる。

踏力Ｙの検出値が計算で求められた正常値と一致するか否かにより、角度検出部で検出された回転角度Ｘと踏力検出部で検出された踏力Ｙとが第一の関係式を満たしているか否かを判定することができる。踏力の検出値と正常値との不一致によって、踏力検出部または角度検出部の故障のみではなく、ペダルアームが動かなくなってペダルの位置が変化しなくなった異常を検知することができる。このため例えば、踏力検出部および角度検出部は故障していないが、異物が挟まってペダルアームが動かなくなり、操作者がペダルモジュールを操作できなくなったという異常を検知することができる。

図１のグラフにおける実線はペダルモジュールが正常時にある場合の回転角度Ｘと踏力Ｙとの関係を示している。正常時では、回転角度Ｘが大きくなるに従って踏力Ｙも増加し、両者は実線で示す直線に沿って変化する。しかし、ペダルアームに異物が挟まってペダルアームが動かなくなった場合、ブレーキペダルがさらに踏み込まれると、ペダルの位置を検出する回転角度Ｘは変化しないで踏力Ｙのみが大きくなる。

例えば、回転角度Ｘ１の状態でペダルアームが動かなくなった場合、ブレーキペダルを踏んでもブレーキの効きが悪いため、運転者はより強い力で踏み込むことが多い。このとき、角度検出部に検出される回転角度ＸはＸ１のまま、踏力検出部に検出される踏力Ｙが大きくなる。回転角度Ｘ１のままでブレーキペダルがさらに踏み込まれることにより、検出される踏力Ｙが回転角度Ｘ１における正常値Ｙ１よりも大きくなる。そこで、正常値Ｙ１とは異なる踏力Ｙが検出された場合に、ペダルモジュールに異常が発生したと診断する。

ただし、ペダルモジュールに異常が生じていない場合でも、踏力検出部に検出される踏力Ｙの検出値は、外部環境などの影響によってある程度の幅で変化し得る。そこで、ペダルモジュールが正常な状態において通常生じ得る踏力Ｙの正常値Ｙ１からのずれの大きさを所定値Ｃとし、正常値Ｙ１からのずれが所定値Ｃ以内である範囲を正常範囲とする。そして、正常範囲外の踏力Ｙが検出された場合にペダルモジュールに異常が発生したと診断する。なお、車体に搭載された状態でペダルモジュールが実際に使用された場合には、ブレーキパッドの交換等に伴って踏みしろの調整が行われることが考えられる。所定値Ｃはこの様な調整を考慮して設定しても良い。

例えば、ペダルアームが動かなくなってブレーキペダルがさらに踏み込まれた場合、踏力Ｙが正常値Ｙ１に所定値Ｃを加算して得られる許容上限値Ｙ２よりも大きくなったときに、異常が発生したと診断する。また、踏力検出部に検出された踏力Ｙが正常値Ｙ１から所定値Ｃを減じて得られる許容下限値Ｙ３よりも小さくなったときにも、何らかの異常が発生したと診断する。このように、ペダルモジュールの使用環境や誤検出を防ぐための余裕を考慮して所定値Ｃを設定することにより、異常の検出感度を調整することができる。

上述した踏力Ｙの正常範囲からの逸脱の検知に加えて、当該逸脱した状態が所定時間連続して検知されたことを異常の発生を検知する要件としてもよい。逸脱した状態が連続する時間を考慮することにより、例えば、瞬間的に踏力Ｙが大きくなる環境下における使用において、誤って異常が検出されることを防止できる。

図２は、本発明の実施形態に係るペダルモジュールの異常診断方法および制御方法のフローチャートである。以下、同図に基づいて、ペダルアームの回転角度を検出可能な角度検出部と踏力を検出可能な踏力検出部とを備えたペダルモジュールの異常診断方法および制御方法を説明する。

ペダルモジュールは、角度検出部および踏力検出部により、ペダルアームの回転角度およびブレーキペダルに加えられた踏力を検出する（検出ステップＳ１）。
検出ステップＳ１で検出された回転角度の検出値と、回転角度と踏力との関係を示す第一の関係式とを用いて、検出された回転角度における踏力の正常値を算出する（正常値算出ステップＳ２）。
検出ステップＳ１で検出された踏力の検出値と、正常値算出ステップで算出された踏力の正常値から、検出値と正常値との差を算出する（差算出ステップＳ３）。

差算出ステップＳ３で算出された検出値と正常値の差の絶対値と、所定値Ｃ（図１参照）とを比較する（比較ステップＳ４）。
比較ステップＳ４の比較の結果、検出値と正常値との差の絶対値が所定値Ｃよりも大きい場合（ＹＥＳ）、当該差の絶対値が所定値Ｃよりも大きい状態が所定時間以上連続しているか確認する（連続時間確認ステップＳ５）。
差の絶対値が所定値Ｃよりも大きい状態が所定時間以上連続している場合（ＹＥＳ）、ペダルモジュールの異常を検知する（異常検知ステップＳ６）。

比較ステップＳ４の比較の結果、検出値と正常値の差の絶対値が所定値Ｃよりも小さい場合（ＮＯ）および連続時間確認ステップＳ５において、差の絶対値が所定値Ｃよりも大きい状態が所定時間以上連続していないと確認された場合（ＮＯ）、ペダルモジュールに異常が生じていないと判断して、ペダルモジュールは検出ステップＳ１において検出された回転角度の検出値を外部装置に出力する（回転角度出力ステップＳ７）。

異常検知ステップＳ６で異常が検知された場合、異常に関する情報をペダルモジュールから外部装置に出力する（異常検知出力ステップＳ８）。
異常検知出力ステップＳ８において出力される異常に関する情報は、例えば、車を減速または停止させたり、車を減速または停止させるとともに障害物との衝突を回避したりするために用いられるトリガとして、外部機器に出力される。異常に関する情報が出力されることにより、車両を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）などの外部機器は、ペダルモジュールからの異常に関する情報を用いて、安全性を優先して車両制御を行うことが可能になる。

図１および図２を用いた説明では、第一の関係式と回転角度の検出値とを用いて踏力の正常値を求め、踏力の検出値と正常値とを比較して、ペダルモジュールの異常を検出した。しかし、第一の関係式と踏力の検出値とを用いて踏力の代わりに回転角度の正常値を求め、回転角度の検出値と正常値とを比較してペダルモジュールの異常を検出してもよい。

踏力Ｙと回転角度Ｘとは、ペダルモジュールの正常時において第一の関係式によって表される関数であるから、踏力および回転角度のうち、一方の検出値と第一の関係式とに基づいて、他方の正常値を算出し、踏力および角度のうち、他方の検出値と正常値との差の絶対値が所定値よりも大きくなった場合にペダルモジュールに異常が生じたと診断することができる。

なお、上記説明においては、正常値算出ステップＳ２を設けて、検出ステップＳ１で検出された回転角度における踏力の正常値を第一の関係式を用いてリアルタイムに算出しているが、リアルタイムでの計算を行わずに予め正常値を求めてテーブルに格納しておき、テーブルに格納された正常値と踏力の検出値とを比較する方法であっても良い。このように、他方の正常値は、一方の検出値を用いてリアルタイムの計算によって求めたり、一方の検出値に対応する計算結果が格納されたテーブルを用いて求めたりすることができる。

＜ペダルモジュール＞
上述した異常診断方法および制御方法を用いて異常が診断され外部装置への出力が制御されるペダルモジュールについて、以下に説明する。
図３および図４は、本発明の異常診断方法および制御方法が用いられる踏力検出装置（ペダルモジュール）１の構造を概略的に示す側面図および平面図である。これらの図に示すように、本発明の踏力検出装置１は、踏力を受けるペダル２と、ペダル２を一端に保持するペダルアーム３と、ペダルアーム３の他端側に設けられたシャフト４と、自動車などの本体５０に固定されるハウジング５と、踏力を検出する踏力検出部６と、を備えている。ハウジング５は、シャフト４を保持する保持部７を有している。ペダルアーム３は、保持部７に保持されたシャフト４を回転中心として回動可能な状態でハウジング５に取り付けられている。

踏力検出装置１は、例えば、自動車のブレーキのペダル装置６０の一部として用いられる。この場合、ペダル２に加えられた踏力の測定手段としての踏力検出部６とペダルアーム３の回転角度（移動量）を測定する手段としての回転角度測定部６１が、ハウジング５に設けられて用いられることがある。

ペダル２に踏力が加えられると、シャフト４を回転軸（中心）としてペダルアーム３が図３に白抜き矢印で示した方向に移動する。ペダル装置６０にはペダル２およびペダルアーム３を初期位置に戻すための弾性体８が設けられている。ペダルアーム３が移動すると移動距離（移動量）に応じて、ペダルアーム３の取付部９とハウジング５との間に設けられた弾性体８からペダルアーム３に対して、弾性力（反発力）が加えられる。ペダル２は踏力と弾性力とが等しくなった位置で停止する。踏力検出部６の詳細については後述するが、このように弾性体８からの反発力も加わることから、ペダル２を踏み込むことでハウジング５にも踏力と関係性のある力が加わる。そのため、その力により発生するハウジング５の歪みを計測することによって、ペダル２に加えられた踏力を算出することが可能である。

踏力検出装置１は、ペダルアーム３の他端側に設けられたシャフト４と、シャフト４を保持する保持部７と、保持部７に保持されたシャフト４を回転軸として、ペダルアーム３が回動可能な状態で取り付けられたハウジング５と、を備えおり、踏力検出部６が、ハウジング５の歪みに基づいて踏力を検出する。

ペダル装置６０は、回転角度測定部６１に加えて、踏力検出部６を備えている。ペダル２が踏み込まれると、その踏力によりハウジング５には必ず何かしらかの力が加わり、ハウジング５に発生する歪み量は変化する。したがって、何らかの理由によりペダルアーム３の回転角度が変化しなくなった場合でも、踏力が変化すればハウジング５の歪み量が変化するため、踏力検出部６によりハウジング５の歪みに基づいて踏力を検出することができる。例えば、ペダルアーム３と本体５０との間に異物が挟まってペダルアーム３が動かなくなった場合でも、踏力検出部６によって踏力を検出することができる。

ペダル装置６０が回転角度測定部６１および踏力検出部６を備え、回転角度（踏み込み量）と踏力を同時に測定することで、ペダル装置６０の冗長性が向上する。ただし、回転角度と踏力を同時に測定するのではなく、両者を別々に測定する構成としてもよい。

シャフト４は、ペダルアーム３の両側からそれぞれ突出している。ここで、ペダルアーム３の両側からそれぞれ突出するとは、Ｙ軸方向に沿ってペダルアーム３がシャフト４に挟まれていることをいう。また、ハウジング５もペダルアーム３の他端側を挟むように対向する保持部７を二つ有しており、二つの保持部７のそれぞれが両側に突出したシャフト４を保持している。このように、ペダルアーム３は、両持ち支持構造によって、シャフト４を介してハウジング５の保持部７に保持されている。両持ち支持構造によって、ペダルアーム３からの力によるシャフト４自身の撓みを抑えるとともに、ハウジング５の強度が高くなる。ブレーキ時に足に伝わる感触（フィーリング）および信頼性の観点から、両持ち支持構造が好ましい。ただし、ペダルアーム３をハウジング５に保持する機構は、ペダルアーム３の片側のみから突出したシャフト４を一つの保持部７によって保持する片持ち支持構造であってもよい。

図３および図４には、二つの保持部７のうちの一方に踏力検出部６が配置された態様を示した。しかし、ハウジング５において、踏力検出部６が設けられる位置は保持部７に限られるものではない。踏力検出部６は、ペダルアーム３からの力がシャフト４を介してハウジング５に加えられることによって歪みが生じる部分に配置すればよい。ただし、踏力検出部６によってペダル２に加えられた踏力を確実に検出する観点から、ハウジング５における歪みの大きな部分に配置することが好ましい。

図５は、踏力検出装置１の変形例の構造を概略的に示す平面図である。図６は、図５の一点鎖線で囲んだ部分Ｐを白抜き矢印方向に見た構造を概略的に示す部分側面図である。図５および図６に示す踏力検出装置１は、対向する保持部７を連結する連結部１０ではなく、保持部７に他の部分より肉厚が薄い薄肉部１１を備えており、一方の保持部７に設けられた薄肉部１１に踏力検出部６を備えている。ハウジング５の一部に設けられた薄肉部１１は、他の部分よりも反発力が小さく、ペダルアーム３からハウジング５に加えられた力によって撓みやすい部分である。このため、薄肉部１１の表面の歪みを大きくすることができる。したがって、薄肉部１１に踏力検出部６を設けることにより、ハウジング５の歪みを測定することが容易になる。図５に示すように、薄肉部１１を一方の保持部７に設けた構成を示したが、薄肉部１１を設ける位置はこれに限られるものではない。ただし、ペダルアーム３からハウジング５に加えられた力により生じる歪みが大きいから、連結部１０よりも保持部７に薄肉部１１を設けることが好ましい。

図７は、踏力検出装置１の他の変形例の構造を概略的に示す側面図である。同図に示すように、踏力検出部６が、シャフト４と保持部７との間に配置された構成としてもよい。シャフト４と保持部７との間に踏力検出部６を配置すれば、踏力検出部６は、ハウジング５の歪みとともに、シャフト４から直接加えられた力をも検出することができるから、検知精度が高くなる。このような位置に配置する踏力検出部６には、シャフト４の外形に対応した円筒形状の歪み検出素子を用いることができる。

なお、図７では、シャフト４を取り囲むように踏力検出部６が設けられた態様を示している。しかし、この態様は一例であり、シャフト４と保持部７との間の全部に踏力検出部６が設けられていなくてもよい。両者の間の一部に踏力検出部６が設けられていれば、歪みを精度良く検知することができる。

踏力検出部６は、ハウジング５の歪み量を検知し、検知した歪み量に基づいて踏力を検出するもの、すなわち、測定したハウジング５の歪み量を信号として取り出すものである。踏力検出部６の構造について図８～図１１を参照して以下に説明する。

図８は踏力検出部６の構造を示す分解斜視図であり、図９はハウジング５に取り付けられた踏力検出部６の構造を示す断面図である。これらの図に示すように、踏力検出部６は、回路基板２０の二つの面のうちのいずれかが、ハウジング５の表面から離れた状態でハウジング５の表面に対向して、二つの固定用ナット２９によってハウジング５に固定されている。ハウジング５の表面に歪みが生じた場合、生じた歪みに対応して回路基板２０にも歪みが生じる。

回路基板２０の一方の面２０Ａには、抵抗２１が形成されている。回路基板２０の一方の面２０Ａの反対側の他方の面２０Ｂには、抵抗２１の抵抗値を電圧値に変換する変換回路２２が形成されている。また、他方の面２０Ｂには、抵抗２１の抵抗値を変換回路２２が変換した電圧値に基づいた信号を外部に出力するコネクタ部２３を備えている。踏力検出部６がハウジング５に取り付けられた状態において、カバー部材２５の開口部２８を介して外部の機器と接続可能な位置にコネクタ部２３が取り付けられる。回路基板２０はネジ２４を用いてカバー部材２５の内側の対向面２５Ａに取り付けられる。

抵抗値を電圧値に変換する変換回路２２は、抵抗値に基づいて踏力を算出する演算部としての機能を備えていても良い。変換回路２２が演算部としての機能を備えている場合、コネクタ部２３から出力される信号から直接踏力に関する情報が得られる。なお、変換回路２２は、演算部としての機能を備えていない場合、コネクタ部２３から出力される信号が外部の演算装置による踏力の算出に用いられる。

踏力検出部６は、カバー部材２５の内側に回路基板２０が取り付けられた状態でハウジング５に固定される。カバー部材２５は、ハウジング５に固定された状態において、ハウジング５の表面に対向する対向面２５Ａ、対向面２５Ａの周囲を取り囲む側面２５Ｂ、およびハウジング５の表面に接する側面２５Ｂの端によって形成される開口２５Ｃと、を備えている。対向面２５Ａ、側面２５Ｂおよび開口２５Ｃにより囲まれた内部空間が回路基板２０の収納部２５Ｄである。回路基板２０は、収納部２５Ｄ内の対向面２５Ａに、一方の面２０Ａまたは他方の面２０Ｂが開口２５Ｃを臨んで（開口２５Ｃの方向を向いて）配置されている。また、回路基板２０は、対向面２５Ａから離れて配置されている。

カバー部材２５は、対向面２５Ａがハウジング５の表面に対向して配置され、収納部２５Ｄを挟んで対向する箇所（図９におけるＺ軸方向の両側）に設けられるとともに開口２５Ｃから対向面２５Ａに向かう方向（図９におけるＸ軸方向）に貫通して形成された二つの挿入孔２６に挿入された固定用ナット２９によって、ハウジング５の表面に固定されている。挿入孔２６と固定用ナット２９の間には、円筒状のガイド２７が設けられている。この構成により、カバー部材２５の開口２５Ｃをハウジング５の表面に密着させ、ハウジング５の表面に生じた歪みがカバー部材２５を介して回路基板２０に伝わる。

図１０は回路基板２０において抵抗２１が形成された一方の面２０Ａの構造を概略的に示す平面図である。同図に示すように、回路基板２０の一方の面２０Ａに設けられた抵抗２１は、回路基板２０の歪み量の変化にともなって抵抗値が変化する歪み抵抗２１ａと、抵抗値が一定の固定抵抗２１ｂとが、四つずつ設けられている。歪み抵抗２１ａと固定抵抗２１ｂとを用いてホイートストンブリッジ３０（図１１参照）を構成することにより、回路基板２０の歪みに伴って変化する電圧を出力することができる。

図１１は、歪み抵抗２１ａを備えたホイートストンブリッジ３０の構成を示す回路図である。同図に示すように、電圧電源（Ｖｄｄ）３１と基準電位点（ＧＮＤ）３２との間を、歪み抵抗２１ａと固定抵抗２１ｂの順に接続した直列接続と、固定抵抗２１ｂと歪み抵抗２１ａの順に接続した直列接続とを、並列に接続する。各直列接続は、歪み抵抗２１ａと固定抵抗２１ｂとが反対の順で接続されているから、中点３３の電位と中点３４の電位とが、歪み抵抗２１ａの抵抗変化にともなって変化する。この中点電位の変化を差動増幅器３５により増幅して出力する。差動増幅器３５から出力される中点電位の差に基づく出力は、歪み抵抗２１ａによって検知されたハウジング５の歪みの大きさに対応して変化する。したがって、中点電位の差に基づく出力により、ペダル２に加えられた踏力によって生じたハウジング５の歪みを検知することができる。

回路基板２０には、歪み抵抗２１ａと固定抵抗２１ｂとが四つずつ設けられており、ホイートストンブリッジ３０が二つ形成されている。ホイートストンブリッジ３０を複数備えることにより、ハウジング５の歪みの測定精度が増し、また、一方を他方の予備として用いることができるから冗長性が向上する。ただし、踏力検出部６はホイートストンブリッジ３０を一つだけ備えた構成としてもよい。

図１１に示した歪み抵抗２１ａと固定抵抗２１ｂとの組み合わせの代わりに、歪み抵抗２１ａの感度軸方向が異なるように配置し、歪みが生じる方向に対する感度を異ならせた二つの歪み抵抗２１ａを用いてホイートストンブリッジ３０を構成してもよい。この場合、歪み抵抗２１ａの感度軸方向が直交するように（感度軸が９０°で交差するように）配置することが好ましい。

上述した実施形態では、回転角度測定部と踏力検出部とを組み合わせて本発明の異常診断方法および制御方法を実施する態様について説明したが、踏力検出部の変わりに、所定の踏力でＯＮするスイッチを用いてもよい。このようなスイッチを用いた場合も、ＯＮにより検知された所定の踏力と回転角度測定部により測定された回転角度とに基づいて、ペダルの位置が変化しなくなった異常を検知することができる。

市販のブレーキユニットを用いて、通常状態およびスタック状態においてハウジング表面の歪みを実際に測定して、各状態においてハウジング表面に測定可能な歪みが生じること、特にＺ方向に大きな歪みが生じることを確認した。
そこで、図１２に示す線対称の構造を備えた踏力検出装置モデルについて、通常状態と、弾性体８が伸縮しなくなってペダルアーム３が動かなくなった状態（スタック状態）において、ペダルに所定の踏力が加えられた場合にハウジング５の４つの各部位（Ｐ１～Ｐ４）に生じる歪み量をシミュレーション計算により求めた。

弾性体８が伸縮しなくなったスタック状態は、バネ乗数を無限大に設定することにより求めた。このため、スタック状態では、ペダル２に加えられた踏力は、ペダルアーム３における取付部９を支点とし、シャフト４を作用点として、ハウジング５に加えられる。部位Ｐ１とＰ２についてはＺ方向の歪みを求め、部位Ｐ３とＰ４についてはＸ方向の歪みを求めた。各状態についてシミュレーション計算により得られた結果を表１および表２に示す。

表１および表２に示した結果から、ペダル２に加えられた踏力に応じて、ハウジング５の表面に生じる歪みの大きさも変化することが分かる。ハウジング５の複数の部位で踏力に応じて表面の歪みの大きさが変化することが確認されたことから、踏力検出部６（図３～図７参照）を設置する部位は、周囲の取り付け可能な空間の状況などを考慮して決めればよい。

なお、上記スタック状態は回転角度Ｘが０である場合の結果である。回転角度Ｘが０であるから、踏力Ｙの正常値は０であるにも関わらず、踏力検出部６によって０以外の踏力Ｙが検出されたことを示している（図１参照）。このように、本発明のペダルモジュールの異常診断方法によれば、正常値とは異なる踏力の検出によって、ペダルモジュールの異常発生を検出することができる。

１ ：踏力検出装置（ペダルモジュール）
２ ：ペダル
３ ：ペダルアーム
４ ：シャフト
５ ：ハウジング
６ ：踏力検出部
７ ：保持部
８ ：弾性体
９ ：取付部
１０ ：連結部
１１ ：薄肉部
２０ ：回路基板
２０Ａ ：一方の面
２０Ｂ ：他方の面
２１ ：抵抗
２１ａ ：歪み抵抗
２１ｂ ：固定抵抗
２２ ：変換回路
２３ ：コネクタ部
２４ ：ネジ
２５ ：カバー部材
２５Ａ ：対向面
２５Ｂ ：側面
２５Ｃ ：開口
２５Ｄ ：収納部
２６ ：挿入孔
２７ ：ガイド
２８ ：開口部
２９ ：固定用ナット
３０ ：ホイートストンブリッジ
３１ ：Ｖｄｄ
３２ ：ＧＮＤ
３３，３４：中点
３５ ：差動増幅器
５０ ：本体
６０ ：ペダル装置（移動量検出装置、ペダルモジュール）
６１ ：回転角度測定部

Claims (6)

1. 踏力を受けるペダルと、前記ペダルを一端側に有し前記ペダルが踏み込まれたときに他端側を回転中心として回動可能なペダルアームと、前記ペダルアームの回転角度を検出可能な角度検出部と、前記踏力を検出可能な踏力検出部と、を備えたペダルモジュールの異常診断方法において、
   前記ペダルモジュールは、前記ペダルアームの前記他端側に設けられたシャフトと、前記シャフトを保持する保持部と、前記保持部に保持された前記シャフトを回転軸として、前記ペダルアームが回動可能な状態で取り付けられたハウジングと、を備えており、
   前記踏力検出部は前記ハウジングの歪みに基づいて前記踏力を検出し、
   前記回転角度と前記踏力との関係に基づいて、前記ペダルモジュールの異常を診断することを特徴とするペダルモジュールの異常診断方法。
2. 前記踏力と前記回転角度とは、前記ペダルモジュールの正常時において第一の関係式によって表される関数であり、前記踏力および前記回転角度のうち、一方の検出値と前記第一の関係式とに基づいて、他方の正常値を求め、
   前記踏力および前記回転角度のうち、他方の検出値と前記正常値との差が所定値よりも大きくなった場合に前記ペダルモジュールに異常が生じたと診断する
   請求項１に記載のペダルモジュールの異常診断方法。
3. 前記踏力および前記回転角度のうち、他方の検出値と前記正常値との差が所定値よりも所定時間連続して大きくなった場合に前記ペダルモジュールに異常が生じたと診断する
   請求項２に記載のペダルモジュールの異常診断方法。
4. 踏力を受けるペダルと、前記ペダルを一端側に有し、前記ペダルが踏み込まれたときに他端側を回転中心として回動可能なペダルアームと、前記ペダルアームの回転角度を検出可能な角度検出部と、前記踏力を検出可能な踏力検出部と、を備えたペダルモジュールの制御方法において、
   前記ペダルモジュールは、前記ペダルアームの前記他端側に設けられたシャフトと、前記シャフトを保持する保持部と、前記保持部に保持された前記シャフトを回転軸として、前記ペダルアームが回動可能な状態で取り付けられたハウジングと、を備えており、
   前記踏力検出部は前記ハウジングの歪みに基づいて前記踏力を検出し、
   前記回転角度と前記踏力との関係に基づいて前記ペダルモジュールの異常であると診断されたときに、異常に関する情報を外部機器に出力することを特徴とするペダルモジュールの制御方法。
5. 前記異常に関する情報が、車を減速または停止させるトリガとして前記外部機器に用いられる請求項４に記載のペダルモジュールの制御方法。
6. 前記異常に関する情報が、車を減速または停止させるとともに障害物との衝突を回避するトリガとして前記外部機器に用いられる、請求項５に記載のペダルモジュールの制御方法。

Images