JPH04113907A - ステアリングホイール操舵試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ステアリングホイールの操作性、操作感の評
価試験・研究、ドライバーの運転感覚の評価試験・研究
、パワーステアリングのアシスト量の試験機として使用
可能なドライビングシミュレータ及びステアリングホイ
ール操舵試験装置に関するものである。

［従来の技術］ ステアリングホイールは自動車へのインターフェースと
して、ドライバーが常時接触し、自動車の走行運転に重
要な役割を果している。そのため。

自動車の安全性及び操作性等の機能面だけでなく、グリ
ップ部の握り心地、スイッチ類の操作感等、所謂、感性
品質の向上に対するニーズが益々強くなってきている。

多様化するユーザニーズに対応して、ステアリングホイ
ールの感性と品質を結び付けるには、その計測、解析の
ベースとなる視覚、触覚等の感覚に係わる生理学及び心
理学的な解明も今だ未解決の部分が多い。

そこで、ステアリングホイールの操作感、操作性等の研
究を進めるのに、実車走行によってそれらのデータを得
る必要があった。或いは、実際の走行との違いが感じら
れないくらい高価で精密な自動車のドライビングシミュ
レータを使用する必要があった。

［発明が解決しようとする課題」 ところが、従来の自動車のドライビングシミュレータに
よると、ドライビングシミュレータ０１本が高価なため
に、研究・開発のセクションが所有することがあっても
、ステアリングホイールの操作性、操作感の評価、ドラ
イバーの運転感覚の評価に自動車のユーザ自らが試すこ
とはできなかった。

また、実車走行ではサスペンションの影響力及び制御系
の影響力が大きく、かつ、安全性及び再現性に不安定要
素が介在した。

このようなニーズを満すために、社団法人　自動車技術
会　学術講演会前刷集８９２「ステアリング・ホイール
操舵試験機の開発」で平野等が発表しているように、ス
テアリング・ホイール操舵試験機に着目した。

しかし、前記学術講演会前刷集にも掲載のように、前記
ステアリング・ホイール操舵試験機については、ステア
リングホイールの操作性、操作感等の評価、研究を目的
にドライビング・シミュレータをベースとし開発したス
テアリングホイール操舵試験機の概要及びその試験機を
用いて得られた運転者の操舵特性について報告されたの
に止まるものであり、実車に近い操舵感覚が得られる操
舵反力を発生するステアリングホイール操舵試験機を得
る具体的な構成は開示されていない。

そこで、本発明は実車を使用することなく、ステアリン
グホイールの操作性、操作感の評価、ドライバーの運転
感覚の評価が安価に可能にできるステアリングホイール
操舵試験装置の提供を課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明におけるステアリン
グホイール操舵試験装置は、ステアリングホイールの操
舵角度に応じた回動角度を検出する操舵角度検出手段と
、走行条件を得る車速条件設定手段との出力とから車輌
の移動状況を表示するディスプレイ手段と、前記操舵角
度検出手段の出力と前記車速条件設定手段の出力とに基
づく車輌のタイヤスリップ角度と前記操舵角度検出手段
の出力とによる操舵反力Ｔを、 Ｔ＝ｆ１（ｖ）・ｄ２／ｄｔ２・Ａ ＋ｆ２（ｖ）・ｄＺｄｔφＡ ＋　　ｆ　３（ｖ）　命　Ａ ＋　ｆ　４（ｖ）・ｂｆ 但し、　Ｔ　：操舵反力 Ａ　：操舵角度 ｂｆ：車輌のタイヤスリップ角度 ｆ　１（ｖ）、　　ｆ　２（ｖ）、　　ｆ　３（ｖ）、
　　ｆ　４（ｖ）：操舵系の関数 Ｖ二車速 として演算する操舵反力演算手段と、前記操舵反力演算
手段の出力によって前記ステアリングホイールに操舵反
力を発生させる操舵反力発生手段とを具備するものであ
る。

［作用］ 本発明のステアリングホイール操舵試験装置においては
、操舵角度検出手段でステアリングホイールの回動角度
を検出し、車速条件設定手段で走行条件を検出する。そ
して、それらの操舵角度検出手段の出力と車速条件設定
手段からの出力でタイヤスリップ角度を演算し、それを
用いて前記操舵角度検出手段の出力等を基に操舵反力を
演算する。操舵反力は、その計算を短時間に処理できる
模擬演算式として Ｔ＝ｆｌ（Ｖ）−ｄ２／ｄ　ｔ２−Ａ ＋ｆ２（ｖ）・ｄ／ｄｔ−Ａ ＋　ｆ　３（ｖ）・Ａ 十ｆ４（Ｖ）・ｂｆ を使用し、ステアリングホイールの回動に対応する応答
性を良くする。前記演算で得られた操舵反力を操舵反力
発生手段によって、ステアリングホイールの操舵反力と
して発生させる。また、そのときの車輌の走行状態の臨
場感は、前記ステアリングホイールの回動角度を検出す
る操舵角度検出手段と走行条件を得る車速条件設定手段
の出力から車輌の移動状況をディスプレイ手段で表示す
ることによりドライバーに伝達する。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図乃至第３図は本発明によるステアリングホイール
操舵試験装置の一実施例を示し、第１図は装置全体を示
す概略の構成図、第２図は制御系の全体構成を示す概略
の構成図、第３図は機械系の全体の結合関係を示す概略
の構成図である。

第１図及び第２図において、ドライバードライブユニッ
ト１０は、公知の自動車のドライバー側が具備するシー
ト１９及びステアリングホイール・及びスピードメータ
１２、タコメータ１３等を装備したインストルメントパ
ネル１４、前記インストルメントパネル１４下部の足回
り部には、アクセル１５及びブレーキ１６の各ペダルが
配設されている。また、ドライバードライブユニット１
０のステアリングホイール・の前方には、ＣＲＴ、プラ
ズマディスプレイ、液晶等からなるディスプレイ手段３
０が配設されている。これらドライバー回りの機器は公
知の自動車に装備している機器が配設されており、本実
施例の各機器はそれらと基本的に相違するものではない
。

前記アクセル１５及びブレーキ１６は、ポテンショメー
タからなるアクセルセンサ１５Ａ及びブレーキセンサ１
６Ａにより、そのペダルの踏込み量を電圧変化量として
、Ａ／Ｄ変換器２１またはＡ／Ｄ変換器２２を介し、パ
ーソナルコンピュータからなる主制御手段５０に入力し
ている。また、ステアリングホイール・の回動角度は、
エンコーダ２３からＩ１０インターフェース２４を介し
て主ｍす御手段３に入力している。前記エンコーダ２３
から得られるステアリングホイール・の回動は、主制御
手段５０で直接の信号をみる回動角度（操舵角度）、そ
れを微分して回動角速度、更に、その回動角速度を微分
して回動角速度の変化としてみている。

前記主制御手段５０の出力としてＤ／Ａ変換器２５を介
してインストルメントパネル１４のスピードメータ１２
に入力している。なお、前記スピードメータ１２はオー
トマチックトランスミッションを搭載しているとしてそ
のマツプから、或いは前記アクセル１５とシフトレバ−
の変速位置との関係からエンジン回転数とし、それをタ
コメータ１３の出力とすることもできる。

また、前記主制御手段５０の出力は、Ｄ／Ａ変換器２６
によって前記主制御手段５０の出力のディジタル信号を
アナログ信号とし、更に、前記アナログ信号の電圧をそ
れに比例する電流に変換するＶ−１変換器２７によって
モータ２８の電流を制御している。

そして、主制御手段５０の出力はディスプレイ手段３０
に人力されている。前記ディスプレイ手段３０の入力は
、前記アクセル１５及びブレーキ１６の踏込み量をポテ
ンショメータ等からなるアクセルセンサ１５Ａ及びブレ
ーキセンサ１６Ａの出力、エンコーダ２３からのステア
リングホイール・の操舵角度の出力によって、車速、横
加速度、ヨー角速度等を演算し、それらによって車輌の
運転情報に変換し、車輌と道路との相対関係をドライバ
ー視野の道路情報で表示するものである。

音声制御手段４０は前記アクセル１５及びブレーキ１６
の踏込み量、エンコーダ２３からのステアリングホイー
ル・の回動角度の入力によって計算した車速及び横加速
度、ヨー角速度等の主制御手段５０からのデータを受け
とり、それを用いて、車種に応じて音響解析したデータ
を基に音声を合成して、ドライバードライブユニット１
０の車体に直接取付けるか、またはドライバードライブ
ユニット１０の周囲に配置されたスピーカ４１からの音
響出力によって、ステアリングホイール・の操舵時の車
速に応じた臨場感を得るものである。

第３図において、ステアリングホイール・は、ドライバ
ードライブユニット１０を構成する構成部材に回動自在
に取付けられているステアリングコラム６１の一端に、
公知の手段によって取付けられている。前記ステアリン
グコラム６１には、前記ステアリングコラム６１側から
のみの回転を許容するウオーム６２及びそれと噛合って
いるウオーム歯車６３が配設されている。前記ウオーム
歯車６３にはストッパーピン６７が突設されていて、他
のストッパー６８と当接することによって、その回動を
規制している。前記ステアリングコラム６１側からのみ
の回転を許容するウオーム６２及びそれと噛合っている
ウオーム歯車６３は、実車状態のステアリングホイール
・の擬装負荷となるもので、方向指示スイッチの摺動部
分を含むステアリングの摺動部による負荷を仮想したも
のである。

また、前記ステアリングコラム６１の他端には、前記ス
テアリングホイール・の回転角度を検出するエンコーダ
２３の回転盤が配設されており、そのステアリングホイ
ール・側には、モータ２８の回転を伝達する増速用小歯
車６５が配設されており、前記モータ２８のシャフトに
は増速用大歯車６６が配設されている。前記モータ２８
としてはステラピンクモータ、直流モータ等が使用され
る。そして、前記ステアリングコラム６１のウオーム歯
車６３と増速用小歯車６５の間には、ゴムカプラ６４が
配設されていて、ステアリングホイール・を回動させる
ときのモータ２８の駆動力の乱れを緩衝し、また、必要
に応じて、ステアリングギャバックラッシの調節を行な
った場合には、ユニバーサルジヨイントとして作用する
。

次に、本実施例のステアリングホイール操舵試験装置の
動作について説明する。

第４図は本発明の実施例のステアリングホイール操舵試
験装置を動作させる主制御手段５０のプログラムを示す
フローチャートである。

まず、電源の投入と同時にこのプログラムの実行に入り
、図示しない初期化の後、ステップＳ１及びステップＳ
２で、ポテンショメータからなるアクセルセンサ１５Ａ
及びブレーキセンサ１６Ａにより、そのペダルの踏込み
量を電圧変化量として読込む。ステップＳ３でエンコー
ダ２３の回動角度を読込む。また、ステップＳ４でアク
セルセンサ１５Ａ及びブレーキセンサ１６Ａのペダルの
踏込み量を基に車速計算を行なう。この際、オートマチ
ックトランスミッションの場合にはその制御マツプから
、マニュアルシフトの場合には変速段を参照して、アク
セルセンサ１５Ａ及びブレーキセンサ１６Ａのペダルの
踏込み量がポテンショメータの電圧に比例するとして、
エンジン回転数及び車速を算出する。ステップＳ５て前
記車速計算で得た値をスピードメータ１２に表示し、ま
た、ステップＳ６で車速計算の際に得たエンジン回転数
の値をタコメータ１３に表示する。

次に、ステップＳ７で操舵反力の計算を行なう。

この操舵反力Ｔの模擬演算式の計算はエンコーダ２３の
回動角度をＡとするとき、 Ｔ−ｆ１（ｖ）・ｄ２／ｄｔ２　・Ａ ＋ｆ２（ｖ）φｄ／ｄｔ−Ａ 十ｆ　３（ｖ）・Ａ ＋ｆ　４（ｖ）・ｂｆ で計算される。

但し、　■　＝操舵反力 Ａ　：操舵角度 ｂｆ　二車輌のタイヤスリップ角度 ｆ　１（ｖ）、　　ｆ　２（ｖ）、　　ｆ　３（ｖ）、
　　ｆ　４（ｖ）操舵系の関数 Ｖ：車速 である。

なお、前式のｆ１（ｖ）は操舵系の慣性に関する係数、
ｆ　２（ｖ）は操舵系の粘性に関する係数、ｆ３（ｖ）
は操舵系の弾性に関する係数、ｆ４（ｖ）は車輌運動情
報、操舵状態、タイヤのパワーを表わす係数である。

更に、前式のｆ１（ｖ）・ｄ２／ｄｔ２　・Ａは操舵角
加速度要素、また、ｆ２（Ｖ）−ｄ／ｄ　ｔ　−Ａは操
舵角速度要素であり、ｆ３（Ｖ）・Ａはステアリングホ
イールの回動角度、即ち、操舵角度Ａに対応する操舵角
要素である。そして、ｆ　４（ｖ）・ｂｆはタイヤを上
からみたときのタイヤの中心面の向きとタイヤの進行方
向とのなす角度で決定されるスリップ角度ｂｆに対応す
る要素で、特に、タイヤスリップ角度に対する補正項と
なり、車輌運動情報、タイヤのコーナリングフォース、
操舵系の剛性に関する情報を含んでおり、本模擬式の実
車操舵反力特性との整合に寄与するものである。故に、
操舵系の前記関数ｆ　１（ｖ）、　　ｆ　２（ｖ）、　
　ｆ　３（ｖ）、　　ｆ　４（ｖ）を変更することによ
って種々の操舵及力持性を設定することができる。

前記関数ｆ　１（ｖ）、　　ｆ　２（ｖ）、　　ｆ　３
（ｖ）、　　ｆ　４（ｖ）は、基本的には車速（Ｖ）の
関数ｆ　ｎ（ｖ）として、車速感応型のパワーステアリ
ングでは、主に一次関数として表わされ、パワーステア
リング制御用のメモリマツプの内容によっては二次関数
として表現される場合もある。または、−次間数の折線
近似として表現する場合もあり、当然、これらの関数に
は定数も含むものである。

第６図は実車状態のステアリングホイール操舵試験によ
る測定結果の特性図であり、この実車状態の操舵力の周
波数応答特性を見ると、操舵力のゲインは車速とともに
変化しているのがわかる。

そこで、実車操舵力に良好に対応する操舵反力模擬式を
得るため、各係数を車速の関数とするものである。日本
での車速制限から、本模擬式は車速１０〜１００　Ｋｍ
／ｈの範囲てｐ好な対応を示す。

例えば、関数ｆ、　１　（ｖ）及び関数ｆ　２（ｖ）、
　　ｆ　４（ｖ）は車速増加に対してほぼ比例増加し、
関数ｆ　３（ｖ）。

ｆ４（ｖ）は車速の増加に対してほぼ比例減少する値で
ある。これら前記関数ｆ　１（ｖ）、　　ｆ　２（ｖ）
、　　ｆ　３（ｖ）。

ｆ４（ｖ）の値は、パワーステアリングの種類、フロン
トエンジンフロントドライブ（Ｆ　Ｆ）の場合、フロン
トエンジンリヤドライブ（Ｆ　Ｒ）の場合等の車輌の操
舵系の条件及び車種の多様化によって、一義的に所定の
関数を置くことが少なくなってきている。因みに、関数
ｆ１（ｖ）、　　ｆ　２（ｖ）、　　ｆ　３（ｖ）。

ｆ４（ｖ）の値は、例えば、パワーステアリングがマツ
プ制御されていると、それに対応させる必要があり、関
数ｆ１（ｖ）で−１０〜１ｏ、関数ｆ２（ｖ）で０〜５
０、関数ｆ３（ｖ）で１〜１ｏｏ１関数ｆ４（ｖ）で−
１０〜−１０００程度の値が選択される。

なお、念のため、ここで、発明者等の実験で使用した関
数ｆ　１（ｖ）、　　ｆ　２（ｖ）、　　ｆ　３（ｖ）
、　　ｆ　４（ｖ）の値の例を挙げると、 例１　車速感応型パワーステアリングを装着した国産Ｆ
Ｒ車（排気量２０００ｃｃ　；車体重量１４００ｋｇ）
では、 を装着した国産ＦＦ車（排気量１８００ｃｃ　；車体重
量１２００ｋｇ）の場合、車速に関係なく各変数を使用
して、良好な結果を得た。

基本的に、前記関数ｆ　１（ｖ）、　　ｆ　２（ｖ）、
　　ｆ　３（ｖ）。

ｆ４（ｖ）の設定は、パワーステアリングのメモリマツ
プに格納した制御定数の影響を受け、一定車速まで一次
関数とし、その後、変化率を小さくして関数近似にでき
る車輌も存在しており、また、前記関数ｆ　１（ｖ）、
　　ｆ　２（ｖ）、　　ｆ　３（ｖ）、　　ｆ　４（ｖ
）の値は特定のものを非常に大きくすることにより、他
を極端に小さくすることも可能である。

ステップＳ８で操舵反力Ｔを出力し、この操舵反力Ｔの
出力はＤ／Ａ変換器２６でディジタル信号をアナログ出
力電圧とし、Ｖ−１変換器２７で前記アナログ出力電圧
に比例したモータ２８の電流制御とする。

ステップＳ９で６０ｍ５ｅｃタイマがタイムアツプして
いるか判断し、タイムアツプしていないとき、ステップ
Ｓ１４で３０ｍ５ｅｃタイマがタイムア・ンプしている
か判断し、タイムアツプしていないとき、ステップＳ１
５でエンコーダ２３の回動角度を読込み、ステップＳ１
６でステップＳ８と同様に操舵反力Ｔを計算し、ステッ
プＳ１７で操舵反力Ｔを出力する。そして、ステップ３
１８で６　ｍ５ｅｃタイマがタイムアツプしているか判
断し、タイムアツプしていないとき、ステップ８１８に
止まり、タイムアツプしたとき、ステップＳ１４からス
テップＳ１８のルーチンを繰返し実行する。即ち、通常
状態では、エンコーダ２３の回動角度の読込み、操舵反
力Ｔの計算を行ない、操舵反力Ｔの出力は、６　ｍ５ｅ
ｃ毎にそれを行なっている。

また、ステップＳ１４で３０ＩＩＳｅＣタイマがタイム
アツプしていると判断したとき、ステップＳ１からステ
ップＳ１４のルーチンを実行する。即ち、通常状態では
、アクセルセンサ１５Ａ及びブレーキセンサ１６Ａの踏
込み量の読込み、エンコーダ２３の回動角度の読込み、
車速計算、スピードメータ１２及びタコメータ１３の表
示は、３０　ｍ５ｅｃ毎に行なっている。

更に、ステップＳ９で６０　ｇｎｓｅｃタイマがタイム
アツプしていると判断したとき、ステップ５１０で車輌
の運動計算を行なう。ここでは、リアルタイム性を重視
し、簡単な２自由度の車輌運動制御解析モデルを解いて
求める。即ち、車輌の水平面内の運動のみをとらえ、ロ
ール、ピッチ、」−下動は考慮せず、車速、及び操舵角
度を人力し、車輌の重心位置におけるヨー角速度、横加
速度を実時間に近い極めて短時間のうちに計算する。ま
た、車輌のタイヤスリップ角度ｂｆを前記操舵角度Ａ、
車速Ｖ、横速度Ｕ、ヨー角速度ωから、次式によって求
める。

ｂｆ　　−ｔ　　ａ　　ｎ−’　　（［（Ｕ＋Ｌｆ　　
・　ω）／Ｖコ　−Ａ）但し、Ｌｆ：タイヤの回動中心
と 車輌の重心位置との距離 この場合、操舵角度Ａ、車速Ｖ１横速度Ｕ、ヨー角速度
ωはステップＳＩＯにおいても車輌の運動計算を開始す
る直前の最新の値を使用する。

そして、前記算出した車速、ヨー角速度、横加速度等は
、ステップＳｌｌでディスプレイ手段２０に車輌運動を
車輌と道路との相対関係で表示する。即ち、車輌が固定
されているから、ディスプレイ手段２０の映像として、
車速、ヨー角速度、横加速度を考慮したものとする。

ステップＳ１２でステップＳ４においてアクセルセンサ
１５Ａ及びブレーキセンサ１６Ａのペダルの踏込み量を
基に車速計算した結果を用いて、車輌の走行状態を音響
で現出すべく再生音の計算を行なう。この再生音の計算
は音声制御手段４０で車速及び／またはエンジン回転数
、必要に応じてエンコーダ２３の角速度によって音声を
模擬し、車種に応じた合成音として、ステップ３１３で
それをスピーカ４１から出力するものである。即ち、６
０・ＩＳｅＣ毎にディスプレイ手段２０の映像を更新し
、また、スピーカ４１で発生させる音響出力も更新する
ものである。

なお、本実施例では、スピーカ４１で発生させる音響出
力は６０ｍ５ｅｃ毎に更新し、その間、音声制御手段４
０で繰返し合成音を出力しているが、３ＯＩＩＩｓｅｃ
毎または６　ｍ５ｅｃ毎に音響出力を更新し、音声制御
手段４０で繰返し発生させる合成音の繰返し間隔を短く
し、エンジン回転数及び車速の音響ウェイトを大きくす
ることもできる。

また、上記６０ＩＩＳｅＣタイマ、３０　ｍ５ｅｃタイ
マ、６　ｍ５ｅｃタイマの時限の設定は、本発明を実施
する場合にこれらに限定されるものではなく、人間の反
応速度及び感覚に影響のない処理速度であればよく、任
意に設定できるものである。

第５図は本発明の一実施例によるステアリングホイール
操舵試験装置による測定結果と実車との比較特性図であ
り、ステアリングホイール・を回動する舵角に対して、
舵角反力、横加速度、ヨ−レイトの差が僅少であり、本
実施例のステアリングホイール操舵試験装置が実車に近
似した特性を有することが判る。

このように、本実施例のステアリングホイール操舵試験
装置は、ステアリングホイール・のステアリングコラム
６１等のシャフトに取付けられたエンコーダ２３と、ア
クセル１５とブレーキ１６の踏込み量を検出するポテン
ショメータ等からなるアクセルセンサ１５Ａとブレーキ
センサ１６Ａと、前記アクセルの踏込み量を基に車輌の
速度を表示するスピードメータ１２等のメータと、前記
エンコーダ２３及びアクセルセンサ１５Ａとブレーキセ
ンサ１６Ａ等の各センサの出力から、車輌運動を車輌と
道路との相対関係で表示するディスプレイ手段３０と、
前記エンコーダ２３の出力及びタイヤスリップ角度によ
って発生する操舵反力を演算する主制御手段５０等の操
舵反力演算手段と、前記操舵反力演算手段の出力によっ
てステアリングホイール・に操舵反力のトルクを発生さ
せるモータ２８等の操舵反力発生手段とを具備するもの
である。

したがって、ステアリングホイール・をドライバーが握
り、所定の操舵を行なうと、ステアリングホイール・の
シャフトに取付けられたエンコーダ２３はその回動角度
を操舵角変として出力する。また、アクセル１５とブレ
ーキ１６のアクセルセンサ１５Ａとブレーキセンサ１６
Ａは、踏込み量を検出し、車速をスピードメータ１２で
表示する。そして、前記エンコーダ２３及びアクセルセ
ンサ１５Ａとブレーキセンサ１６Ａの出力から、車輌運
動を車輌と道路との相対関係でディスプレイ手段３０に
表示する。更に、エンコーダ２３の出力及びタイヤスリ
ップ角度によって発生する操舵反力を演算する主制御手
段５０等の操舵反力演算手段の出力によって、モータ２
８等の操舵反力発生手段でステアリングホイール・に操
舵反力のトルクを発生させる。

故に、本実施例のステアリングホイール操舵試験装置の
シート１９に座ったドライバーは、車輌の運転状況をス
ピードメータ１２で車速を、ディスプレイ手段３０で車
輌と道路との相対関係を示すことになり、ステアリング
ホイール・の操舵感覚を実車状態と同様に判断すること
ができる。

また、ステアリングホイール・の操作性、操作感の評価
、ドライバーの運転感覚の評価が可能となる。

例えば、本実施例のステアリングホイール操舵試験装置
をプーラ−が所有することによって、ユーザの意匠上の
好みのみでなく、複数のステアリングホイールを取替え
ることによって、男女差及び個人差によるステアリング
ホイールの操作性、操作感の評価試験を行なうことがで
きる。逆に、ステアリングホイールを特定し、所定の条
件に設定することによって、ドライバーの運転感覚の評
価、反応速度の評価に使用することもできる。

また、研究開発のセクションにおいては、男女差及び個
人差によるステアリングホイールの操作性や操作感の評
価研究、ドライバーの運転感覚の評価研究に使用するこ
ともできる。そして、パワーステアリングのアシスト量
の試験機、その評価研究、メータの視認性、方向指示器
の操作性等のドライバー回り操作手段の人間工学的なデ
ザイン設定等に使用できる。

更に、本実施例においては、ステアリングホイールの回
動に応じて回動可能に配設された操舵角度検出手段を、
エンコーダとし、その検出を直接ディジタル処理できる
信号形態としているから、微少角度の変化でも明瞭に判
断でき、しかもディジタル処理に適した信号形態である
から、装置の処理速度が良くなる。

更にまた、本実施例においては、走行条件を得る車速条
件設定手段を、アクセルとブレーキの踏込み量を検出す
るアクセルセンサとブレーキセンサとすることにより、
通常の運転席での操作に近似した条件を設定できる。通
常の運転席での実車操作と同様な条件を設定でき、より
実車に近い状態の操舵が可能となる。

なお、本実施例のステアリングホイール・の回動を検出
すべく配設されたエンコーダ２３は、ステアリングコラ
ム６１に取付けられているが、ステアリングホイール・
と一体に回動する箇所であれば同様に動作できる。

また、本実施例のアクセル１５とブレーキ１６の踏込み
量を検出するアクセルセンサ１５Ａとブレーキセンサ１
６Ａは、踏込み量を検出できる手段であればよい。

そして、本実施例のアクセル１５の踏込み量を基に車輌
の速度を表示するメータとしては、タコメータ１３を附
加してもよい。

ところで、上記実施例のエンコーダ２３は、ステアリン
グホイール・の回動角度を検出する機能を有しておれば
よいから、本発明を実施する場合には、ステアリングホ
イール・の回動角度を検出する操舵角度検出手段とする
ことができる。

特に、上記実施例のように、操舵角度検出手段をエンコ
ーダとしたものでは、その検出を直接ディジタル処理で
きる信号形態にでき、処理速度を速くすることができる
。

上記実施例のアクセル１５とブレーキ１６の踏込み量を
検出するアクセルセンサ１５Ａとブレーキセンサ１６Ａ
は、外部制御によって車速指令を受けても同様な効果を
期待てきるから、本発明を実施する場合には、走行条件
を得る車速条件設定手段とすることができる。特に、上
記実施例のように、車速条件設定手段をアクセルとブレ
ーキの踏込み量を検出するアクセルセンサ１５Ａとブレ
ーキセンサ１６Ａとしたものでは、通常の運転席での操
作に近似した条件設定を行なうことができる。

また、本実施例のエンコーダ２３及び各センサの出力か
ら車輌運動を車輌と道路との相対関係で表示するディス
プレイ手段３０は、車輌の状態を道路との関係で示した
ものであるから、本発明を実施する場合に、ヨー角及び
／または横加速度によってシート１９に傾動角度を持た
せた場合には、ディスプレイ手段３０ての表現を省略す
ることができる。何れにせよ、車輌運動を車輌と道路と
の関係で表示できればよいから、操舵角度検出手段と車
速条件設定手段の出力から車輌の移動状況を表示するデ
ィスプレイ手段とすることができる。

そして、本実施例のエンコーダ２３の出力、エンコーダ
２３の出力及びアクセルセンサ１５Ａの出力によって演
算したタイヤスリップ角度によって発生する操舵反力を
演算する操舵反力演算手段は、パーソナルコンピュータ
を用いた主制御手段５０を用いて演算しているが、本発
明を実施する場合には、２次微分回路、１次微分回路、
加算回路として実施することもでき、結果的に、前述の
ように、操舵角度検出手段の出力と車速条件設定手段か
らの出力で演算されたタイヤスリップ角度及び操舵角度
検出手段の出力によって発生する操舵反力を演算する操
舵反力演算手段とすることができる。特に、操舵反力Ｔ
を模擬演算式で計算するものでは、その演算処理速度を
速くすることができ、ステアリングホイールの回動に対
応する応答性を良くすることができる。

更に、本実施例の操舵反力演算手段の出力によってステ
アリングホイール・に操舵反力のトルクを発生させる操
舵反力発生手段は、モータ２８の電流制御によって行な
っていたが、本発明を実施する場合には、直流電動機、
交流電動機または油圧、空気圧等の流体制御によっても
可能となる。

なお、上記実施例のステアリングホイール操舵試験装置
は、ドライビングシミュレニタ及びステアリングホイー
ル操舵試験装置としての使用を前提に説明したが、所定
の道路走行プログラムに従って走行し、ドライバーが如
何なる反応するかをテストする試験装置として使用する
こともできる。

［発明の効果コ 以上に詳述したように、本発明のステアリングホイール
操舵試験装置は、ステアリングホイールの回動角度を検
出する操舵角度検出手段と走行条件を得る車速条件設定
手段の出力から車輌の移動状況を表示するディスプレイ
手段と、前記操舵角度検出手段と車速条件設定手段から
の出力で演算されたタイヤスリップ角度及び前記操舵角
度検出手段の出力によって発生する操舵反力を演算する
操舵反力演算手段と、前記操舵反力演算手段の出力によ
ってステアリングホイールに操舵反）ｊを発生させる操
舵反力発生手段とを具備するものである。

したがって、操舵角度検出手段と車速条件設定手段から
の出力で、車輌運動の状態としてディスプレイ手段に表
示し、ドライバーに実車状態テ得られる情報を出力し、
実車状態の雰囲気を形成し、そこで、ステアリングホイ
ールをドライバーが握って所定の操舵を行なうと、ステ
アリングホイールに取付けられた操舵角度検出手段はそ
の回動角度を操舵角度として出力し、前記操舵角度検出
手段の出力及びタイヤスリップ角度によって発生する操
舵反力を操舵反力演算手段で演算し、その出力によって
、操舵反力発生手段でステアリングホイールに操舵反力
を応答性良く発生させることができるから、ドライバー
にとって通常走行と違和感のない感覚でステアリングホ
イールを操舵できる。

故に、ドライバーは車輌の運転状況をディスプレイ手段
で確認することにより、ステアリングホイール操舵感覚
を実車状態と同様に判断することができ、また、ステア
リングホイールの操作性、操作感の評価、ドライバーの
運転感覚の評価が可能となる。

更に、ユーザの意匠上の好みのみでなく、複数のステア
リングホイールを取替えることによって、男女差及び個
人差によるステアリングホイールの操作性、操作感の評
価試験、研究を行なうことができる。また、ステアリン
グホイールを所定の条件に設定することによって、ドラ
イバーの運転感覚の評価、反応速度の評価研究に使用す
ることもできる。そして、パワーステアリングのアシス
ト量の試験、評価研究、メータの視認性、方向指示器の
操作性等のドライバー回り操作手段の人間工学的なデザ
イン資料等に使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明によるステアリングホイール
操舵試験装置の一実施例を示し、第１図は装置全体を示
す概略の構成図、第２図は制御系の全体構成を示す概略
の構成図、第３図は機械系の全体の結合関係を示す概略
の構成図、第４図は本発明の実施例のステアリングホイ
ール操舵試験装置を動作させる主制御手段のプログラム
を示すフローチャート、第５図は本発明の一実施例によ
るステアリングホイール操舵試験装置による測定結果と
実車との比較特性図、第６図は実車状態のステアリング
ホイール操舵試験による測定結果の特性図である。 図において、 ・ニステアリングホイール １２ニスピードメータ １５：アクセル １５Ａ：アクセルセンサ １６：ブレーキ １６Ａニブレーキセンサ ２３：エンコーダ ２８：モータ（操舵反力発生手段） ３０：ディスプレイ手段 ５０：主制御手段 である。 なお、図中、同−符号及び同一記号は同一または相当部
分を示すものである。 特許出願人　豊田合成　株式会社 外１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ステアリングホィールの操舵角度に応じた回動角度を検
   出する操舵角度検出手段と、 走行条件を得る車速条件設定手段と、 前記操舵角度検出手段と車速条件設定手段の出力とから
   車輌の移動状況を表示するディスプレイ手段と、 前記操舵角度検出手段の出力と前記車速条件設定手段の
   出力とに基づく車輌のタイヤスリップ角度と前記操舵角
   度検出手段の出力とによる操舵反力Ｔを、 Ｔ＝ｆ１（ｖ）・ｄ＾２／ｄｔ＾２・Ａ ＋ｆ２（ｖ）・ｄ／ｄｔ・Ａ ＋ｆ３（ｖ）・Ａ ＋ｆ４（ｖ）・ｂｆ 但し、Ｔ：操舵反力 Ａ：操舵角度 ｂｆ：車輌のタイヤスリップ角度 ｆ１（ｖ）、ｆ２（ｖ）、ｆ３（ｖ）、ｆ４（ｖ）：操
   舵系の関数 Ｖ：車速 として演算する操舵反力演算手段と、 前記操舵反力演算手段の出力によって前記ステアリング
   ホィールに操舵反力を発生させる操舵反力発生手段と を具備することを特徴とするステアリングホィール操舵
   試験装置。