JP2005219686A - Steering gear for vehicle - Google Patents

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Takeshi Goto
武志 後藤
Ryuichi Kurosawa
隆一 黒沢
Kenji Toutsu
憲司 十津
Daisuke Yamada
大介 山田
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Toyota Motor Corp
Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering gear for a vehicle capable of estimating the mental state of a driver, and reflecting the estimated mental state to steering characteristics. <P>SOLUTION: An electronic controlling unit 35 obtains a steering angle θ, the stroke amount a of an accelerator pedal, and the stroke amount b of a brake pedal from a steering angle sensor 31, an accelerator pedal sensor 71, and brake pedal sensor 72. The unit 35 calculates acceleration θ", a", and b" of each operation from the obtained detection value, and estimates a mental state change of the driver by comparing the calculated values with operation determining threshold values St, At, and Bt. By this estimation, when the mental state of the driver changes to a state wanting to hurry, steering characteristics is changed to a map Hq having high steering responsibility to the steering of the driver, namely quick steering characteristics. Therefore, the moving state of the vehicle faithful to an intention of the driver can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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、同操舵ハンドルに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 relates to a steering handle that is operated by a driver to steer a vehicle, a reaction force actuator that applies a reaction force to the steering handle, a turning actuator for turning steered wheels, and a steering handle. The present invention relates to a steering-by-wire vehicle steering apparatus including a steering control device that drives and controls a steering actuator according to an operation 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。   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.

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。   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.

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、運転者に心理状態の乱れを認識させ事故の発生を防止する運転状態警告装置が示されている。この運転状態警告装置は、加速、減速、旋回の頻度のパターンを運転者に固有の運転パターンとして形成するための不安全運転検出センサを備えている。そして、運転者に固有の運転パターンと普段の車両運転状態時の運転者に固有の運転パターンとを比較し、比較結果が異なれば運転者に不安全状態すなわち心理状態に乱れがあると判断するようになっている。このようして、運転者の心理状態が乱れていると判断すると、運転者に対して警告をするようになっている。   Further, Patent Literature 3 below discloses a driving state warning device that prevents a driver from causing an accident by recognizing disturbance of a mental state. This driving state warning device includes an unsafe driving detection sensor for forming a pattern of acceleration, deceleration, and turning frequency as a driving pattern unique to the driver. Then, the driving pattern specific to the driver is compared with the driving pattern specific to the driver in the normal vehicle driving state, and if the comparison result is different, it is determined that the driver is unsafe, that is, the psychological state is disturbed. It is like that. Thus, if it is determined that the driver's psychological state is disturbed, a warning is given to the driver.

さらに、下記特許文献4には、運転者の急ぎ運転状態を検出する運転状態検知装置が示されている。この運転状態検知装置は、自車両の加速度を検出するための加速度センサを備えており、この加速度センサによって検出された加速度が判定加速度を超えていれば、現在の運転者の心理状態が不安定で事故を引き起こす可能性が高い急ぎ運転を行っていると判定するようになっている。そして、運転者が急ぎ運転中であれば、同急ぎ運転を停止させるように、運転者に対して警告するようになっている。   Further, Patent Document 4 below discloses an operation state detection device that detects a driver's rush operation state. This driving state detection device includes an acceleration sensor for detecting the acceleration of the host vehicle. If the acceleration detected by the acceleration sensor exceeds the determination acceleration, the current driver's psychological state is unstable. It is determined that you are driving in a hurry with a high possibility of causing an accident. If the driver is in a rush driving, the driver is warned to stop the rush driving.

上記運転状態警告装置や運転状態検知装置は、運転者の心理状態が悪化した場合には、適切に警告することによって、運転者の心理状態を良好とするように作動する。しかしながら、運転者の心理状態の悪化を警告するのみであり、この警告によって運転者の心理状態が是正されない場合がある。このため、運転者は心理状態が悪化した状態で引き続き運転する可能性がある。したがって、運転者の心理状態が悪化した場合には、悪化した心理状態であっても安全に車両を走行させるように、言い換えれば、運転者の心理状態変化に伴う運転操作の変化に合わせて車両を走行させることが望まれている。   When the driver's psychological state deteriorates, the driving state warning device and the driving state detection device operate so as to improve the driver's psychological state by appropriately warning the driver. However, it only warns that the driver's psychological state deteriorates, and this warning may not correct the driver's psychological state. For this reason, the driver may continue to drive in a state where the psychological state has deteriorated. Therefore, when the driver's psychological state deteriorates, the vehicle should be driven safely even in the deteriorated psychological state, in other words, the vehicle according to the change in driving operation accompanying the change in the driver's psychological state. It is desired to run.

特開2000−85604号公報JP 2000-85604 A 特開平11−124047号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-124047 特開平7−257222号公報JP-A-7-257222 特開2002−331848号公報JP 2002-331848 A

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指数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 being is changed exponentially with respect to the human operating quantity, the relationship between the operating quantity and the physical quantity can be matched to the 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. Accordingly, if the amount of motion state of the vehicle that can be perceived by the driver is changed exponentially with respect to the driver's operation on the steering wheel, the driver's operation on the steering wheel is not changed by the driver. The vehicle can be operated according to the perceptual characteristics.

本発明は、上記発見に基づくもので、その目的は、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とともに、運転者の心理状態を推定し同推定した心理状態を車両の運動特性に反映させることが可能な車両の操舵装置を提供することにある。   The present invention is based on the above discovery. The purpose of the present invention is to make the vehicle easier to drive by steering the vehicle in accordance with human perceptual characteristics in response to the operation of the steering wheel by the driver. It is an object of the present invention to provide a vehicle steering apparatus capable of estimating the psychological state of the vehicle and reflecting the estimated psychological state on the motion characteristics of the vehicle.

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、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、同操舵ハンドルに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操舵装置において、前記転舵制御装置を、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運転状態を表していて前記操舵ハンドルに対する操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量を、前記検出された操作入力値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、車両運転中の運転者の心理状態を推定する心理状態推定手段と、前記心理状態推定手段によって推定した心理状態を反映して、前記運動状態量計算手段によって計算した車両の見込み運動状態量を変更する見込み運動状態量変更手段とで構成したことにある。この場合、前記心理状態推定手段は、前記運転者による車両の運転操作に基づいて前記運転者の心理状態を推定するとよい。また、前記運転者による車両の運転操作は、前記運転者のアクセルペダル操作、ブレーキペダル操作および操舵ハンドル操作のうちの少なくとも一つであるとよい。また、前記見込み運動状態量変更手段によって変更する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。また、前記操作入力値検出手段を、前記操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサで構成するとともに、前記運動状態量計算手段を、前記検出された変位量を前記操舵ハンドルに付与される操作力に変換する操作力変換手段と、前記変換された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段とで構成するとよい。さらに、前記操作入力値検出手段を、前記操舵ハンドルに付与される操作力を検出する操作力センサで構成するとともに、前記運動量状態計算手段を、前記検出された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段で構成するとよい。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a steering handle operated by a driver to steer a vehicle, a reaction force actuator that applies a reaction force to the steering handle, and a steered wheel is steered. A steering-by-wire vehicle steering apparatus comprising: a steering actuator for controlling the steering wheel to steer a steered wheel by drivingly controlling the steering actuator according to an operation of the steering handle. The rudder control device represents an operation input value detecting means for detecting an operation input value of the driver with respect to the steering handle, and represents a driving state of the vehicle that can be perceived by the driver in relation to the turning of the vehicle. A motion state meter that calculates a predicted motion state quantity of a vehicle having a predetermined exponential relationship or a power relationship with the operation input value by using the detected operation input value. Means, 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, and Steering control means for controlling the steered actuator according to the calculated steered angle to steer the steered wheel to the calculated steered angle, and estimating the psychological state of the driver while driving the vehicle The psychological state estimating means and the expected motion state quantity changing means for changing the expected motion state quantity of the vehicle calculated by the motion state quantity calculating means, reflecting the psychological state estimated by the psychological state estimating means. It is in. In this case, the psychological state estimating means may estimate the driver's psychological state based on the driving operation of the vehicle by the driver. In addition, the driving operation of the vehicle by the driver may be at least one of an accelerator pedal operation, a brake pedal operation, and a steering wheel operation of the driver. The expected motion state quantity to be changed by the expected motion state quantity changing means may be any one of a lateral acceleration, a yaw rate, and a turning curvature of the vehicle. Further, the operation input value detecting means is constituted by a displacement amount sensor for detecting a displacement amount of the steering handle, and the motion state amount calculating means is an operation for giving the detected displacement amount to the steering handle. It is good to comprise by the operation force conversion means which converts into force, and the movement state-quantity conversion means which converts the converted operation force into the estimated movement state quantity. Further, the operation input value detection means is constituted by an operation force sensor that detects an operation force applied to the steering handle, and the momentum state calculation means converts the detected operation force into the expected movement state amount. It is good to comprise with the movement state amount conversion means to convert.

上記のように構成した本発明においては、まず、操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値が、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操舵ハンドルに対する操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にあ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入力値に対して指数関数的またはべき乗関数的に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。   In the present invention configured as described above, first, the operation input value of the driver with respect to the steering wheel represents the motion state of the vehicle that can be perceived by the driver in relation to the turning of the vehicle. It is converted into a predicted motion state quantity (lateral acceleration, yaw rate, turning curvature, etc.) of the vehicle that has a predetermined exponential relationship or power relationship with the value. 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. Since the expected motion state quantity changes exponentially or exponentially with respect to the operation input value to the steering wheel, the driver perceives the motion state quantity that matches human perception characteristics. While the steering wheel 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.

また、心理状態推定手段が車両運転中の運転者の心理状態を推定し、同推定した心理状態を反映して見込み運動状態量変更手段が車両の見込み運動状態量を変更することができる。このとき、運転者の心理状態は、運転者による車両の運転操作、特に、アクセルペダル操作、ブレーキペダル操作および操舵ハンドル操作のうちの少なくとも一つに基づいて推定されることにより、運転者の心理状態の変化を的確に推定することができる。また、見込み運動状態量変更手段によって変更される見込み運動状態量を車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率のうちのいずれか一つとすることにより、運転者の心理状態変化を車両の運動状態に的確に反映することができる。このため、運転者の意思に忠実な車両の運動状態の確保すなわち運転者の心理状態が変化した状況下における運転操作に車両の運動状態を合わせることができる。一方で、運転者においては、自身の意思(要求)が車両の運動状態に確実に反映されていると実感できることにより、イライラや急ぎたいなどの心理状態の悪化が是正されることも期待できる。   Further, the psychological state estimating means can estimate the psychological state of the driver who is driving the vehicle, and the estimated motion state quantity changing means can change the estimated motion state quantity of the vehicle reflecting the estimated psychological state. At this time, the driver's psychological state is estimated based on at least one of the driving operation of the vehicle by the driver, in particular, the accelerator pedal operation, the brake pedal operation, and the steering wheel operation. The change in state can be estimated accurately. In addition, by making the expected motion state quantity changed by the expected motion state quantity changing means one of the vehicle's lateral acceleration, yaw rate and turning curvature, the driver's psychological state change can be accurately matched to the vehicle's motion state. Can be reflected. For this reason, the movement state of the vehicle can be matched with the driving operation under the condition that the movement state of the vehicle faithful to the driver's intention is ensured, that is, the driver's psychological state has changed. On the other hand, the driver can expect that his / her will (request) will be reflected in the state of motion of the vehicle without fail, thereby correcting the deterioration of the psychological state such as irritability and hurry.

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、後述する操舵特性変更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、運転者の心理状態すなわち運転者の意思を反映するように操舵特性を変更する。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 in advance a steering characteristic changing program, which will be described later, and the electronic control unit 35 (specifically, the CPU) executes each step of the program to determine the driver's psychological state, that is, the driver's state. Change the steering characteristics to reflect the intention. 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.

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とからなる。   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. A sensory adaptation control unit 50 for determining the target turning angle δd and a steering control unit 60 for controlling the steering of 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。このため、本明細書にて後に詳述する操舵特性変更プログラムの説明においては、この変換テーブルを用いて説明する。
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). For this reason, in the description of the steering characteristic change program described in detail later in this specification, the conversion table will be used.

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 through the turning operation of the steering handle 11 according to the following formula 3. Thus, if 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。   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. 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. .

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, under the above situation, F is the detection force that can withstand lateral force from the outside at a certain time and maintain the posture, and the minimum force change amount ΔF that can perceive the change from the detection force F The ratio value ΔF / F, the Weber ratio, was measured for various humans. 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の絶対値は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 absolute value of the corrected 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 can be 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.

また、電子制御ユニット35には、図1に示すように、アクセルペダルセンサ71およびブレーキペダルセンサ72も接続されている。アクセルペダルセンサ71は、運転者による図示しないアクセルペダルの操作量すなわちアクセルペダルのストローク量aを検出して、電子制御ユニット35に出力する。ブレーキペダルセンサ72は、運転者による図示しないブレーキペダルの操作量すなわちブレーキペダルのストローク量bを検出して、電子制御ユニット35に出力する。   As shown in FIG. 1, an accelerator pedal sensor 71 and a brake pedal sensor 72 are also connected to the electronic control unit 35. The accelerator pedal sensor 71 detects an operation amount of an accelerator pedal (not shown) by the driver, that is, a stroke amount a of the accelerator pedal, and outputs it to the electronic control unit 35. The brake pedal sensor 72 detects an operation amount of a brake pedal (not shown) by the driver, that is, a stroke amount b of the brake pedal, and outputs it to the electronic control unit 35.

次に、上記のように運転者が操舵ハンドル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、運転者の急ぎたいなどの心理状態を車両の操舵特性に反映させる操舵特性変更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、この操舵特性変更プログラムを図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 by the driver to the steering handle 11, as described above, the electronic control unit 35 is A steering characteristic changing program for reflecting a psychological state such as a driver's urgency in the steering characteristic of the vehicle is repeatedly executed every predetermined short time. Hereinafter, this steering characteristic changing program will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.

この操舵特性変更プログラムは、電子制御ユニット35が車両の走行開始を認識すなわち車速センサ33から車速V(≠0)を取得すると、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、図4に示した操舵トルクTd(反力トルクTz)に対する見込み横加速度Gdの変換テーブルに基づき、通常運転時の見込み横加速度GdとなるマップHcを採用する。   When the electronic control unit 35 recognizes the start of traveling of the vehicle, that is, acquires the vehicle speed V (≠ 0) from the vehicle speed sensor 33, execution of the steering characteristic changing program is started in step S10. Then, in step S11, the electronic control unit 35, based on the conversion table of the expected lateral acceleration Gd with respect to the steering torque Td (reaction torque Tz) shown in FIG. Is adopted.

このマップHcは、操舵トルクTd(反力トルクTz)に対して、見込み横加速度Gdがべき乗関数的(上記式4を式5に変形することにより指数関数的)に増加する特性を有している。そして、このマップHcを採用することにより、操舵感覚特性として、運転者がゆったりと操舵ハンドル11を操舵したときに、知覚し得る緩やかに変化する見込み横加速度Gdが得られる。   This map Hc has a characteristic that the expected lateral acceleration Gd increases exponentially with respect to the steering torque Td (reaction torque Tz) (exponentially by transforming the above equation 4 into equation 5). Yes. By adopting this map Hc, the expected lateral acceleration Gd that can be perceived when the driver slowly steers the steering wheel 11 is obtained as the steering feeling characteristic.

すなわち、運転者が操舵ハンドル11を操舵角θとなるように回転すると、図3に示した変換テーブルに基づいて操舵角θに対応した操舵トルクTd(反力トルクTz)が得られる。そして、採用されたマップHcに基づいて操舵トルクTd(反力トルクTz)に対する見込み横加速度Gdが決定され、操舵特性として、同見込み横加速度Gdに対応した目標転舵角δdが決定される。さらに、決定された目標転舵角δdが補正目標転舵角δdaに補正されて、この補正目標転舵角δdaとなるように左右前輪FW1,FW2が転舵される。このように左右前輪FW1,FW2が補正目標転舵角δdaに転舵されることによって、運転者は緩やかに変化する見込み横加速度Gdを知覚しながら車両を旋回させることができる。   That is, when the driver rotates the steering wheel 11 to the steering angle θ, the steering torque Td (reaction torque Tz) corresponding to the steering angle θ is obtained based on the conversion table shown in FIG. Then, the expected lateral acceleration Gd with respect to the steering torque Td (reaction torque Tz) is determined based on the adopted map Hc, and the target turning angle δd corresponding to the expected lateral acceleration Gd is determined as the steering characteristic. Further, the determined target turning angle δd is corrected to the corrected target turning angle δda, and the left and right front wheels FW1, FW2 are turned so as to be the corrected target turning angle δda. Thus, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda, so that the driver can turn the vehicle while perceiving the expected lateral acceleration Gd that changes gently.

前記ステップS11のマップ設定処理後、ステップS12において、電子制御ユニット35は、車両が走行を開始してからの経過時間tが所定の走行経過時間しきい値toよりも大きいか否かを判定する。ここで、走行経過時間しきい値toは、車両が一定時間以上走行を継続していて、ある程度車速Vが安定した状態であるか、言い換えると、車両が加速途中であるか否かを判定するためのしきい値である。なお、この走行経過時間しきい値toは、車種や乗員数の増減に応じて変更することが可能である。   After the map setting process in step S11, in step S12, the electronic control unit 35 determines whether or not an elapsed time t after the vehicle starts traveling is greater than a predetermined traveling elapsed time threshold value to. . Here, the elapsed travel time threshold value “to” determines whether the vehicle continues to travel for a certain time or more and the vehicle speed V is stable to some extent, in other words, whether the vehicle is in the middle of acceleration. For the threshold. The running time threshold value to can be changed according to the increase or decrease of the vehicle type or the number of passengers.

そして、経過時間tが走行経過時間しきい値to以下であれば、車両が未だ加速途中であると判断することができるため、電子制御ユニット35は「No」と判定してステップS18に進み、操舵特性変更プログラムの実行を一旦終了する。このように、操舵特性変更プログラムの実行が一旦終了されると、操舵トルクTd(反力トルクTz)に対する見込み横加速度Gdの特性テーブルは、マップHcに設定された状態に維持される。このように、マップHcが維持されることにより、車両の発進初期(加速途中)においては、滑らかに変化する見込み横加速度Gdに基づき左右前輪FW1,FW2が転舵されるため、同乗者の乗り心地を優先する操舵特性となる。   If the elapsed time t is less than or equal to the elapsed travel time threshold value to, it can be determined that the vehicle is still accelerating, so the electronic control unit 35 determines “No” and proceeds to step S18. The execution of the steering characteristic changing program is once terminated. As described above, once the execution of the steering characteristic changing program is terminated, the characteristic table of the expected lateral acceleration Gd with respect to the steering torque Td (reaction torque Tz) is maintained in the state set in the map Hc. In this way, by maintaining the map Hc, the right and left front wheels FW1, FW2 are steered based on the expected lateral acceleration Gd that smoothly changes during the initial start of the vehicle (in the middle of acceleration). Steering characteristics give priority to comfort.

一方、ステップS12において、経過時間tが走行経過時間しきい値toよりも大きければ、車速Vが比較的安定した状態で車両が走行していると判断することができるため、電子制御ユニット35は「Yes」と判定する。このように、経過時間tが大きくなった状態においては、車両が既に巡航速度で走行しているため、運転者の心理状態が変化する頻度が高くなる。このため、運転者の心理状態の変化を操舵感覚特性に反映させる必要がある。   On the other hand, in step S12, if the elapsed time t is greater than the travel elapsed time threshold value to, it can be determined that the vehicle is traveling with the vehicle speed V being relatively stable. It determines with "Yes." As described above, in the state where the elapsed time t is increased, the vehicle is already traveling at the cruising speed, and thus the frequency of change of the driver's psychological state is increased. For this reason, it is necessary to reflect the change in the driver's psychological state in the steering sense characteristic.

前記ステップS12の判定処理後、電子制御ユニット35は、ステップS13に進み、運転者のアクセルペダルのストローク量aを時間で2回微分した値すなわち運転者のアクセル操作の加速度a”が所定のアクセル操作判定しきい値Atよりも大きいか否かを判定する。具体的に説明すると、電子制御ユニット35は、アクセルペダルセンサ71から出力されたアクセルペダルのストローク量aを取得する。そして、取得したストローク量aを時間で2回微分することにより、運転者がアクセルペダルを踏み込んだときの加速度a”を計算し、アクセル操作判定しきい値Atと比較する。このアクセル操作判定しきい値Atは、例えば、運転者が急峻な加速を要求してトランスミッションのギアをキックダウンさせるようにアクセルペダルを踏み込んだときの加速度に基づいて決定される定数である。なお、アクセル操作判定しきい値Atは、車種や乗員の増減に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。   After the determination process of step S12, the electronic control unit 35 proceeds to step S13, and the value obtained by differentiating the stroke amount a of the driver's accelerator pedal twice with respect to time, that is, the acceleration a ″ of the driver's accelerator operation is a predetermined accelerator. Specifically, the electronic control unit 35 obtains the stroke amount a of the accelerator pedal output from the accelerator pedal sensor 71. Then, it is obtained. By differentiating the stroke amount a twice with respect to time, the acceleration a ″ when the driver depresses the accelerator pedal is calculated and compared with the accelerator operation determination threshold value At. This accelerator operation determination threshold value At is a constant determined based on, for example, the acceleration when the driver depresses the accelerator pedal so as to request a sharp acceleration and kick down the gear of the transmission. Needless to say, the accelerator operation determination threshold value At can be appropriately changed according to the increase or decrease of the vehicle type or the occupant.

したがって、運転者がアクセルペダルを踏み込んだときの加速度a”がアクセル操作判定しきい値At以下であれば、運転者が急峻な加速を要求としていないと判断することができるため、電子制御ユニット35は「No」と判定してステップS18に進む。そして、操舵特性変更プログラムの実行を一旦終了する。一方、運転者がアクセルペダルを踏み込んだときの加速度a”がアクセル操作判定しきい値Atよりも大きければ、運転者が急峻な加速度を要求しているすなわち急ぎたいという心理状態に変化したと判断することができるため、電子制御ユニット35は「Yes」と判定してステップS14に進む。   Therefore, if the acceleration a ″ when the driver depresses the accelerator pedal is equal to or less than the accelerator operation determination threshold value At, it can be determined that the driver does not require a steep acceleration. Determines "No" and proceeds to step S18. Then, the execution of the steering characteristic changing program is once ended. On the other hand, if the acceleration a ″ when the driver depresses the accelerator pedal is greater than the accelerator operation determination threshold value At, it is determined that the driver has requested a steep acceleration, that is, has changed to a psychological state of wanting to hurry. Therefore, the electronic control unit 35 determines “Yes” and proceeds to step S14.

ステップS14においては、電子制御ユニット35は、運転者のブレーキペダルのストローク量bを時間で2回微分した値すなわち運転者のブレーキ操作の加速度b”が所定のブレーキ操作判定しきい値Btよりも大きいか否かを判定する。具体的に説明すると、電子制御ユニット35は、ブレーキペダルセンサ72から出力されたブレーキペダルのストローク量bを取得する。そして、取得したストローク量bを時間で2回微分することにより、運転者がブレーキペダルを踏み込んだときの加速度b”を計算し、ブレーキ操作判定しきい値Btと比較する。このブレーキ操作判定しきい値Btは、例えば、運転者が急峻な減速を要求してブレーキペダルを踏み込んだときの加速度に基づいて決定される定数である。なお、ブレーキ操作判定しきい値Btも、車種や乗員の増減に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。   In step S14, the electronic control unit 35 determines that a value obtained by differentiating the stroke amount b of the driver's brake pedal twice with respect to time, that is, the acceleration b ″ of the driver's brake operation, is greater than a predetermined brake operation determination threshold value Bt. More specifically, the electronic control unit 35 acquires the brake pedal stroke amount b output from the brake pedal sensor 72. Then, the acquired stroke amount b is obtained twice in time. By differentiating, the acceleration b ″ when the driver depresses the brake pedal is calculated and compared with the brake operation determination threshold value Bt. The brake operation determination threshold value Bt is a constant determined based on, for example, acceleration when the driver depresses the brake pedal by requesting rapid deceleration. Needless to say, the brake operation determination threshold value Bt can also be appropriately changed according to the increase or decrease of the vehicle type or passengers.

したがって、運転者がブレーキペダルを踏み込んだときの加速度b”がブレーキ操作判定しきい値Bt以下であれば、運転者が急峻な減速を要求していないと判断することができるため、電子制御ユニット35は「No」と判定してステップS18に進む。そして、操舵特性変更プログラムの実行を一旦終了する。一方、運転者がブレーキペダルを踏み込んだときの加速度b”がブレーキ操作判定しきい値Btよりも大きければ、運転者が急峻な減速を要求していると判断することができるため、電子制御ユニット35は「Yes」と判定してステップS15に進む。   Therefore, if the acceleration b ″ when the driver depresses the brake pedal is equal to or less than the brake operation determination threshold value Bt, it can be determined that the driver does not request a sharp deceleration. 35 is determined as “No”, and the process proceeds to Step S18. Then, the execution of the steering characteristic changing program is once ended. On the other hand, if the acceleration b ″ when the driver depresses the brake pedal is larger than the brake operation determination threshold value Bt, it can be determined that the driver is requesting rapid deceleration. 35 determines “Yes” and proceeds to step S15.

ステップS15においては、電子制御ユニット35は、運転者の操舵ハンドル11の操舵角θを時間で2回微分した値すなわち運転者の操舵ハンドル11操作の加速度θ”が所定のステアリング判定しきい値Stよりも大きいか否かを判定する。具体的に説明すると、電子制御ユニット35は、操舵角センサ31から出力された操舵ハンドル11の操舵角θを取得する。そして、取得した操舵角θを時間で2回微分することにより、運転者が操舵ハンドル11を操舵したときの加速度θ”を計算し、ステアリング判定しきい値Stと比較する。このステアリング判定しきい値Stは、例えば、運転者が急峻な旋回を要求して操舵ハンドル11を操舵したときに加速度に基づいて決定される定数である。なお、ステアリング判定しきい値Stも、車種や乗員の増減に応じて適宜変更可能であることはいうまでもない。   In step S15, the electronic control unit 35 determines that the value obtained by differentiating the steering angle θ of the steering wheel 11 of the driver twice with respect to time, that is, the acceleration θ ″ of the steering wheel 11 operation by the driver is a predetermined steering determination threshold value St. More specifically, the electronic control unit 35 acquires the steering angle θ of the steering handle 11 output from the steering angle sensor 31. The acquired steering angle θ is used as the time. , The acceleration θ ″ when the driver steers the steering wheel 11 is calculated and compared with the steering determination threshold value St. The steering determination threshold value St is a constant that is determined based on acceleration, for example, when the driver requests a sharp turn and steers the steering wheel 11. Needless to say, the steering determination threshold value St can be appropriately changed according to the increase or decrease of the vehicle type or the occupant.

したがって、運転者が操舵ハンドル11を操舵したときに加速度θ”がステアリング判定しきい値St以下であれば、運転者が急峻な旋回を要求していないと判断することができるため、電子制御ユニット35は「No」と判定してステップS18に進む。そして、操舵特性変更プログラムの実行を一旦終了する。一方、運転者が操舵ハンドル11を操舵したときの加速度θ”がステアリング判定しきい値Stよりも大きければ、運転者が急峻な旋回を要求していると判断することができるため、電子制御ユニット35は「Yes」と判定してステップS16に進む。   Therefore, if the acceleration θ ″ is equal to or smaller than the steering determination threshold value St when the driver steers the steering handle 11, it can be determined that the driver does not request a sharp turn. 35 is determined as “No”, and the process proceeds to Step S18. Then, the execution of the steering characteristic changing program is once ended. On the other hand, if the acceleration θ ″ when the driver steers the steering wheel 11 is larger than the steering determination threshold St, it can be determined that the driver is requesting a sharp turn. 35 determines “Yes” and proceeds to step S16.

ステップS16においては、電子制御ユニット35は、図4に示した操舵トルクTd(反力トルクTz)に対する見込み横加速度Gdの変換テーブルに基づき、運転者の操舵に対して転舵応答性が高いすなわちクイックな操舵特性となるマップHqを採用する。これは、このステップS16の処理が、前記ステップS13、S14およびステップS15の「Yes」判定に基づいて実行されるすなわち運転者の心理状態が急ぎたいなどの心理状態に変化していると推定されるためである。このマップHqも、操舵トルクTd(反力トルクTz)に対して見込み横加速度Gdがべき乗関数的(または指数関数的)に増加する特性を有しており、操舵トルクTd(反力トルクTz)が大きくなるに従ってマップHcの見込み横加速度Gdよりも大きな値を有する。そして、このマップHqを採用することにより、車両の操舵特性をクイックとなるように変更することができる。   In step S16, the electronic control unit 35 has a high steering response to the driver's steering based on the conversion table of the expected lateral acceleration Gd with respect to the steering torque Td (reaction torque Tz) shown in FIG. The map Hq is used for quick steering characteristics. This is presumed that the process of step S16 is executed based on the “Yes” determination of steps S13, S14 and S15, that is, the driver's psychological state is changing to a psychological state such as wanting to hurry. Because. This map Hq also has a characteristic that the expected lateral acceleration Gd increases exponentially with respect to the steering torque Td (reaction torque Tz), and the steering torque Td (reaction torque Tz). As the value increases, the map Hc has a larger value than the expected lateral acceleration Gd. Then, by adopting this map Hq, the steering characteristic of the vehicle can be changed to be quick.

すなわち、運転者が操舵ハンドル11を操舵角θとなるように回転すると、図3に示した変換テーブルに基づいて操舵角θに対応した操舵トルクTd(反力トルクTz)が得られる。そして、採用されたマップHqに基づいて操舵トルクTd(反力トルクTz)に対する見込み横加速度Gd’が決定され、同見込み横加速度Gd’に対応した目標転舵角δd’が決定される。さらに、決定された目標転舵角δd’が補正目標転舵角δda’に補正されて、この補正目標転舵角δda’となるように左右前輪FW1,FW2が転舵される。ここで、マップHqを採用したときの補正目標転舵角δda’は、マップHcを採用したときの補正目標転舵角δdaよりも大きくなる。このため、運転者が同一の操舵角θだけ操舵ハンドル11を回動した場合には、通常運転時に比べて、より大きな見込み横加速度Gdを知覚しながら車両が旋回する。言い換えると、同一の操舵角θだけ操舵ハンドル11を回動した場合には、車両がより機敏に旋回する。これにより、車両の操舵特性(運動特性)として、運転者の操舵に対する転舵応答性が高くなり、クイックな操舵特性とすることができる。   That is, when the driver rotates the steering wheel 11 to the steering angle θ, the steering torque Td (reaction torque Tz) corresponding to the steering angle θ is obtained based on the conversion table shown in FIG. Then, the expected lateral acceleration Gd ′ with respect to the steering torque Td (reaction torque Tz) is determined based on the adopted map Hq, and the target turning angle δd ′ corresponding to the expected lateral acceleration Gd ′ is determined. Further, the determined target turning angle δd 'is corrected to the corrected target turning angle δda', and the left and right front wheels FW1, FW2 are turned so as to be the corrected target turning angle δda '. Here, the corrected target turning angle δda ′ when the map Hq is adopted is larger than the corrected target turning angle δda when the map Hc is adopted. For this reason, when the driver rotates the steering handle 11 by the same steering angle θ, the vehicle turns while perceiving a larger expected lateral acceleration Gd than during normal driving. In other words, when the steering handle 11 is rotated by the same steering angle θ, the vehicle turns more quickly. Thereby, as a steering characteristic (motion characteristic) of the vehicle, the steering response to the driver's steering is enhanced, and a quick steering characteristic can be obtained.

また、マップHqを採用した場合においても、運転者の操舵ハンドル11の操舵角θに対する操舵トルクTd(反力トルクTz)は、通常運転時と同様に、図3に示す特性テーブルに基づいて決定される。このため、運転者は、操舵ハンドル11を操舵したときに知覚する操舵トルクTd(反力トルクTz)は、通常運転時と相違しない。したがって、マップHqが採用された場合であっても、操舵ハンドル11の操舵感覚特性は通常運転時と同一であり、操舵特性のみを機敏にすなわちクイックとなるように変更される。これにより、運転者の心理状態が変化して、車両をきびきびと走行させたい場合であっても、操舵感覚特性が損なわれることがなく、車両の操舵特性のみが変更される。   Even when the map Hq is adopted, the steering torque Td (reaction torque Tz) with respect to the steering angle θ of the driver's steering wheel 11 is determined based on the characteristic table shown in FIG. Is done. Therefore, the steering torque Td (reaction force torque Tz) perceived when the driver steers the steering handle 11 is not different from that during normal driving. Therefore, even when the map Hq is employed, the steering feel characteristic of the steering wheel 11 is the same as that during normal driving, and only the steering characteristic is changed to be quick, that is, quick. As a result, even if the driver's psychological state changes and it is desired to make the vehicle run crisply, the steering feeling characteristic is not impaired, and only the vehicle steering characteristic is changed.

前記ステップS16のマップ変更処理後、電子制御ユニット35は、ステップS17にて、現在の車速Vが所定の車速Voよりも小さいか否かを判定する。すなわち、電子制御ユニット35は、車速センサ33から供給された検出値に基づき、車速Vが所定の車速Vo以上であれば、「No」と判定して繰り返しステップS17を実行する。これは、前記ステップS16の操舵特性変更後、車両の走行が継続されているため、変更されたマップHqの採用を継続するためである。一方、車速Vが所定の車速Voよりも小さければ、「Yes」と判定してステップS18に進み、操舵特性変更プログラムの実行を一旦終了する。なお、所定の車速Voは、変更した操舵特性が有効となる車速に基づいて決定される定数である。   After the map change process in step S16, the electronic control unit 35 determines in step S17 whether or not the current vehicle speed V is smaller than a predetermined vehicle speed Vo. That is, if the vehicle speed V is equal to or higher than the predetermined vehicle speed Vo based on the detection value supplied from the vehicle speed sensor 33, the electronic control unit 35 determines “No” and repeatedly executes step S17. This is for continuing the adoption of the changed map Hq because the vehicle continues to travel after the change of the steering characteristics in step S16. On the other hand, if the vehicle speed V is lower than the predetermined vehicle speed Vo, it is determined as “Yes”, the process proceeds to step S18, and the execution of the steering characteristic changing program is once ended. The predetermined vehicle speed Vo is a constant determined based on the vehicle speed at which the changed steering characteristic is effective.

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(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 the human perceptual characteristic while feeling the reaction force according to the Weber-Hefner 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 changing Expression 4 to Expression 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.

また、本実施形態によれば、運転者の車両操作量すなわちアクセルペダルのストローク量a、ブレーキペダルのストローク量bおよび操舵ハンドル11の操舵角θに基づいて、電子制御ユニット35は、これら各操作量の変化量すなわち加速度a”、加速度b”および加速度θ”と所定のしきい値とを比較することにより運転者の心理状態を推定することができる。そして、運転者の心理状態が急ぎたい(きびきびと車両を走行させたい)という心理状態であると推定すると、電子制御ユニット35は、操舵トルクTd(反力トルクTz)に対する見込み横加速度Gdが大きくなるマップHqを採用して、運転者の心理状態(あるいは、運転者の意思)を反映した操舵特性に変更することができる。これにより、運転者の意思に忠実な車両の運動状態の確保すなわち運転者の心理状態が変化した状況下における運転操作に車両の運動状態を合わせることができ、運転者は、快適に車両を運転することができる。一方で、運転者は、自身の意思が車両の運動状態に確実に反映されていると実感できることにより、イライラや急ぎたいなどの心理状態の悪化を是正することもできる。   Further, according to the present embodiment, the electronic control unit 35 performs each of these operations based on the vehicle operation amount of the driver, that is, the stroke amount a of the accelerator pedal, the stroke amount b of the brake pedal, and the steering angle θ of the steering handle 11. The driver's psychological state can be estimated by comparing the change amount of the quantity, that is, the acceleration a ″, the acceleration b ″ and the acceleration θ ″ with a predetermined threshold value. If the electronic control unit 35 estimates that it is a psychological state (want to drive the vehicle crisply), the electronic control unit 35 adopts a map Hq in which the expected lateral acceleration Gd with respect to the steering torque Td (reaction torque Tz) becomes large, and the driver The steering characteristic can be changed to reflect the psychological state of the vehicle (or the driver's intention), thereby ensuring the vehicle's movement state faithful to the driver's intention. In other words, the vehicle's motion state can be matched to the driving operation under a situation where the driver's psychological state has changed, and the driver can drive the vehicle comfortably. By being able to feel that it is reliably reflected in the motion state of the vehicle, it is possible to correct deterioration of the psychological state such as irritability and urgency.

さらに、電子制御ユニット35は、運転者の心理状態の変化を推定して操舵特性を変更する場合であっても、運転者の操舵ハンドル11の操舵感覚特性は変更しない。すなわち、電子制御ユニット35は、運転者の心理状態が変化した場合であっても、図3に示した操舵角θに対する操舵トルクTd(反力トルクTz)の変換テーブルを採用し続ける。このため、運転者の操舵感覚特性は、操舵特性が変更されても同一であるため、ウェーバー・ヘフナーの法則に従って極めて容易に車両を走行させることができ好適である。   Further, the electronic control unit 35 does not change the steering sensation characteristic of the steering handle 11 of the driver, even when the steering characteristic is changed by estimating the change of the driver's psychological state. That is, the electronic control unit 35 continues to adopt the conversion table of the steering torque Td (reaction force torque Tz) with respect to the steering angle θ shown in FIG. 3 even when the driver's psychological state changes. For this reason, the steering feeling characteristic of the driver is the same even if the steering characteristic is changed. Therefore, the vehicle can be driven very easily according to the Weber-Hefner law, which is preferable.

第1変形例
上記実施形態における操舵特性変更プログラムは、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操舵特性変更プログラムを適用して実施することも可能である。以下、この第1変形例について説明する。この第1変形例においては、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38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、この第1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操舵特性変更プログラムは、上記実施形態の操舵特性変更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。
First Modification The steering characteristic changing program in the above embodiment is applied to a steering apparatus that employs lateral acceleration as a motion state quantity. Instead of this, the steering characteristic changing program can be applied to a steering apparatus that employs a yaw rate as a motion state quantity. Hereinafter, this first modification will be described. In the first modification, as shown by a broken line in FIG. 1, the steering device detects an actual yaw rate γ, which is a motion state quantity that can be perceived by the driver, instead of the lateral acceleration sensor 34 in the above embodiment. A yaw rate sensor 38 is provided. 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. In addition, the steering characteristic change program applied to the steering device that uses the yaw rate according to the first modification as the motion state quantity is the same as the steering characteristic change program of the above-described embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

この第1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7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 the first 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8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. 8 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9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 the yaw rate γ of the left and right front wheels FW1 and FW2 while running the vehicle while changing the vehicle speed V. Then, the turning angle conversion unit 55 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 with reference to this table. 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38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 38, 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. Further, when the actual yaw rate γ exceeds the expected yaw rate γd, the correction 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 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7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. 7, the code | symbol same as FIG. 2 of the said embodiment is attached | subjected, and the description is abbreviate | omitted.

そして、上記説明した第1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。   In the first modified example described above, the steering angle θ as an 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 is also converted. Td is converted to the expected yaw rate γd by the torque-yaw rate conversion unit 54, and the left and right front wheels FW1, FW2 are corrected to generate the expected yaw rate γd by the turning angle conversion unit 55, the turning angle correction unit 63, and the drive control unit 62. The vehicle is steered to the 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(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 exponentially with respect to θ (exponentially by changing equation 19 in the same way as changing from equation 4 to equation 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.

また、この第1変形例においても、操舵特性変更プログラムを実行することにより、運転者の車両操作量すなわちアクセルペダルのストローク量a、ブレーキペダルのストローク量bおよび操舵ハンドル11の操舵角θに基づいて、電子制御ユニット35は、これら各操作量の変化量すなわち加速度a”、加速度b”および加速度θ”と所定のしきい値とを比較することにより運転者の心理状態を推定することができる。そして、運転者の心理状態が急ぎたい(きびきびと車両を走行させたい)という心理状態であると推定すると、電子制御ユニット35は、操舵トルクTd(反力トルクTz)に対する見込みヨーレートγdが大きくなるマップHqを採用して、運転者の心理状態(あるいは、運転者の意思)を反映した操舵特性に変更することができる。これにより、運転者の意思に忠実な車両の運動状態の確保すなわち運転者の心理状態が変化した状況下における運転操作に車両の運動状態を合わせることができ、運転者は、快適に車両を運転することができる。一方で、運転者は、自身の意思が車両の運動状態に確実に反映されていると実感できることにより、イライラや急ぎたいなどの心理状態の悪化を是正することもできる。   Also in this first modified example, by executing the steering characteristic changing program, the vehicle operation amount of the driver, that is, the stroke amount a of the accelerator pedal, the stroke amount b of the brake pedal, and the steering angle θ of the steering handle 11 are determined. Thus, the electronic control unit 35 can estimate the driver's psychological state by comparing the amount of change of each operation amount, that is, the acceleration a ″, the acceleration b ″, and the acceleration θ ″ with predetermined threshold values. Then, if it is estimated that the driver's psychological state is a psychological state that he / she wants to hurry (i.e., wants to drive the vehicle crisply), the electronic control unit 35 has a large expected yaw rate γd with respect to the steering torque Td (reaction torque Tz). Can be changed to steering characteristics that reflect the driver's psychological state (or driver's intention) This ensures the vehicle's movement state that is faithful to the driver's intention, that is, the vehicle's movement state can be adjusted to the driving operation in a situation where the driver's psychological state has changed, and the driver can comfortably move the vehicle. On the other hand, the driver can correct the deterioration of the psychological state such as irritability or hurry by being able to realize that his intention is surely reflected in the motion state of the vehicle.

さらに、電子制御ユニット35は、運転者の心理状態の変化を推定して操舵特性を変更する場合であっても、運転者の操舵ハンドル11の操舵感覚特性は変更しない。すなわち、電子制御ユニット35は、運転者の心理状態が変化した場合であっても、図3に示した操舵角θに対する操舵トルクTd(反力トルクTz)の変換テーブルを採用し続ける。このため、運転者の操舵感覚特性は、操舵特性が変更されても同一であるため、ウェーバー・ヘフナーの法則に従って極めて容易に車両を走行させることができ好適である。   Further, the electronic control unit 35 does not change the steering sensation characteristic of the steering handle 11 of the driver, even when the steering characteristic is changed by estimating the change of the driver's psychological state. That is, the electronic control unit 35 continues to adopt the conversion table of the steering torque Td (reaction force torque Tz) with respect to the steering angle θ shown in FIG. 3 even when the driver's psychological state changes. For this reason, the steering feeling characteristic of the driver is the same even if the steering characteristic is changed. Therefore, the vehicle can be driven very easily according to the Weber-Hefner law, which is preferable.

第2変形例
上記実施形態における操舵特性変更プログラムは、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。また、上記第1変形例における操舵特性変更プログラムは、運動状態量としてのヨーレートを採用した操舵装置に適用して実施した。これらに代えて、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、この第2変形例について説明する。この第2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、この第2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操舵特性変更プログラムは、上記実施形態の操舵特性変更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。
Second Modification The steering characteristic change program in the above embodiment is applied to a steering apparatus that employs lateral acceleration as a motion state quantity. Further, the steering characteristic changing program in the first modified example is applied to a steering apparatus that employs a yaw rate as a motion state quantity. Instead of these, the present invention can also be applied to a steering apparatus that employs a turning curvature as a motion state quantity. Hereinafter, this second modification will be described. Also in the second 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. Further, the steering characteristic change program applied to the steering device that uses the turning curvature as the motion state quantity according to the second modified example is the same as the steering characteristic change program of the above-described embodiment, and thus detailed description thereof is omitted. .

この第2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10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 the second 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11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 a characteristic as shown in FIG. 11 in which the expected turning curvature ρd with respect to the steering torque Td is stored instead of the calculation 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12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38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 38 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10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. 10, the code | symbol same as FIG. 2 of the said embodiment is attached | subjected, and the description is abbreviate | omitted.

そして、上記説明した第2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 second 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 is also converted. Td is converted to the expected turning curvature ρd by the torque-turning curvature conversion unit 56, and the left and right front wheels FW1, FW2 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 corrected target turning angle δda required for 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(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 a physical quantity that can be visually perceived, and the turning curvature ρ is controlled to be equal to the expected turning curvature ρd. Further, the expected turning curvature ρd is also steered. It changes exponentially 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.

また、転舵角補正部64は、車両に実際に発生している実旋回曲率ρ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、車両は操舵ハンドル11の操舵角θに正確に対応した実旋回曲率ρで旋回する。その結果、運転者は、人間の知覚特性にさらに正確に合った旋回曲率を知覚しながら、操舵ハンドル11を操作できるようになるので、車両の運転がさらに簡単になる。さらに、具体的な作用効果についても、上記実施形態の横加速度を旋回曲率に換えた点を除けば、同じである。   Further, the turning angle correction unit 64 corrects the target turning angle δd so that the actual turning curvature ρ actually generated in the vehicle accurately corresponds to the steering angle θ of the steering handle 11, so that the vehicle is steered. The vehicle turns with an actual turning curvature ρ that accurately corresponds to the steering angle θ of the handle 11. As a result, the driver can operate the steering wheel 11 while perceiving a turning curvature that more accurately matches the human perceptual characteristics, and thus the driving of the vehicle is further simplified. Further, the specific operational effects are the same except that the lateral acceleration of the above embodiment is changed to the turning curvature.

また、この第2変形例においても、操舵特性変更プログラムを実行することにより、運転者の車両操作量すなわちアクセルペダルのストローク量a、ブレーキペダルのストローク量bおよび操舵ハンドル11の操舵角θに基づいて、電子制御ユニット35は、これら各操作量の変化量すなわち加速度a”、加速度b”および加速度θ”と所定のしきい値とを比較することにより運転者の心理状態を推定することができる。そして、運転者の心理状態が急ぎたい(きびきびと車両を走行させたい)という心理状態であると推定すると、電子制御ユニット35は、操舵トルクTd(反力トルクTz)に対する見込み旋回曲率ρdが大きくなるマップHqを採用して、運転者の心理状態(あるいは、運転者の意思)を反映した操舵特性に変更することができる。これにより、運転者の意思に忠実な車両の運動状態の確保すなわち運転者の心理状態が変化した状況下における運転操作に車両の運動状態を合わせることができ、運転者は、快適に車両を運転することができる。一方で、運転者は、自身の意思が車両の運動状態に確実に反映されていると実感できることにより、イライラや急ぎたいなどの心理状態の悪化を是正することもできる。   Also in the second modification, by executing the steering characteristic changing program, the vehicle operation amount of the driver, that is, the stroke amount a of the accelerator pedal, the stroke amount b of the brake pedal, and the steering angle θ of the steering handle 11 are determined. Thus, the electronic control unit 35 can estimate the driver's psychological state by comparing the amount of change of each operation amount, that is, the acceleration a ″, the acceleration b ″, and the acceleration θ ″ with predetermined threshold values. When the electronic control unit 35 estimates that the driver's psychological state is a psychological state in which he wants to rush (wish and drive the vehicle), the electronic control unit 35 has an expected turning curvature ρd with respect to the steering torque Td (reaction torque Tz). By adopting the map Hq that becomes larger, it is possible to change the steering characteristics to reflect the driver's psychological state (or the driver's intention). As a result, it is possible to ensure the vehicle's movement state that is faithful to the driver's intention, that is, to adjust the vehicle's movement state to the driving operation in a situation where the driver's psychological state has changed, and the driver can drive the vehicle comfortably. On the other hand, the driver can correct the deterioration of the psychological state such as irritability and urgency by realizing that his / her intention is surely reflected in the motion state of the vehicle.

さらに、電子制御ユニット35は、運転者の心理状態の変化を推定して操舵特性を変更する場合であっても、運転者の操舵ハンドル11の操舵感覚特性は変更しない。すなわち、電子制御ユニット35は、運転者の心理状態が変化した場合であっても、図3に示した操舵角θに対する操舵トルクTd(反力トルクTz)の変換テーブルを採用し続ける。このため、運転者の操舵感覚特性は、操舵特性が変更されても同一であるため、ウェーバー・ヘフナーの法則に従って極めて容易に車両を走行させることができ好適である。   Further, the electronic control unit 35 does not change the steering sensation characteristic of the steering handle 11 of the driver, even when the steering characteristic is changed by estimating the change of the driver's psychological state. That is, the electronic control unit 35 continues to adopt the conversion table of the steering torque Td (reaction force torque Tz) with respect to the steering angle θ shown in FIG. 3 even when the driver's psychological state changes. For this reason, the steering feeling characteristic of the driver is the same even if the steering characteristic is changed. Therefore, the vehicle can be driven very easily according to the Weber-Hefner law, which is preferable.

第3変形例
上記実施形態においては、操舵ハンドル11の操作入力値として操舵角θを利用するように実施した。これに代えて、操舵ハンドル11の操作入力値として操舵トルクTを利用するように変形して実施することも可能である。以下、この第3変形例について説明する。この第3変形例においては、図1に破線で示すように、電子制御ユニット35に、操舵トルクセンサ39が接続されている。操舵トルクセンサ39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を検出して出力する。また、この第3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39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。
Third Modification In the above embodiment, the steering angle θ is used as the operation input value of the steering handle 11. Instead of this, it is also possible to carry out the modification by using the steering torque T as the operation input value of the steering handle 11. Hereinafter, this third modification will be described. In the third modification, a steering torque sensor 39 is connected to the electronic control unit 35 as indicated by a broken line in FIG. The steering torque sensor 39 is assembled to the steering input shaft 12 and detects and outputs the steering torque T applied to the steering handle 11. Moreover, in this 3rd modification, the displacement-torque conversion part 51 is not provided in the functional block diagram of FIG. 2 showing the computer program regarding steering operation, The torque-lateral acceleration conversion part 52 is the said implementation. Instead of the steering torque Td calculated by the displacement-torque conversion unit 51 in the embodiment, 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 39. . 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.

この第3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(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。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 the third modification, the steering torque T as the driver's operation input value 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 steering By the angle correction 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. Also in this case, the steering torque T is a physical quantity that can be perceived by the driver from the steering handle 11, and the expected lateral acceleration Gd changes exponentially with respect to the steering torque T. 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. 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.

また、上記実施形態による車両の操舵制御と、前記第3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。   The vehicle steering control according to the above embodiment and the vehicle steering control according to the third 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.

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、アクセルペダルのストローク量a、ブレーキペダルのストローク量bおよび操舵ハンドル11の操舵角θに基づいて運転者の心理状態を推定するように実施した。しかし、これらの値のうちの少なくとも一つに基づいて運転者の心理状態を推定することも可能である。この場合においても、判定しきい値を適宜設定することにより、運転者の心理状態を推定することができる。また、逆に、上記各値にさらに他の検出値(例えば、車両のトランスミッションの変速回数など)を採用して運転者の心理状態を推定することも可能である。この場合には、さらに精度よく運転者の心理状態を推定することができる。   For example, in the above-described embodiment and each modified example, the psychological state of the driver is estimated based on the stroke amount a of the accelerator pedal, the stroke amount b of the brake pedal, and the steering angle θ of the steering handle 11. However, it is also possible to estimate the driver's psychological state based on at least one of these values. Even in this case, the psychological state of the driver can be estimated by appropriately setting the determination threshold value. Conversely, it is also possible to estimate the driver's psychological state by adopting other detection values (for example, the number of shifts of the transmission of the vehicle) for each of the above values. In this case, the psychological state of the driver can be estimated with higher accuracy.

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 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.

本発明の実施形態および各変形例に係る車両の操舵装置の概略図である。It is the schematic of the steering apparatus of the vehicle which concerns on embodiment and each modification of this 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操舵特性変更プログラムを示すフローチャートである。2 is a flowchart showing a steering characteristic changing program executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to the embodiment of the present invention. 本発明の第1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。It is a functional block diagram functionally showing the computer program process of the steering control performed in the electronic control unit of FIG. 1 according to the first 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. 本発明の第2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. 10 is a functional block diagram functionally representing a computer program process of turning control executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to a second 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…ヨーレートセンサ、39…操舵トルクセンサ、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、71…アクセルペダルセンサ、72…ブレーキペダルセンサ
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 ... Yaw rate sensor, 39 ... Steering torque 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, 71 ... accelerator pedal sensor, 72 ... brake pedal sensor

Claims (6)

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、同操舵ハンドルに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操舵装置において、前記転舵制御装置を、
前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、
車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運転状態を表していて前記操舵ハンドルに対する操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量を、前記検出された操作入力値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、
車両運転中の運転者の心理状態を推定する心理状態推定手段と、
前記心理状態推定手段によって推定した心理状態を反映して、前記運動状態量計算手段によって計算した車両の見込み運動状態量を変更する見込み運動状態量変更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。
A steering handle that is operated by a driver to steer the vehicle, a reaction force actuator that applies a reaction force to the steering handle, a steering actuator that steers the steered wheel, and an operation of the steering handle In a steering by wire type vehicle steering apparatus provided with a steering control device that drives and controls the steering actuator to steer the steered wheels, the steering control device includes:
An operation input value detecting means for detecting an operation input value of a driver for the steering wheel;
The estimated motion state quantity of the vehicle, which represents the driving state of the vehicle that can be perceived by the driver in relation to the turning of the vehicle and has a predetermined exponential or exponential relationship with the operation input value to the steering handle, is detected. Motion state quantity calculating means for calculating using the manipulated input value;
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;
Steering control means for controlling the steered actuator according to the calculated steered angle and steering the steered wheel to the steered angle calculated in the same manner;
Psychological state estimating means for estimating the psychological state of the driver while driving the vehicle;
Steering-by-wire, comprising: an expected motion state quantity changing means for changing the expected motion state quantity of the vehicle calculated by the motion state quantity calculating means, reflecting the psychological state estimated by the psychological state estimating means. Type vehicle steering 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操舵装置において、
前記心理状態推定手段は、前記運転者による車両の運転操作に基づいて前記運転者の心理状態を推定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操舵装置。
The steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to claim 1,
The psychological state estimating unit estimates a psychological state of the driver based on a driving operation of the vehicle by the driver, and is a steering-by-wire vehicle steering apparatus.
請求項2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、
前記運転者による車両の運転操作は、前記運転者のアクセルペダル操作、ブレーキペダル操作および操舵ハンドル操作のうちの少なくとも一つであ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操舵装置。
In the steering device for a steering-by-wire vehicle according to claim 2,
The vehicle steering operation of the vehicle by the driver is at least one of an accelerator pedal operation, a brake pedal operation, and a steering handle operation by the driver.
請求項1ないし請求項3のうちのいずれか一つ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変更手段によって変更する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 any one of claims 1 to 3,
A steering-by-wire vehicle steering apparatus in which the expected motion state quantity changed by the expected motion state quantity changing means is any one of a lateral acceleration, a yaw rate, and a turning curvature of the vehicle.
請求項1ないし請求項4のうちのいずれか一つ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、
前記操作入力値検出手段を、前記操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサで構成するとともに、
前記運動状態量計算手段を、前記検出された変位量を前記操舵ハンドルに付与される操作力に変換する操作力変換手段と、前記変換された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換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 any one of claims 1 to 4,
The operation input value detection means includes a displacement amount sensor that detects the displacement amount of the steering wheel,
The motion state quantity calculating means includes an operation force conversion means for converting the detected displacement amount into an operation force applied to the steering handle, and an exercise state for converting the converted operation force into the expected motion state quantity. A steering-by-wire type vehicle steering apparatus characterized by comprising a quantity conversion means.
請求項1ないし請求項4のうちのいずれか一つ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、
前記操作入力値検出手段を、前記操舵ハンドルに付与される操作力を検出する操作力センサで構成するとともに、
前記運動量状態計算手段を、前記検出された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段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 any one of claims 1 to 4,
The operation input value detection means includes an operation force sensor that detects an operation force applied to the steering handle,
A steering-by-wire steering apparatus for a vehicle according to claim 1, wherein the momentum state calculating means is constituted by a movement state quantity converting means for converting the detected operation force into the expected movement state quantity.
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JP2008074261A (en) * 2006-09-21 2008-04-03 Toyota Motor Corp Operator taste presumption device
JP2009083542A (en) * 2007-09-27 2009-04-23 Toyota Motor Corp Vehicle control device

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