JP4231428B2 - Vehicle steering device - Google Patents

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JP4231428B2 JP2004024451A JP2004024451A JP4231428B2 JP 4231428 B2 JP4231428 B2 JP 4231428B2 JP 2004024451 A JP2004024451 A JP 2004024451A JP 2004024451 A JP2004024451 A JP 2004024451A JP 4231428 B2 JP4231428 B2 JP 4231428B2
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Description

本発明は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、同操舵ハンドルの操作に対して反力を付与する反力アクチュエータと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、操舵ハンドルの操作に応じて転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置に関する。   The present invention includes a steering handle that is operated by a driver to steer a vehicle, a reaction force actuator that applies a reaction force to the operation of the steering handle, and a steering actuator for turning steered wheels. The present invention also relates to a steering-by-wire vehicle steering apparatus including a steering control device that drives and controls a steering actuator in accordance with an operation of a steering handle to steer a steered wheel.

近年、この種のステアリングバイワイヤ方式を採用した操舵装置の開発は、積極的に行われるようになった。そして、例えば下記特許文献1は、操舵角および車速を検出し、操舵角の増加に従って減少するとともに車速の増加に従って増加する伝達比を計算し、この伝達比で操舵角を除算することにより前輪の転舵角(ラック軸の変位量)を計算して、同計算した転舵角に前輪を転舵するようにした操舵装置が示されている。また、この操舵装置においては、検出ハンドル操舵角を時間微分した操舵速度に応じて前記計算した転舵角を補正することにより、前輪の転舵応答性・追従性を高めるようにしている。さらに、検出車速および検出ハンドル操舵角を用いて目標ヨーレートを計算し、この計算した目標ヨーレートと検出した実ヨーレートとの差に応じて前記計算した転舵角を補正することにより、車両の挙動状態を考慮した転舵制御を実現するようになっている。
特開2000−85604号公報
In recent years, the development of steering devices that employ this type of steering-by-wire system has been actively carried out. For example, Patent Document 1 below detects a steering angle and a vehicle speed, calculates a transmission ratio that decreases as the steering angle increases and increases as the vehicle speed increases, and divides the steering angle by this transmission ratio, thereby dividing the front wheel A steering device is shown in which a turning angle (amount of rack shaft displacement) is calculated and the front wheels are turned to the calculated turning angle. Further, in this steering device, the steering response and followability of the front wheels are improved by correcting the calculated turning angle in accordance with the steering speed obtained by time-differentiating the detected steering angle. Further, by calculating the target yaw rate using the detected vehicle speed and the detected steering angle, and correcting the calculated turning angle according to the difference between the calculated target yaw rate and the detected actual yaw rate, the vehicle behavior state Steering control that takes into account is realized.
JP 2000-85604 A

また、下記特許文献2には、操舵トルクおよびハンドル操舵角を検出し、操舵トルクおよびハンドル操舵角の増加に従って増加する2つの転舵角をそれぞれ計算し、これらの計算した両転舵角を加算した転舵角に前輪を転舵するようにした転舵装置が示されている。この操舵装置においては、車速も検出し、この検出車速により前記両転舵角を補正して、転舵特性を車速に応じて変更するようになっている。
特開平11−124047号公報
Further, in Patent Document 2 below, the steering torque and the steering angle of the steering wheel are detected, two turning angles that increase as the steering torque and the steering wheel steering angle increase are calculated, and these calculated turning angles are added. A steering device is shown in which the front wheels are steered at the steered angle. In this steering apparatus, the vehicle speed is also detected, the both turning angles are corrected based on the detected vehicle speed, and the turning characteristics are changed according to the vehicle speed.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-124047

しかしながら、上記従来の装置のいずれにおいても、車両を操舵するための運転者による操舵ハンドルに対する操作入力値である操舵角および操舵トルクを検出し、これらの検出した操舵角および操舵トルクを用いて前輪の転舵角を直接的に計算して、この計算した転舵角に前輪を転舵するようにしている。しかし、これらの前輪の転舵制御は、従前の操舵ハンドルと転舵輪との機械的な連結を外してはいるものの、操舵ハンドルの操作に対する前輪の操舵の応答性としては、操舵ハンドルの操作位置または操作力に対応させて前輪の転舵角を決定するという基本的な技術思想は全く同じであり、これらの転舵方法では、人間の感覚特性に対応して前輪の転舵角が決定されていないので、車両の運転操作が難しかった。   However, in any of the above-described conventional devices, the steering angle and the steering torque, which are the operation input values for the steering wheel by the driver for steering the vehicle, are detected, and the front wheels are detected using the detected steering angle and steering torque. The steering angle is directly calculated, and the front wheels are steered to the calculated steering angle. However, although the steering control of these front wheels has removed the mechanical connection between the conventional steering wheel and the steered wheels, the response of the steering of the front wheels to the operation of the steering wheel is the operation position of the steering wheel. Alternatively, the basic technical idea of determining the front wheel turning angle according to the operating force is exactly the same, and in these turning methods, the front wheel turning angle is determined according to human sensory characteristics. It was difficult to drive the vehicle.

すなわち、上記従来の装置においては、運転者が知覚し得ない転舵角が操舵ハンドルの操作に対応させて直接的に決定され、同転舵角に応じた前輪の転舵によって車両が旋回する。そして、運転者はこの車両の旋回に起因した車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率を触覚または視覚により感じ取り、操舵ハンドルの操作にフィードバックして車両を所望の態様で旋回させていた。言い換えれば、運転者による操舵ハンドルの操作に対する前輪の転舵角は人間の知覚し得ない物理量であるので、運転者の操舵操作に対して直接的に決定される転舵角は運転者の知覚特性に合わせて決められたものではなく、これが車両の運転を難しくしていた。   That is, in the above-described conventional device, the turning angle that cannot be perceived by the driver is determined directly in response to the operation of the steering wheel, and the vehicle turns by turning the front wheels according to the turning angle. . The driver senses the lateral acceleration, yaw rate, and turning curvature of the vehicle due to the turning of the vehicle by touch or vision, and feeds back to the operation of the steering handle to turn the vehicle in a desired manner. In other words, since the turning angle of the front wheels with respect to the steering wheel operation by the driver is a physical quantity that cannot be perceived by humans, the turning angle that is directly determined by the driver's steering operation is the driver's perception. It was not determined according to the characteristics, and this made it difficult to drive the vehicle.

また、上記従来の装置においては、検出車速および検出ハンドル操舵角を用いて計算した目標ヨーレートと、検出した実ヨーレートとの差に応じて決定転舵角を補正するようにしているが、これは車両の挙動状態を考慮した転舵角の単なる補正であって、操舵ハンドルの操作により運転者が知覚するであろうヨーレートに応じて転舵角を決定しているわけではない。したがって、この場合も、運転者の操舵操作に対して決定される転舵角は運転者の知覚特性に合わせて決められたものではなく、車両の運転を難しくしていた。   Further, in the above-described conventional apparatus, the determined turning angle is corrected according to the difference between the target yaw rate calculated using the detected vehicle speed and the detected steering wheel angle, and the detected actual yaw rate. This is merely correction of the turning angle in consideration of the behavior state of the vehicle, and does not determine the turning angle according to the yaw rate that the driver will perceive by operating the steering wheel. Accordingly, in this case as well, the turning angle determined for the driver's steering operation is not determined in accordance with the driver's perceptual characteristics, making it difficult to drive the vehicle.

また、下記特許文献3には、運転者の覚醒度すなわち運転者の眠気を判断して、適切な操舵支援を行う車両用操舵支援装置が示されている。この車両用操舵支援装置は、車両に搭載したCCD(Charge Coupled Device)カメラによる撮影画像やヨー角センサの検出値に基づいて車両が略直進していると判定すると、運転者の覚醒度を判断するための操舵の中心周波数foを算出するとともに、現在の操舵の中心周波数fを算出する。そして、算出した中心周波数foと中心周波数fとの差分に基づいて、覚醒度を推定する。このように、この推定した覚醒度が運転操作に十分でない(覚醒度が低い)と判断したときには、ステアリングアクチュエータによってステアリングホイール(操舵ハンドル)に回転トルクを付与し、車両が車線内を安全に走行するように運転者の操舵を支援するようになっている。
特開2001−151137号公報
Patent Document 3 below discloses a vehicle steering assist device that performs appropriate steering support by determining the driver's arousal level, that is, the driver's sleepiness. The vehicle steering assist device determines the driver's arousal level when determining that the vehicle is traveling substantially straight based on a photographed image by a CCD (Charge Coupled Device) camera mounted on the vehicle or a detection value of the yaw angle sensor. In addition to calculating the center frequency fo for steering, the center frequency f for the current steering is calculated. Then, the arousal level is estimated based on the difference between the calculated center frequency fo and center frequency f. As described above, when it is determined that the estimated wakefulness is not sufficient for driving operation (low wakefulness), the steering actuator applies rotational torque to the steering wheel (steering handle), and the vehicle travels safely in the lane. It is designed to assist the driver's steering.
JP 2001-151137 A

上記従来の車両操舵支援装置においては、CCDカメラやヨー角センサの出力に基づいて算出した中心周波数foと現在の中心周波数fとの差分値から覚醒度を推定する。しかしながら、このように覚醒度を推定することにより、運転者の覚醒度が運転操作に十分な状態(覚醒度が高い状態)であっても、運転者の意思に反して操舵ハンドルに回転トルクが付与される場合がある。すなわち、運転者が、覚醒度の高い状態で、例えば、道路上に存在する障害物を回避するために中心周波数fで操舵ハンドルを操舵したときには、算出した中心周波数foとの差分値に基づいて覚醒度が低いと推定されて、自動的に操舵ハンドルに回転トルクが付与される。この場合には、運転者の意思に反して回転トルクが操舵ハンドルに付与されるため、運転者は違和感を覚える場合がある。   In the conventional vehicle steering assist device, the arousal level is estimated from the difference value between the center frequency fo calculated based on the output of the CCD camera or the yaw angle sensor and the current center frequency f. However, by estimating the arousal level in this way, even if the driver's arousal level is sufficient for driving operation (a high level of arousal level), rotational torque is applied to the steering wheel against the driver's intention. May be granted. That is, when the driver steers the steering wheel at the center frequency f in order to avoid obstacles existing on the road in a state of high arousal level, based on the difference value from the calculated center frequency fo It is estimated that the arousal level is low, and a rotational torque is automatically applied to the steering wheel. In this case, since the rotational torque is applied to the steering wheel against the driver's intention, the driver may feel uncomfortable.

また、上記従来の車両用操舵支援装置においては、車両に別途搭載したCCDカメラやヨー角センサからの出力に基づいて運転者の覚醒度を判断することができるものの、高価なCCDカメラやヨー角センサを搭載することによる車両製造コストの増大やこれら装置やセンサを制御するためにシステムが複雑化するなどの問題がある。このため、車両に既に搭載されている他の装置やセンサを利用することによって車両製造コストの低減や制御システムの簡略化を達成して、運転者の運転姿勢や覚醒度などの運転者の運転操作状態を確実に検出することが望まれている。   Further, in the conventional vehicle steering assist device, although the driver's arousal level can be determined based on the output from the CCD camera or yaw angle sensor separately mounted on the vehicle, the expensive CCD camera or yaw angle can be determined. There are problems such as an increase in vehicle manufacturing costs due to the mounting of sensors and a complicated system for controlling these devices and sensors. Therefore, by using other devices and sensors already installed in the vehicle, the vehicle manufacturing cost can be reduced and the control system can be simplified. It is desired to reliably detect the operation state.

本発明者等は、上記問題に対処するために、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、人間の知覚特性に合わせて車両を操舵することができる車両の操舵装置の研究に取り組んだ。このような人間の知覚特性に関し、ウェーバー・ヘフナー(Weber-Fechner)の法則によれば、人間の感覚量は与えられた刺激の物理量の対数に比例するといわれている。言い換えれば、人間の操作量に対して人間に与えられる刺激の物理量を操作量が変位の場合には指数関数的に、操作量がトルクの場合にはべき乗関数的に変化させれば、操作量と物理量との関係を人間の知覚特性に合わせることができる。本発明者等は、このウェーバー・ヘフナーの法則を車両の操舵装置に適用し、次のようなことを発見した。   In order to cope with the above problem, the present inventors have worked on research on a vehicle steering apparatus that can steer a vehicle in accordance with human perceptual characteristics in response to a steering wheel operation by a driver. Regarding such human perception characteristics, according to Weber-Fechner's law, it is said that the human sensory quantity is proportional to the logarithm of the physical quantity of the given stimulus. In other words, if the physical quantity of a stimulus given to a human is changed exponentially when the manipulated variable is a displacement, and if the manipulated variable is a torque, the physical quantity of the stimulus given to the human is changed exponentially. And the physical quantity can be matched to human perceptual characteristics. The present inventors have applied the Weber-Hefner's law to a vehicle steering system and discovered the following.

車両の運転にあたっては、操舵ハンドルの操作によって車両は旋回し、この車両の旋回によって横加速度、ヨーレート、旋回曲率などの車両の運動状態量が変化し、運転者はこの車両の運動状態量を触覚および視覚により感じ取るものである。したがって、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作に対して、運転者が知覚し得る車両の運動状態量を指数関数的またはべき乗関数的に変化させるようにすれば、運転者の操舵ハンドルの操作に対して運転者の知覚特性に合わせて車両を運転操作できることになる。   When driving a vehicle, the vehicle turns by operating the steering handle, and the vehicle's motion state quantities such as lateral acceleration, yaw rate, and turning curvature change as the vehicle turns, and the driver senses the motion state quantity of the vehicle. And it feels more visually. Therefore, if the amount of motion state of the vehicle that can be perceived by the driver is changed exponentially or exponentially with respect to the driver's operation on the steering wheel, the driver's operation on the steering wheel can be reduced. Thus, the vehicle can be driven according to the driver's perceptual characteristics.

本発明の目的は、簡略化した構成によって運転者の運転操作状態を確実に検出して状態悪化を警告するとともに、上記発見に基づき、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、人間の知覚特性に合わせて車両を操舵させることにより、車両の運転をやさしくする車両の操舵装置を提供することにある。   An object of the present invention is to reliably detect a driver's driving operation state with a simplified configuration and warn of deterioration of the state, and based on the above discovery, human perception characteristics with respect to the steering wheel operation by the driver It is an object of the present invention to provide a vehicle steering apparatus that makes driving of a vehicle easy by steering the vehicle in accordance with the above.

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車両を転舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、同操舵ハンドルの操作に対して反力を付与する反力アクチュエータと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の転舵装置において、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作力を検出する操作力センサと、前記検出された操作力を用いて前記操舵ハンドルに付与される微小な操作を検出する微小操作検出手段と、前記操舵ハンドルに対する操作力に関して予め決められたウェーバー比と前記検出された操作力とを乗算して計算した所定の許容値と前記検出された微小な操作力とを比較することにより前記運転者の運転操作状態の変化を検出する運転者状態検出手段と、前記運転者状態検出手段によって検出した運転者の運転操作状態に応じて前記運転者に警告を報知する警告報知手段とを備えたことにある。この場合、前記運転者状態検出手段は、前記検出された微小な操作力が所定の許容操作力よりも大きいか否かを判定することにより前記運転者の運転操作状態の変化を検出するとよい。また、この場合、さらに、車両の車速を検出する車速検出手段を備え、前記運転者状態検出手段は、前記車速検出手段によって検出した車速が所定の車速よりも大きいときに、前記運転者の運転操作状態の変化を検出するとよい。 In order to achieve the above object, the features of the present invention include a steering handle operated by a driver to steer a vehicle, a reaction force actuator that applies a reaction force to the operation of the steering handle, A steering-by-wire type vehicle having a steering actuator for turning a steered wheel and a steered control device that drives and controls the steered actuator according to an operation of the steering handle to steer the steered wheel. in rudder device, the an operation force sensor that detects the operation force of the driver against the steering wheel, and the minute operation force detecting means for detecting a minute operation force exerted on the steering wheel by using the detected operation force the was the a predetermined allowable value calculated by multiplying the predetermined Weber ratio and the detected operation force with respect to the operation force for steering wheel detection fine And operation detection means for detecting a change in the driving operation state of the driver by comparing the Do operating force, the driver in accordance with the driving operation state of the driver detected by the operation detection means And a warning notification means for notifying the warning. In this case, before Symbol operation detection means may detect changes in the driving operation state of the driver by the detected small operating force to determine whether greater than a predetermined allowable operating force . In this case, vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed of the vehicle is further provided, and the driver state detection means operates when the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means is greater than a predetermined vehicle speed. It is preferable to detect a change in the operation state.

これらによれば、車両に搭載された他の装置によって汎用的に用いられている操舵ハンドルの操作力センサ(例えば、操舵トルクセンサ)を利用することにより、運転者の微小な操作量(操作力)を検出することができる。そして、操作力センサによって検出された微小な操作、操舵ハンドルに対する操作力に関して予め決められたウェーバー比と検出された操作力とを乗算して計算した所定の許容値との比較に基づいて、運転者の運転操作状態の変化(特に、運転操作状態の悪化)を検出することができる。ここで、所定の許容値は、人間の操作量に関する特性値を含んで運転者の運転操作状態(例えば、運転姿勢や覚醒度)の悪化を検出するための許容値であって、例えば、運転者の運転操作状態が悪化したときに計測される微小な操作に基づいて決定することができる。また、運転者の運転操作状態の検出にあたり、車速検出手段(例えば、車速センサ)によって検出した車両の車速の大きさに応じて、具体的には、検出した車速が所定の車速よりも大きいときに、運転者の運転操作状態を検出するようにすることができる。これにより、特に、運転者の良好な運転操作状態が要求される高速走行状態において、重点的に運転者の運転操作状態の変化を検出することができる。そして、運転者の運転状態が変化(特に、悪化)した場合には、警告報知手段(例えば、操舵ハンドルの振動や警告音など)によって運転者に適切に警告することができる。 According to these, by using an operation force sensor (for example, a steering torque sensor) of a steering wheel that is generally used by other devices mounted on the vehicle, a minute operation amount (operation force of the driver) ) Can be detected. Then, based on a comparison between a minute operating force detected by the operating force sensor and a predetermined allowable value calculated by multiplying a predetermined Weber ratio with respect to the operating force on the steering wheel and the detected operating force. The change in the driving operation state of the driver (particularly, the deterioration of the driving operation state) can be detected. Here, the predetermined permissible value is a permissible value for detecting deterioration of the driving operation state (for example, driving posture or arousal level) of the driver, including a characteristic value related to a human operation amount, for example, driving can be determine based on small operating force is measured when the driving operation state of the user is degraded. Further, when detecting the driving operation state of the driver, according to the magnitude of the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means (for example, a vehicle speed sensor), specifically, when the detected vehicle speed is higher than a predetermined vehicle speed. In addition, the driving operation state of the driver can be detected. Thereby, especially in a high-speed traveling state where a favorable driving operation state of the driver is required, it is possible to detect a change in the driving operation state of the driver with priority. When the driving state of the driver changes (especially deteriorates), the driver can be appropriately warned by warning notification means (for example, vibration of the steering wheel or warning sound).

このように、車両に搭載された他の装置によっても利用される汎用の操作力センサや車速検出手段を用いることにより、別途高価な装置を車両に搭載する必要がなく、車両の製造コストの増大を防止ことができるとともに、運転者の運転操作状態の変化を確実に検出することができる。また、別途装置を車両に搭載することがないため、車両に別途制御システムを構築する必要がなく、車両全体のシステムを簡略化することができる。   Thus, by using a general-purpose operating force sensor and vehicle speed detection means that are also used by other devices mounted on the vehicle, it is not necessary to mount an expensive device on the vehicle, and the manufacturing cost of the vehicle increases. Can be prevented, and a change in the driving operation state of the driver can be reliably detected. Further, since no separate device is mounted on the vehicle, it is not necessary to construct a separate control system in the vehicle, and the entire vehicle system can be simplified.

また、本発明の他の特徴は、前記転舵制御装置を、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて、前記運動状態量に関する予め決められたウェーバー比を前記操作力に関する予め決められた前記ウェーバー比で除算した値を指数とする前記操作力のべき乗関数として定義される車両の見込み運動状態量を、前記操作力センサによって検出された操作力を用いて計算する運動状態量計算手段と、前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な前記転舵輪の転舵角を、前記計算された見込み運動状態量を用いて計算する転舵角計算手段と、前記計算された転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算された転舵角に転舵する転舵制御手段とで構成したことにもある。この場合、前記見込み運動状態量は、車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率のうちのいずれか一つであるとよい。 Another feature of the present invention is that the steering control device represents a vehicle motion state quantity that can be perceived by a driver in relation to turning of the vehicle, and a predetermined Weber related to the motion state quantity is determined. The expected motion state quantity of the vehicle, which is defined as a power function of the operation force with an index obtained by dividing the ratio by the predetermined Weber ratio related to the operation force , is the operation force detected by the operation force sensor. Using the calculated expected motion state quantity, the motion state quantity calculating means for calculating using the calculated expected motion state quantity, and the turning angle of the steered wheel necessary for the vehicle to move with the calculated expected motion state quantity a steering angle calculating means, to the steered wheels by controlling the steering actuator according to the turning angle that is the calculated constituted by the steering control means for steering the steering angle which is the calculated There is also. In this case, the pre-Symbol anticipated motion state quantity, the lateral acceleration of the vehicle, may is one of a yaw rate and turning curvature.

これらによれば、まず、操舵ハンドルに対する運転者の操作が、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて、運動状態量に関する予め決められたウェーバー比を操作力に関する予め決められたウェーバー比で除算した値を指数とする記操作力のべき乗関数として定義される車両の見込み運動状態量(横加速度、ヨーレート、旋回曲率など)に変換される。そして、この変換された見込み運動状態量に基づいて、同見込み運動状態量で車両が運動するために必要な転舵輪の転舵角が計算されて、この計算された転舵角に転舵輪が転舵される。したがって、転舵輪の転舵によって車両が旋回すると、この旋回により、運転者には、前記ウェーバー・ヘフナーの法則による「与えられた刺激の物理量」として前記見込み運動状態量が与えられる。そして、この見込み運動状態量は、操舵ハンドルへの操作に対してべき乗関係で変化するものであるので、運転者は、人間の知覚特性に合った運動状態量を知覚しながら、操舵ハンドルを操作できる。なお、横加速度およびヨーレートについては、運転者が車両内の各部位との接触により触覚的に感じ取ることができる。また、旋回曲率については、運転者が車両の視野内の状況の変化により視覚的に感じ取ることができる。その結果、本発明によれば、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドルを操作できるので、車両の運転が簡単になる。
According to these, first, the driver's operating force with respect to the steering wheel represents the amount of motion state of the vehicle that can be perceived by the driver in relation to the turning of the vehicle, and a predetermined Weber ratio relating to the motion state amount. Is converted into a predicted motion state quantity (lateral acceleration, yaw rate, turning curvature, etc.) of the vehicle defined as a power function of the operation force with an index obtained by dividing the value by a predetermined Weber ratio relating to the operation force . Then, based on the converted expected motion state quantity, the turning angle of the steered wheel necessary for the vehicle to move with the expected motion state quantity is calculated, and the steered wheel is added to the calculated turning angle. Steered. Therefore, when the vehicle turns by turning the steered wheels, the driver is given the expected motion state quantity as the “physical quantity of the applied stimulus” according to the Weber-Hefner law. Then, the anticipated motion state quantity, since it is intended to change in the base Ki-th power relationship to the operation force of the steering wheel, the driver, while perceiving the motion state quantity that matches the human perception characteristics, steering The handle can be operated. The lateral acceleration and yaw rate can be sensed tactilely by the driver in contact with each part in the vehicle. Further, the turning curvature can be visually perceived by the driver due to changes in the situation within the field of view of the vehicle. As a result, according to the present invention, the driver can operate the steering wheel in accordance with human perceptual characteristics, so that driving of the vehicle is simplified.

以下、本発明の実施形態に係る車両の操舵装置について図面を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る車両の操舵装置を概略的に示している。   Hereinafter, a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a vehicle steering apparatus according to this embodiment.

この操舵装置は、転舵輪としての左右前輪FW1,FW2を転舵するために、運転者によって回動操作される操作部としての操舵ハンドル11を備えている。操舵ハンドル11は操舵入力軸12の上端に固定され、操舵入力軸12の下端は電動モータおよび減速機構からなる反力アクチュエータ13に接続されている。反力アクチュエータ13は、運転者の操舵ハンドル11の回動操作に対して反力を付与する。   The steering apparatus includes a steering handle 11 as an operation unit that is turned by a driver to steer left and right front wheels FW1 and FW2 as steered wheels. The steering handle 11 is fixed to the upper end of the steering input shaft 12, and the lower end of the steering input shaft 12 is connected to a reaction force actuator 13 including an electric motor and a speed reduction mechanism. The reaction force actuator 13 applies a reaction force to the turning operation of the steering handle 11 by the driver.

また、この操舵装置は、電動モータおよび減速機構からなる転舵アクチュエータ21を備えている。この転舵アクチュエータ21による転舵力は、転舵出力軸22、ピニオンギア23およびラックバー24を介して左右前輪FW1,FW2に伝達される。この構成により、転舵アクチュエータ21からの回転力は転舵出力軸22を介してピニオンギア23に伝達され、ピニオンギア23の回転によりラックバー24を軸線方向に変位させて、このラックバー24の軸線方向の変位により、左右前輪FW1,FW2は左右に転舵される。   In addition, the steering device includes a steering actuator 21 including an electric motor and a speed reduction mechanism. The turning force by the turning actuator 21 is transmitted to the left and right front wheels FW1 and FW2 via the turning output shaft 22, the pinion gear 23, and the rack bar 24. With this configuration, the rotational force from the steering actuator 21 is transmitted to the pinion gear 23 via the steering output shaft 22, and the rack bar 24 is displaced in the axial direction by the rotation of the pinion gear 23. Due to the displacement in the axial direction, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered left and right.

次に、これらの反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21の作動を制御する電気制御装置について説明する。電気制御装置は、操舵角センサ31、転舵角センサ32、車速センサ33および横加速度センサ34を備えている。   Next, an electric control device that controls the operation of the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 will be described. The electric control device includes a steering angle sensor 31, a turning angle sensor 32, a vehicle speed sensor 33, and a lateral acceleration sensor 34.

操舵角センサ31は、操舵入力軸12に組み付けられて、操舵ハンドル11の中立位置からの回転角を検出して操舵角θとして出力する。転舵角センサ32は、転舵出力軸22に組み付けられて、転舵出力軸22の中立位置からの回転角を検出して実転舵角δ(左右前輪FW1,FW2の転舵角に対応)として出力する。なお、操舵角θおよび実転舵角δは、中立位置を「0」とし、左方向の回転角を正の値で表すとともに、右方向の回転角を負の値でそれぞれ表す。車速センサ33は、車速Vを検出して出力する。横加速度センサ34は、車両の実横加速度Gを検出して出力する。なお、実横加速度Gも、左方向の加速度を正で表し、右方向の加速度を負で表す。   The steering angle sensor 31 is assembled to the steering input shaft 12, detects the rotation angle from the neutral position of the steering handle 11, and outputs it as the steering angle θ. The steered angle sensor 32 is assembled to the steered output shaft 22, detects the rotational angle from the neutral position of the steered output shaft 22, and corresponds to the actual steered angle δ (the steered angle of the left and right front wheels FW1, FW2). ). Note that the steering angle θ and the actual turning angle δ are represented by setting the neutral position to “0”, the left rotation angle as a positive value, and the right rotation angle as a negative value. The vehicle speed sensor 33 detects and outputs the vehicle speed V. The lateral acceleration sensor 34 detects and outputs the actual lateral acceleration G of the vehicle. The actual lateral acceleration G also represents leftward acceleration as positive and rightward acceleration as negative.

これらのセンサ31〜34は、電子制御ユニット35に接続されている。電子制御ユニット35は、CPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするもので、プログラムの実行により反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21の作動をそれぞれ制御する。そして、ROMには、後述する異常報知プログラムが予め記憶されており、電子制御ユニット35(詳しくは、CPU)は、同プログラムの各ステップを実行して、運転者の運転操作状態変化すなわち運転姿勢の悪化や覚醒度の低下などを検出し、運転者に対して警告を報知する。電子制御ユニット35の出力側には、反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21を駆動するための駆動回路36,37がそれぞれ接続されている。駆動回路36,37内には、反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21内の電動モータに流れる駆動電流を検出するための電流検出器36a,37aが設けられている。電流検出器36a,37aによって検出された駆動電流は、両電動モータの駆動を制御するために、電子制御ユニット35にフィードバックされている。   These sensors 31 to 34 are connected to the electronic control unit 35. The electronic control unit 35 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like as main components, and controls the operations of the reaction force actuator 13 and the turning actuator 21 by executing a program. The ROM stores an abnormality notification program described later in advance, and the electronic control unit 35 (specifically, the CPU) executes each step of the program to change the driving operation state of the driver, that is, the driving posture. The driver is alerted to the driver by detecting the deterioration of the vehicle or the decrease in the arousal level. Drive circuits 36 and 37 for driving the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 are connected to the output side of the electronic control unit 35, respectively. In the drive circuits 36 and 37, current detectors 36a and 37a for detecting a drive current flowing through the electric motor in the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 are provided. The drive current detected by the current detectors 36a and 37a is fed back to the electronic control unit 35 in order to control the drive of both electric motors.

また、電子制御ユニット35には、操舵トルクセンサ38も接続されている。操舵トルクセンサ38は、操舵入力軸12に組み付けられていて、操舵ハンドル11に付与された操舵トルクT、特に、運転者の操舵に伴う微小な操舵トルク変化(操舵トルク微調整量)を検出して出力する。   A steering torque sensor 38 is also connected to the electronic control unit 35. The steering torque sensor 38 is assembled to the steering input shaft 12 and detects a steering torque T applied to the steering handle 11, particularly a minute steering torque change (a fine adjustment amount of steering torque) accompanying the steering of the driver. Output.

次に、上記のように構成した本実施形態の転舵装置に関し、まず、同装置の転舵動作について、電子制御ユニット35内にてコンピュータプログラム処理により実現される機能を表す図2の機能ブロック図を用いて説明する。電子制御ユニット35は、操舵ハンドル11への反力付与を制御するための反力制御部40と、操舵ハンドル11の回動操作に基づいて運転者の感覚特性に対応した左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δdを決定するための感覚適合制御部50と、目標転舵角δdに基づいて左右前輪FW1,FW2を転舵制御するための転舵制御部60からなる。   Next, regarding the steering device of the present embodiment configured as described above, first, regarding the steering operation of the device, the function block of FIG. 2 representing functions realized by computer program processing in the electronic control unit 35. This will be described with reference to the drawings. The electronic control unit 35 includes a reaction force control unit 40 for controlling the reaction force applied to the steering handle 11, and the left and right front wheels FW1 and FW2 corresponding to the driver's sensory characteristics based on the turning operation of the steering handle 11. It comprises a sensory adaptation control unit 50 for determining the target turning angle δd and a steering control unit 60 for controlling the left and right front wheels FW1, FW2 based on the target turning angle δd.

運転者によって操舵ハンドル11が回動操作されると、操舵角センサ31によって操舵ハンドル11の回転角である操舵角θが検出されて、同検出された操舵角θを反力制御部40および感覚適合制御部50にそれぞれ出力する。反力制御部40においては、変位−トルク変換部41が、下記式1を用いて、操舵角θの指数関数である反力トルクTzを計算する。
Tz=To・exp(K1・θ) …式1
ただし、前記式1中のTo,K1は定数であり、これらの値に関しては後述する感覚適合制御部50の説明時に詳しく説明する。また、前記式1中の操舵角θは前記検出操舵角θの絶対値を表しているものとし、検出操舵角θが正であれば定数Toを負の値とするとともに、検出操舵角θが負であれば定数Toを前記負の定数Toと同じ絶対値を有する正の値とする。ここで、前記式1の演算に代えて、操舵角θに対する反力トルクTzを記憶した図3に示すような特性の変換テーブルを用いて、反力トルクTzを計算することも可能である。
When the steering handle 11 is turned by the driver, the steering angle sensor 31 detects the steering angle θ, which is the rotation angle of the steering handle 11, and uses the detected steering angle θ as the reaction force control unit 40 and the sense. Each is output to the matching control unit 50. In the reaction force control unit 40, the displacement-torque conversion unit 41 calculates a reaction force torque Tz that is an exponential function of the steering angle θ by using the following equation (1).
Tz = To ・ exp (K1 ・ θ)… Formula 1
However, To and K1 in the formula 1 are constants, and these values will be described in detail when the sensory adaptation control unit 50 described later is described. Further, the steering angle θ in the equation 1 represents the absolute value of the detected steering angle θ. If the detected steering angle θ is positive, the constant To is set to a negative value, and the detected steering angle θ is If negative, the constant To is a positive value having the same absolute value as the negative constant To. Here, it is also possible to calculate the reaction force torque Tz using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 3 in which the reaction force torque Tz with respect to the steering angle θ is stored, instead of the calculation of the equation (1).

この計算された反力トルクTzは、駆動制御部42に供給される。駆動制御部42は、駆動回路36から反力アクチュエータ13内の電動モータに流れる駆動電流を入力し、同電動モータに反力トルクTzに対応した駆動電流が流れるように駆動回路36をフィードバック制御する。この反力アクチュエータ13内の電動モータの駆動制御により、同電動モータは、操舵入力軸12を介して操舵ハンドル11に反力トルクTzを付与する。したがって、運転者は、この操舵角θに対して指数関数的に変化する反力トルクTzを感じながら、言い換えればこの反力トルクTzに等しい操舵トルクを操舵ハンドル11に加えながら、操舵ハンドル11を回動操作することになる。この操舵角θと反力トルクTzの関係も上述したウェーバー・ヘフナーの法則に従うものであり、運転者は、操舵ハンドル11から人間の知覚特性に合った感覚を受けながら、操舵ハンドル11を回動操作できる。   The calculated reaction force torque Tz is supplied to the drive control unit 42. The drive control unit 42 inputs a drive current flowing from the drive circuit 36 to the electric motor in the reaction force actuator 13 and feedback-controls the drive circuit 36 so that a drive current corresponding to the reaction force torque Tz flows through the electric motor. . By the drive control of the electric motor in the reaction force actuator 13, the electric motor applies a reaction force torque Tz to the steering handle 11 via the steering input shaft 12. Therefore, the driver feels the reaction force torque Tz that changes exponentially with respect to the steering angle θ, in other words, while applying a steering torque equal to the reaction force torque Tz to the steering handle 11, It will rotate. The relationship between the steering angle θ and the reaction torque Tz also follows the above-mentioned Weber-Hefner law, and the driver rotates the steering handle 11 while receiving a sense from the steering handle 11 that matches human perception characteristics. Can be operated.

一方、感覚適合制御部50に入力された操舵角θは、変位−トルク変換部51にて前記式1と同様な下記式2に従って操舵トルクTdを計算する。
Td=To・exp(K1・θ) …式2
この場合も、前記式2中のTo,K1は、前記式1と同様な定数である。ただし、前記式2中の操舵角θは前記検出操舵角θの絶対値を表しているものであるが、検出操舵角θが正であれば定数Toを正の値とするとともに、検出操舵角θが負であれば定数Toを前記正の定数Toと同じ絶対値を有する負の値とする。ここで、この場合も、前記式2の演算に代えて、操舵角θに対する操舵トルクTdを記憶した図3に示すような特性の変換テーブルを用いて、操舵トルクTdを計算するようにしてもよい。
On the other hand, with respect to the steering angle θ input to the sensory adaptation control unit 50, the displacement-torque conversion unit 51 calculates the steering torque Td according to the following equation 2 similar to the equation 1.
Td = To ・ exp (K1 ・ θ)… Formula 2
Also in this case, To and K1 in the formula 2 are constants similar to those in the formula 1. However, the steering angle θ in Equation 2 represents the absolute value of the detected steering angle θ. If the detected steering angle θ is positive, the constant To is set to a positive value, and the detected steering angle is If θ is negative, the constant To is a negative value having the same absolute value as the positive constant To. Here, in this case as well, the steering torque Td may be calculated using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 3 in which the steering torque Td with respect to the steering angle θ is stored, instead of the calculation of the expression 2. Good.

この計算された操舵トルクTdは、トルク−横加速度変換部52に供給される。トルク−横加速度変換部52は、運転者が操舵ハンドル11の回動操作により見込んでいる見込み横加速度Gdを、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To未満であれば下記式3のように「0」とし、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To以上であれば下記式4に従って操舵トルクTdのべき乗関数である見込み横加速度Gdを計算する。
Gd=0 (|Td|<To) …式3
Gd=C・TdK2 (To≦|Td|) …式4
ただし、式4中のC,K2は定数である。また、前記式4中の操舵トルクTdは前記式2を用いて計算した操舵トルクTdの絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数Cを前記正の定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合も、前記式3,4の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込み横加速度Gdを記憶した図4に示すような特性の変換テーブルを用いて、操舵トルクTdを計算するようにしてもよい。
The calculated steering torque Td is supplied to the torque-lateral acceleration conversion unit 52. If the absolute value of the steering torque Td is less than a predetermined positive value To, the torque-lateral acceleration conversion unit 52 calculates the expected lateral acceleration Gd that the driver expects by turning the steering wheel 11 as follows: Thus, when the absolute value of the steering torque Td is not less than a predetermined positive value To, the expected lateral acceleration Gd, which is a power function of the steering torque Td, is calculated according to the following equation 4.
Gd = 0 (| Td | <To)… Formula 3
Gd = C · Td K2 (To ≦ | Td |) Equation 4
However, C and K2 in Formula 4 are constants. Further, the steering torque Td in the equation 4 represents the absolute value of the steering torque Td calculated using the equation 2, and if the calculated steering torque Td is positive, the constant C is a positive value. If the calculated steering torque Td is negative, the constant C is set to a negative value having the same absolute value as the positive constant C. In this case as well, the steering torque Td is calculated by using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 4 in which the expected lateral acceleration Gd with respect to the steering torque Td is stored instead of the calculations of the expressions 3 and 4. May be.

ここで、前記式4について説明しておく。前記式2を用いて操舵トルクTdを消去すると、下記式5に示すようになる。
Gd=C(To・exp(K1・θ))K2=C・ToK2・exp(K1・K2・θ)=Go・exp(K1・K2・θ)…式5
前記式5において、Goは定数C・ToK2であり、式5は、運転者による操舵ハンドル11の操舵角θに対して見込み横加速度Gdが指数関数的に変化していることを示す。そして、この見込み横加速度Gdは、車内の所定部位への運転者の体の一部の接触によって運転者が知覚し得る物理量であり、前述したウェーバー・ヘフナーの法則に従ったものである。したがって、運転者が、この見込み横加速度Gdに等しい横加速度を知覚しながら操舵ハンドル11を回動操作することができれば、操舵ハンドル11の回動操作と車両の操舵との関係を人間の知覚特性に対応させることができる。
Here, Formula 4 will be described. When the steering torque Td is eliminated using the above equation 2, the following equation 5 is obtained.
Gd = C (To · exp (K1 · θ)) K2 = C · To K2 · exp (K1, K2 · θ) = Go · exp (K1, K2 · θ)
In Equation 5, Go is a constant C · To K2 , and Equation 5 indicates that the expected lateral acceleration Gd varies exponentially with respect to the steering angle θ of the steering wheel 11 by the driver. The expected lateral acceleration Gd is a physical quantity that can be perceived by the driver due to the contact of a part of the driver's body with a predetermined part in the vehicle, and follows the aforementioned Weber-Hefner law. Therefore, if the driver can turn the steering handle 11 while perceiving a lateral acceleration equal to the expected lateral acceleration Gd, the relationship between the turning operation of the steering handle 11 and the steering of the vehicle can be expressed by human perception characteristics. It can be made to correspond.

このように、前記式4(すなわち式5)に示された見込み横加速度Gdは操舵ハンドル11の操作量である操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、人間の知覚特定に合ったものである。さらに、運転者による操舵ハンドル11の回動操作にとって最も簡単な方法は操舵ハンドル11を一定速度ω(θ=ω・t)で回動することであり、この回動操作によれば、見込み横加速度Gdは下記式6に示すように時間tに対して指数関数的に変化する。したがって、これからも、前記見込み横加速度Gdに等しい横加速度を知覚しながら操舵ハンドル11を回動操作することができれば、運転者の操舵ハンドル11の回動操作が簡単になることがわかる。
Gd=Go・exp(K0・ω・t) …式6
ただし、K0は、K0=K1・K2の関係にある定数である。
As described above, the expected lateral acceleration Gd shown in the equation 4 (that is, the equation 5) changes exponentially with respect to the steering angle θ, which is the operation amount of the steering wheel 11, and thus the human perception specification is performed. It is suitable for. Further, the simplest method for the turning operation of the steering handle 11 by the driver is to turn the steering handle 11 at a constant speed ω (θ = ω · t). The acceleration Gd changes exponentially with respect to time t as shown in the following equation (6). Therefore, it will be understood that if the steering handle 11 can be rotated while perceiving a lateral acceleration equal to the expected lateral acceleration Gd, the driver can easily rotate the steering handle 11.
Gd = Go · exp (K0 · ω · t) ... Equation 6
However, K0 is a constant having a relationship of K0 = K1 · K2.

また、前記式3に示されるように、操舵トルクTdが所定値To未満である場合、見込み横加速度Gdは「0」に保たれている。これは、操舵角θが「0」のとき、すなわち操舵ハンドル11が中立位置に保たれる場合でも、前記式2の演算により、操舵トルクTdは正の所定値Toになり、この操舵トルクTd(=To)を前記式4の演算に適用してしまうと、見込み横加速度Gdは正の値C・ToK2になって、これは現実的でない。しかしながら、前述のように、操舵トルクTdが所定値To未満であれば、見込み横加速度Gdは「0」であるので、この問題は解決される。 Further, as shown in Equation 3, when the steering torque Td is less than the predetermined value To, the expected lateral acceleration Gd is kept at “0”. This is because, even when the steering angle θ is “0”, that is, when the steering wheel 11 is kept at the neutral position, the steering torque Td becomes a positive predetermined value To by the calculation of the above equation 2, and this steering torque Td If (= To) is applied to the calculation of Equation 4, the expected lateral acceleration Gd becomes a positive value C · To K2 , which is not realistic. However, as described above, if the steering torque Td is less than the predetermined value To, the expected lateral acceleration Gd is “0”, so this problem is solved.

また、この場合、運転者が知覚し得る最小操舵トルクを前記所定値Toとし、運転者が知覚し得る最小感知横加速度をGoとし、かつ所定値ToがGo=C・ToK2の関係になるようにすれば、操舵トルクTdが所定値Toになるまで、すなわち運転者が操舵ハンドル11の操作によって車両が旋回して運転者が車両に発生する横加速度を感じるまで、車両の見込み横加速度Gdが「0」に保たれる。これによれば、最小操舵トルクTo以上で操舵ハンドル11を操舵したときのみ、見込み横加速度Gdを発生させるために必要な転舵角だけ左右前輪FW1,FW2は転舵制御され、この転舵制御が車両の操舵に的確に対応したものとなる。 In this case, the minimum steering torque that can be perceived by the driver is the predetermined value To, the minimum perceived lateral acceleration that the driver can perceive is Go, and the predetermined value To has a relationship of Go = C · To K2. By doing so, the expected lateral acceleration Gd of the vehicle until the steering torque Td reaches a predetermined value To, that is, until the driver feels the lateral acceleration generated in the vehicle by turning the vehicle by operating the steering handle 11. Is kept at “0”. According to this, only when the steering handle 11 is steered at the minimum steering torque To or more, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered by the steered angle required to generate the expected lateral acceleration Gd. Will correspond exactly to the steering of the vehicle.

次に、前記式1〜6で用いたパラメータK1,K2,C(所定値K1,K2,C)の決め方について説明しておく。なお、このパラメータK1,K2,Cの決め方についての説明では、前記式2〜6の操舵トルクTdおよび見込み横加速度Gdについては、操舵トルクTおよび横加速度Gとして扱う。前述したウェーバー・ヘフナーの法則によれば、「人間の知覚できる最小の物理量変化ΔSとその時点での物理量Sとの比ΔS/Sは、物理量Sの値によらず一定となり、その比ΔS/Sをウェーバー比という」ことになっている。本発明者等は、操舵トルクおよび横加速度に関し、前記ウェーバー・ヘフナーの法則が成立することを確認するとともに、ウェーバー比を決定するために、次のような実験を、男女、年齢、車両の運転履歴などの異なる種々の人間に対して行った。   Next, how to determine the parameters K1, K2, and C (predetermined values K1, K2, and C) used in the expressions 1 to 6 will be described. In the description of how to determine the parameters K1, K2, and C, the steering torque Td and the expected lateral acceleration Gd in the expressions 2 to 6 are handled as the steering torque T and the lateral acceleration G. According to the aforementioned Weber-Hefner law, “the ratio ΔS / S between the minimum physical quantity change ΔS perceivable by humans and the physical quantity S at that time is constant regardless of the value of the physical quantity S, and the ratio ΔS / S is called the Weber ratio. The present inventors confirmed that the above-mentioned Weber-Hefner's law is established with respect to steering torque and lateral acceleration, and in order to determine the Weber ratio, the following experiments were conducted for men and women, age, and vehicle driving. I went to various people with different histories.

操舵トルクに関しては、車両の操舵ハンドルにトルクセンサを組み付け、操舵ハンドルに検査用のトルクを外部から付与するとともに同検査用トルクを種々の態様で変化させながら、この検査用トルクに抗して人間が操舵ハンドルに操作力を加えて同操舵ハンドルを回転させないように調整する人間の操舵トルク調整能力を計測した。すなわち、前記状況下で、ある時点での検出操作トルクをTとし、同検出操舵トルクTからの変化を知覚し得る最小の操舵トルク変化量をΔTとしたときの比の値ΔT/Tすなわちウェーバー比を種々の人間(被験者)に対して計測した。この実験結果によれば、操舵ハンドルの操作方向、操舵ハンドルを把持する手の状態、検査用トルクの大きさおよび方向によらず、ウェーバー比ΔT/Tはほぼ一定の0.03程度であった。ここで、このウェーバー比の計測は、被験者が最も操舵しやすい良好は運転姿勢を維持するとともに、そのときの覚醒度が高い状態で行った。   Regarding the steering torque, a torque sensor is assembled to the steering handle of the vehicle, a test torque is applied to the steering handle from the outside, and the test torque is changed in various manners, and a human being resists this test torque. Measured the human's ability to adjust the steering torque to adjust the steering handle so that it does not rotate by applying an operating force to the steering handle. That is, in the above situation, when the detected operation torque at a certain time is T, and the minimum steering torque change amount that can be perceived as a change from the detected steering torque T is ΔT, the ratio value ΔT / T, that is, Weber The ratio was measured for various humans (subjects). According to this experimental result, the Weber ratio ΔT / T was approximately constant 0.03 regardless of the operation direction of the steering wheel, the state of the hand holding the steering wheel, and the magnitude and direction of the inspection torque. . Here, the measurement of the Weber ratio was performed in a state in which the subject is most likely to steer and maintains a good driving posture and the arousal level at that time is high.

横加速度に関しては、運転席の側方に壁部材を設けて同壁部材に人間の肩の押圧力を検出する力センサを組み付け、人間に操舵ハンドルを把持させるとともに壁部材の力センサに方を接触させ、壁部材に検査用の力を人間に対して横方向に外部から付与するととともに同検査用の力を種々の態様で変化させながら、この検査用の力に抗して人間が壁部材を押して壁部材が移動しないように調整する、すなわち姿勢を維持する人間の横力調整能力を計測した。すなわち、前記状況下で、ある時点での外部からの横力に耐えて運転姿勢を維持する検出力をFとし、同検出力Fからの変化を知覚し得る最小の力変化量ΔFとしたときの比の値ΔF/Fすなわちウェーバー比を種々の人間(被験者)に対して計測した。この実験の結果によれば、壁部材に付与される基準力の大きさおよび方向によらず、ウェーバー比ΔF/Fはほぼ一定の0.09程度の値であった。   Regarding the lateral acceleration, a wall member is provided on the side of the driver's seat, and a force sensor for detecting the pressing force of the human shoulder is assembled to the wall member. The wall member is made to contact the wall member against the inspection force while applying the inspection force to the wall member from the outside in the lateral direction and changing the inspection force in various modes. It was adjusted so that the wall member does not move by pushing, that is, the human side force adjustment ability to maintain the posture was measured. That is, in the above situation, when F is the detection force that can withstand lateral force from outside at a certain time and maintain the driving posture, and the minimum force change amount ΔF that can perceive the change from the detection force F The ratio value ΔF / F, that is, the Weber ratio was measured for various humans (subjects). According to the results of this experiment, the Weber ratio ΔF / F was a substantially constant value of about 0.09 regardless of the magnitude and direction of the reference force applied to the wall member.

一方、前記式2を微分するとともに、同微分した式において式2を考慮すると、下記式7が成立する。
ΔT=To・exp(K1・θ)・K1・Δθ=T・K1・Δθ …式7
この式7を変形するとともに、前記実験により求めた操舵トルクに関するウェーバー比ΔT/TをKtとすると、下記式8が成立する。
K1=ΔT/(T・Δθ)=Kt/Δθ …式8
On the other hand, when the formula 2 is differentiated and the formula 2 is considered in the differentiated formula, the following formula 7 is established.
ΔT = To ・ exp (K1 ・ θ) ・ K1 ・ Δθ = T ・ K1 ・ Δθ
When the equation 7 is modified and the Weber ratio ΔT / T related to the steering torque obtained by the experiment is Kt, the following equation 8 is established.
K1 = ΔT / (T · Δθ) = Kt / Δθ Equation 8

また、最大操舵トルクをTmaxとすれば、前記式2より下記式9が成立する。
Tmax=To・exp(K1・θmax) …式9
この式9を変形すれば、下記式10が成立する。
K1=log(Tmax/To)/θmax …式10
そして、前記式8および式10から下記式11が導かれる。
Δθ=Kt/K1=Kt・θmax/log(Tmax/To) …式11
この式11において、Ktは操舵トルクTのウェーバー比であり、θmaxは操舵角の最大値であり、Tmaxは操舵トルクの最大値であり、Toは前記したように人間が知覚し得る最小操舵トルクに対応するものであり、これらの値Kt,θmax,Tmax,Toはいずれも実験およびシステムによって決定される定数であるので、前記微分値Δθを前記式11を用いて計算できる。そして、この微分値Δθをウェーバー比Ktを用いて、前記式8に基づいて所定値(係数)K1も計算できる。
If the maximum steering torque is Tmax, the following formula 9 is established from the above formula 2.
Tmax = To ・ exp (K1 ・ θmax) ... Equation 9
If Equation 9 is modified, the following Equation 10 is established.
K1 = log (Tmax / To) / θmax Equation 10
Then, the following formula 11 is derived from the formula 8 and the formula 10.
Δθ = Kt / K1 = Kt · θmax / log (Tmax / To) (Formula 11)
In Equation 11, Kt is the Weber ratio of the steering torque T, θmax is the maximum value of the steering angle, Tmax is the maximum value of the steering torque, and To is the minimum steering torque that can be perceived by humans as described above. Since these values Kt, θmax, Tmax, and To are constants determined by experiments and systems, the differential value Δθ can be calculated using the equation (11). Then, a predetermined value (coefficient) K1 can also be calculated based on Equation 8 using the differential value Δθ using the Weber ratio Kt.

また、前記式4を微分するとともに、同微分した式において式4を考慮すると、下記式12が成立する。
ΔG=C・K2・TK2-1ΔT=G・K2・ΔT/T …式12
この式12を変形し、かつ前記実験により求めた操舵トルクに関するウェーバー比ΔT/TをKtとするとともに、横加速度に関するウェーバー比ΔF/FをKaとすると下記式13,14が成立する。
ΔG/G=K2・ΔT/T …式13
K2=Ka/Kt …式14
この式14において、Ktは操舵トルクに関するウェーバー比であるとともに、Kaは横加速度に関するウェーバー比であって、共に定数として与えられるものであるので、これらのウェーバー比Kt,Kaを用いて、前記式14に基づいて係数K2も計算できる。
In addition, when the expression 4 is differentiated and the expression 4 is considered in the differentiated expression, the following expression 12 is established.
ΔG = C ・ K2 ・ T K2-1 ΔT = G ・ K2 ・ ΔT / T
When Expression 12 is modified and the Weber ratio ΔT / T related to the steering torque obtained by the experiment is set to Kt and the Weber ratio ΔF / F related to the lateral acceleration is set to Ka, the following Expressions 13 and 14 are established.
ΔG / G = K2 · ΔT / T Equation 13
K2 = Ka / Kt ... Formula 14
In this equation 14, Kt is the Weber ratio related to the steering torque, and Ka is the Weber ratio related to the lateral acceleration, both of which are given as constants. Therefore, using these Weber ratios Kt and Ka, the above equation is used. 14 can also calculate the coefficient K2.

また、横加速度の最大値をGmaxとし、操舵トルクの最大値をTmaxとすれば、前記式4から下記式15が導かれる。
C=Gmax/TmaxK2 …式15
そして、この式15においては、GmaxおよびTmaxは実験およびシステムによって決定される定数であり、かつK2は前記式14によって計算されるものであるので、定数(係数)Cも計算できる。
If the maximum value of the lateral acceleration is Gmax and the maximum value of the steering torque is Tmax, the following equation 15 is derived from the equation 4.
C = Gmax / Tmax K2 Equation 15
In Equation 15, Gmax and Tmax are constants determined by experiments and systems, and K2 is calculated by Equation 14, so that a constant (coefficient) C can also be calculated.

以上のように、操舵角θの最大値θmax、操舵トルクTの最大値Tmax、横加速度Gの最大値Gmax、最小操舵トルクTo、最小感知横加速度Go、操舵トルクTに関するウェーバー比Ktおよび横加速度に関するウェーバー比Kaを、実験およびシステムによって決定すれば、前記式1〜5における係数K1,K2,Cを予め計算により決定しておくことができる。したがって、変位−トルク変換部41,51およびトルク−横加速度変換部52においては、前記式1〜5を用いて、運転者の知覚特性に合った反力トルクTz、操舵トルクTdおよび見込み横加速度Gdを計算できる。   As described above, the maximum value θmax of the steering angle θ, the maximum value Tmax of the steering torque T, the maximum value Gmax of the lateral acceleration G, the minimum steering torque To, the minimum sensed lateral acceleration Go, the Weber ratio Kt and the lateral acceleration relating to the steering torque T. If the Weber ratio Ka is determined by experiment and system, the coefficients K1, K2, and C in the equations 1 to 5 can be determined in advance by calculation. Accordingly, in the displacement-torque conversion units 41 and 51 and the torque-lateral acceleration conversion unit 52, the reaction force torque Tz, the steering torque Td, and the expected lateral acceleration that match the driver's perceptual characteristics are obtained using the equations 1-5. Gd can be calculated.

ふたたび、図2の説明に戻ると、トルク−横加速度変換部52にて計算された見込み横加速度Gdは、転舵角変換部53に供給される。転舵角変換部53は、見込み横加速度Gdを発生するのに必要な左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δdを計算するものであり、図5に示すように車速Vに応じて変化して見込み横加速度Gdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪FW1,FW2の転舵角δと横加速度Gとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部53は、このテーブルを参照して、前記入力した見込み横加速度Gdと車速センサ33から入力した検出車速Vとに対応した目標転舵角δdを計算する。また、前記テーブルに記憶されている横加速度G(見込み横加速度Gd)と目標転舵角δdはいずれも正であるが、転舵角変換部53から供給される見込み横加速度Gdが負であれば、出力される目標転舵角δdも負となる。   Returning to the description of FIG. 2 again, the expected lateral acceleration Gd calculated by the torque-lateral acceleration conversion unit 52 is supplied to the turning angle conversion unit 53. The turning angle conversion unit 53 calculates the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1 and FW2 necessary for generating the expected lateral acceleration Gd, and changes according to the vehicle speed V as shown in FIG. And a table representing a change characteristic of the target turning angle δd with respect to the expected lateral acceleration Gd. This table is a set of data collected by running the vehicle while changing the vehicle speed V and actually measuring the turning angle δ and the lateral acceleration G of the left and right front wheels FW1, FW2. Then, the turning angle conversion unit 53 refers to this table and calculates a target turning angle δd corresponding to the input expected lateral acceleration Gd and the detected vehicle speed V input from the vehicle speed sensor 33. Further, the lateral acceleration G (expected lateral acceleration Gd) and the target turning angle δd stored in the table are both positive, but the expected lateral acceleration Gd supplied from the turning angle conversion unit 53 is negative. In this case, the output target turning angle δd is also negative.

なお、目標転舵角δdは下記式16に示すように車速Vと横加速度Gの関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、下記式16の演算の実行によっても計算することができる。
δd=L・(1+A・V2)・Gd/V2 …式16
ただし、前記式16中のLは車両のホイールベースを示す予め決められた所定値(例えば、2.67m)であり、Aは予め決められた所定値(例えば、0.00187)である。
Since the target turning angle δd is a function of the vehicle speed V and the lateral acceleration G as shown in the following formula 16, it can be calculated by executing the calculation of the following formula 16 instead of referring to the table. it can.
δd = L · (1 + A · V 2 ) · Gd / V 2 Equation 16
However, L in the equation 16 is a predetermined value (for example, 2.67 m) indicating the wheel base of the vehicle, and A is a predetermined value (for example, 0.00187).

この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部60の転舵角補正部61に供給される。転舵角補正部61は、トルク−横加速度変換部52から見込み横加速度Gdを入力するとともに、横加速度センサ34によって検出された実横加速度Gをも入力しており、下記式17の演算を実行して、入力した目標転舵角δdを補正して補正目標転舵角δdaを計算する。
δda=δd+K3・(Gd−G) …式17
ただし、係数K3は予め決められた正の定数であり、これにより実横加速度Gが見込み横加速度Gdに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実横加速度Gが見込み横加速度Gdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込み横加速度Gdに必要な左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δdがより精度よく確保される。
The calculated target turning angle δd is supplied to the turning angle correction unit 61 of the turning control unit 60. The turning angle correction unit 61 receives the expected lateral acceleration Gd from the torque-lateral acceleration conversion unit 52 and also the actual lateral acceleration G detected by the lateral acceleration sensor 34, and calculates the following equation (17). The corrected target turning angle δda is calculated by correcting the inputted target turning angle δd.
δda = δd + K3 · (Gd−G) Equation 17
However, the coefficient K3 is a predetermined positive constant. When the actual lateral acceleration G is less than the expected lateral acceleration Gd, the coefficient K3 is corrected so that the absolute value of the corrected target turning angle δda is increased. . When the actual lateral acceleration G exceeds the expected lateral acceleration Gd, the correction target turning angle δda is corrected to be smaller. By this correction, the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for the expected lateral acceleration Gd is ensured with higher accuracy.

この計算された補正目標転舵角δdaは、駆動制御部62に供給される。駆動制御部62は、転舵角センサ32によって検出された実転舵角δを入力し、左右前輪FW1,FW2が補正目標転舵角δdaに転舵されるように転舵アクチュエータ21内の電動モータの回転をフィードバック制御する。また、駆動制御部62は、駆動回路37から転舵アクチュエータ21内の電動モータに流れる駆動電流も入力し、同電動モータに転舵トルクに対応した大きさの駆動電流が適切に流れるように駆動回路37をフィードバック制御する。この転舵アクチュエータ21内の電動モータの駆動制御により、同電動モータの回転は、転舵出力軸22を介してピニオンギア23に伝達され、ピニオンギア23によりラックバー24を軸線方向に変位させる。そして、このラックバー24が軸線方向に変位することにより、左右前輪FW1,FW2は補正目標転舵角δdaに転舵される。   The calculated corrected target turning angle δda is supplied to the drive control unit 62. The drive control unit 62 inputs the actual turning angle δ detected by the turning angle sensor 32, and electrically drives the turning actuator 21 so that the left and right front wheels FW1, FW2 are turned to the corrected target turning angle δda. Feedback control of motor rotation. The drive control unit 62 also receives a drive current that flows from the drive circuit 37 to the electric motor in the steering actuator 21, and drives the electric motor so that a drive current having a magnitude corresponding to the steering torque flows appropriately. The circuit 37 is feedback controlled. By the drive control of the electric motor in the steering actuator 21, the rotation of the electric motor is transmitted to the pinion gear 23 via the steering output shaft 22, and the rack bar 24 is displaced in the axial direction by the pinion gear 23. As the rack bar 24 is displaced in the axial direction, the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered to the corrected target turning angle δda.

次に、上記したように運転者の操舵ハンドル11に入力した操舵角θに対し、左右前輪FW1,FW2が補正目標転舵角δdaに転舵制御されている状態において、電子制御ユニット35は、運転者の運転操作状態すなわち運転姿勢の良否や覚醒度の高低を判定するとともに、運転者の運転操作状態が悪化した場合に運転者に対して警告を報知する警告報知プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。以下、この警告報知プログラムを、図6に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。   Next, in the state where the left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda with respect to the steering angle θ input to the steering handle 11 of the driver as described above, the electronic control unit 35 is A warning notification program for determining whether the driver's driving operation state, that is, whether the driving posture is good or not, and whether the driver's driving operation state has deteriorated, and alerting the driver when the driver's driving operation state deteriorates every predetermined short time Repeatedly. Hereinafter, this warning notification program will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.

この警告報知プログラムは、図示しないイグニッションスイッチがオン状態とされると、ステップS10にてその実行が開始される。そして、ステップS11にて、電子制御ユニット35は、車速センサ33から供給された車速Vが所定の車速Vokm/hよりも大きいか否かを判定する。この所定の車速Voは、ステップS11においては運転者の運転操作状態の検出を開始するか否かを判断するためのしきい値であり、後述するステップS20においては運転者の運転操作状態の検出を継続するか否かを判断するためのしきい値である。そして、電子制御ユニット35は、車速Vが所定の車速Vokm/hよりも大きくなるまで、「No」判定に基づきステップS11を繰り返し実行し、車速Vが所定の車速Vokm/hよりも大きくなると、「Yes」と判定してステップS12に進む。   The warning notification program starts executing in step S10 when an ignition switch (not shown) is turned on. In step S11, the electronic control unit 35 determines whether or not the vehicle speed V supplied from the vehicle speed sensor 33 is higher than a predetermined vehicle speed Vokm / h. The predetermined vehicle speed Vo is a threshold value for determining whether or not detection of the driving operation state of the driver is started in step S11, and detection of the driving operation state of the driver in step S20 described later. Is a threshold value for determining whether or not to continue. Then, the electronic control unit 35 repeatedly executes step S11 based on the “No” determination until the vehicle speed V becomes higher than the predetermined vehicle speed Vokm / h, and when the vehicle speed V becomes higher than the predetermined vehicle speed Vokm / h, It determines with "Yes" and progresses to step S12.

ステップS12においては、電子制御ユニット35は、運転者の運転操作状態不良すなわち運転姿勢の悪化した状態や覚醒度の低い状態で、運転者が操舵ハンドル11を操舵した連続回数を表すcount値を初期化して”0”に設定し、ステップS13に進む。ステップS13においては、電子制御ユニット35は、操舵トルクセンサ38によって検出された操舵トルクTに基づいて、操舵トルクTの微小な変化量ΔTsを計算する。以下、この変化量ΔTsの計算について詳細に説明する。   In step S12, the electronic control unit 35 initially sets a count value representing the number of consecutive times that the driver has steered the steering handle 11 when the driving operation state of the driver is poor, that is, the driving posture is deteriorated or the awakening level is low. And set to "0", and the process proceeds to step S13. In step S <b> 13, the electronic control unit 35 calculates a minute change amount ΔTs of the steering torque T based on the steering torque T detected by the steering torque sensor 38. Hereinafter, the calculation of the change amount ΔTs will be described in detail.

まず、所定の車速Voよりも大きな高速走行時における運転者の操舵トルクTの時系列データT(t)は、図7(a)にて概略的に示すような傾向になると考えられる。すなわち、図7(a)に示すように、高速走行時では、車両が直進状態であっても旋回状態であっても、運転者は操舵トルクTをある操舵トルク値の近傍で微調整して車両の姿勢を維持しようとする。このため、操舵トルクTは、階段状に変化すると考えられる。これにより、運転者が意図的に操舵したときは、操舵トルクTの時間変化量T’(t)の絶対値は大きな値となる。一方、運転者が意図的に操舵しないときは、操舵トルクTはほぼ一定となるため、操舵トルクTの時間変化量T’(t)の絶対値はほぼ”0”となる。   First, it is considered that the time-series data T (t) of the driver's steering torque T when traveling at a higher speed than the predetermined vehicle speed Vo has a tendency as schematically shown in FIG. That is, as shown in FIG. 7A, when the vehicle is traveling at high speed, the driver finely adjusts the steering torque T in the vicinity of a certain steering torque value regardless of whether the vehicle is traveling straight or turning. Try to maintain vehicle attitude. For this reason, the steering torque T is considered to change stepwise. As a result, when the driver intentionally steers, the absolute value of the time variation T ′ (t) of the steering torque T becomes a large value. On the other hand, when the driver does not intentionally steer, the steering torque T is substantially constant, so the absolute value of the time change amount T ′ (t) of the steering torque T is substantially “0”.

この時系列データT(t)の傾向に基づき、電子制御ユニット35は操舵トルクTの変化量ΔTsを以下に示すように計算する。具体的に説明すると、操舵トルクセンサ38から供給される操舵トルクTの時系列データT(t)は、実際には離散データとなるので、電子制御ユニット35は、時系列データT(t)と時系列データT(t−1)との差によって時間変化量T’(t)に相当する操舵トルクTの時間変化量を計算する。次に、時系列データT(t)と時系列データT(t−1)との差の絶対値(以下、この差の絶対値をS(t)という)が所定の判定しきい値hよりも大きいか否かを比較する。この比較により、S(t)が所定の判定しきい値hよりも大きければS(t)=”1”に設定し、S(t)が所定の判定しきい値hよりも小さければS(t)=”0”に設定する。そして、S(t)=”0”に設定した時刻tにおける操舵トルクT(t)を図示しないRAMに一時的に記憶する。このような計算処理を所定の短周期にて繰り返し行ことにより、今回のプログラム実行時に記憶した操舵トルクT(t)と、前回のプログラム実行時に記憶した操舵トルクT(t−1)との差分から変化量ΔTsを算出することができる。   Based on the tendency of the time series data T (t), the electronic control unit 35 calculates the change amount ΔTs of the steering torque T as shown below. More specifically, since the time series data T (t) of the steering torque T supplied from the steering torque sensor 38 is actually discrete data, the electronic control unit 35 can obtain the time series data T (t) as A time change amount of the steering torque T corresponding to the time change amount T ′ (t) is calculated based on a difference from the time series data T (t−1). Next, the absolute value of the difference between the time series data T (t) and the time series data T (t−1) (hereinafter, the absolute value of this difference is referred to as S (t)) is greater than a predetermined determination threshold value h. Is also compared. From this comparison, if S (t) is larger than the predetermined determination threshold value h, S (t) = “1” is set, and if S (t) is smaller than the predetermined determination threshold value h, S (t t) Set to “0”. Then, the steering torque T (t) at time t set to S (t) = “0” is temporarily stored in a RAM (not shown). By repeating such calculation processing at a predetermined short cycle, the difference between the steering torque T (t) stored at the time of the current program execution and the steering torque T (t−1) stored at the time of the previous program execution. From this, the change amount ΔTs can be calculated.

一方、本発明の発明者等は、上記した変化量ΔTsの算出によって、運転者の意図的な操舵トルク変化量を検出可能か否かを確認するための実験を行った。以下に、この確認実験の結果について詳細に説明する。この確認実験においては、車両の操舵ハンドルを基準となる所定のトルク(基準トルク)で保持した状態とし、運転者が知覚し得る最小の操舵トルク変化にて操舵ハンドルを操舵するとともに操舵トルクの変化を知覚した後直ちに元の基準トルクまで操舵トルクを減ずる動作をしたときの操舵トルク変化を計測した。この確認実験により計測された操舵トルク変化を時系列データとして表すと図7(b)のようになる。この時系列データに対して、操舵トルクTの変化量ΔTsが小さいとき、すなわち、S(t)=”0”に設定したときの操舵トルクTのみを選択しプロットして表すと、図7(c)のようになる。   On the other hand, the inventors of the present invention conducted an experiment to confirm whether or not the driver's intentional steering torque change amount can be detected by calculating the change amount ΔTs. Hereinafter, the result of this confirmation experiment will be described in detail. In this confirmation experiment, the steering wheel of the vehicle is held at a predetermined reference torque (reference torque), the steering wheel is steered with the minimum steering torque change that can be perceived by the driver, and the steering torque changes The steering torque change was measured when the steering torque was reduced to the original reference torque immediately after the perception. If the steering torque change measured by this confirmation experiment is expressed as time-series data, it is as shown in FIG. When the change amount ΔTs of the steering torque T is small with respect to the time series data, that is, only the steering torque T when S (t) = “0” is selected and plotted, FIG. c).

図7(c)に示すように、運転者が意図的に操舵ハンドルを操舵して操舵トルクTの変化量ΔTsが大きいとき、すなわち、S(t)=”1”に設定したときの操舵トルクTを選択しないようにすることにより、運転者の意図的な操舵ハンドルの操舵を確実に検出することができる。言い換えれば、運転者の覚醒度が高い状態における操舵ハンドルの操舵を検出することにより、運転者の覚醒度が低い状態における操舵ハンドルの操舵を確実に検出することができる。これにより、電子制御ユニット35は、S(t)を”0”に設定するごとにそのときの操舵トルクTの値と、前回S(t)を”0”に設定したときの操舵トルクTとの差を随時算出することにより、運転者の覚醒度が低い状態における変化量ΔTsを算出することができる。ここで、上記した変化量ΔTsの算出においては、図7(c)に示すように、運転者が操舵トルクTを一定に保っている場合であっても、例えば、運転者の無意識な手の震えなどによって生じた操舵トルクTの変化も変化量ΔTsとして算出する可能性がある。このことについては、後述する警告報知プログラムのステップS14の判定処理によって排除することができるため、問題となることはない。   As shown in FIG. 7C, the steering torque when the driver intentionally steers the steering wheel and the change amount ΔTs of the steering torque T is large, that is, when S (t) = “1” is set. By not selecting T, it is possible to reliably detect the driver's intentional steering wheel steering. In other words, by detecting the steering of the steering wheel in a state where the driver's arousal level is high, the steering of the steering wheel in a state where the driver's arousal level is low can be reliably detected. Thus, every time S (t) is set to “0”, the electronic control unit 35 determines the value of the steering torque T at that time and the steering torque T when S (t) was previously set to “0”. The amount of change ΔTs in a state where the driver's arousal level is low can be calculated by calculating the difference between them as needed. Here, in the calculation of the change amount ΔTs, as shown in FIG. 7C, for example, even when the driver keeps the steering torque T constant, for example, the driver's unconscious hand A change in the steering torque T caused by tremors may be calculated as the change amount ΔTs. This can be eliminated by the determination process in step S14 of the warning notification program described later, so that there is no problem.

なお、上記した変化量ΔTsの算出において、より正確に変化量ΔTsを算出するために、運転者の操舵動作の速さ(操舵トルク速度)に応じた操舵トルクTのサンプリング周期および判定しきい値hを適切に決定しておくとよい。また、変化量ΔTsを、操舵トルクセンサ38からの出力データ(アナログ値)をAD変換した後のデジタル値によって表される操舵トルクTの差分から算出するため、LSB(Least Significant Bit:最下位ビット)を十分に小さくするとよい。さらに、操舵トルクTの時系列データT(t)を平滑化するために、LPF(Low Pass Filter:ローパスフィルタ)を備えるとよい。これらによっても、より正確な変化量ΔTsを算出することができる。   In the above calculation of the change amount ΔTs, in order to calculate the change amount ΔTs more accurately, the sampling period of the steering torque T and the determination threshold value according to the speed of the steering operation of the driver (steering torque speed). It is good to determine h appropriately. Further, since the change amount ΔTs is calculated from the difference of the steering torque T expressed by the digital value after the AD data is converted from the output data (analog value) from the steering torque sensor 38, the LSB (Least Significant Bit: the least significant bit) ) Should be sufficiently small. Further, in order to smooth the time series data T (t) of the steering torque T, an LPF (Low Pass Filter) may be provided. Also by these, a more accurate change amount ΔTs can be calculated.

ふたたび、図6のフローチャートに戻り、ステップS13の変化量ΔTs算出処理後、ステップS14にて、電子制御ユニット35は、運転者によって操舵ハンドル11が操舵されたか否かを判定する。すなわち、電子制御ユニット35は、変化量ΔTsと、操舵トルクに関するウェーバー比Ktおよび現時点における操舵トルクTの乗算によって得られるしきい値とを比較することによって、運転者の操舵ハンドル11の操舵を判定する。   Returning to the flowchart of FIG. 6 again, after the change amount ΔTs calculation processing in step S13, in step S14, the electronic control unit 35 determines whether or not the steering wheel 11 is steered by the driver. That is, the electronic control unit 35 determines the steering of the driver's steering wheel 11 by comparing the change amount ΔTs with the threshold obtained by multiplying the Weber ratio Kt related to the steering torque and the current steering torque T. To do.

具体的に説明すると、変化量ΔTsが現時点の操舵トルクTにウェーバー比を乗算したしきい値以上であることは、運転者が変化を知覚し得る最小の操舵トルク変化量ΔTよりも大きな変化量ΔTsによって操舵ハンドル11を操舵している状態である。言い換えると、運転者は知覚し得る操舵トルクによって、操舵ハンドル11を操舵している状態である。したがって、電子制御ユニット35は、変化量ΔTsがしきい値以上であれば、運転者が操舵ハンドル11を操舵したと判断し、「Yes」と判定してステップS15に進む。一方、変化量ΔTsがしきい値よりも小さいことは、運転者が変化を知覚し得る最小の操舵トルク変化量ΔTよりも小さな操舵トルクによって操舵ハンドル11を操舵している状態である。このように、変化量ΔTsが操舵トルク変化量ΔTよりも小さい場合には、運転者が知覚し得ない操舵トルク、例えば、無意識な手の震えなどによって操舵ハンドル11が操舵されていて、運転者が積極的に操舵ハンドル11を操舵していない。したがって、電子制御ユニット35は、運転者が操舵ハンドル11を操舵していないと判断し、「No」と判定してステップS20に進む。   More specifically, if the change amount ΔTs is equal to or greater than the threshold value obtained by multiplying the current steering torque T by the Weber ratio, the change amount larger than the minimum steering torque change amount ΔT at which the driver can perceive the change. In this state, the steering handle 11 is being steered by ΔTs. In other words, the driver is in a state of steering the steering wheel 11 with a perceivable steering torque. Therefore, if the change amount ΔTs is equal to or greater than the threshold value, the electronic control unit 35 determines that the driver has steered the steering wheel 11, determines “Yes”, and proceeds to step S15. On the other hand, the change amount ΔTs being smaller than the threshold value is a state where the steering wheel 11 is steered by a steering torque smaller than the minimum steering torque change amount ΔT at which the driver can perceive the change. As described above, when the change amount ΔTs is smaller than the steering torque change amount ΔT, the steering handle 11 is steered by a steering torque that cannot be perceived by the driver, for example, an unconscious hand tremor, and the driver. Is not actively steering the steering wheel 11. Accordingly, the electronic control unit 35 determines that the driver is not steering the steering handle 11, determines “No”, and proceeds to step S20.

ステップS15においては、電子制御ユニット35は、運転者の運転操作状態すなわち運転姿勢・覚醒度が悪化しているか否かを判定する。すなわち、変化量ΔTsと、所定の定数k、ウェーバー比Ktおよび現時点における操舵トルクTの乗算によって得られる許容値とを比較することによって、運転者の運転操作状態を判定する。ここで、所定の定数kは、運転者の運転操作状態不良を判定するために予め実験的に決定された定数である。   In step S15, the electronic control unit 35 determines whether or not the driving operation state of the driver, that is, the driving posture / wakefulness is deteriorated. That is, the driver's driving operation state is determined by comparing the change amount ΔTs with a predetermined constant k, a Weber ratio Kt, and an allowable value obtained by multiplying the current steering torque T. Here, the predetermined constant k is a constant determined experimentally in advance in order to determine a driver's driving operation state failure.

具体的に説明すると、変化量ΔTsが所定の定数k、ウェーバー比Ktおよび現時点における操舵トルクTとの乗算によって得られる許容値よりも大きい場合には、運転者の良好な運転操作状態における操舵トルクTに比して、例えば、運転姿勢の悪化に伴って操舵ハンドル11に過度の操舵トルクTを付与している状態や、覚醒度が低く無意識のうちに操舵ハンドル11に過度の操舵トルクTを付与している状態と判断することができる。したがって、電子制御ユニット35は、変化量ΔTsが許容値よりも大きければ、運転者の運転操作状態不良すなわち運転姿勢の悪化や覚醒度の低下が生じていると判断し、「Yes」と判定してステップS16に進む。ステップS16においては、電子制御ユニット35は、運転者が状態不良にて操舵ハンドル11を操舵した連続回数を表すcount値に”1”を加算してステップS18に進む。   More specifically, when the change amount ΔTs is larger than an allowable value obtained by multiplying the predetermined constant k, the Weber ratio Kt, and the current steering torque T, the steering torque in a favorable driving operation state of the driver Compared with T, for example, a state where an excessive steering torque T is applied to the steering handle 11 as the driving posture deteriorates, or an excessive steering torque T is applied to the steering handle 11 unconsciously with a low arousal level. It can be determined that the state is given. Therefore, if the change amount ΔTs is larger than the allowable value, the electronic control unit 35 determines that the driving operation state of the driver is poor, that is, the driving posture is deteriorated or the arousal level is decreased, and “Yes” is determined. Then, the process proceeds to step S16. In step S16, the electronic control unit 35 adds “1” to the count value indicating the continuous number of times that the driver has steered the steering wheel 11 due to a bad state, and proceeds to step S18.

ここで、車両の走行状態が直進状態から旋回状態、または、旋回状態から直進状態に変化するときには、運転者の運転姿勢の悪化や覚醒度の低下が生じていなくても、変化量ΔTsが許容値よりも大きくなり、電子制御ユニット35がステップS15にて「Yes」と判定する場合がある。しかしながら、車両の走行状態を変化させる場合において、変化量ΔTsが許容値よりも大きくなる操舵ハンドル11の操舵は、走行状態の変化開始直後1〜2回程度の操舵のみである。そして、車両の走行状態の変化後は、車両の進行方向を維持するための微小な操舵となる。このため、車両の走行状態変化に伴って電子制御ユニット35がステップS15にて「Yes」と判定し、ステップS16にてcount値に”1”を加算処理した場合であっても、後述するステップS18の連続回数しきい値nを適宜設定することにより、運転者にとって無用な警告報知を排除することができる。   Here, when the vehicle traveling state changes from a straight traveling state to a turning state, or from a turning state to a straight traveling state, the change amount ΔTs is allowed even if the driver's driving posture is not deteriorated or the arousal level is not lowered. The electronic control unit 35 may determine “Yes” in step S15. However, when changing the traveling state of the vehicle, the steering handle 11 is steered only once or twice immediately after the start of the change in the traveling state when the amount of change ΔTs exceeds the allowable value. Then, after the change in the running state of the vehicle, the steering becomes minute to maintain the traveling direction of the vehicle. For this reason, even when the electronic control unit 35 determines “Yes” in step S15 in accordance with a change in the running state of the vehicle and adds “1” to the count value in step S16, the steps described later are performed. By appropriately setting the continuous frequency threshold value n in S18, it is possible to eliminate warning notifications unnecessary for the driver.

一方、前記ステップS15にて、変化量ΔTsが許容値以下であれば、電子制御ユニット35は、運転者の運転姿勢や覚醒度に問題がないと判断し、「No」と判定してステップS17に進む。ステップS17においては、電子制御ユニット35は、count値を初期化して”0”に設定する。これは、ステップS15にて、運転者の運転姿勢や覚醒度に問題がないと判断することにより、例えば、前回までのプログラム実行時においては運転者の運転姿勢や覚醒度に不良が生じていたが、今回のプログラム実行時において運転者の運転姿勢や覚醒度が是正されている場合がある。このような場合には、count値を初期化して”0”としておく必要があるからである。そして、電子制御ユニット35は、ステップS17の初期化処理後、ステップS20に進む。   On the other hand, if the amount of change ΔTs is less than or equal to the allowable value in step S15, the electronic control unit 35 determines that there is no problem in the driving posture and arousal level of the driver, determines “No”, and step S17. Proceed to In step S17, the electronic control unit 35 initializes the count value and sets it to “0”. This is because, in step S15, it is determined that there is no problem in the driver's driving posture and arousal level, for example, the driver's driving posture and the arousal level are defective during the previous program execution. However, the driver's driving posture and arousal level may be corrected during the current program execution. In such a case, it is necessary to initialize the count value to “0”. And the electronic control unit 35 progresses to step S20 after the initialization process of step S17.

ステップS18においては、電子制御ユニット35は、count値が連続回数しきい値nよりも大きいか否かを判定する。この連続回数しきい値nは、運転者に対して運転姿勢の悪化や覚醒度の低下を警告するか否かを判断するための値である。なお、この連続回数しきい値nは、運転者の運転操作状態に応じて適宜変更可能であることはいうまでもない。電子制御ユニット35は、count値が連続回数しきい値nよりも大きければ、「Yes」と判定してステップS19に進む。一方、count値が連続回数しきい値n以下であれば、電子制御ユニット35は「No」と判定して、ステップS20に進む。   In step S18, the electronic control unit 35 determines whether or not the count value is larger than the continuous count threshold value n. This continuous number of times threshold value n is a value for determining whether or not to warn the driver of the deterioration of the driving posture and the decrease in the arousal level. Needless to say, the continuous number threshold value n can be appropriately changed according to the driving operation state of the driver. If the count value is larger than the continuous number of times threshold value n, the electronic control unit 35 determines “Yes” and proceeds to step S19. On the other hand, if the count value is less than or equal to the threshold value n of continuous times, the electronic control unit 35 determines “No” and proceeds to step S20.

ステップS19においては、電子制御ユニット35は、運転者に対して運転姿勢の悪化や覚醒度の低下を警告する。具体的に説明すると、電子制御ユニット35は、駆動回路36を介して反力アクチュエータ13を駆動させ、操舵ハンドル11を所定時間(または所定回数)振動させる。このように、操舵ハンドル11を振動させることにより、運転者は電子制御ユニット35からの警告を認識することができて、運転姿勢や覚醒度を是正することができる。ここで、本実施形態においては、ステアバイワイヤ方式を採用しているため、操舵ハンドル11を例えば回動方向へ振動させても、車両の進行方向が変化することはない。また、本実施形態においては、操舵ハンドル11を振動させることにより、運転者に対する警告を報知するように実施したが、例えば、車両に搭載された図示しないスピーカからの音声によって警告を報知したり、運転者が着座しているシートを振動させて警告を報知することも可能である。このように、電子制御ユニット35は、運転者に対して警告を報知すると、ステップS20に進む。   In step S19, the electronic control unit 35 warns the driver of the deterioration of the driving posture and the decrease in the arousal level. More specifically, the electronic control unit 35 drives the reaction force actuator 13 via the drive circuit 36 to vibrate the steering handle 11 for a predetermined time (or a predetermined number of times). Thus, by vibrating the steering handle 11, the driver can recognize the warning from the electronic control unit 35, and can correct the driving posture and the arousal level. Here, in this embodiment, since the steer-by-wire system is adopted, the traveling direction of the vehicle does not change even if the steering handle 11 is vibrated in the turning direction, for example. In the present embodiment, the steering handle 11 is vibrated so as to notify a warning to the driver. For example, the warning is notified by sound from a speaker (not shown) mounted on the vehicle, It is also possible to notify the warning by vibrating the seat on which the driver is seated. As described above, when the electronic control unit 35 notifies the driver of the warning, the electronic control unit 35 proceeds to step S20.

ステップS20においては、電子制御ユニット35は、前記ステップS11と同様に、車速センサ33から供給された車速Vが所定の車速Vokm/hよりも大きいか否かを判定する。この判定の実行により、車速Vが所定の車速Vokm/hよりも大きければ、電子制御ユニット35は「Yes」と判定して、ステップS13以降の処理を実行する。これは、車両が所定の車速Vokm/hよりも大きな高速走行状態を維持しているため、運転者の運転操作状態の検出を継続する必要があるためである。一方、車速Vが所定の車速Vokm/h以下であれば、電子制御ユニット35は「No」と判定してステップS11に戻り、車速Vが所定の車速Vokm/hよりも大きくなるまで、「No」判定に基づきステップS11を繰り返し実行する。そして、車速Vが所定の車速Vokm/hよりも大きくなると、「Yes」と判定してステップS12以降の処理を実行する。   In step S20, the electronic control unit 35 determines whether or not the vehicle speed V supplied from the vehicle speed sensor 33 is higher than a predetermined vehicle speed Vkm / h, as in step S11. If the vehicle speed V is greater than the predetermined vehicle speed Vokm / h as a result of this determination, the electronic control unit 35 determines “Yes” and executes the processes after step S13. This is because it is necessary to continue detecting the driving operation state of the driver because the vehicle maintains a high speed traveling state larger than the predetermined vehicle speed Vkm / h. On the other hand, if the vehicle speed V is equal to or lower than the predetermined vehicle speed Vkm / h, the electronic control unit 35 determines “No”, returns to step S11, and continues to “No” until the vehicle speed V becomes higher than the predetermined vehicle speed Vkm / h. Step S11 is repeatedly executed based on the determination. When the vehicle speed V becomes higher than the predetermined vehicle speed Vkm / h, it is determined as “Yes”, and the processes after step S12 are executed.

上記作動説明から理解できるように、本実施形態によれば、操舵ハンドル11に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部51によって操舵トルクTdに変換されるとともに、同変換された操舵トルクTdはトルク−横加速度変換部52によって見込み横加速度Gdに変換され、転舵角変換部53、転舵角補正部61および駆動制御部62により、左右前輪FW1,FW2は見込み横加速度Gdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。   As can be understood from the above description of the operation, according to the present embodiment, the steering angle θ as the operation input value of the driver with respect to the steering handle 11 is converted into the steering torque Td by the displacement-torque conversion unit 51 and is also converted. The steering torque Td thus converted is converted into the expected lateral acceleration Gd by the torque-lateral acceleration conversion unit 52, and the left and right front wheels FW1, FW2 are estimated laterally by the turning angle conversion unit 53, the turning angle correction unit 61, and the drive control unit 62. The vehicle is steered to the corrected target turning angle δda necessary for generating the acceleration Gd.

この場合、操舵トルクTdは、反力トルクTzと等しいため、反力アクチュエータ13の作用によって運転者が操舵ハンドル11から知覚し得る物理量であるとともに、操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作できる。また、左右前輪FW1,FW2の転舵によって車両に発生する実横加速度Gも知覚し得る物理量であるとともに、この実横加速度Gは見込み横加速度Gdに等しくなるように制御される。さらに、この見込み横加速度Gdも運転者が入力した操舵角θに対してべき乗関数的に(式4を式5に変形することにより指数関数的に)変化する。したがって、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った横加速度を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作して、車両を旋回させることができる。その結果、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドル11を操作できるので、車両の運転が簡単になる。   In this case, since the steering torque Td is equal to the reaction force torque Tz, it is a physical quantity that can be perceived by the driver from the steering wheel 11 due to the action of the reaction force actuator 13 and changes exponentially with respect to the steering angle θ. Therefore, the driver can turn the steering handle 11 according to human perceptual characteristics while feeling a reaction force according to Weber-Hefner's law. The actual lateral acceleration G generated in the vehicle by turning the left and right front wheels FW1 and FW2 is a physical quantity that can be perceived, and the actual lateral acceleration G is controlled to be equal to the expected lateral acceleration Gd. Further, the expected lateral acceleration Gd also changes exponentially with respect to the steering angle θ input by the driver (exponentially by transforming Equation 4 into Equation 5). Accordingly, the driver can turn the steering wheel 11 by turning the steering handle 11 according to the human perceptual characteristic while feeling the lateral acceleration according to the Weber-Hefner law. As a result, the driver can operate the steering handle 11 in accordance with human perceptual characteristics, and thus driving of the vehicle is simplified.

また、転舵角補正部61は、車両に実際に発生している実横加速度Gが操舵ハンドル11の操舵角θに正確に対応するように目標転舵角δdを補正するので、車両には操舵ハンドル11の操舵角θに正確に対応した実横加速度Gが発生する。その結果、運転者は、人間の知覚特性により正確に合った横加速度を知覚しながら、操舵ハンドル11を操作できるようになるので、車両の運転がより簡単になる。   Further, the turning angle correction unit 61 corrects the target turning angle δd so that the actual lateral acceleration G actually generated in the vehicle accurately corresponds to the steering angle θ of the steering handle 11, so that the vehicle An actual lateral acceleration G accurately corresponding to the steering angle θ of the steering handle 11 is generated. As a result, the driver can operate the steering wheel 11 while perceiving the lateral acceleration more accurately according to the human perceptual characteristics, so that the driving of the vehicle becomes easier.

さらに、電子制御ユニット35は、車両に搭載された他の装置によって汎用的に用いられている操舵ハンドル11の操舵トルクセンサ38を利用して操舵トルクTを検出し、この操舵トルクTに基づいて運転者の微小な操舵トルクTの変化量ΔTsを計算することができる。そして、この変化量ΔTsが、ウェーバー比に基づいた許容値よりも大きければ、運転者の運転操作状態の悪化すなわち運転姿勢の悪化や覚醒度の低下が発生したと判断して、運転者に警告を報知することができる。このように、車両に搭載された他の装置によっても利用される操舵トルクセンサ38を用いて運転者の運転操作状態の悪化を検出することにより、別途高価な装置を車両に搭載する必要がなく、車両の製造コストの増大をなくすことができる。また、別途装置を車両に搭載することがないため、車両に別途制御システムを構築する必要がなく、車両全体のシステムを簡略化することができる。   Further, the electronic control unit 35 detects the steering torque T by using the steering torque sensor 38 of the steering handle 11 that is generally used by other devices mounted on the vehicle, and based on the steering torque T. The minute change amount ΔTs of the steering torque T of the driver can be calculated. If the amount of change ΔTs is greater than the allowable value based on the Weber ratio, it is determined that the driver's driving operation state has deteriorated, that is, the driving posture has deteriorated and the arousal level has decreased, and the driver is warned. Can be notified. Thus, by detecting the deterioration of the driving operation state of the driver using the steering torque sensor 38 also used by other devices mounted on the vehicle, there is no need to mount an expensive device on the vehicle. The increase in the manufacturing cost of the vehicle can be eliminated. Further, since no separate device is mounted on the vehicle, it is not necessary to construct a separate control system in the vehicle, and the entire vehicle system can be simplified.

次に、操舵ハンドル11の操作入力値として操舵トルクTを利用するようにした上記実施形態の変形例について説明する。この変形例においては、転舵動作に関するコンピュータプログラムを表す図2の機能ブロック図において、変位−トルク変換部51は設けられておらず、トルク−横加速度変換部52が、上記実施形態における変位−トルク変換部51にて計算される操舵トルクTdに代えて、操舵トルクセンサ38によって検出された操舵トルクTを用いた式3,4の演算の実行により見込み横加速度Gdを計算する。なお、この場合も、式3,4の演算に代えて、図4に示す特性を表す変換テーブルを用いて見込み横加速度Gdを計算するようにしてもよい。なお、電子制御ユニット35にて実行される他のプログラム処理については上記実施形態の場合と同じである。   Next, a modification of the above embodiment in which the steering torque T is used as the operation input value of the steering handle 11 will be described. In this modification, the displacement-torque converter 51 is not provided in the functional block diagram of FIG. 2 representing the computer program related to the turning operation, and the torque-lateral acceleration converter 52 is the displacement- Instead of the steering torque Td calculated by the torque converter 51, the expected lateral acceleration Gd is calculated by executing the calculations of equations 3 and 4 using the steering torque T detected by the steering torque sensor 38. In this case as well, the expected lateral acceleration Gd may be calculated using a conversion table representing the characteristics shown in FIG. The other program processing executed by the electronic control unit 35 is the same as in the above embodiment.

この変形例によれば、操舵ハンドル11に対する運転者の操作入力値としての操舵トルクTがトルク−横加速度変換部52によって見込み横加速度Gdに変換され、転舵角変換部53、転舵角補正部61および駆動制御部62により、左右前輪FW1,FW2は見込み横加速度Gdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。そして、この場合も、操舵トルクTは運転者が操舵ハンドル11から知覚し得る物理量であるとともに、操舵トルクTに対して見込み横加速度Gdはべき乗関数的に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作できる。したがって、この変形例においても、上記実施形態の場合と同様に、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った横加速度を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作して、車両を旋回させることができるので、上記実施形態と同様な効果が期待される。   According to this modification, the steering torque T as an operation input value of the driver for the steering handle 11 is converted into the expected lateral acceleration Gd by the torque-lateral acceleration conversion unit 52, and the turning angle conversion unit 53, the turning angle correction. By the unit 61 and the drive control unit 62, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda necessary for generating the expected lateral acceleration Gd. In this case as well, the steering torque T is a physical quantity that the driver can perceive from the steering handle 11, and the expected lateral acceleration Gd changes in a power function with respect to the steering torque T. The steering handle 11 can be turned according to the human perceptual characteristic while feeling the reaction force according to the Weber-Hefner law. Therefore, in this modification as well, in the same manner as in the above embodiment, the driver turns the steering wheel 11 according to the human perception characteristic while feeling the lateral acceleration according to the Weber-Hefner law, Since it can be made to turn, the effect similar to the said embodiment is anticipated.

さらに、上記実施形態による車両の操舵制御と、前記変形例による車両の操舵制御とを切り替え可能にしてもよい。すなわち、操舵角センサ31と操舵トルクセンサ38の両方を備え、上記実施形態のように変位−トルク変換部51にて計算される目標転舵トルクTdを用いて見込み横加速度Gdを計算する場合と、操舵トルクセンサ38によって検出された操舵トルクTを用いて見込み横加速度Gdを計算する場合とを切り替えて利用可能とすることもできる。この場合、前記切り替えを、運転者の意思により、または車両の運動状態に応じて自動的に切り替えるようにするとよい。   Furthermore, the vehicle steering control according to the above embodiment and the vehicle steering control according to the modification may be switchable. That is, both the steering angle sensor 31 and the steering torque sensor 38 are provided, and the expected lateral acceleration Gd is calculated using the target turning torque Td calculated by the displacement-torque conversion unit 51 as in the above embodiment. It is also possible to switch between the case where the expected lateral acceleration Gd is calculated using the steering torque T detected by the steering torque sensor 38 and to make it usable. In this case, the switching may be performed automatically according to the driver's intention or according to the motion state of the vehicle.

また、上記実施形態における異常報知プログラムは、運動状態量としての横加速度を採用した操舵装置に適用して実施した。これに代えて、運動状態量としてのヨーレートを採用した操舵装置に異常報知プログラムを適用して実施することも可能である。以下、この変形例について説明する。この変形例における操舵装置は、図1に破線で示すように、上記実施形態における横加速度センサ34に代えて、運転者が知覚し得る運動状態量である実ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ39を備えている。他の構成については、上記実施形態と同じであるが、転舵操作に関し、電子制御ユニット35にて実行されるコンピュータプログラムは上記実施形態の場合とは若干異なる。また、この変形例に係るヨーレートを運動状態量とする操舵装置に適用される異常報知プログラムは、上記実施形態の異常報知プログラムと同一であるため、その詳細な説明を省略する。   In addition, the abnormality notification program in the above embodiment is applied to a steering apparatus that employs lateral acceleration as a motion state quantity. Instead, the abnormality notification program can be applied to a steering apparatus that employs a yaw rate as a motion state quantity. Hereinafter, this modification will be described. As shown by a broken line in FIG. 1, the steering apparatus in this modified example includes a yaw rate sensor 39 that detects an actual yaw rate γ that is a movement state quantity that can be perceived by the driver, instead of the lateral acceleration sensor 34 in the above embodiment. I have. Other configurations are the same as those in the above embodiment, but the computer program executed by the electronic control unit 35 is slightly different from that in the above embodiment with respect to the turning operation. Moreover, since the abnormality notification program applied to the steering device that uses the yaw rate according to this modification as the motion state quantity is the same as the abnormality notification program of the above-described embodiment, detailed description thereof is omitted.

この変形例においては、転舵動作に関し、電子制御ユニット35にて実行されるコンピュータプログラムが図8の機能ブロック図により示されている。この場合、感覚適合制御部50において、変位−トルク変換部51は上記実施形態と同様に機能するが、上記実施形態のトルク−横加速度変換部52に代えてトルク−ヨーレート変換部54が設けられている。   In this modification, the computer program executed by the electronic control unit 35 with respect to the steering operation is shown in the functional block diagram of FIG. In this case, in the sensory adaptation control unit 50, the displacement-torque conversion unit 51 functions in the same manner as in the above embodiment, but a torque-yaw rate conversion unit 54 is provided instead of the torque-lateral acceleration conversion unit 52 in the above embodiment. ing.

このトルク−ヨーレート変換部54は、変位−トルク変換部51にて計算された操舵トルクTdを用いて、運転者が操舵ハンドル11の回動操作により見込んでいる見込みヨーレートγdを、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To未満であれば下記式18のように「0」とし、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To以上であれば下記式19に従って計算する。
γd=0 (|Td|<To) …式18
γd=C・TdK2 (To≦|Td|) …式19
ただし、式19中のC,K2は、上記実施形態と同じく定数である。また、この場合も、前記式19中の操舵トルクTdは上記式2を用いて計算した操舵トルクTdの絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数Cを前記正の定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合、前記式18,19の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込みヨーレートγdを記憶した図9に示すような特性の変換テーブルを用いて、見込みヨーレートγdを計算するようにしてもよい。
The torque-yaw rate conversion unit 54 uses the steering torque Td calculated by the displacement-torque conversion unit 51 to calculate the expected yaw rate γd that the driver expects from the turning operation of the steering handle 11 to the steering torque Td. If the absolute value is less than the positive small predetermined value To, the value is set to “0” as shown in the following equation 18;
γd = 0 (| Td | <To) Equation 18
γd = C · Td K2 (To ≦ | Td |) Equation 19
However, C and K2 in Equation 19 are constants as in the above embodiment. Also in this case, the steering torque Td in the equation 19 represents the absolute value of the steering torque Td calculated using the above equation 2. If the calculated steering torque Td is positive, the constant C Is a positive value, and if the calculated steering torque Td is negative, the constant C is a negative value having the same absolute value as the positive constant C. In this case, the expected yaw rate γd may be calculated using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 9 in which the expected yaw rate γd with respect to the steering torque Td is stored instead of the calculations of the equations 18 and 19. Good.

また、転舵角変換部55は、見込みヨーレートγdを発生するのに必要な左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δdを計算するものであり、図10に示すように車速Vに応じて変化して見込みヨーレートγdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪FW1,FW2の転舵角δとヨーレートγとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部55は、このテーブルを参照して、前記入力した見込みヨーレートγdと車速センサ33から入力した検出車速Vに対応した目標転舵角δdを計算する。また、前記テーブルに記憶されているヨーレートγ(見込みヨーレートγd)と目標転舵角δdは、いずれも正であるが、転舵角変換部55から供給される見込みヨーレートγdが負であれば、出力される目標転舵角δdも負となる。   Further, the turning angle conversion unit 55 calculates the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1 and FW2 necessary for generating the expected yaw rate γd, and changes according to the vehicle speed V as shown in FIG. And a table representing the change characteristic of the target turning angle δd with respect to the expected yaw rate γd. This table is a set of data collected by actually measuring the turning angle δ and yaw rate γ of the left and right front wheels FW1 and FW2 while driving the vehicle while changing the vehicle speed V. Then, the turning angle conversion unit 55 refers to this table and calculates the target turning angle δd corresponding to the input expected yaw rate γd and the detected vehicle speed V input from the vehicle speed sensor 33. Further, the yaw rate γ (expected yaw rate γd) and the target turning angle δd stored in the table are both positive, but if the expected yaw rate γd supplied from the turning angle conversion unit 55 is negative, The output target turning angle δd is also negative.

なお、目標転舵角δdは下記式20に示すように車速Vとヨーレートγの関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、下記式20の演算の実行によっても計算することができる。
δd=L・(1+A・V2)・γd/V …式20
ただし、前記式20においても、Lはホイールベースを示す予め決められた所定値(例えば、2.67m)であり、Aは予め決められた所定値(例えば、0.00187)である。
Since the target turning angle δd is a function of the vehicle speed V and the yaw rate γ as shown in the following equation 20, it can be calculated by executing the calculation of the following equation 20 instead of referring to the table. .
δd = L · (1 + A · V 2 ) · γd / V Equation 20
However, also in Equation 20, L is a predetermined value (for example, 2.67 m) indicating the wheel base, and A is a predetermined value (for example, 0.00187).

この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部60の転舵角補正部63に供給される。転舵角補正部63は、トルク−ヨーレート変換部54から見込みヨーレートγdを入力するとともに、ヨーレートセンサ39によって検出された実ヨーレートγをも入力しており、下記式21の演算を実行して、入力した目標転舵角δdを補正して補正目標転舵角δdaを計算する。
δda=δd+K4・(γd−γ) …式21
ただし、係数K4は予め決められた正の定数であり、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込みヨーレートγdに必要な左右前輪FW1,FW2の転舵角がより精度よく確保される。
The calculated target turning angle δd is supplied to the turning angle correction unit 63 of the turning control unit 60. The turning angle correction unit 63 receives the expected yaw rate γd from the torque-yaw rate conversion unit 54 and also the actual yaw rate γ detected by the yaw rate sensor 39, and executes the calculation of the following equation (21). The corrected target turning angle δda is calculated by correcting the input target turning angle δd.
δda = δd + K4 · (γd−γ) Equation 21
However, the coefficient K4 is a predetermined positive constant, and when the actual yaw rate γ is less than the expected yaw rate γd, the coefficient K4 is corrected so that the absolute value of the corrected target turning angle δda becomes larger. When the actual yaw rate γ exceeds the expected yaw rate γd, the absolute value of the corrected target turning angle δda is corrected. By this correction, the turning angles of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for the expected yaw rate γd are more accurately ensured.

また、電子制御ユニット35にて実行される他のプログラム処理については上記実施形態の場合と同じである。そして、図8の機能ブロック図において、上記実施形態の図2と同一の符号を付してその説明を省略する。   The other program processing executed by the electronic control unit 35 is the same as that in the above embodiment. And in the functional block diagram of FIG. 8, the same code | symbol as FIG. 2 of the said embodiment is attached | subjected, and the description is abbreviate | omitted.

そして、上記説明した変形例においても、操舵ハンドル11に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部51によって操舵トルクTdに変換されるとともに、同変換された操舵トルクTdはトルク−ヨーレート変換部54によって見込みヨーレートγdに変換され、転舵角変換部55、転舵角補正部63および駆動制御部62により左右前輪FW1,FW2は見込みヨーレートγdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。この場合も、操舵トルクTdは、反力トルクTzと等しいため、反力アクチュエータ13の作用によって運転者が操舵ハンドル11から知覚し得る物理量であるとともに、操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作できる。   Also in the modified example described above, the steering angle θ as the operation input value of the driver with respect to the steering handle 11 is converted into the steering torque Td by the displacement-torque converter 51, and the converted steering torque Td is The torque-yaw rate conversion unit 54 converts it into the expected yaw rate γd, and the left and right front wheels FW1, FW2 are corrected by the turning angle conversion unit 55, the turning angle correction unit 63, and the drive control unit 62 to generate the corrected target yaw rate γd. It is steered to the steering angle δda. Also in this case, since the steering torque Td is equal to the reaction force torque Tz, it is a physical quantity that can be perceived by the driver from the steering handle 11 by the action of the reaction force actuator 13, and changes exponentially with respect to the steering angle θ. Therefore, the driver can turn the steering handle 11 according to the human perceptual characteristic while feeling the reaction force according to the Weber-Hefner law.

また、左右前輪FW1,FW2の転舵によって車両に発生するヨーレートγも知覚し得る物理量であるとともに、このヨーレートγは見込みヨーレートγdに等しくなるように制御され、さらに、この見込みヨーレートγdも操舵角θに対してべき乗関数的に(上記実施形態の式4から式5への変形と同様に式19を変形することにより指数関数的に)変化する。したがって、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従ったヨーレートを感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作して、車両を旋回させることができる。その結果、運転者は、上記実施形態の場合と同様に、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドル11を操作できるので、車両の運転が簡単になる。   Further, the yaw rate γ generated in the vehicle by the steering of the left and right front wheels FW1 and FW2 is a physical quantity that can be perceived, and the yaw rate γ is controlled to be equal to the expected yaw rate γd. It changes in a power function with respect to θ (exponentially by changing Expression 19 in the same manner as changing from Expression 4 to Expression 5 in the above embodiment). Therefore, the driver can turn the steering wheel 11 by turning the steering handle 11 according to the human perception characteristic while feeling the yaw rate according to the Weber-Hefner law. As a result, the driver can operate the steering handle 11 in accordance with the human perceptual characteristics, as in the case of the above-described embodiment, so that the driving of the vehicle is simplified.

上記実施形態における異常報知プログラムは、運動状態量としての横加速度を採用した操舵装置に適用して実施した。これに代えて、運動状態量としての旋回曲率を採用した操舵装置に適用して実施することも可能である。以下、この変形例について説明する。この変形例においても、操舵装置は、上記実施形態と同様に図1に示すように構成されている。ただし、転舵動作に関し、電子制御ユニット35にて実行されるコンピュータプログラムが上記実施形態の場合とは若干異なる。また、この変形例に係る旋回曲率を運動状態量とする操舵装置に適用される異常報知プログラムは、上記実施形態の異常報知プログラムと同一であるため、その詳細な説明を省略する。   The abnormality notification program in the above embodiment is applied to a steering apparatus that employs lateral acceleration as an amount of motion state. Alternatively, the present invention can be applied to a steering apparatus that employs a turning curvature as a motion state quantity. Hereinafter, this modification will be described. Also in this modification, the steering device is configured as shown in FIG. 1 as in the above embodiment. However, regarding the turning operation, the computer program executed by the electronic control unit 35 is slightly different from that in the above embodiment. Moreover, since the abnormality notification program applied to the steering device using the turning curvature according to this modification as the amount of motion state is the same as the abnormality notification program of the above-described embodiment, detailed description thereof is omitted.

この変形例においては、転舵動作に関し、電子制御ユニット35にて実行されるコンピュータプログラムが図11の機能ブロック図により示されている。この場合、感覚適合制御部50において、変位−トルク変換部51は上記実施形態と同様に機能するが、上記実施形態のトルク−横加速度変換部52に代えてトルク−旋回曲率変換部56が設けられている。   In this modification, the computer program executed by the electronic control unit 35 with respect to the steering operation is shown in the functional block diagram of FIG. In this case, in the sensory adaptation control unit 50, the displacement-torque conversion unit 51 functions in the same manner as in the above embodiment, but a torque-turning curvature conversion unit 56 is provided instead of the torque-lateral acceleration conversion unit 52 in the above embodiment. It has been.

このトルク−旋回曲率変換部56は、変位−トルク変換部51にて計算された操舵トルクTdを用いて、運転者が操舵ハンドル11の回動操作により見込んでいる見込み旋回曲率ρdを、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To未満であれば下記式22にように「0」とし、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To以上であれば下記式23に従って計算する。
ρd=0 (|Td|<To) …式22
ρd=C・TdK2 (To≦|Td|) …式23
ただし、式23中のC,K2は、上記実施形態と同じく定数である。また、この場合も、前記式23中の操舵トルクTdは上記式2を用いて計算した操舵トルクTdの絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数Cを前記正の定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合、前記式22,23の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込み旋回曲率ρdを記憶した図12に示すような特性の変換テーブルを用いて、見込み旋回曲率ρdを計算するようにしてもよい。
The torque-turning curvature conversion unit 56 uses the steering torque Td calculated by the displacement-torque conversion unit 51 to calculate the expected turning curvature ρd that the driver expects by turning the steering handle 11 as the steering torque. If the absolute value of Td is less than a small positive predetermined value To, it is set to “0” as shown in Equation 22 below, and if the absolute value of the steering torque Td is greater than or equal to a positive small predetermined value To, it is calculated according to Equation 23 below.
ρd = 0 (| Td | <To) Equation 22
ρd = C · Td K2 (To ≦ | Td |) Equation 23
However, C and K2 in Expression 23 are constants as in the above embodiment. Also in this case, the steering torque Td in the equation 23 represents the absolute value of the steering torque Td calculated using the above equation 2. If the calculated steering torque Td is positive, the constant C Is a positive value, and if the calculated steering torque Td is positive, the constant C is a negative value having the same absolute value as the positive constant C. In this case, the expected turning curvature ρd is calculated using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 12 in which the expected turning curvature ρd with respect to the steering torque Td is stored in place of the calculations of the equations 22 and 23. May be.

また、転舵角変換部57は、見込み旋回曲率ρdを発生するのに必要な左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δdを計算するものであり、図13に示すように車速Vに応じて変化して見込み旋回曲率ρdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪FW1,FW2の転舵角δと旋回曲率ρとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部57は、このテーブルを参照して、前記入力した見込み旋回曲率ρdと車速センサ33から入力した検出車速Vとに対応した目標転舵角δdを計算する。また、前記テーブルに記憶されている旋回曲率ρ(見込み旋回曲率ρd)と目標転舵角δdはいずれも正であるが、トルク−旋回曲率変換部56から供給される見込み旋回曲率ρdが負であれば、出力される目標転舵角δdも負となる。   Further, the turning angle conversion unit 57 calculates the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1 and FW2 necessary for generating the expected turning curvature ρd, according to the vehicle speed V as shown in FIG. There is a table that changes and represents the change characteristic of the target turning angle δd with respect to the expected turning curvature ρd. This table is a set of data collected by actually measuring the turning angle δ and the turning curvature ρ of the left and right front wheels FW1 and FW2 while the vehicle is running while changing the vehicle speed V. Then, the turning angle conversion unit 57 refers to this table and calculates the target turning angle δd corresponding to the input expected turning curvature ρd and the detected vehicle speed V input from the vehicle speed sensor 33. The turning curvature ρ (expected turning curvature ρd) and the target turning angle δd stored in the table are both positive, but the expected turning curvature ρd supplied from the torque-turning curvature conversion unit 56 is negative. If so, the output target turning angle δd is also negative.

なお、目標転舵角δdは下記式24に示すように車速Vと旋回曲率ρの関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、下記式24の演算の実行によっても計算することができる。
δd=L・(1+A・V2)・ρd …式24
ただし、前記式24においても、Lはホイールベースを表す予め決められた所定値(例えば、2.67m)であり、Aは予め決められた所定値(例えば、0.00187)である。
Since the target turning angle δd is a function of the vehicle speed V and the turning curvature ρ as shown in the following equation 24, the target turning angle δd can be calculated by executing the operation of the following equation 24 instead of referring to the table. it can.
δd = L · (1 + A · V 2 ) · ρd Equation 24
However, also in the formula 24, L is a predetermined value (eg, 2.67 m) representing the wheel base, and A is a predetermined value (eg, 0.00187).

この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部60の転舵角補正部64に供給される。転舵角補正部64は、トルク−旋回曲率変換部56から見込み旋回曲率ρdを入力するとともに、旋回曲率計算部65から実旋回曲率ρも入力する。旋回曲率計算部65は、横加速度センサ34によって検出された横加速度Gまたはヨーレートセンサ39によって検出されたヨーレートγと、車速センサ33によって検出された車速Vとを用いて、下記式25の演算の実行により実旋回曲率ρを計算して転舵角補正部64に出力する。
ρ=G/V2またはρ=γ/V …式25
The calculated target turning angle δd is supplied to the turning angle correction unit 64 of the turning control unit 60. The turning angle correction unit 64 receives the expected turning curvature ρd from the torque-turning curvature conversion unit 56 and also receives the actual turning curvature ρ from the turning curvature calculation unit 65. The turning curvature calculation unit 65 uses the lateral acceleration G detected by the lateral acceleration sensor 34 or the yaw rate γ detected by the yaw rate sensor 39 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 33 to calculate the following Expression 25. The actual turning curvature ρ is calculated by execution and output to the turning angle correction unit 64.
ρ = G / V 2 or ρ = γ / V Equation 25

そして、転舵角補正部64は、下記式26の演算を実行して、入力した目標転舵角δdを補正して補正目標転舵角δdaを計算する。
δda=δd+K5・(ρd−ρ) …式26
ただし、係数K5は予め決められた正の定数であり、実旋回曲率ρが見込み旋回曲率ρdに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実旋回曲率ρが見込み旋回曲率ρdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込み旋回曲率ρdに必要な左右前輪FW1,FW2の転舵角がより精度よく確保される。
And the turning angle correction | amendment part 64 performs the calculation of following formula 26, correct | amends the input target turning angle (delta) d, and calculates corrected target turning angle (delta) da.
δda = δd + K5 · (ρd−ρ) Equation 26
However, the coefficient K5 is a positive constant determined in advance, and when the actual turning curvature ρ is less than the expected turning curvature ρd, the coefficient K5 is corrected so that the absolute value of the corrected target turning angle Δda is increased. When the actual turning curvature ρ exceeds the expected turning curvature ρd, the absolute value of the corrected target turning angle δda is corrected to be smaller. By this correction, the turning angles of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for the expected turning curvature ρd are more accurately ensured.

また、電子制御ユニット35にて実行される他のプログラム処理については上記実施形態の場合と同じである。そして、図11の機能ブロック図において、上記実施形態の図2と同一の符号を付してその説明を省略する。   The other program processing executed by the electronic control unit 35 is the same as that in the above embodiment. And in the functional block diagram of FIG. 11, the code | symbol same as FIG. 2 of the said embodiment is attached | subjected, and the description is abbreviate | omitted.

そして、上記説明した変形例においても、操舵ハンドル11に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部51によって操舵トルクTdに変換されるとともに、同変換された操舵トルクTdはトルク−旋回曲率変換部56によって見込み旋回曲率ρdに変換され、転舵角変換部57、転舵角補正部64および駆動制御部62により、左右前輪FW1,FW2は見込み旋回曲率ρdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。この場合も、操舵トルクTdは、反力トルクTzと等しいため、反力アクチュエータ13の作用によって運転者が操舵ハンドル11から知覚し得る物理量であるとともに、操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作できる。   Also in the modified example described above, the steering angle θ as the operation input value of the driver with respect to the steering handle 11 is converted into the steering torque Td by the displacement-torque converter 51, and the converted steering torque Td is The torque-turning curvature converting unit 56 converts the predicted turning curvature ρd, and the left and right front wheels FW1 and FW2 are necessary to generate the expected turning curvature ρd by the turning angle conversion unit 57, the turning angle correction unit 64, and the drive control unit 62. To the correct correction target turning angle δda. Also in this case, since the steering torque Td is equal to the reaction force torque Tz, it is a physical quantity that can be perceived by the driver from the steering handle 11 by the action of the reaction force actuator 13, and changes exponentially with respect to the steering angle θ. Therefore, the driver can turn the steering handle 11 according to the human perceptual characteristic while feeling the reaction force according to the Weber-Hefner law.

また、左右前輪FW1,FW2の転舵による旋回曲率も視覚によって知覚し得る物理量であるとともに、この旋回曲率ρは見込み旋回曲率ρdに等しくなるように制御され、さらに、この見込み旋回曲率ρdも操舵角θに対してべき乗関数的に(上記実施形態の式4から式5への変形と同様に式23を変形することにより指数関数的に)変化する。したがって、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った旋回曲率を視覚により知覚しながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作して、車両を旋回させることができる。その結果、運転者は上記実施形態の場合と同様に、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドル11を操作できるので、車両の運転が簡単になる。   Further, the turning curvature due to the turning of the left and right front wheels FW1 and FW2 is also a physical quantity that can be visually perceived, and this turning curvature ρ is controlled to be equal to the expected turning curvature ρd, and the expected turning curvature ρd is also steered. It changes in a power function with respect to the angle θ (exponentially by changing Expression 23 in the same manner as changing from Expression 4 to Expression 5 in the above embodiment). Accordingly, the driver can turn the vehicle by turning the steering handle 11 according to human perceptual characteristics while visually perceiving the turning curvature according to the Weber-Hefner's law. As a result, the driver can operate the steering wheel 11 in accordance with the human perceptual characteristics as in the case of the above-described embodiment, so that the driving of the vehicle is simplified.

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態および各変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。   Furthermore, in carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

例えば、上記実施形態および各変形例においては、本発明に係る異常報知プログラムを、操舵ハンドルに入力された操作入力値としての操舵角や操舵トルクを見込み運動状態量に変換し、同変換した見込み運動状態量を用いて転舵角を計算するステアバイワイヤ方式の車両の転舵装置に適用して実施した。しかしながら、操舵ハンドルに入力された操舵角や操舵トルクに基づいて転舵角を直接計算する従来のステアバイワイヤ方式の車両の転舵装置に、本発明に係る異常報知プログラムを適用して実施することも可能である。この場合においても、既に車両に搭載されている操舵トルクセンサを利用することにより運転者の微小な操舵トルク変化を検出・計算して、運転者の運転操作状態を判断すればよく、車両の製造コストを低減することができるとともに、制御システムを簡略化することができる。そして、運転者の運転操作状態を確実に検出することができて、的確に警報を報知することができる。   For example, in the above-described embodiment and each modified example, the abnormality notification program according to the present invention converts the steering angle and the steering torque as the operation input value input to the steering handle into the expected motion state quantity, and the conversion is expected. The present invention was applied to a steer-by-wire vehicle steering device that calculates the steering angle using the amount of motion state. However, the abnormality notification program according to the present invention is applied to a conventional steer-by-wire vehicle steering device that directly calculates the steering angle based on the steering angle and steering torque input to the steering wheel. Is also possible. Even in this case, it is only necessary to detect and calculate the driver's minute steering torque change by using the steering torque sensor already mounted on the vehicle to determine the driving operation state of the driver. The cost can be reduced and the control system can be simplified. And a driver | operator's driving operation state can be detected reliably and a warning can be alert | reported exactly.

また、上記実施形態および各変形例においては、車両を操舵するために回動操作される操舵ハンドル11を用いるようにした。しかし、これに代えて、例えば、直線的に変位するジョイスティックタイプの操舵ハンドルを用いてもよいし、その他、運転者によって操作されるとともに車両に対する操舵を指示できるものであれば、いかなるものを用いてもよい。   Moreover, in the said embodiment and each modification, in order to steer a vehicle, the steering handle 11 rotated is used. However, instead of this, for example, a joystick-type steering handle that is linearly displaced may be used, or any other one that can be operated by the driver and instructed to steer the vehicle is used. May be.

また、上記実施形態および各変形例においては、転舵アクチュエータ21を用いて転舵出力軸22を回転させることにより、左右前輪FW1,FW2を転舵するようにした。しかし、これに代えて、転舵アクチュエータ21を用いてラックバー23をリニアに変位させることにより、左右前輪FW1,FW2を転舵するようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment and each modification, by rotating the steering output shaft 22 using the steering actuator 21, the left and right front wheels FW1 and FW2 were steered. However, instead of this, the left and right front wheels FW1, FW2 may be steered by linearly displacing the rack bar 23 using the steered actuator 21.

さらに、上記実施形態および各変形例においては、人間が知覚し得る車両の運動状態量として、横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率をそれぞれ単独で用いるようにした。しかし、これらの車両の運動状態量を、運転者による選択操作により切り替え、または車両の走行状態に応じて自動的に切り替えて、車両の操舵制御を行うようにしてもよい。車両の走行状態に応じて自動的に切り替える場合、例えば、車両の低速走行時(例えば、40Km/h未満)には前記運動状態量として旋回曲率を用い、車両の中速走行時(例えば、40Km/h以上100Km/h未満)には前記運動状態量としてヨーレートを用い、かつ車両の高速走行時(例えば、100Km/h以上)には前記運動状態量として横加速度を用いるようにする。これによれば、車両の走行状態に応じて適切な車両の操舵制御がなされ、車両の運転がより易しくなる。   Further, in the above-described embodiment and each modified example, lateral acceleration, yaw rate, and turning curvature are each independently used as the amount of vehicle motion state that can be perceived by humans. However, the vehicle steering control may be performed by switching the amount of motion state of these vehicles by a selection operation by the driver or by automatically switching according to the traveling state of the vehicle. When switching automatically according to the traveling state of the vehicle, for example, when the vehicle is traveling at a low speed (for example, less than 40 km / h), the turning curvature is used as the motion state quantity, and the vehicle is traveling at a medium speed (for example, 40 km). / H or more and less than 100 km / h), the yaw rate is used as the motion state quantity, and lateral acceleration is used as the motion state quantity when the vehicle is traveling at a high speed (for example, 100 km / h or more). According to this, appropriate steering control of the vehicle is performed according to the running state of the vehicle, and the driving of the vehicle becomes easier.

本発明の実施形態に係る車両の操舵装置の概略図である。1 is a schematic view of a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係り、図1の電子制御ユニットにて実行される転舵制御のコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram functionally representing a computer program process of steering control executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to the embodiment of the present invention. 操舵角と操舵トルクの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a steering angle and a steering torque. 操舵トルクと見込み横加速度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between steering torque and estimated lateral acceleration. 見込み横加速度と目標転舵角の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a prospective lateral acceleration and a target turning angle. 本発明の実施形態に係り、図1の電子制御ユニットにて実行される異常報知プログラムを示すフローチャートである。2 is a flowchart showing an abnormality notification program executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to the embodiment of the present invention. (a)から(c)は、運転者の運転操作状態の検出を説明するためのグラフである。(A) to (c) are graphs for explaining detection of the driving operation state of the driver. 本発明の変形例に係り、図1の電子制御ユニットにて実行される転舵制御のコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。FIG. 9 is a functional block diagram functionally representing a computer program process of steering control executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to a modification of the present invention. 操舵トルクと見込みヨーレートの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between steering torque and estimated yaw rate. 見込みヨーレートと目標転舵角の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an expected yaw rate and a target turning angle. 本発明の変形例に係り、図1の電子制御ユニットにて実行される転舵制御のコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。FIG. 9 is a functional block diagram functionally representing a computer program process of steering control executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to a modification of the present invention. 操舵トルクと見込み旋回曲率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between steering torque and prospective turning curvature. 見込み旋回曲率と目標転舵角の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a prospective turning curvature and a target turning angle.

符号の説明Explanation of symbols

FW1,FW2…左右前輪、11…操舵ハンドル、12…操舵入力軸、13…反力アクチュエータ、21…転舵アクチュエータ、22…転舵出力軸、31…操舵角センサ、32…転舵角センサ、33…車速センサ、34…横加速度センサ、35…電子制御ユニット、38…操舵トルクセンサ、39…ヨーレートセンサ、40…反力制御部、50…感覚適合制御部、51…変位−トルク変換部、52…トルク−横加速度変換部、53,55,57…転舵角変換部、54…トルク−ヨーレート変換部、56…トルク−旋回曲率変換部、60…転舵制御部、61,63,64…転舵角補正部
FW1, FW2 ... front left and right wheels, 11 ... steering handle, 12 ... steering input shaft, 13 ... reaction force actuator, 21 ... steering actuator, 22 ... steering output shaft, 31 ... steering angle sensor, 32 ... steering angle sensor, 33 ... Vehicle speed sensor, 34 ... Lateral acceleration sensor, 35 ... Electronic control unit, 38 ... Steering torque sensor, 39 ... Yaw rate sensor, 40 ... Reaction force control unit, 50 ... Sensory adaptation control unit, 51 ... Displacement-torque conversion unit, 52 ... Torque-lateral acceleration conversion unit, 53, 55, 57 ... Steering angle conversion unit, 54 ... Torque-yaw rate conversion unit, 56 ... Torque-turning curvature conversion unit, 60 ... Steering control unit, 61, 63, 64 ... Turning angle correction unit

Claims (5)

車両を転舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、同操舵ハンドルの操作に対して反力を付与する反力アクチュエータと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の転舵装置において、
前記操舵ハンドルに対する運転者の操作力を検出する操作力センサと、
前記検出された操作力を用いて前記操舵ハンドルに付与される微小な操作を検出する微小操作検出手段と、
前記操舵ハンドルに対する操作力に関して予め決められたウェーバー比と前記検出された操作力とを乗算して計算した所定の許容値と前記検出された微小な操作力とを比較することにより前記運転者の運転操作状態の変化を検出する運転者状態検出手段と、
前記運転者状態検出手段によって検出した運転者の運転操作状態に応じて前記運転者に警告を報知する警告報知手段とを備えたことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の転舵装置。
A steering handle that is operated by a driver to steer the vehicle, a reaction force actuator that applies a reaction force to the operation of the steering handle, a steering actuator that steers a steered wheel, and the steering In a steering device for a steering-by-wire vehicle equipped with a steering control device that drives and controls the steering actuator according to the operation of the steering wheel to steer the steered wheels,
An operation force sensor for detecting the operation force of the driver with respect to the steering wheel;
A small operating force detecting means for detecting a minute operation force exerted on the steering wheel by using the detected operation force,
By comparing a predetermined allowable value calculated by multiplying a predetermined Weber ratio with respect to the operation force with respect to the steering wheel and the detected operation force with the detected minute operation force , A driver state detecting means for detecting a change in driving operation state;
A steering-by-wire vehicle steering apparatus comprising: warning notification means for notifying the driver of a warning according to the driving operation state of the driver detected by the driver state detection means.
請求項1に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の転舵装置において
記運転者状態検出手段は、前記検出された微小な操作力が前記所定の許容よりも大きいか否かを判定することにより前記運転者の運転操作状態の変化を検出することを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の転舵装置。
In the steering device for a steering-by-wire vehicle according to claim 1 ,
Before SL operation detection means comprises a detection means detects a change in the driving operation state of the driver by the detected small operating force to determine whether the larger than the predetermined allowable value A steering-by-wire steering system for a vehicle.
請求項1に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の転舵装置において、
さらに、車両の車速を検出する車速検出手段を備え、
前記運転者状態検出手段は、前記車速検出手段によって検出した車速が所定の車速よりも大きいときに、前記運転者の運転操作状態の変化を検出することを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の転舵装置。
In the steering device for a steering-by-wire vehicle according to claim 1,
Furthermore, a vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed of the vehicle is provided,
The driver state detection unit detects a change in the driving operation state of the driver when the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit is higher than a predetermined vehicle speed. Rudder device.
請求項1に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の転舵装置において、
前記転舵制御装置を、
車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて、前記運動状態量に関する予め決められたウェーバー比を前記操作力に関する予め決められた前記ウェーバー比で除算した値を指数とする前記操作力のべき乗関数として定義される車両の見込み運動状態量を、前記操作力センサによって検出された操作力を用いて計算する運動状態量計算手段と、
前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な前記転舵輪の転舵角を、前記計算された見込み運動状態量を用いて計算する転舵角計算手段と、
前記計算された転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算された転舵角に転舵する転舵制御手段とで構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
In the steering device for a steering-by-wire vehicle according to claim 1,
The steering control device,
A value representing the amount of motion state of the vehicle that can be perceived by the driver in relation to the turning of the vehicle, and a value obtained by dividing a predetermined Weber ratio related to the amount of motion state by the predetermined Weber ratio related to the operating force. A motion state quantity calculation means for calculating a predicted motion state quantity of the vehicle defined as a power function of the operation force with an index as an index , using the operation force detected by the operation force sensor ;
A turning angle calculation means for calculating a turning angle of the steered wheels necessary for the vehicle to move with the calculated expected motion state quantity, using the calculated expected motion state quantity;
Of the steering-by-wire system, characterized in that is constituted by the steering control means for steering the steered angle of the steered wheels are the calculated and controls the turning actuator according to the turning angle that is the calculated Vehicle steering device.
請求項4に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記見込み運動状態量は、車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率のうちのいずれか一つであるステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
In the steering device for a steering-by-wire vehicle according to claim 4 ,
The predicted motion state quantity is a steering-by-wire vehicle steering apparatus that is one of a lateral acceleration, a yaw rate, and a turning curvature of the vehicle.
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JP5510255B2 (en) * 2010-10-01 2014-06-04 トヨタ自動車株式会社 Vehicle operation state determination system
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