JPH10226351A - 操舵装置 - Google Patents
操舵装置Info
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- JPH10226351A JPH10226351A JP2923897A JP2923897A JPH10226351A JP H10226351 A JPH10226351 A JP H10226351A JP 2923897 A JP2923897 A JP 2923897A JP 2923897 A JP2923897 A JP 2923897A JP H10226351 A JPH10226351 A JP H10226351A
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- steering
- steering angle
- reaction force
- angle
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 転舵操作量を低減できる舵角伝達比が可変の
操舵装置に対し、旋回中に軌道を修正する操作を容易
に、しかも違和感なくできることを可能とする。 【解決手段】 ステアリングホイール操舵角と車輪転舵
角の比である舵角伝達比が車速に応じて変更可能な舵角
伝達比可変式操舵機構を有する操舵装置において、運転
者の操舵角を検出する操舵角検出手段４と、運転者の視
線方向を検出する視線検出手段９と、操舵角検出手段４
によって検出される操舵角が大きいほど、舵角伝達比を
大きくすると共に、操舵角が大きいほど運転者に伝わる
操舵反力が大きくなるように設定され、且つ、前記視線
方向と車両の進行方向との夾角に応じて操舵反力を変更
可能なように設定された操舵反力発生手段と、を備え
る。車速と操舵角から定まる操舵反力が、運転者の視線
に応じて補正されるため、運転者が期待する方向へ舵角
を調整する操作がやり易くなり、旋回中の操縦安定性が
向上する。
操舵装置に対し、旋回中に軌道を修正する操作を容易
に、しかも違和感なくできることを可能とする。 【解決手段】 ステアリングホイール操舵角と車輪転舵
角の比である舵角伝達比が車速に応じて変更可能な舵角
伝達比可変式操舵機構を有する操舵装置において、運転
者の操舵角を検出する操舵角検出手段４と、運転者の視
線方向を検出する視線検出手段９と、操舵角検出手段４
によって検出される操舵角が大きいほど、舵角伝達比を
大きくすると共に、操舵角が大きいほど運転者に伝わる
操舵反力が大きくなるように設定され、且つ、前記視線
方向と車両の進行方向との夾角に応じて操舵反力を変更
可能なように設定された操舵反力発生手段と、を備え
る。車速と操舵角から定まる操舵反力が、運転者の視線
に応じて補正されるため、運転者が期待する方向へ舵角
を調整する操作がやり易くなり、旋回中の操縦安定性が
向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走行状態に応じて
舵角伝達比を変更可能なように設定された舵角伝達比可
変機構を有する操舵装置に関する。
舵角伝達比を変更可能なように設定された舵角伝達比可
変機構を有する操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】運転者が操舵するステアリングホイール
の角度と車輪の転舵角との比である舵角伝達比は、車両
の取り回し性や直進安定性および操舵フィーリングに影
響を与えることが知られている。この舵角伝達比は、通
常の市販車ではある比率に固定されている。
の角度と車輪の転舵角との比である舵角伝達比は、車両
の取り回し性や直進安定性および操舵フィーリングに影
響を与えることが知られている。この舵角伝達比は、通
常の市販車ではある比率に固定されている。
【０００３】これに対し、特開平７−２９１１４１号公
報には、車速に応じて伝達比を可変にするように設定す
ることにより、運転者の操作性向上を可能とした操舵装
置が記載されている。この操舵装置では、車速が低い場
合には伝達比を大きくして、乗員の転舵量を少なくして
取り回し性を向上させ、逆に車速が大きい場合には伝達
比を小さくして、乗員のステアリングホイール保持力の
負担を低減し、操縦安定性を向上させることができる。
報には、車速に応じて伝達比を可変にするように設定す
ることにより、運転者の操作性向上を可能とした操舵装
置が記載されている。この操舵装置では、車速が低い場
合には伝達比を大きくして、乗員の転舵量を少なくして
取り回し性を向上させ、逆に車速が大きい場合には伝達
比を小さくして、乗員のステアリングホイール保持力の
負担を低減し、操縦安定性を向上させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のような舵角伝達
比を変更可能な操舵装置では、ステアリングホイールの
可動範囲（いわゆるロック・トゥー・ロック）を±１８
０°以内にすることも可能であり、腕を交差させずに全
域の転舵操作を可能とすることにより、運転者の転舵操
作量を大幅に低減することができる。
比を変更可能な操舵装置では、ステアリングホイールの
可動範囲（いわゆるロック・トゥー・ロック）を±１８
０°以内にすることも可能であり、腕を交差させずに全
域の転舵操作を可能とすることにより、運転者の転舵操
作量を大幅に低減することができる。
【０００５】しかしながら、一般に人間の視覚特性が前
方注視点を中心にして周辺ほど狭く見えることと、両腕
が初期位置から捩られるほど運動しにくくなるという人
間の運動特性から、転舵操作に対する応答特性は、舵角
が大きくなるほど操作量では多くの転舵量が期待され
る。したがって、同一の車速であってもステアリングホ
イールの舵角によって、車輪の転舵角の特性を変更する
方が、運転者の転舵期待値に近く、違和感のない操舵装
置となる。
方注視点を中心にして周辺ほど狭く見えることと、両腕
が初期位置から捩られるほど運動しにくくなるという人
間の運動特性から、転舵操作に対する応答特性は、舵角
が大きくなるほど操作量では多くの転舵量が期待され
る。したがって、同一の車速であってもステアリングホ
イールの舵角によって、車輪の転舵角の特性を変更する
方が、運転者の転舵期待値に近く、違和感のない操舵装
置となる。
【０００６】ところが、転舵角が増大するにつれて単純
に舵角伝達比を増大させる特性にした場合、定常円旋回
のように、比較的大きい舵角で維持している時に、若干
の修正操作を加えたいときなどは、応答性が敏感になり
すぎるため、操縦安定性に違和感を伴う問題が生じてい
る。
に舵角伝達比を増大させる特性にした場合、定常円旋回
のように、比較的大きい舵角で維持している時に、若干
の修正操作を加えたいときなどは、応答性が敏感になり
すぎるため、操縦安定性に違和感を伴う問題が生じてい
る。
【０００７】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的は、舵角伝達比が可
変の操舵装置において、転舵操作量を低減できるという
作用を確保しながらも、旋回中に軌道を修正する操作を
容易に、しかも違和感無く実施することが可能な操舵装
置を提供することである。
めになされたものであり、その目的は、舵角伝達比が可
変の操舵装置において、転舵操作量を低減できるという
作用を確保しながらも、旋回中に軌道を修正する操作を
容易に、しかも違和感無く実施することが可能な操舵装
置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前述のような課題を解決
するため、請求項１の発明では、ステアリングホイール
操舵角と車輪転舵角の比である舵角伝達比が車速に応じ
て変更可能な舵角伝達比可変式操舵機構を有する操舵装
置において、運転者の操舵角を検出する操舵角検出手段
と、運転者の視線方向を検出する視線検出手段と、前記
操舵角検出手段によって検出される操舵角が大きいほ
ど、前記舵角伝達比を大きくすると共に、操舵角が大き
いほど運転者に伝わる操舵反力が大きくなるように設定
され、且つ、前記視線方向と車両の進行方向との夾角に
応じて操舵反力を変更可能なように設定された操舵反力
発生手段と、を備えていることを特徴とする。
するため、請求項１の発明では、ステアリングホイール
操舵角と車輪転舵角の比である舵角伝達比が車速に応じ
て変更可能な舵角伝達比可変式操舵機構を有する操舵装
置において、運転者の操舵角を検出する操舵角検出手段
と、運転者の視線方向を検出する視線検出手段と、前記
操舵角検出手段によって検出される操舵角が大きいほ
ど、前記舵角伝達比を大きくすると共に、操舵角が大き
いほど運転者に伝わる操舵反力が大きくなるように設定
され、且つ、前記視線方向と車両の進行方向との夾角に
応じて操舵反力を変更可能なように設定された操舵反力
発生手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の操舵装
置であって、前記操舵反力発生手段は、前記視線方向
と、操舵角と車速に応じて定まる既定方向とのなす夾角
が大きくなるほど、操舵反力が小さくなるように設定さ
れていることを特徴とする。
置であって、前記操舵反力発生手段は、前記視線方向
と、操舵角と車速に応じて定まる既定方向とのなす夾角
が大きくなるほど、操舵反力が小さくなるように設定さ
れていることを特徴とする。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１記載の操舵装
置であって、前記操舵反力発生手段は、前記視線方向
と、操舵角と車速に応じて定まる既定方向とのなす夾角
が規定値以上で、かつ、既定速度以上の速度で操舵する
ときに、前記夾角が大きくなるほど操舵反力が小さくな
るように設定されていることを特徴とする。
置であって、前記操舵反力発生手段は、前記視線方向
と、操舵角と車速に応じて定まる既定方向とのなす夾角
が規定値以上で、かつ、既定速度以上の速度で操舵する
ときに、前記夾角が大きくなるほど操舵反力が小さくな
るように設定されていることを特徴とする。
【００１１】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かに記載の操舵装置であって、前記視線方向は規定時間
内の平均値を用いることを特徴とする。
かに記載の操舵装置であって、前記視線方向は規定時間
内の平均値を用いることを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、車速と操舵角
から定まる操舵反力が、運転者の視線に応じて補正され
るため、運転者が期待する方向へ舵角を調整する操作が
やり易くなり、旋回中の操縦安定性が向上する。
から定まる操舵反力が、運転者の視線に応じて補正され
るため、運転者が期待する方向へ舵角を調整する操作が
やり易くなり、旋回中の操縦安定性が向上する。
【００１３】請求項２の発明によれば、運転者が進みた
い方向と、現在の進行方向との差が大きい場合には操作
反力を低減するため、操舵応答性が向上し、現在の進行
方向を維持したい場合に、操作反力が大きくなって、操
縦安定性が大きくなるので、運転者の操作性が向上す
る。
い方向と、現在の進行方向との差が大きい場合には操作
反力を低減するため、操舵応答性が向上し、現在の進行
方向を維持したい場合に、操作反力が大きくなって、操
縦安定性が大きくなるので、運転者の操作性が向上す
る。
【００１４】請求項３の発明によれば、視線方向と、操
舵角と車速に応じて定まる既定方向とのなす夾角の大き
さが大きく、かつ、操舵の角速度が規定値以上であるこ
とを、前記夾角が大きくなるほど操舵反力を小さくする
よう設定するための条件として設定したので、より人間
の操舵フィーリングに近い反力特性とすることができる
とともに、乗員の意に反して、操舵反力が減少して操舵
が不安定となることを防止できる。
舵角と車速に応じて定まる既定方向とのなす夾角の大き
さが大きく、かつ、操舵の角速度が規定値以上であるこ
とを、前記夾角が大きくなるほど操舵反力を小さくする
よう設定するための条件として設定したので、より人間
の操舵フィーリングに近い反力特性とすることができる
とともに、乗員の意に反して、操舵反力が減少して操舵
が不安定となることを防止できる。
【００１５】請求項４の発明によれば、瞬時の視線移動
及びよそ見などの運転操作以外の目的による視線移動が
無視されるので、操舵反力特性が不安定に変動すること
がなく、違和感のない連続的な反力特性とすることがで
きる。
及びよそ見などの運転操作以外の目的による視線移動が
無視されるので、操舵反力特性が不安定に変動すること
がなく、違和感のない連続的な反力特性とすることがで
きる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による操舵装置の
第１の実施の形態を示す構成図である。この図におい
て、制御装置１は、操舵の全体を制御するものであり、
後述する操舵角センサ４、車速センサ５、視線検出装置
９から信号が入力され、入力された信号に基づいて最適
な操舵量及び操舵反力を決定し、モータ駆動回路２、１
０へ制御信号を出力する。
第１の実施の形態を示す構成図である。この図におい
て、制御装置１は、操舵の全体を制御するものであり、
後述する操舵角センサ４、車速センサ５、視線検出装置
９から信号が入力され、入力された信号に基づいて最適
な操舵量及び操舵反力を決定し、モータ駆動回路２、１
０へ制御信号を出力する。
【００１７】反力発生用モータ３は、ステアリングホイ
ール３０を介して運転者へ操舵反力を付与するため、ス
テアリングコラム３１に連結された電動モータであり、
モータ駆動回路２から入力される電力に応じたトルクを
発生する。
ール３０を介して運転者へ操舵反力を付与するため、ス
テアリングコラム３１に連結された電動モータであり、
モータ駆動回路２から入力される電力に応じたトルクを
発生する。
【００１８】操舵角センサ４は、運転者の操舵角を検出
するセンサであり、制御装置１が規定のサンプリング時
間毎の出力値を制御装置１に出力する。これにより制御
装置１は現時点の操舵角を認識する。また、制御装置１
はこの認識値を数値微分することにより操舵角速度も算
出する。
するセンサであり、制御装置１が規定のサンプリング時
間毎の出力値を制御装置１に出力する。これにより制御
装置１は現時点の操舵角を認識する。また、制御装置１
はこの認識値を数値微分することにより操舵角速度も算
出する。
【００１９】操舵トルクセンサ５は、ステアリングコラ
ム３１に発生する操舵トルクを検出センサであり、操舵
角センサ４と同様、規定のサンプリング時間毎の出力値
を制御装置１に出力することによって、制御装置１は現
時点の操舵角を認識する。
ム３１に発生する操舵トルクを検出センサであり、操舵
角センサ４と同様、規定のサンプリング時間毎の出力値
を制御装置１に出力することによって、制御装置１は現
時点の操舵角を認識する。
【００２０】車両の走行速度を検出するための車速セン
サ６、車両に作用する横加速度を検出する横加速度セン
サ７及び車両のヨー角速度を検出するヨー角速度センサ
８は、いずれも、トランスミッション出力軸（図示省
略）に取り付けられ、車輪の回転数信号を制御装置１へ
出力する。この出力値を制御装置１が変換することによ
り車速を認識する。
サ６、車両に作用する横加速度を検出する横加速度セン
サ７及び車両のヨー角速度を検出するヨー角速度センサ
８は、いずれも、トランスミッション出力軸（図示省
略）に取り付けられ、車輪の回転数信号を制御装置１へ
出力する。この出力値を制御装置１が変換することによ
り車速を認識する。
【００２１】視線検出装置９は、運転手の視線を検出す
る。図２は、この視線検出装置９の構成の概略を示す。
同図は、運転者１６近傍を鉛直上方から示し、２０、２
１、２２は、それぞれヘッドレスト、シートバック、シ
ートクッションである。
る。図２は、この視線検出装置９の構成の概略を示す。
同図は、運転者１６近傍を鉛直上方から示し、２０、２
１、２２は、それぞれヘッドレスト、シートバック、シ
ートクッションである。
【００２２】これに対し、車両のインストパネル（図示
省略）前面には、運転者１６に対して、その前面の両側
に臨むＣＣＤカメラ１７、１８が配置されており、運転
者１３の頭部画像が認識される。
省略）前面には、運転者１６に対して、その前面の両側
に臨むＣＣＤカメラ１７、１８が配置されており、運転
者１３の頭部画像が認識される。
【００２３】一方、運転者１６の正面側には、赤外線照
射装置１９が配置されている。この赤外線照射装置１９
は、運転者１６の頭部へ安定した周波数帯域の光線を照
射する。このような視線検出装置では，ＣＣＤカメラ１
７、１８の画像データを画像処理し、ＣＣＤカメラ、１
７、１８の画像の差から顔の方向及び視線の方向を算出
して制御装置１に送信する。
射装置１９が配置されている。この赤外線照射装置１９
は、運転者１６の頭部へ安定した周波数帯域の光線を照
射する。このような視線検出装置では，ＣＣＤカメラ１
７、１８の画像データを画像処理し、ＣＣＤカメラ、１
７、１８の画像の差から顔の方向及び視線の方向を算出
して制御装置１に送信する。
【００２４】図１におけるモータ駆動回路１０は、ピニ
オンギヤ１２に連結された転舵用モータ１１を駆動する
回路であり、制御装置１からの指令位置へ指令速度で転
舵用モータ１１を駆動する。そして、転舵用モータ１１
が駆動されると、ピニオンギヤ１２の回転運動が、ラッ
ク１３によって直線運動に変換され、左右のタイロッド
１４、１５を介して前輪が転舵される。
オンギヤ１２に連結された転舵用モータ１１を駆動する
回路であり、制御装置１からの指令位置へ指令速度で転
舵用モータ１１を駆動する。そして、転舵用モータ１１
が駆動されると、ピニオンギヤ１２の回転運動が、ラッ
ク１３によって直線運動に変換され、左右のタイロッド
１４、１５を介して前輪が転舵される。
【００２５】以上の構成からなる操舵装置の作動を図３
のフローチャートにより説明する。運転者１６がステア
リングホイール３０を回転させると、制御装置１は、図
３の操舵割り込み処理を開始する。
のフローチャートにより説明する。運転者１６がステア
リングホイール３０を回転させると、制御装置１は、図
３の操舵割り込み処理を開始する。
【００２６】ステップＳ３０１は、各センサからの信号
を処理し、操舵角θ、車速Ｖ、横加速度Ｇ、ヨー角速度
ｒ及び運転者１６の視線方向と車両進行方向の夾角φを
算出する。
を処理し、操舵角θ、車速Ｖ、横加速度Ｇ、ヨー角速度
ｒ及び運転者１６の視線方向と車両進行方向の夾角φを
算出する。
【００２７】図４は、この夾角φの算出を示し、まず、
車両２５の進行方向２３を算出する。ただし、ここでは
計算速度を向上させるため、車体の前後方向を進行方向
として代用する。これに対し、車両２５の運動モデルか
ら論理的に算出する方法等を用いることにより精度は向
上するが、違和感のない操舵応答性を実現するために
は、複雑な計算を避け処理速度を向上させる必要があ
る。そこで、処理能力が余り高くない制御装置の場合に
も、使用可能な汎用性の高い装置とするため、本実施の
形態では単純に車両の前後方向を進行方向２３として代
用する。また、一般の運転者が、車両の進行方向として
知覚するのは、実際の車両重心の進行方向ではなく、フ
ロントウインドウを介して見える車体の向きなので、車
両２５の前後方向がどちらを向いているかを進行方向と
して代用しても違和感はない。
車両２５の進行方向２３を算出する。ただし、ここでは
計算速度を向上させるため、車体の前後方向を進行方向
として代用する。これに対し、車両２５の運動モデルか
ら論理的に算出する方法等を用いることにより精度は向
上するが、違和感のない操舵応答性を実現するために
は、複雑な計算を避け処理速度を向上させる必要があ
る。そこで、処理能力が余り高くない制御装置の場合に
も、使用可能な汎用性の高い装置とするため、本実施の
形態では単純に車両の前後方向を進行方向２３として代
用する。また、一般の運転者が、車両の進行方向として
知覚するのは、実際の車両重心の進行方向ではなく、フ
ロントウインドウを介して見える車体の向きなので、車
両２５の前後方向がどちらを向いているかを進行方向と
して代用しても違和感はない。
【００２８】次に、視線検出装置９から運転者２５の視
線方向２４を入力し、車両進行方向２３との差から瞬間
夾角を算出し、この瞬間夾角に対して平均処理を実施し
て夾角φとする。図５は、この瞬間夾角と平均夾角との
関係を示す特性図である。
線方向２４を入力し、車両進行方向２３との差から瞬間
夾角を算出し、この瞬間夾角に対して平均処理を実施し
て夾角φとする。図５は、この瞬間夾角と平均夾角との
関係を示す特性図である。
【００２９】平均処理としては一定の時定数を持たせた
一次遅れ処理や、移動平均処理などがあるが、視線移動
は、様々な場所へ突発的に切り替わる性質のため、一定
の目標値へ漸近する一次遅れ処理は不適であり、頻度の
多さが大きく影響する移動平均を採用する方が良好であ
る。
一次遅れ処理や、移動平均処理などがあるが、視線移動
は、様々な場所へ突発的に切り替わる性質のため、一定
の目標値へ漸近する一次遅れ処理は不適であり、頻度の
多さが大きく影響する移動平均を採用する方が良好であ
る。
【００３０】図３におけるステップＳ３０２では、車両
の速度Ｖcar に応じた基準舵角伝達比ＧＲｖを図６に示
した特性に基づいて算出する。図６は、基準舵角伝達比
ＧＲｖと車速Ｖｃａｒとの関係を示し、車速Ｖｃａｒが
大きいほど、基準舵角伝達比ＧＲｖが小さくなるように
なっている。これにより、高速の走行状態の場合には、
運転者の操舵入力に対して前輪の切れ幅を小さくするこ
とにより走行安定性が増し、低速の走行状態では、運転
者の操舵入力に対する前輪の切れ角を大きくすることに
より、取り回し性を向上させるようになっている。
の速度Ｖcar に応じた基準舵角伝達比ＧＲｖを図６に示
した特性に基づいて算出する。図６は、基準舵角伝達比
ＧＲｖと車速Ｖｃａｒとの関係を示し、車速Ｖｃａｒが
大きいほど、基準舵角伝達比ＧＲｖが小さくなるように
なっている。これにより、高速の走行状態の場合には、
運転者の操舵入力に対して前輪の切れ幅を小さくするこ
とにより走行安定性が増し、低速の走行状態では、運転
者の操舵入力に対する前輪の切れ角を大きくすることに
より、取り回し性を向上させるようになっている。
【００３１】ステップＳ３０３では、操舵角θに応じた
舵角伝達比ＧＲを図７の特性から算出する。操舵角θ
は、中立位置（直進状態のステアリング位置）を０と
し、左右の規定値θmax までを可動範囲とする。
舵角伝達比ＧＲを図７の特性から算出する。操舵角θ
は、中立位置（直進状態のステアリング位置）を０と
し、左右の規定値θmax までを可動範囲とする。
【００３２】図７では、回転方向を除く操舵角θの大き
さに対する舵角伝達比ＧＲの関係を示している。図示す
るように、操舵角０での舵角伝達比ＧＲが車速による基
準舵角伝達比ＧＲv であり、操舵角θが大きいほど舵角
伝達比ＧＲが増加するように設定する。
さに対する舵角伝達比ＧＲの関係を示している。図示す
るように、操舵角０での舵角伝達比ＧＲが車速による基
準舵角伝達比ＧＲv であり、操舵角θが大きいほど舵角
伝達比ＧＲが増加するように設定する。
【００３３】ステップＳ３０４では、速度Ｖcar 、横加
速度Ｇに対する基準目標操舵反力ＲＦ０を、図８の特性
に基づいて算出する。まず、車速によって変化する基準
反力ＲＦv をＲＦv＝ＫＲＦＶ×Ｖcar から算出し、こ
の値を切片とした図８の特性からＲＦ0を算出する。
速度Ｇに対する基準目標操舵反力ＲＦ０を、図８の特性
に基づいて算出する。まず、車速によって変化する基準
反力ＲＦv をＲＦv＝ＫＲＦＶ×Ｖcar から算出し、こ
の値を切片とした図８の特性からＲＦ0を算出する。
【００３４】図８は、横加速度が高いほど反力が大きい
特性となっている。Ｇmax は横加速度の限界値であり、
横加速度と、ヨー角速度、車速から算出される路面の摩
擦係数からり求められる値である。図８の特性から、同
一車速であれば旋回半径が小さいほど、また同一旋回半
径であれば車速が大きいほど反力が大きいことになり、
厳しい走行条件ほど反力が大きいという車両の状態に応
じた違和感の無い反力特性となる。
特性となっている。Ｇmax は横加速度の限界値であり、
横加速度と、ヨー角速度、車速から算出される路面の摩
擦係数からり求められる値である。図８の特性から、同
一車速であれば旋回半径が小さいほど、また同一旋回半
径であれば車速が大きいほど反力が大きいことになり、
厳しい走行条件ほど反力が大きいという車両の状態に応
じた違和感の無い反力特性となる。
【００３５】従来の操舵装置では、運転者はどれだけ操
舵したかを、主にステアリングホイールをどれだけ回転
させたか、すなわち操舵角で判断し、実際の車両挙動と
のずれを見てフィードバックしている。これに対し、本
発明では舵角伝達比を可変する場合には、車速などの条
件によって車両の挙動と舵角の関係が変化するため、運
転者は操舵角の大小のフィードバックを操舵角を主とし
た判断では制御しにくい。このため、操舵反力を横加速
度に応じて変化させ、その操舵反力によって操舵の位置
決めを判定するように設定している。これにより、車
速、旋回半径を考慮した反力特性となるため、操作性が
向上する。
舵したかを、主にステアリングホイールをどれだけ回転
させたか、すなわち操舵角で判断し、実際の車両挙動と
のずれを見てフィードバックしている。これに対し、本
発明では舵角伝達比を可変する場合には、車速などの条
件によって車両の挙動と舵角の関係が変化するため、運
転者は操舵角の大小のフィードバックを操舵角を主とし
た判断では制御しにくい。このため、操舵反力を横加速
度に応じて変化させ、その操舵反力によって操舵の位置
決めを判定するように設定している。これにより、車
速、旋回半径を考慮した反力特性となるため、操作性が
向上する。
【００３６】ステップＳ３０５では、トランスミッシヨ
ンのギアの選択位置を判定し、リバースすなわち、後進
が選択されている場合には、ステップＳ３０７へ、その
他の場合はステップＳ３０６へ進む。
ンのギアの選択位置を判定し、リバースすなわち、後進
が選択されている場合には、ステップＳ３０７へ、その
他の場合はステップＳ３０６へ進む。
【００３７】ステップＳ３０６では、図９の特性から操
舵反力の補正係数ＷRFを算出する。ＷRFは運転者の視線
と車両の進行方向との夾角φの値に応じて図９のように
変化すると共に、夾角φ０でピークを有した関数となっ
ている。夾角φ０は、操舵角θと車速Ｖを固定した定常
旋回における平均的な視線方向と、車両進行方向の夾角
であり、操舵角θと車速Ｖをパラメータとして実験的に
求めることができる。
舵反力の補正係数ＷRFを算出する。ＷRFは運転者の視線
と車両の進行方向との夾角φの値に応じて図９のように
変化すると共に、夾角φ０でピークを有した関数となっ
ている。夾角φ０は、操舵角θと車速Ｖを固定した定常
旋回における平均的な視線方向と、車両進行方向の夾角
であり、操舵角θと車速Ｖをパラメータとして実験的に
求めることができる。
【００３８】ステップＳ３０７では、補正係数ＷRFを１
に設定する。
に設定する。
【００３９】ステップＳ３０８では、補正係数ＷRFをス
テップＳ３０４で算出した基準目標操舵反力ＲＦ０に乗
じて目標操舵反力ＲＦを決定する。ＷRFは運転者の視線
と車両の進行方向との夾角φの値に応じて図９のように
変化し、夾角φ０でピークを有した関数となっている。
テップＳ３０４で算出した基準目標操舵反力ＲＦ０に乗
じて目標操舵反力ＲＦを決定する。ＷRFは運転者の視線
と車両の進行方向との夾角φの値に応じて図９のように
変化し、夾角φ０でピークを有した関数となっている。
【００４０】ステップＳ３０９では、ステップＳ３０
３、Ｓ３０８で算出された舵角伝達比ＧＲと、操舵反力
ＲＦを、実舵角とモータの回転速度に換算して、それぞ
れモータ駆動回路１０及び２への指令値を算出し、これ
らの回路１０、２に出力する。
３、Ｓ３０８で算出された舵角伝達比ＧＲと、操舵反力
ＲＦを、実舵角とモータの回転速度に換算して、それぞ
れモータ駆動回路１０及び２への指令値を算出し、これ
らの回路１０、２に出力する。
【００４１】次に、以上のようにして説明したフローチ
ャートに従って、低速の市街地走行中、交差点など直角
にコーナリングするような状況を想定する。まず、コー
ナリング開始直前までの直線走行において、時速４０ｋ
ｍ／ｈ程度の速度の場合、基準舵角伝達比ＧＲv は１に
近く、それほど高くない。また、操舵角θは０に近いの
で、舵角伝達比はほぼＧＲv のままとなる。この時の操
舵反力は、横加速度がほぼ０のため、ＲＦv ＝ＫＲＦＶ
×４０となる。
ャートに従って、低速の市街地走行中、交差点など直角
にコーナリングするような状況を想定する。まず、コー
ナリング開始直前までの直線走行において、時速４０ｋ
ｍ／ｈ程度の速度の場合、基準舵角伝達比ＧＲv は１に
近く、それほど高くない。また、操舵角θは０に近いの
で、舵角伝達比はほぼＧＲv のままとなる。この時の操
舵反力は、横加速度がほぼ０のため、ＲＦv ＝ＫＲＦＶ
×４０となる。
【００４２】コーナリング直前でブレーキングして、速
度が２０ｋｍ／ｈに低下した場合、図６から基準舵角伝
達比ＧＲ０が急増すると共に、図７からステアリングを
切り増すほど伝達比Ｒv が大きくなる。通常の走行では
伝達比が急増する範囲の操舵角を使用しなければならな
い状況が生じないように設定してあるので、操舵反力
は、初め直線で減速した時点では、減速分だけ操舵反力
が減少し、その後、旋回によって横加速度が大きくなる
につれ反力が大きくなる。
度が２０ｋｍ／ｈに低下した場合、図６から基準舵角伝
達比ＧＲ０が急増すると共に、図７からステアリングを
切り増すほど伝達比Ｒv が大きくなる。通常の走行では
伝達比が急増する範囲の操舵角を使用しなければならな
い状況が生じないように設定してあるので、操舵反力
は、初め直線で減速した時点では、減速分だけ操舵反力
が減少し、その後、旋回によって横加速度が大きくなる
につれ反力が大きくなる。
【００４３】さらに、ステアリングの切り始めに視線
と、車両の向きとの夾角が大きいため、反力修正係数が
小さくなり、一気にステアリングが転回し易くなってい
るが、旋回途中では、通常の定常円旋回と替わらないた
め、夾角φが小さくなって、修正係数は１に近づき横加
速度相当の反力が生じる。
と、車両の向きとの夾角が大きいため、反力修正係数が
小さくなり、一気にステアリングが転回し易くなってい
るが、旋回途中では、通常の定常円旋回と替わらないた
め、夾角φが小さくなって、修正係数は１に近づき横加
速度相当の反力が生じる。
【００４４】旋回が終了し、切り戻す場合には、逆向き
の夾角φが大きくなるため、一瞬だけ反力が小さくなっ
て、ステアリングを元に戻し易くなる。
の夾角φが大きくなるため、一瞬だけ反力が小さくなっ
て、ステアリングを元に戻し易くなる。
【００４５】以上により、操舵反力が車速や操舵角だけ
でなく、運転者の視線に応じて補正されるため、運転者
が期待する方向へ舵角を調整する操作がやり易くなり、
旋回中の操縦安定性が向上する。
でなく、運転者の視線に応じて補正されるため、運転者
が期待する方向へ舵角を調整する操作がやり易くなり、
旋回中の操縦安定性が向上する。
【００４６】また、運転者が進みたい方向と、現在の進
行方向との差が大きい場合には操作反力が低減するた
め、迅速な操舵動作が可能となって応答性が向上する。
一方、現在の進行方向を維持したい場合には、操舵反力
が大きくなって、操縦安定性が大きくなるので、運転者
の保舵力が低減でき、疲労を軽減できる。
行方向との差が大きい場合には操作反力が低減するた
め、迅速な操舵動作が可能となって応答性が向上する。
一方、現在の進行方向を維持したい場合には、操舵反力
が大きくなって、操縦安定性が大きくなるので、運転者
の保舵力が低減でき、疲労を軽減できる。
【００４７】図１０は、本発明における舵２の実施の形
態のフローチャートであり、第１の実施の形態と構成は
同一で、動作のみ異なっている。
態のフローチャートであり、第１の実施の形態と構成は
同一で、動作のみ異なっている。
【００４８】図１０において、ステップＳ１００１〜Ｓ
１００５は、図３のステップＳ３０１〜Ｓ３０５と同一
なので説明を省略する。
１００５は、図３のステップＳ３０１〜Ｓ３０５と同一
なので説明を省略する。
【００４９】ステップＳ１００６では、視線フラグの処
理を行う。視線フラグは、｜φ−φ０｜の大きさに応じ
てオン、オフするフラグであり、図１１に示すように｜
φ−φ０｜が大きい時にオンする規定のヒステリシスを
有している。
理を行う。視線フラグは、｜φ−φ０｜の大きさに応じ
てオン、オフするフラグであり、図１１に示すように｜
φ−φ０｜が大きい時にオンする規定のヒステリシスを
有している。
【００５０】ステップＳ１００７では、操舵角速度フラ
グの処理を行う。操舵角速度フラグは、ステップＳ１０
０６の視線フラグと同様に、｜ｄθ／ｄｔ｜の大きさに
応じて、オフするフラグであり、図１２に示すように｜
ｄθ／ｄｔ｜が大きい時にオンする規定のヒステリシス
を有している。
グの処理を行う。操舵角速度フラグは、ステップＳ１０
０６の視線フラグと同様に、｜ｄθ／ｄｔ｜の大きさに
応じて、オフするフラグであり、図１２に示すように｜
ｄθ／ｄｔ｜が大きい時にオンする規定のヒステリシス
を有している。
【００５１】ステップ１００８では、後述する視線補正
モードフラグがＯＮ状態かどうか判定し、ＯＦＦの場合
にはステップＳ１００９へ、ＯＮの場合はステップＳ１
０１０へ移行する。
モードフラグがＯＮ状態かどうか判定し、ＯＦＦの場合
にはステップＳ１００９へ、ＯＮの場合はステップＳ１
０１０へ移行する。
【００５２】ステップＳ１００９では、視線フラグと操
舵角速度フラグとがともにＯＮ状態かどうか判定し、判
定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１０１１で視線補正モ
ードフラグをオンした後、ステップＳ１０１４へ進み、
ＮＯの場合にはそのままステップＳ１０１３へ進む。
舵角速度フラグとがともにＯＮ状態かどうか判定し、判
定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１０１１で視線補正モ
ードフラグをオンした後、ステップＳ１０１４へ進み、
ＮＯの場合にはそのままステップＳ１０１３へ進む。
【００５３】ステップＳ１０１０では、視線フラグと操
舵角速度フラグとがともにＯＦＦ状態かどうか判定し、
判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１０１２で視線補正
モードフラグをオフした後、ステップＳ１０１３へ進
み、ＮＯの場合にはそのままステップＳ１０１４へ進
む。
舵角速度フラグとがともにＯＦＦ状態かどうか判定し、
判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１０１２で視線補正
モードフラグをオフした後、ステップＳ１０１３へ進
み、ＮＯの場合にはそのままステップＳ１０１４へ進
む。
【００５４】ステップＳ１０１３では、目標操舵反力の
補正係数ＷRFを１に設定し、ステップ１０１４では図９
の特性に基づいた補正係数ＷRFを算出する。
補正係数ＷRFを１に設定し、ステップ１０１４では図９
の特性に基づいた補正係数ＷRFを算出する。
【００５５】ステップＳ１０１５、Ｓ１０１６は、図３
のステップＳ３０８、Ｓ３０９と同じなので、説明を省
略する。
のステップＳ３０８、Ｓ３０９と同じなので、説明を省
略する。
【００５６】次に、図１０のフローチャートに従って第
１の実施の形態で例示したような市街地の直角のコーナ
リング時を想定した場合、図１３のように視覚補正モー
ドフラグが変化する。すなわち、コーナリング初期に
は、視線と車両方向の一時的に大きくなり視線フラグが
オンする。
１の実施の形態で例示したような市街地の直角のコーナ
リング時を想定した場合、図１３のように視覚補正モー
ドフラグが変化する。すなわち、コーナリング初期に
は、視線と車両方向の一時的に大きくなり視線フラグが
オンする。
【００５７】その後、すぐに運転者が転舵し始めると、
操舵角速度は急激に増加して、操舵角速度フラグがオン
するため、視線補正モードフラグがオンする。しばらく
して、車両が旋回し始め、定常円旋回の視線と一致して
くると、視線フラグはオフするが、転舵操作は継続す
る。
操舵角速度は急激に増加して、操舵角速度フラグがオン
するため、視線補正モードフラグがオンする。しばらく
して、車両が旋回し始め、定常円旋回の視線と一致して
くると、視線フラグはオフするが、転舵操作は継続す
る。
【００５８】操舵角速度が低下し操舵角速度フラグがＯ
ＦＦすると、視線補正モードフラグがオフする。この
間、操舵反力は、補正係数ＷRFにより補正され、通常に
保舵しているときよりも反力が小さくなる。
ＦＦすると、視線補正モードフラグがオフする。この
間、操舵反力は、補正係数ＷRFにより補正され、通常に
保舵しているときよりも反力が小さくなる。
【００５９】視線補正モードフラグがオフの状態では横
加速度に応じた操舵反力を発生させており、微調整が行
い易い特性となる。
加速度に応じた操舵反力を発生させており、微調整が行
い易い特性となる。
【００６０】さらに、時間が経過し、カーブの終了が近
づくと、運転者は逆向きに転舵するか、保舵力を解除す
るため、逆向きの操舵角速度が上昇して、ステアリング
ホイールは中立位置に戻る。この時、操舵角速度フラグ
はオンするが、視線フラグはオンしないため、視線補正
モードフラグはオンしない。
づくと、運転者は逆向きに転舵するか、保舵力を解除す
るため、逆向きの操舵角速度が上昇して、ステアリング
ホイールは中立位置に戻る。この時、操舵角速度フラグ
はオンするが、視線フラグはオンしないため、視線補正
モードフラグはオンしない。
【００６１】コーナリング初期には、移動先の情報を取
得したいがために、できるだけ先を見ようとするので、
夾角φの大きさが大きくなるが、コーナリング終了時に
は、直線のできるだけ遠くを見ようとするため、夾角φ
の大きさはそれほど大きくならない。このため、視線フ
ラグはオンしない。
得したいがために、できるだけ先を見ようとするので、
夾角φの大きさが大きくなるが、コーナリング終了時に
は、直線のできるだけ遠くを見ようとするため、夾角φ
の大きさはそれほど大きくならない。このため、視線フ
ラグはオンしない。
【００６２】これは、コーナリング初期には、車両の向
きをできるだけ早く変えたいので、素早い転舵をしよう
とするため、操舵反力が小さい方が操作負荷が小さい
が、コーナリング終了付近では、車両の向きに合わせて
修正しながら操舵するため、ある程度の操舵反力があっ
た方が修正し易いという操舵フィーリングと適合する。
きをできるだけ早く変えたいので、素早い転舵をしよう
とするため、操舵反力が小さい方が操作負荷が小さい
が、コーナリング終了付近では、車両の向きに合わせて
修正しながら操舵するため、ある程度の操舵反力があっ
た方が修正し易いという操舵フィーリングと適合する。
【００６３】この第２の実施の形態によれば、視線移動
が長時間継続しても、転舵速度が大きくならない限り、
視線による補正がなされない。このため、現在の舵角を
維持したいのに何らかの要因で車両の進行方向から目を
そらしている場合に、不意に操作反力が小さくなって保
舵しにくくなることを防止できる。
が長時間継続しても、転舵速度が大きくならない限り、
視線による補正がなされない。このため、現在の舵角を
維持したいのに何らかの要因で車両の進行方向から目を
そらしている場合に、不意に操作反力が小さくなって保
舵しにくくなることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の操舵装置の全体の構成図である。
【図２】視線検出手段を示す平面図である。
【図３】第１の実施の形態の動作を説明するフローチャ
ートである。
ートである。
【図４】車両の進行方向と視線方向の夾角を説明する平
面図である。
面図である。
【図５】瞬間夾角と平均夾角との関係を示す特性図であ
る。
る。
【図６】車速Ｖcar と基準舵角伝達比ＧＲv との関係を
示す特性図である。
示す特性図である。
【図７】操舵角θと舵角伝達比ＧＲとの関係を示す特性
図である。
図である。
【図８】横加速度Ｇと基準目標操舵反力ＲＦ０との関係
を示す特性図である。
を示す特性図である。
【図９】車両の進行方向と目標操舵反力補正係数ＷRFと
の関係を示す特性図である。
の関係を示す特性図である。
【図１０】第２の実施の形態の動作を説明するためフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図１１】図１０のステップＳ１００６の処理を説明す
る特性図である。
る特性図である。
【図１２】図１０のステップＳ１００７の処理を説明す
るための特性図である。
るための特性図である。
【図１３】第２の実施の形態の動作を説明するタイミン
グチャートである。
グチャートである。
１ 制御装置 ２，１０ モータ駆動回路 ３ 反力発生用モータ ４ 操舵角センサ ５ 操舵トルクセンサ ６ 車速センサ ７ 横加速度センサ ８ ヨー角速度センサ ９ 視線検出手段 １１ 転舵用モータ １２ ピニオンギヤボックス １３ ラックギヤボックス １４，１５ タイロッド １７，１８ ＣＣＤカメラ １９ 赤外線照射装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 119:00 137:00
Claims (4)
- 【請求項１】 ステアリングホイール操舵角と車輪転舵
角の比である舵角伝達比が車速に応じて変更可能な舵角
伝達比可変式操舵機構を有する操舵装置において、 運転者の操舵角を検出する操舵角検出手段と、 運転者の視線方向を検出する視線検出手段と、 前記操舵角検出手段によって検出される操舵角が大きい
ほど、前記舵角伝達比を大きくすると共に、操舵角が大
きいほど運転者に伝わる操舵反力が大きくなるように設
定され、且つ、前記視線方向と車両の進行方向との夾角
に応じて操舵反力を変更可能なように設定された操舵反
力発生手段と、を備えていることを特徴とする操舵装
置。 - 【請求項２】 請求項１記載の操舵装置であって、前記
操舵反力発生手段は、前記視線方向と、操舵角と車速に
応じて定まる既定方向とのなす夾角が大きくなるほど、
操舵反力が小さくなるように設定されていることを特徴
とする操舵装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の操舵装置であって、前記
操舵反力発生手段は、前記視線方向と、操舵角と車速に
応じて定まる既定方向とのなす夾角が規定値以上で、か
つ、既定速度以上の速度で操舵するときに、前記夾角が
大きくなるほど操舵反力が小さくなるように設定されて
いることを特徴とする操舵装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の操舵装
置であって、前記視線方向は規定時間内の平均値を用い
ることを特徴とする操舵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2923897A JP3716529B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 操舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2923897A JP3716529B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 操舵装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10226351A true JPH10226351A (ja) | 1998-08-25 |
| JP3716529B2 JP3716529B2 (ja) | 2005-11-16 |
Family
ID=12270670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2923897A Expired - Fee Related JP3716529B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 操舵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3716529B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003011840A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Alps Electric Co Ltd | バイワイヤ方式のステアリング装置 |
| JP2003011838A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Koyo Seiko Co Ltd | 車両の操舵装置 |
| JP2003175848A (ja) * | 2001-12-12 | 2003-06-24 | Koyo Seiko Co Ltd | 車両の操舵装置 |
| JP2004058730A (ja) * | 2002-07-25 | 2004-02-26 | Koyo Seiko Co Ltd | ステアリングシステム |
| JP2006008032A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Toyota Motor Corp | 車両の操舵装置 |
| JP2010208581A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用操舵装置及びその動作方法 |
| JP2012206606A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Toyota Central R&D Labs Inc | 車両運動制御装置及びプログラム |
| JP2019053553A (ja) * | 2017-09-15 | 2019-04-04 | トヨタ自動車株式会社 | 遠隔運転システム |
| CN115123377A (zh) * | 2021-03-26 | 2022-09-30 | 本田技研工业株式会社 | 用于自动驾驶车辆的转向装置和设置有该转向装置的自动驾驶车辆 |
-
1997
- 1997-02-13 JP JP2923897A patent/JP3716529B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4636218B2 (ja) * | 2001-06-29 | 2011-02-23 | 株式会社ジェイテクト | 車両の操舵装置 |
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| CN115123377A (zh) * | 2021-03-26 | 2022-09-30 | 本田技研工业株式会社 | 用于自动驾驶车辆的转向装置和设置有该转向装置的自动驾驶车辆 |
| CN115123377B (zh) * | 2021-03-26 | 2023-11-21 | 本田技研工业株式会社 | 用于自动驾驶车辆的转向装置和设置有该转向装置的自动驾驶车辆 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3716529B2 (ja) | 2005-11-16 |
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