JP4657514B2 - 操縦性・安定性フィーリング評価用位相遅れ検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転操作に対する人間の感覚の位相遅れを検出する操縦性・安定性フィーリング評価用位相遅れ検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から車両の挙動を数値化して把握する試みが多数行われており、特に様々な物理量を計測するセンサにより車両の挙動は比較的良好に数値化されている。従って、これらの数値化された情報を利用して、車両の性能向上のための改良或いは車両の評価が行われ、一定の成果を得ている。
【０００３】
しかしながら、車両の絶対性能に関しては、各種の物理量の計測による改良、評価が有効である一方、運転者等の車両の乗員が感じる感覚的性能に関しては、車両の乗員が感じる感覚が、これらの物理量を計測するセンサによる結果と一致しないことが多々あり、数値化が困難である。
【０００４】
このような問題に対処するため、例えば、特開平９−１１９２９号公報には、車両に取付けた加速度センサ、ブレーキペダルに取付けた踏力センサとストロークセンサの計測値を処理した操作フィーリングの指標値を、ニューラルネットワークに入力して複数のブレーキ操作のフィーリングを精度良く推定する技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、操縦性・安定性のフィーリングは、運転操作に対する各所の位相遅れに相関があり、乗員の乗車位置での位相遅れを検出することで、乗員が感じる操縦性・安定性のフィーリングを適切に数値化することが可能となる。従来の技術では、運転操作に対する乗車位置での位相遅れが考慮されておらず、一義的に各部の挙動を検出するのみでは、操縦性・安定性のフィーリングに関係しない情報を取込む可能性があり、操縦性・安定性フィーリングの評価が不適切なものとなる虞がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、運転操作に対する人間の感覚の位相遅れを乗車位置で検出し、操縦性・安定性に直結した情報を収集することのできる操縦性・安定性評価用位相遅れ検出装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、乗員の乗車位置に一端が固定され、特定の軸を中心とした方向に予め定められた捩り剛性を有する捩りばね手段と、上記捩りばね手段の他端に固定され、予め定められた慣性マスを有する重鎮と、上記特定の軸の周りの上記重鎮の回転を検出する回転検出手段とを備え、上記回転検出手段の検出結果に基づいて、運転操作に対して乗員が感じる位相遅れを推定することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記捩りばね手段に、上記重鎮の回転を減衰させる減衰手段を併設したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、上記特定の軸を、鉛直方向の軸とすることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、上記特定の軸を、車両の長手方向の中心軸に平行な軸とすることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、上記特定の軸を、車両の長手方向の中心軸に直交し、且つ水平方向の軸とすることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１，２，３，４，５の何れか一に記載の発明において、上記位相遅れを、車両の操舵装置の操舵角と上記重鎮の回転角との位相差とすることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１，２，３，４，５，６の何れか一に記載の発明において、上記捩りばね手段の一端を、車両の座席の取付け位置に台座を介して固定することを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項１，２，３，４，５，６，７の何れか一に記載の発明において、上記捩りばね手段の捩り剛性を、車体に固定される座席の捩り剛性と、この座席に着座する乗員の捩り剛性とを合成した値と同等なものとし、上記重鎮の慣性マスを、上記座席の慣性マスと上記乗員の慣性マスとを合成した値と同等なものとすることを特徴とする。
【００１５】
すなわち、請求項１記載の発明は、特定の軸を中心とした方向に予め定められた捩り剛性を有する捩りばね手段の一端を乗車位置に固定し、戻りばね手段の他端に予め定められた慣性マスを有する重鎮を固定する。そして、特定の軸の周りの重鎮の回転を検出し、その検出結果に基づいて、運転操作に対して乗員が感じる位相遅れを推定することで、操縦性・安定性に直結した情報を収集し、乗員のフィーリングを数値化して操縦性・安定性の評価を可能とする。
【００１６】
その際、請求項２記載の発明のように、捩りばね手段には、重鎮の回転を減衰させる減衰手段を併設することが望ましく、実際の乗員の減衰特性を近似したダンパー作用を持たせることにより、人間の感覚での位相遅れをより正確に把握することができる。
【００１７】
捩りばね手段の特定の軸は、請求項３記載の発明のように、鉛直方向の軸とすることで、車両のヨー方向の位相遅れを検出することができ、請求項４記載の発明のように、車両の長手方向の中心軸に平行な軸とすることで、ロール方向の位相遅れを検出することができ、更に、請求項５記載の発明のように、車両の長手方向の中心軸に直交し、且つ水平方向の軸とすることで、ピッチ方向の位相遅れを検出することができる。その際の位相遅れは、請求項６記載の発明のように、車両の操舵装置の操舵角と重鎮の回転角との位相差によって検出することができる。
【００１８】
また、捩りばね手段は、請求項７記載の発明のように、車両の座席の取付け位置に台座を介して一端を固定することが望ましく、捩りばね手段の捩り剛性は、請求項８記載の発明のように、車体に固定される座席の捩り剛性と、この座席に着座する乗員の捩り剛性とを合成した値と同等なものとし、重鎮の慣性マスを、座席の慣性マスと乗員の慣性マスとを合成した値と同等なものとすることで、座席に着座した状態での人間に相当する慣性モーメントを与えることができ、操縦性・安定性のフィーリングに無関係なノイズの除去が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図５は本発明の実施の一形態に係わり、図１は車両に搭載された位相検出器を示す説明図、図２は位相検出器の構成を示す説明図、図３は位相検出器の取付方向を示す説明図、図４は操縦性・安定性フィーリング評価用位相遅れ検出装置の構成図、図５は車体と位相検出器との位相差を示す説明図である。
【００２０】
図１において、符号１は自動車等の車両であり、符号２は車両１の操縦性・安定性に対する人間のフィーリングを数値的に評価するため、乗員の着座位置に設置される位相検出器である。この位相検出器２は、車体の座席取付け位置に固定される台座３と、この台座３に一端が固定されるシャフト４と、このシャフト４の他端に固定される重鎮５と、シャフト４に取付けられる歪ゲージ６とから構成されている。
【００２１】
シャフト４は、特定の軸を中心とした方向に予め定められた捩り剛性を有する捩りばねとしての特性を有するものであり、また、重鎮５は、予め定められた慣性マスを備えるものである。具体的には、図２に示すように、シャフト４の捩り剛性は、座席７の捩り剛性と、この座席７に着座する乗員８の捩り剛性とを合成した値と同等となるように予め設定され、重鎮５の慣性マスは、座席７の慣性マスと、この座席７に着座する乗員８の慣性マスとを合成した値と同等となるように予め設定されている。
【００２２】
一方、歪ゲージ６は、特定の軸周りの重鎮５の回転を検出する回転検出手段としての機能を有するものであり、検出した特定の軸周りの重鎮５の回転の検出結果に基づいて、運転操作に対して乗員が感じるヨー、ロール、ピッチ方向の位相遅れを数値的に把握することができる。尚、図２中に破線で示すように、台座３と重鎮５との間には、シャフト４と並列に弾性部材９を併設することが望ましい。この弾性部材９は、軸周りの回転に対する座席７及び乗員８の減衰特性と同等の特性を付加するための減衰手段としての機能を与えるものであり、この弾性部材９によるダンパー作用により、人間の感覚により近い位相遅れを把握することができる。
【００２３】
位相検出器２によるヨー、ロール、ピッチの各方向の位相は、図３に示すように、シャフト４の捩り中心軸を適宜設定することにより検出される。すなわち、水平方向の軸をＸ軸、鉛直方向の軸をＹ軸、ＸＹ平面に直交して車両１の重心を通る長手方向の中心軸をＺ軸とすると、Ｘ軸に平行にシャフト４を配置することで、車両１のピッチ方向の回転を検出することができ、Ｙ軸に平行にシャフト４を配置することで、車両１のヨー方向の回転を検出することができる。また、Ｚ軸に平行にシャフト４を配置することで、車両１のロール方向の回転を検出することができる。
【００２４】
図４は、位相検出器２を用いた操縦性・安定性フィーリング評価用位相遅れ検出装置の構成を示すものであり、車両１に搭載される電子制御装置（ＥＣＵ）２０に、位相検出器２の歪ゲージ６、車両１の操舵角、アクセル開度、車速等の車両挙動を検出するための車両挙動検出用センサ１０が接続され、ＥＣＵ２０とパーソナルコンピュータ等の外部のコンピュータ５０とが接続可能に構成される。更に、各種操縦性・安定性試験を人間に代わって自動操縦で行う場合には、予めプログラムされた制御指令或いは外部からの無線通信等による制御指令に従って、アクセル操作、ステアリング操作、ブレーキ操作等の運転操作を行う操縦装置３０が車両１に搭載され、この操縦装置３０がＥＣＵ２０に接続される。
【００２５】
車両１の各種操縦性・安定性試験においては、車両１の運転操作データ（人間或いは操縦装置３０による運転操作データ）に対し、その操作に伴う車両挙動検出用センサ１０からの車両挙動データ、位相検出器２の歪ゲージ６からの検出データがＥＣＵ２０に入力され、ＥＣＵ２０内のメモリに時系列的に蓄積される。ＥＣＵ２０内のメモリに蓄積されたデータは、試験終了後、ＥＣＵ２０とコンピュータ５０とを接続することで、ＥＣＵ２０から外部のコンピュータ５０に転送される。
【００２６】
コンピュータ５０には、位相検出器２の特性、すなわちシャフト４の捩り剛性や重鎮５の慣性マスのデータが予め入力されており、図５（ａ）に示すように、位相検出器２の歪ゲージ６の出力データから重鎮５の回転位相を算出し、また、図５（ｂ）に示すように、車両挙動検出用センサ１０の出力データから車体各部の回転位相を算出する。そして、位相検出２と車体との位相差を求め、実際に人間が感じる操縦性・安定性フィーリングの評価を行う。
【００２７】
例えば、ステアリング操作に対する車体と人間の感覚との位相遅れを評価する場合、運転者の乗車位置で位相検出器２（シャフト４）を鉛直方向に設置して走行試験を行い、時系列的にデータを収集し、コンピュータ５０で処理する。コンピュータ５０では、車両１に備えられる車速センサ、操舵角センサ、及びヨーレートセンサ等の各出力値、位相検出器２の歪ゲージ６の出力値を時系列的に蓄積したデータから、車体のヨー角の変化、位相検出器２によるヨー角の変化を調べ、ニューラルネットワーク等を用いてステアリングの操舵角に対する人間の感覚でのヨー角変化の遅れを推定する。
【００２８】
このような位相検出器２を用いた操縦性・安定性のフィーリング評価では、位相検出器２に、座席に着座した状態での人間に相当する慣性モーメントを与えて運転操作や車体各部に対する位相差を検出するため、人間が感じる操縦性・安定性のフィーリングに無関係なノイズを除去することが可能であり、操縦性・安定性に直結した位相情報を収集することができる。
【００２９】
特に、位相検出器２を鉛直方向に設置して操舵系に対する乗員のフィーリングを評価する際には、操舵に対する位相遅れを乗員の頭部に近い位置で検出することが可能であり、人間の感覚を精度良く数値化することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、運転操作に対する人間の感覚の位相遅れを乗車位置で検出し、操縦性・安定性のフィーリングに無関係なノイズを排除して操縦性・安定性に直結した情報を収集することでき、人間の感覚を適切に数値化して操縦性・安定性フィーリングの適切な評価を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両に搭載された位相検出器を示す説明図
【図２】位相検出器の構成を示す説明図
【図３】位相検出器の取付方向を示す説明図
【図４】操縦性・安定性フィーリング評価用位相遅れ検出装置の構成図
【図５】車体と位相検出器との位相差を示す説明図
【符号の説明】
１ 車両
４ シャフト（捩りばね手段）
５ 重鎮
６ 歪ゲージ（回転検出手段）
２０ 電子制御装置
５０ コンピュータ

Claims (8)

1. 乗員の乗車位置に一端が固定され、特定の軸を中心とした方向に予め定められた捩り剛性を有する捩りばね手段と、
   上記捩りばね手段の他端に固定され、予め定められた慣性マスを有する重鎮と、
   上記特定の軸の周りの上記重鎮の回転を検出する回転検出手段とを備え、
   上記回転検出手段の検出結果に基づいて、運転操作に対して乗員が感じる位相遅れを推定することを特徴とする操縦性・安定性フィーリング評価用位相遅れ検出装置。
2. 上記捩りばね手段に、上記重鎮の回転を減衰させる減衰手段を併設したことを特徴とする請求項１記載の操縦性・安定性フィーリング評価用位相遅れ検出装置。
3. 上記特定の軸を、鉛直方向の軸とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の操縦性・安定性フィーリング評価用位相遅れ検出装置。
4. 上記特定の軸を、車両の長手方向の中心軸に平行な軸とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の操縦性・安定性フィーリング評価用位相遅れ検出装置。
5. 上記特定の軸を、車両の長手方向の中心軸に直交し、且つ水平方向の軸とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の操縦性・安定性フィーリング評価用位相遅れ検出装置。
6. 上記位相遅れを、車両の操舵装置の操舵角と上記重鎮の回転角との位相差とすることを特徴とする請求項１，２，３，４，５の何れか一に記載の操縦性・安定性フィーリング評価用位相遅れ検出装置。
7. 上記捩りばね手段の一端を、車両の座席の取付け位置に台座を介して固定することを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６の何れか一に記載の操縦性・安定性フィーリング評価用位相遅れ検出装置。
8. 上記捩りばね手段の捩り剛性を、車体に固定される座席の捩り剛性と、この座席に着座する乗員の捩り剛性とを合成した値と同等なものとし、上記重鎮の慣性マスを、上記座席の慣性マスと上記乗員の慣性マスとを合成した値と同等なものとすることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７の何れか一に記載の操縦性・安定性フィーリング評価用位相遅れ検出装置。

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