JP2000313350A - Driving operation device for automobile - Google Patents
Driving operation device for automobileInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ジョイスティック
を用いて操舵を行う自動車用運転操作装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving operation device for a motor vehicle which performs steering using a joystick.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のジョイスティックを用いて操舵を
行う自動車用運転操作装置としては、例えば特開平8−
34353号公報に開示されているように、図10に示
すような構造のものがあった。この従来技術は、運転席
横のアームレスト上にジョイスティックを配置したもの
である。ジョイスティック操作量と前輪舵角の関係であ
る操舵ゲイン(前輪舵角/ジョイスティック操作量)は
車速によって変化させており、低車速ではゲインは大き
く、高速になるにしたがってゲインを小さくする特性と
している。逆に、操作反力は、車速が高くなるにしたが
って大きく、つまり重くなるような特性としている。2. Description of the Related Art As a conventional vehicle driving operation device that performs steering using a joystick, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
As disclosed in Japanese Patent No. 34353, there is a structure as shown in FIG. In this prior art, a joystick is arranged on an armrest beside a driver's seat. The steering gain (front wheel steering angle / joystick operation amount), which is the relationship between the joystick operation amount and the front wheel steering angle, is changed according to the vehicle speed. The gain is large at a low vehicle speed, and the gain decreases as the vehicle speed increases. Conversely, the operation reaction force has such a characteristic that it increases as the vehicle speed increases, that is, increases.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の車両用運転操作装置のように、操作反力を高
速になるにしたがって単純に重くしただけでは、操作や
保持の筋負担が増えると共に、修正操舵等の微少操作で
の操作安定性が損なわれることが予想できる。また、操
作反力は操舵ゲインと合わせて、どの車速でも違和感の
無いような特性で発生する必要がある。However, if the operation reaction force is simply increased as the speed of the operation is increased as in such a conventional vehicle driving operation device, the muscle load for operation and holding increases. In addition, it can be expected that operation stability in a minute operation such as correction steering is impaired. Further, the operation reaction force needs to be generated with a characteristic that does not cause uncomfortable feeling at any vehicle speed together with the steering gain.
【0004】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、ジョイスティックを用いて操舵を
行う自動車用運転操作装置において、どの車速でも運転
者にとって違和感がなく、かつ、大きい操作及び微少操
作でも安定して操作でき、かつ、操作負担の少ない操作
反力を与える自動車用運転操作装置を提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a conventional problem. In a driving operation device for a vehicle which performs steering by using a joystick, the driver does not feel uncomfortable at any speed and has a large feeling. It is an object of the present invention to provide a driving operation device for a vehicle which can be operated stably even with an operation and a small operation, and which gives an operation reaction force with a small operation load.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、以下のような特徴を持つ構成とする。 (1)操舵輪角度はジョイスティック操作量×操舵ゲイ
ンで算出し、操舵ゲインは車速により変化する特性を持
ち、ジョイスティック操作力の大きさをその車速におけ
るヨーレートゲインに比例する特性とした。The present invention has the following features in order to solve the above-mentioned problems. (1) The steered wheel angle is calculated by joystick operation amount × steering gain, and the steering gain has a characteristic that changes according to the vehicle speed, and the magnitude of the joystick operation force is a characteristic proportional to the yaw rate gain at the vehicle speed.
【0006】(2)操舵ゲインは一定車速V1より低い
車速ではほぼ一定、一定車速V1以上一定車速V2以下
では車速が高くなるにつれて徐々に低下、一定車速V2
以上では車速が高くなるにつれ一次的に低下となる特性
であり、ジョイスティック操作力は一定車速V1以下で
はほぼ一次的に増加、一定車速V1以上一定車速V2以
下では徐々に増加、一定車速V2以上では車速が高くな
るにつれほぼ一定となる特性を持たせる。(2) The steering gain is substantially constant at a vehicle speed lower than the constant vehicle speed V1, and gradually decreases as the vehicle speed increases above the constant vehicle speed V1 and lower than the constant vehicle speed V2.
In the above description, the characteristic is such that the joystick operating force increases almost linearly at a constant vehicle speed V1 or less, gradually increases at a constant vehicle speed V1 or more and a constant vehicle speed V2 or less, and increases at a constant vehicle speed V2 or more. It has a characteristic that becomes almost constant as the vehicle speed increases.
【0007】(3)ジョイスティック操作力は少なくと
もジョイスティック操作速度に比例して発生する特性を
持つ。(3) The joystick operation force has a characteristic that is generated at least in proportion to the joystick operation speed.
【0008】(4)ジョイスティック操作速度が一定以
上高くなった場合に、ジョイスティック操作力は急激に
重い一定値とする。(4) When the joystick operation speed becomes higher than a certain value, the joystick operation force is rapidly increased to a constant value.
【0009】以下、本発明の作用を説明する。本発明に
よれば、ジョイスティックを用いて操舵を行う自動車用
運転操作装置において、どの車速でも運転者にとって違
和感がなく、かつ、大きい操作及び微少操作でも安定し
て操作でき、かつ、操作負担の少ない操作反力を与える
自動車用運転操作装置を提供することができる。The operation of the present invention will be described below. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, in a vehicle driving operation device that performs steering using a joystick, the driver does not have a sense of incongruity at any vehicle speed, can operate stably even in large operation and small operation, and has a small operation load. It is possible to provide an automobile driving operation device that gives an operation reaction force.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明による自動車用運転
操作装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明
する。図1は、本発明による自動車用運転操作装置の一
実施の形態を示す構成図である。まず、構成を説明す
る。運転者が右側のジョイスティック10を左右方向及
び前後方向に操作して運転を行う装置である。ここで
は、右に操作すると右操舵、左に操作すると左操舵、前
方に操作して減速、後方(運転者手前)に操作して加速
を指令するものとする。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a driving operation device for a vehicle according to the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a vehicle driving operation device according to the present invention. First, the configuration will be described. This is a device in which the driver operates the right joystick 10 in the left-right direction and the front-back direction to drive. Here, it is assumed that a right operation is commanded to the right, a left steering is commanded to the left, a forward command is for deceleration, and a backward command (for the driver) is commanded for acceleration.
【0011】ジョイスティック10の操作量は、ジョイ
スティック10内の中心軸に設けた2つの検出手段(ス
テア操作角度検出手段15、前後操作角度検出手段13
(図2参照))で、左右方向、前後方向のそれぞれの角
度であるステア操作角度、前後操作角度を検出する。こ
の信号は、制御手段50に入り、制御手段50では、こ
の信号及び車速検出手段により検出した車速の値を基
に、駆動すべき前輪舵角、スロットル角度、ブレーキ量
を演算して、それぞれステア駆動手段60、スロットル
駆動手段70、ブレーキ駆動手段80を駆動する。The amount of operation of the joystick 10 can be determined by two detecting means (steer operation angle detecting means 15, front / rear operating angle detecting means 13) provided on the center axis of the joystick 10.
(See FIG. 2)), the steering angle and the front-back operation angle, which are the respective angles in the left-right direction and the front-back direction, are detected. This signal enters the control means 50. The control means 50 calculates the front wheel steering angle to be driven, the throttle angle, and the brake amount based on the signal and the value of the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means. The driving unit 60, the throttle driving unit 70, and the brake driving unit 80 are driven.
【0012】また、本装置は、操作する腕の肘を支える
ためのアームレスト20を左右に備えており、左アーム
レスト20b上には、エアコン、ラジオ、ナビゲーショ
ン等の装備品の操作を行う装備品操作スイッチ25を備
えている。Further, the present apparatus has left and right armrests 20 for supporting the elbows of the arms to be operated, and on the left armrest 20b, an equipment operation for operating equipment such as an air conditioner, a radio, and a navigation. A switch 25 is provided.
【0013】図2に、ジョイスティック10の詳細構成
を示す。握り部11は、アクセル・ブレーキ方向、操舵
方向それぞれの軸を中心として回転するものであり、そ
れぞれの軸の端部に設けたステア操作角度検出手段15
及び前後操作角度検出手段13で操作角度を検出する。FIG. 2 shows a detailed configuration of the joystick 10. The grip 11 rotates around the axes of the accelerator / brake direction and the steering direction, and a steering operation angle detecting means 15 provided at the end of each axis.
The operation angle is detected by the front / rear operation angle detection means 13.
【0014】また、各軸には、操作反力を発生するため
の反力発生手段が備えられており、制御手段の電気的命
令により任意の反力を発生するものである。左右方向の
反力はステア反力発生手段16、前後方向の反力は前後
反力発生手段14で発生する。Each axis is provided with a reaction force generating means for generating an operation reaction force, and generates an arbitrary reaction force by an electric command of the control means. The reaction force in the left-right direction is generated by the steering reaction force generation means 16, and the reaction force in the front-rear direction is generated by the front-rear reaction force generation means 14.
【0015】本実施の形態は、車速に応じて操舵ゲイン
及びステア反力をある規則により変化させることを特徴
としているため、以下のそのロジックを説明する。This embodiment is characterized in that the steering gain and the steering reaction force are changed according to a certain rule according to the vehicle speed.
【0016】図3に、本実施の形態の車速に対する操舵
ゲイン特性を示す。低速(V1以下。例えば、20km
/h以下。)では前輪操舵を最大まで切る必要があるた
め、ステア操作角度最大で前輪舵角が最大となるよう、
操舵ゲインは一定値とする。また、高速(V2以上)で
は操作の違和感の無いよう、一定操作角で発生する車両
のヨーレート(以下ヨーレートゲインと呼ぶ)が一定と
なるよう車速につれて低下させるゲイン特性とした。ヨ
ーレートゲインは車両の向きの替え易さを表しており、
車速V2以上では車速が変化しても車両の向きの替え易
さを一定として、操作しやすさを維持することを狙って
いる。中速(V1以上、V2以下)では、その低速と高
速をヨーレートゲインの変化が急にならないような曲線
特性でつなげるゲイン特性とした。FIG. 3 shows a steering gain characteristic with respect to the vehicle speed in the present embodiment. Low speed (V1 or less; for example, 20 km
/ H or less. ), It is necessary to cut the front wheel steering to the maximum, so that the steering wheel angle is the maximum and the front wheel steering angle is the maximum.
The steering gain is a constant value. In addition, in order to avoid a feeling of strange operation at a high speed (V2 or more), a gain characteristic is set so that the yaw rate (hereinafter, referred to as a yaw rate gain) of the vehicle generated at a constant operation angle is reduced with the vehicle speed so as to be constant. The yaw rate gain represents the ease of changing the direction of the vehicle,
When the vehicle speed is equal to or higher than V2, the easiness of changing the direction of the vehicle is kept constant even if the vehicle speed changes, and the operability is maintained. At a medium speed (V1 or more, V2 or less), the gain characteristic is such that the low speed and the high speed are connected by a curve characteristic so that the change in the yaw rate gain does not become sharp.
【0017】以上まとめて、本ゲイン特性を持つ車両の
車速とヨーレートゲインの関係を図4に示す。極低速で
は一次的に増加し、中速で滑らかな曲線で変化して、高
速で一定となる。FIG. 4 shows the relationship between the vehicle speed and the yaw rate gain of the vehicle having the gain characteristics. At a very low speed, it increases temporarily, changes in a smooth curve at a medium speed, and becomes constant at a high speed.
【0018】以上説明した操舵ゲイン特性に対し、ステ
ア反力は次のロジックで発生するようにした。どの車速
でも、運転者の一定の入力量に対し、一定のヨーレート
を発生する、という考え方を基本とする。ここで、入力
量とは、その操作に必要な運転者のエネルギとして、簡
易的に“一定操舵操作に必要なステア操作角度×操作反
力”とする。よって、操作反力はヨーレートゲインに比
例する操作反力とした。For the steering gain characteristic described above, the steering reaction force is generated by the following logic. The basic idea is that a constant yaw rate is generated for a constant input amount of the driver at any vehicle speed. Here, the input amount is simply “the steering operation angle required for constant steering operation × operation reaction force” as the driver energy required for the operation. Therefore, the operation reaction force was set to an operation reaction force proportional to the yaw rate gain.
【0019】図5に、車速と車速反力係数Kf(反力の
大きさを表す。以下で説明する反力特性に掛ける係
数。)の関係を示す。特性は、図4に示すヨーレートゲ
インの特性とほぼ同じであるが、車速0km/hの時反
力がゼロとならないよう、低速の勾配を、若干図4と異
なる特性とした。FIG. 5 shows the relationship between the vehicle speed and the vehicle speed reaction force coefficient Kf (representing the magnitude of the reaction force. The coefficient is multiplied by the reaction force characteristic described below). The characteristics are almost the same as the characteristics of the yaw rate gain shown in FIG. 4, but the gradient of the low speed is slightly different from that of FIG. 4 so that the reaction force does not become zero at the vehicle speed of 0 km / h.
【0020】車速V1の場合の係数を1.0とする。こ
こで操作反力の特性は、操作角度に依存する特性(ここ
では主に弾性特性)の他に、操作角速度に比例した特性
(つまり粘性特性)を付加した。粘性特性は、ふらつき
操作等の速い操作を抑制すると共に、弾性特性を小さく
しても操作動作時は反力が発生するため、保持の負担が
小さくて済む効果がある。The coefficient for the vehicle speed V1 is assumed to be 1.0. Here, as the characteristic of the operation reaction force, a characteristic proportional to the operation angular velocity (that is, a viscous characteristic) is added in addition to a characteristic dependent on the operation angle (here, mainly elastic characteristic). The viscous characteristic has an effect of suppressing a fast operation such as a wobble operation and a reaction force is generated at the time of the operation even if the elasticity characteristic is reduced, so that the holding load can be reduced.
【0021】図6は、ステア操作角度に依存した分の反
力特性を表す。一般的なステアリング操舵系のようにヒ
ステリシスを持つ特性とした。FIG. 6 shows the reaction force characteristic depending on the steering angle. The characteristic has hysteresis like a general steering system.
【0022】図7に粘性特性分の反力特性を示す。基本
的には、ステアリング操作角速度に比例している。ここ
では、ステアリング操作角速度が一定以上(S1以上)
では、異常操作と判断し、急激に重くなる(Td2一
定)特性とした。FIG. 7 shows a reaction force characteristic corresponding to the viscosity characteristic. Basically, it is proportional to the steering operation angular velocity. Here, the steering operation angular velocity is not less than a certain value (S1 or more)
In this case, it is determined that the operation is abnormal, and the weight is rapidly increased (Td2 constant).
【0023】最終的にステア反力発生手段16で発生す
る反力は、図6、図7の反力を足したものに前述の車速
反力係数Kfを掛けたものである。The reaction force finally generated by the steering reaction force generation means 16 is obtained by multiplying the reaction force shown in FIGS. 6 and 7 by the vehicle speed reaction force coefficient Kf.
【0024】また、前後操作側の反力は、図8に示すよ
うに、車速に関係なく、一定の弾性特性を持つようにし
た。As shown in FIG. 8, the reaction force on the front-rear operation side has a constant elasticity regardless of the vehicle speed.
【0025】図9に、制御手段50のフローチャートを
示す。まず、ステップS1で、操作角度、車速を読み込
み、ステップS2で、図3に示す関係を用いて操舵ゲイ
ンを算出し、ステップS3で、ステア操作角度×操舵ゲ
インの式より前輪舵角を算出し、ステアリング駆動手段
60を駆動する。ステップS4でスロットル駆動手段7
0、ブレーキ駆動手段80を前後操作角度に比例して駆
動する。FIG. 9 shows a flowchart of the control means 50. First, in step S1, the operation angle and the vehicle speed are read, and in step S2, the steering gain is calculated using the relationship shown in FIG. 3, and in step S3, the front wheel steering angle is calculated from the formula of steering operation angle × steering gain. , The steering driving means 60 is driven. In step S4, the throttle driving means 7
0: The brake driving means 80 is driven in proportion to the front-back operation angle.
【0026】次に、ステップS5で、図5に示す関係を
用いて車速反力係数を抽出し、ステップS6で、図6に
示す関係を用いてステア基本反力を算出し、ステップS
7,S8で、図7に示す関係を用いてステア基本粘性反
力を算出し、ステップS9で、前述の計算により最終的
な反力値を求めてステア反力発生手段16を駆動する。
そして、ステップS10で、前後操作角度及び図8に示
す関係を用いて前後反力を算出し、前後反力発生手段1
4を駆動する。Next, in step S5, a vehicle speed reaction force coefficient is extracted using the relationship shown in FIG. 5, and in step S6, the basic steering reaction force is calculated using the relationship shown in FIG.
In steps S7 and S8, the basic steering reaction force is calculated using the relationship shown in FIG. 7, and in step S9, the final reaction force value is obtained by the above-described calculation to drive the steering reaction force generating means 16.
In step S10, the longitudinal reaction force is calculated using the longitudinal operation angle and the relationship shown in FIG.
4 is driven.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、ジョイスティックを用いて操舵を行う自動車用
運転操作装置において、どの車速でも運転者にとって違
和感がなく、かつ、大きい操作及び微少操作でも安定し
て操作でき、かつ、操作負担の少ない操作反力を与える
自動車用運転操作装置を提供することができる。As described above in detail, according to the present invention, in a driving operation device for a vehicle which performs steering by using a joystick, a driver does not feel uncomfortable at any vehicle speed, and a large operation and minute operation can be performed. It is possible to provide a driving operation device for a vehicle that can be operated stably even with an operation and that gives an operation reaction force with a small operation load.
【図1】本発明による自動車用運転操作装置の一実施の
形態の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a vehicle driving operation device according to the present invention.
【図2】本実施の形態における、ジョイスティック部の
構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a joystick unit in the present embodiment.
【図3】車速と操舵ゲインの関係を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a vehicle speed and a steering gain.
【図4】車速とヨーレートゲインの関係を示す特性図で
ある。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a vehicle speed and a yaw rate gain.
【図5】車速と車速反力係数の関係を示す特性図であ
る。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a vehicle speed and a vehicle speed reaction force coefficient.
【図6】ステア操作角度とステア基本反力の関係を示す
特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a steering operation angle and a basic steering reaction force.
【図7】ステア操作角速度とステア基本粘性反力の関係
を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between a steering operation angular velocity and a steering basic viscous reaction force.
【図8】前後操作角度と前後反力の関係を示す特性図で
ある。FIG. 8 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a front-rear operation angle and a front-rear reaction force.
【図9】制御手段のフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart of a control unit.
【図10】従来技術による車両用運転操作装置の構成図
である。FIG. 10 is a configuration diagram of a vehicle driving operation device according to a conventional technique.
10 ジョイスティック 11 握り部 13 前後操作角度検出手段 14 前後反力発生手段 15 ステア操作角度検出手段 16 ステア反力発生手段 20a 右アームレスト 20b 左アームレスト 25 装備品操作スイッチ 30 右ドア 50 制御手段 60 ステアリング駆動手段 70 スロットル駆動手段 80 ブレーキ駆動手段 REFERENCE SIGNS LIST 10 joystick 11 gripping part 13 front / rear operation angle detecting means 14 front / rear reaction force generating means 15 steer operation angle detecting means 16 steer reaction force generating means 20a right armrest 20b left armrest 25 equipment operation switch 30 right door 50 control means 60 steering drive means 70 Throttle drive means 80 Brake drive means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B62D 117:00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) B62D 117: 00
Claims (4)
に動作可能なジョイスティックと、 前記ジョイスティックの左右の操作量を検出する操作量
検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記ジョイスティックの操作力を任意の値で発生する操
作力発生手段と、 前記検出値を用いて操舵輪角度及びジョイスティック操
作力を算出、調節する操作系調節手段とを有する自動車
用運転操作装置において、 前記操舵輪角度はジョイスティック操作量×操舵ゲイン
で算出し、該操舵ゲインは車速により変化する特性を持
ち、前記ジョイスティック操作力の大きさをその車速に
おけるヨーレートゲインに比例する特性としたことを特
徴とする自動車用運転操作装置。1. A joystick disposed at least in the vicinity of a driver's seat and operable at least to the left and right, an operation amount detection unit for detecting an operation amount of the joystick left and right, a vehicle speed detection unit for detecting a vehicle speed, and an operation force of the joystick. A driving force generating means for generating a steering wheel angle and a joystick operating force using the detected value, and an operation system adjusting means for adjusting the steering wheel angle and the joystick operating force. Calculating by joystick operation amount × steering gain, the steering gain has a characteristic that varies with vehicle speed, and the magnitude of the joystick operation force is a characteristic proportional to the yaw rate gain at that vehicle speed. apparatus.
において、 前記操舵ゲインは一定車速V1より低い車速ではほぼ一
定、一定車速V1以上一定車速V2以下では車速が高く
なるにつれて徐々に低下、一定車速V2以上では車速が
高くなるにつれ一次的に低下となる特性であり、前記ジ
ョイスティック操作力は一定車速V1以下ではほぼ一次
的に増加、一定車速V1以上一定車速V2以下では徐々
に増加、一定車速V2以上では車速が高くなるにつれほ
ぼ一定となる特性を持つことを特徴とする自動車用運転
操作装置。2. The driving operation device for a vehicle according to claim 1, wherein the steering gain is substantially constant at a vehicle speed lower than a constant vehicle speed V1, and gradually decreases as the vehicle speed increases at a constant vehicle speed V1 or more and a constant vehicle speed V2 or less. At a constant vehicle speed V2 or higher, the characteristic is such that the joystick operation force decreases substantially linearly as the vehicle speed increases. A vehicle driving operation device having a characteristic that becomes substantially constant as the vehicle speed increases at a vehicle speed V2 or higher.
において、 前記ジョイスティックの左右の操作速度を検出する操作
速度検出手段を有し、前記ジョイスティック操作力は少
なくともジョイスティック操作速度に比例して発生する
特性を持つことを特徴とする自動車用運転操作装置。3. The driving operation device for a vehicle according to claim 1, further comprising an operation speed detecting means for detecting a left and right operation speed of the joystick, wherein the joystick operation force is generated at least in proportion to the joystick operation speed. A driving operation device for a vehicle, characterized in that the driving operation device has the following characteristics.
において、 前記ジョイスティック操作速度が一定以上高くなった場
合に、前記ジョイスティック操作力は急激に重い一定値
となることを特徴とする自動車用運転操作装置。4. The driving operation device for a vehicle according to claim 3, wherein the joystick operation force suddenly becomes a heavy constant value when the joystick operation speed is higher than a certain value. Driving operation device.
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---|---|---|---|
JP12587399A JP2000313350A (en) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | Driving operation device for automobile |
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