(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者によって操作される変位可能な操作部材と、
前記操作部材の変位位置を検出する位置センサと、
前記操作部材に反力を付与する反力付与装置と、
車両の運動状態を表す運動状態量を検出する運動状態量センサと、
車両の運動状態を変更する運動状態変更装置とを備え、前記操作部材の操作に応じて車両の運動状態を変更制御するとともに、同操作部材の操作に対して反力を付与するようにした車両の運転装置において、
前記位置センサによって検出された操作部材の変位位置を変数として所定の第１関数に従って車両の目標運動状態量を計算する目標運動状態量計算手段と、
前記計算した目標運動状態量と前記運動状態量センサによって検出された車両の運動状態量との偏差を変数として所定の第２関数に従って、車両の運動状態を前記計算した目標運動状態量に変更するための運動状態制御量を計算する運動状態制御量計算手段と、
前記計算した運動状態制御量を用いて前記運動状態変更装置を制御する運動状態変更制御手段と、
前記運動状態量センサによって検出された運動状態量を変数として前記第１関数に関連した第３関数に従って前記操作部材の目標位置を計算する目標位置計算手段と、
前記計算した目標位置と前記位置センサによって検出された操作部材の変位位置との偏差を変数として前記第２関数に関連した第４関数に従って前記操作部材に付与されるべき反力を計算する反力計算手段と、
前記計算した反力を用いて前記反力付与装置を制御して、前記操作部材に前記計算した反力が付与されるようにした反力制御手段とを設けたことを特徴とする車両の運転装置。
【請求項２】
前記運動状態制御量は前記車両の運動状態量を微分した物理量を制御するための制御量であり、前記第３関数は前記第１関数の逆関数であり、かつ前記第４関数は前記第２関数と比例関係にある請求項１に記載した車両の運転装置。
【請求項３】
前記運動状態量は車両の走行速度であり、かつ前記運動状態制御量は車両の加速度を制御するための制御量である請求項１または２に記載した車両の運転装置。
【請求項４】
前記運動状態量は車輪の転舵角であり、かつ前記運動状態制御量は車輪の転舵速度を制御するための制御量である請求項１または２に記載した車両の運転装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者によって操作される操作部材の変位位置に応じて、車両の走行速度、車輪の転舵角などのような車両の運動状態量を変更制御するとともに、操作部材の操作に対して反力を付与するようにした車両の運転装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば特開平８−３４３５３号公報に示されているように、ジョイスティックのような操作部材の左右への操作に応じて、転舵輪を左右に転舵する車両の運転装置は知られている。この運転装置においては、軸方向の変位に応じて転舵輪を転舵するタイロッドに転舵輪の転舵に伴う軸力（転舵反力）を検出するための軸力センサを組み付けておき、軸力センサによって検出される軸力に応じた反力が操作部材の操作に対して付与されるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置においては、転舵輪の実際の転舵に関係した転舵反力が操作部材に与えられるので運転者は操作部材を操作し易くなるが、この転舵反力を検出するための軸力センサを必要とするので、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００４】
【本発明の概要】
本発明は、上記課題に対処するためになされたものであり、その目的は、操作部材の操作による運動状態の変更に伴う機械的な反力を直接検出する上記軸力センサのような反力センサを用いることなく、操作部材に適切な反力が付与されるようにした車両の運転装置を提供することにある。
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、運転者によって操作される変位可能な操作部材と、操作部材の変位位置を検出する位置センサと、操作部材に反力を付与する反力付与装置と、車両の運動状態を表す運動状態量を検出する運動状態量センサと、車両の運動状態を変更する運動状態変更装置とを備え、操作部材の操作に応じて車両の運動状態を変更制御するとともに、同操作部材の操作に対して反力を付与するようにした車両の運転装置において、位置センサによって検出された操作部材の変位位置を変数として所定の第１関数に従って車両の目標運動状態量を計算する目標運動状態量計算手段と、前記計算した目標運動状態量と運動状態量センサによって検出された車両の運動状態量との偏差を変数として所定の第２関数に従って、車両の運動状態を前記計算した目標運動状態量に変更するための運動状態制御量を計算する運動状態制御量計算手段と、前記計算した運動状態制御量を用いて運動状態変更装置を制御する運動状態変更制御手段と、運動状態量センサによって検出された運動状態量を変数として第１関数に関連した第３関数に従って操作部材の目標位置を計算する目標位置計算手段と、前記計算した目標位置と位置センサによって検出された操作部材の変位位置との偏差を変数として第２関数に関連した第４関数に従って操作部材に付与されるべき反力を計算する反力計算手段と、前記計算した反力を用いて反力付与装置を制御して、操作部材に前記計算した反力が付与されるようにした反力制御手段とを設けたことにある。
【０００６】
この場合、運動状態制御量は、例えば、車両の運動状態量を微分した物理量を制御するための制御量であるようにするとよい。第３関数は、第１関数の逆関数であるようにするとよい。第４関数は、第２関数と比例関係にあるようにするとよい。より具体的には、例えば、運動状態量は車両の走行速度であり、かつ運動状態制御量は車両の加速度を制御するための制御量である。また、運動状態量は車輪の転舵角であり、かつ運動状態制御量は車輪の転舵速度を制御するための制御量であってもよい。
【０００７】
このような本発明においては、運転者が操作部材を操作すると、目標運動状態量計算手段が操作部材の変位位置に応じて車両の目標運動状態量（例えば、車両の目標走行速度、目標転舵角など）を計算し、運動状態制御量計算手段がこの計算した目標運動状態量と車両の現在の運動状態量との偏差に応じて運動状態制御量（例えば、運動状態量の微分値である車両の加速度、転舵速度などを制御するための制御量）を計算する。そして、運動状態変更制御手段が、前記計算した運動状態制御量を用いて運動状態変更装置を制御して、車両の運動状態を前記計算した目標運動状態量に設定する。これにより、車両の運動状態が操作部材の操作位置に応じて変更され、しかもその変更は目標運動状態量と車両の現在の運動状態量との偏差に応じて制御されるので、操作部材の操作に応じて車両の運動状態が的確に変更される。
【０００８】
一方、目標位置計算手段は現在の車両の運動状態量を変数として第１関数に関連した第３関数（例えば、第１関数の逆関数）に従って操作部材の目標位置を計算し、反力計算手段は前記計算した目標位置と位置センサによって検出された操作部材の変位位置との偏差を変数として第２関数に関連した第４関数（例えば、第２関数に比例した関数）に従って操作部材に付与されるべき反力を計算する。そして、反力制御手段が反力付与装置を制御して、操作部材に前記計算した反力が付与されるようする。これにより、操作部材に対する反力は、現在の運動状態量および車両の運動状態の変化に応じたものとなり、運転者はこの反力を実感しながら操作部材を操作することになるので、操作部材の操作が適切に行われるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による車両の運転装置の一実施形態について説明する。この運転装置は、図１および図２に示した操作部材としての操作レバー（ジョイスティック）１０を備えている。操作レバー１０は、車両の運転席近傍に設けられ、図１に矢印で示したように、運転者により全体を車体に対して前後方向（Ｘ方向）および左右方向（Ｙ方向）に傾動（回動）させられるようになっている。
【００１０】
図２は、上記操作レバー１０を含む操作レバー装置の概略斜視図を示している。上記操作レバー１０は、円柱棒状のロッド１０ａと、同ロッド１０ａの上部外周上に固定された円柱状の把持部１０ｂとを備えている。ロッド１０ａは略中央部に球状部１０ｃを備えていて、同球状部１０ｃにて車体に対して左右および前後方向に回動可能に支持されている。なお、ロッド１０ａの軸方向が鉛直上下方向に沿う場合、操作レバー１０の回動位置はその回動方向中央位置である中立位置にあるものと定義される。
【００１１】
また、操作レバー装置は、操作レバー１０の車体前後方向（Ｘ方向）の回動に対する反力（中立位置から車体前後方向に回動させようとする運転者の操作力に対抗する力）を発生する前後方向反力発生機構２０を備えている。この前後方向反力発生機構２０は、ガイドプレート２１、回転軸２２、第１歯車２３、第２歯車２４および電動モータ（前後反力用モータ）２５を備えている。
【００１２】
ガイドプレート２１は、Ｌ字状に屈曲されてなる板状部材であり、回転軸２２が固定された面は鉛直面内に存在するように配置され、水平方向に存在するように配置される面に前記ロッド１０ａの直径より若干だけ大きい幅を有して車体左右方向に長手方向を有する溝２１ａが設けられ、同溝２１ａ内をロッド１０ａが貫通するように構成されている。回転軸２２は、その軸線が車体左右方向に沿うとともに、前記操作レバー１０の球状部１０ｃの中心を通るように車体に対して回転可能に支持されていて、中央部に第１歯車２３を一体的に備えている。この第１歯車２３は電動モータ２５の回転軸に固定された第２歯車２４に噛合している。
【００１３】
このような構成により、操作レバー１０は車体に対して前後方向（Ｘ方向）に回動可能に支持されるとともに、電動モータ２５の回転により（電動モータ２５の発生トルクにより）ガイドプレート２１が回転軸２２回りに回動し、これにより、操作レバー１０が前後方向に回動するようになっている。
【００１４】
回転軸２２の端部位置においては、変位位置センサ２６が車体に固定されている。変位位置センサ２６は、回転角センサによって構成されていて、回転軸２２の回転角を操作レバー１０の前後方向の変位位置Ｘとして検出するようになっている。なお、操作レバー１０が前後方向の中立位置にあるとき変位位置Ｘは「０」となり、前方に変位するに従って変位位置Ｘは負にて減少（負の絶対値が増加）するとともに、後方に変位するに従って変位位置Ｘは正にて増加するように、変位位置センサ２６の出力が調整されている。そして、変位位置Ｘは、「０」および正の領域において、「０」から増加する目標車速Ｖmに対応している（図１参照）。また、変位位置Ｘは、その負の領域においては、その絶対値｜Ｘ｜が大きくなるに従って増加する車両の減速度に対応する。
【００１５】
さらに、操作レバー装置は、操作レバー１０の車体左右方向（Ｙ方向）の回動に対する反力（中立位置から車体左右方向に回動させようとする運転者の操作力に対抗する力）を発生する左右方向反力発生機構３０を備えている。この左右方向反力発生機構３０は、ガイドプレート３１、回転軸３２、第３歯車３３、第４歯車３４および電動モータ（左右反力用モータ）３５を備えている。
【００１６】
ガイドプレート３１は、Ｌ字状に屈曲されてなる板状部材であり、回転軸３２が固定された面は鉛直面内に存在するように配置され、水平方向に存在するように配置される面に前記ロッド１０ａの直径より若干だけ大きい幅を有して車体前後方向に長手方向を有する溝３１ａが設けられ、同溝３１ａ内をロッド１０ａが貫通するように構成されている。回転軸３２は、その軸線が車体前後方向に沿うとともに、前記操作レバー１０の球状部１０ｃの中心を通るように車体に対して回転可能に支持されていて、中央部に第３歯車３３を一体的に備えている。この第３歯車３３は電動モータ３５の回転軸に固定された第４歯車３４に噛合している。
【００１７】
このような構成により、操作レバー１０は車体に対して左右方向（Ｙ方向）に回動可能に支持されるとともに、電動モータ３５の回転により（電動モータ３５の発生トルクにより）ガイドプレート３１が回転軸３２回りに回動し、これにより、操作レバー１０が左右方向に回動するようになっている。
【００１８】
回転軸３２の端部位置においては、変位位置センサ３６が車体に固定されている。変位位置センサ３６は、回転角センサによって構成されていて、回転軸３２の回転角を操作レバー１０の左右方向の変位位置Ｙとして検出するようになっている。なお、操作レバー１０が左右方向の中立位置にあるとき変位位置Ｙは「０」となり、右方に変位するに従って変位位置Ｙは正にて増加するとともに、左方に変位するに従って変位位置Ｙは負にて減少（負の絶対値が増加）するように、変位位置センサ３６の出力が調整されている。そして、変位位置Ｙは、「０」にて転舵輪ＦＷ，ＦＷの中立状態に対応し、その正の領域において、増加するに従って増加する転舵輪ＦＷ，ＦＷの右方向の転舵角に対応している。また、変位位置Ｙは、その負の領域においては、その絶対値｜Ｙ｜が増加するに従って増加する転舵輪ＦＷ，ＦＷの左方向の転舵角に対応している。
【００１９】
次に、この車両の運転装置の電気制御部について図３を用いて説明する。電気制御部は、前述した変位位置センサ２６，３６に加えて、車速センサ４１および転舵角センサ４３を備えている。車速センサ４１は、実車速Ｖを検出して、実車速Ｖを表す検出信号を出力する。転舵角センサ４２は、転舵輪ＦＷ，ＦＷの実転舵角θを検出して、実転舵角θを表す検出信号を出力する。なお、この実転舵角θは、転舵輪ＦＷ，ＦＷが中立状態にあるとき「０」となり、転舵輪ＦＷ，ＦＷの右方向の転舵角を正で表すとともに、転舵輪ＦＷ，ＦＷの左方向の転舵角を負で表す。
【００２０】
これらの各センサ２６，３６，４１，４２は、電気制御装置５０に接続されている。電気制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェースなどを有するマイクロコンピュータによって構成され、図４，５のプログラムを実行することにより、前記各センサ２６，３６，４１，４２からの各種信号を入力して、ドライブ回路６１，６２、エンジン制御装置６３、ブレーキ制御装置６４およびステアリング制御装置６５を制御する。
【００２１】
ドライブ回路６１，６２は、前後方向反力発生機構２０の電動モータ２５および左右方向反力発生機構３０の電動モータ３５をそれぞれ駆動制御する。エンジン制御装置６３は、スロットル開度を制御するスロットルアクチュエータ７１を制御する。特に、本実施形態においては、このスロットルアクチュエータ７１は、車両を加速制御（アクセル制御）するために利用されている。ブレーキ制御装置６４は、車両に制動力を付与するためのブレーキアクチュエータ７２を制御する。ステアリング制御装置６５は、転舵輪ＦＷ，ＦＷの転舵用アクチュエータとしての電動モータ７３を駆動制御する。電動モータ７３は、転舵輪ＦＷ，ＦＷを転舵するための転舵機構に組み込まれて、その回転方向により同転舵機構を駆動して転舵輪ＦＷ，ＦＷを左右に転舵する。
【００２２】
これらのエンジン制御装置６３、ブレーキ制御装置６４およびステアリング制御装置６５も、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェースなどを有するマイクロコンピュータを主な構成部品とし、図示しない各種制御プログラム処理により各アクチュエータ７１〜７３をそれぞれ制御する。
【００２３】
次に、上記のように構成した実施形態の動作を図４，５のフローチャートを参照しながら説明する。運転者がイグニッションスイッチ（図示しない）をオンすると、電気制御装置は、図４の加減速制御プログラムおよび図５の転舵制御プログラムをそれぞれ所定の短時間ごとに繰返し実行し始める。
【００２４】
加減速制御プログラムの実行はステップ１００にて開始され、電気制御装置５０は、ステップ１０２にて、変位位置センサ２６から操作レバー１０の現在の前後方向（Ｘ方向）の変位位置Ｘを入力するとともに、車速センサ４１から実車速Ｖを入力する。次に、ステップ１０４にて、関数Ｇ1(ｚ)＝Ｋv・ｚを用いるとともに変数ｚを変位位置Ｘとして、目標車速Ｖm＝Ｇ1(Ｘ) ＝Ｋv・Ｘを計算する。ただし、Ｋvは予め決められた正の定数である。
【００２５】
なお、関数Ｇ1(Ｘ)は、前記のような目標車速Ｖmと変位位置Ｘとが比例関係にあるものに限らず、種々の関係にある関数を利用できる。例えば、変位位置Ｘが大きくなるに従って、変位位置Ｘの変化に対する目標車速Ｖmの変化が小さくなるような関数を利用することもできる。このような場合、電気制御装置５０内に変位位置Ｘに対する目標車速Ｖmの変化特性を表すマップまたはテーブルを設けておき、同マップまたはテーブルを参照することにより、変位位置Ｘに対応した目標車速Ｖmを計算するようにするとよい。
【００２６】
前記ステップ１０４の処理後、ステップ１０６にて、関数Ｈ1(ｚ)＝Ｋa・ｚを用いるとともに変数ｚを前記計算した目標車速Ｖmと前記入力した実車速Ｖとの偏差Ｖm−Ｖとして、加速度α＝Ｈ1(Ｖm−Ｖ)＝Ｋa・(Ｖm−Ｖ)を計算する。ただし、Ｋaは予め決められた正の定数である。この場合、目標車速Ｖmが実車速Ｖよりも大きくて偏差Ｖm−Ｖが正であれば、加速度αは正の値となり、車両は加速制御される。逆に、目標車速Ｖmが実車速Ｖよりも小さくて偏差Ｖm−Ｖが負であれば、加速度αは負の値となり、車両は減速制御（制動制御）される。
【００２７】
なお、関数Ｈ1(Ｖm−Ｖ)は、前記のような加速度αと偏差Ｖm−Ｖとが比例関係にあるものに限らず、種々の関係にある関数を利用できる。例えば、実車速Ｖおよび／または偏差Ｖm−Ｖが大きくなるに従って、偏差Ｖm−Ｖの変化に対する加速度αの変化が大きくなるような関数を利用することもできる。このような場合、電気制御装置５０内に偏差Ｖm−Ｖに対する加速度αの変化特性が実車速Ｖおよび／または偏差Ｖm−Ｖに応じて変化するマップまたはテーブルを設けておき、同マップまたはテーブルを参照することにより、偏差Ｖm−Ｖに対応した目標車速Ｖmを計算するようにするとよい。これにより、実車速Ｖおよび／または偏差Ｖm−Ｖにあった急な加減速が可能になる。
【００２８】
前記ステップ１０６の処理後、ステップ１０８にて、変位位置Ｘが「０」以上であるかを判定する。変位位置Ｘが正であれば、ステップ１０８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップ１１０に進む。ステップ１１０においては、実車速Ｖが目標車速Ｖmになるまで、前記計算した加速度αに応じて車両を加減速制御する。この加減速制御においては、加速度αが正であれば、エンジン制御装置６３に加速度αを表す制御信号を出力し、ブレーキ制御装置６４に制動解除を表す制御信号を出力する。この場合、エンジン制御装置６３はスロットルアクチュエータ７１を制御して、加速度αで車両が加速されるようにスロットル開度を調整制御する。これにより、車両は加速度αで加速されて、車両の実車速Ｖは目標車速Ｖmになる。一方、ブレーキ制御装置６４はブレーキアクチュエータ７２を制御して、車両に制動力が作用しないようにする。
【００２９】
また、加速度αが負すなわち車両を減速制御すべき場合であれば、電気制御装置５０は、エンジン制御装置６３およびブレーキ制御装置６４に加速度αを表す制御信号を出力する。そして、エンジン制御装置６３およびブレーキ制御装置６４は、協働して加速度αで車両が加速されるようにスロットルアクチュエータ７１およびブレーキアクチュエータ７２をそれぞれ制御する。具体的には、スロットル開度を小さくすることによって加速度α（＜０）で車両が加速（実際には減速）されるならば、ブレーキアクチュエータ７２による制動制御を解除して、スロットルアクチュエータ７１を制御してスロットル開度のみを小さくさせる。一方、スロットル開度を小さくするだけでは加速度α（＜０）で車両が加速（実際には減速）されないならば、スロットルアクチュエータ７１を制御してスロットル開度を最小にしたうえで、ブレーキアクチュエータ７２を制御して車両に制動力を付与する。これにより、車両は加速度αで加速されて（実際には減速されて）、車両の実車速Ｖが目標車速Ｖmになるように減速制御される。
【００３０】
このような制御により、操作レバー１０をその中立位置から後方側において前後方向に操作すると、操作レバー１０の変位位置Ｘに対応しかつ関数Ｇ1(Ｘ)によって定義される目標車速Ｖmが計算されて、実車速Ｖがこの目標車速Ｖmに等しくなるように、車両が加減速制御される。また、この加減速制御においては、目標車速Ｖmと実車速Ｖとの偏差Ｖm−Ｖに対応しかつ関数Ｈ1(Ｖm−Ｖ)によって定義される加速度αで、車両が加減速される。したがって、車両は、この操作レバー１０の前後方向の操作により、加減速制御されて実車速Ｖが的確に変更される。
【００３１】
また、前記ステップ１０８にて「Ｎｏ」すなわち操作レバー１０の変位位置Ｘが負であると判定されると、ステップ１１２に進む。ステップ１１２においては、実車速Ｖが「０」になるまで加速度α（＜０）で減速制御される。言い換えれば、車速が負になることはないので、変位位置Ｘが負であれば、加速制御は行われない。具体的には、電気制御装置５０は、エンジン制御装置６３を介してスロットルアクチュエータ７１を制御し、スロットル開度を最小に保つ。また、電気制御装置５０は、加速度αを表す制御信号をブレーキ制御装置６４に出力する。ブレーキ制御装置６４は、ブレーキアクチュエータ７２を制御して、加速度αで車両が加速（実際には減速）されるように、車両に制動力を付与する。これにより、運転者が操作レバー１０を基準位置よりも前方に変位させれば、加速度α（＜０）の絶対値｜α｜は大きくなり、車両は急減速される。
【００３２】
前記ステップ１１０またはステップ１１２の処理後、電気制御装置５０は、ステップ１１４にて、前記関数Ｇ1(ｚ)の逆関数Ｇ1-1(ｚ)を用いるとともに変数ｚを前記入力した実車速Ｖとして、目標変位位置Ｘm＝Ｇ1-1(Ｖ) ＝Ｖ／Ｋvを計算する。
【００３３】
次に、ステップ１１６にて、前記関数Ｈ1(ｚ)に比例した関数Ｋfx・Ｈ1(ｚ)を用いるとともに、変数ｚを前記計算した目標変位位置Ｘmと前記入力した変位位置Ｘとの偏差Ｘm−Ｘとして、下記数１の演算の実行により前後方向反力Ｆxを計算する。
【００３４】
【数１】
Ｆx＝Ｋfx・Ｈ1(Ｘm−Ｘ)−Ｋox・Ｘ
【００３５】
前記数１中の係数Ｋfxは、予め決められた正の比例係数である。また、同数１中の右辺の項「−Ｋox・Ｘ」は操作レバー１０を開放（手放しなど）したとき、操作レバー１０が自動的に徐々に前後方向の基準位置（Ｘ＝０の位置）に戻るようにするために、操作レバー１０に与えられる復帰力に対応する。そして、係数Ｋoxは、予め決められた正の定数である。なお、本実施形態では、係数Ｋfxを定数としたが、同係数Ｋfxを、変位位置Ｘ、偏差Ｘm−Ｘまたは実車速Ｖに応じて変化させるようにしてもよい。この場合、係数Ｋfxの変位位置Ｘ、偏差Ｘm−Ｘまたは実車速Ｖに対する変化特性をマップまたはテーブルとして記憶しておき、前記数１の演算処理時にマップまたはテーブルを参照して、変位位置Ｘ、偏差Ｘm−Ｘまたは実車速Ｖに対応した係数Ｋfxを決定するとよい。
【００３６】
また、変位位置Ｘは目標車速Ｖmに対応するとともに、実車速Ｖは前述した制御により目標車速Ｖmに一致するように制御されるので、変位位置Ｘに代えて実車速Ｖを用いて下記数２の演算により反力を計算するようにしてもよい。
【００３７】
【数２】
Ｆx＝Ｋfx・Ｈ1(Ｘm−Ｘ)−Ｋox・Ｖ
【００３８】
前記ステップ１１６の処理後、ステップ１１８にて前記計算した反力Ｆxが操作レバーの前後方向に作用するようにドライブ回路６１を制御し、ステップ１２０にてこの加減速制御プログラムの実行を終了する。このステップ１１８の反力制御においては、電気制御装置５０は、電動モータ２５に対して前記計算した反力Ｆxに応じた大きさの電流を同反力Ｆxに対応した方向に流すように、ドライブ回路６１を制御する。これにより、電動モータ２５には、ドライブ回路６１の制御により前記計算された反力Ｆxに応じた電流が流され、電動モータ２５は、前記計算された反力Ｆxに応じた電流によって駆動制御される。その結果、電動モータ２５の回転力による反力すなわち前記計算した反力Ｆxが操作レバー１０の前後方向に作用する。
【００３９】
このような反力制御においては、目標車速Ｖmの計算に用いた関数Ｇ1(ｚ)の逆関数Ｇ1-1(ｚ)が用いられるとともに、変数ｚを実車速Ｖとして、目標変位位置Ｘm＝Ｇ1-1(Ｖ)が計算される。そして、加速度αの計算に用いた関数Ｈ1(ｚ)に比例した関数Ｋfx・Ｈ1(ｚ)が用いられるとともに、変数ｚを目標変位位置Ｘmと実際の変位位置Ｘとの偏差Ｘm−Ｘとして前後方向反力Ｆxが計算されて、操作レバー１０に同前後方向反力Ｆxが付与される。その結果、操作レバー１０に対する前後方向反力Ｆxは、現在の実車速Ｖおよびその変化速度（加減速度）に応じたものとなり、運転者はこの反力を実感しながら操作レバー１０を操作することになるので、操作レバー１０の操作が適切に行われるようになる。
【００４０】
次に、転舵制御プログラムについて説明すると、この転舵制御プログラムの実行は図５のステップ２００にて開始される。この開始後、電気制御装置５０は、ステップ２０２にて、変位位置センサ３６から操作レバー１０の現在の左右方向（Ｙ方向）の変位位置Ｙを入力するとともに、転舵角センサ４２から実転舵角θを入力する。次に、ステップ２０４にて、関数Ｇ2(ｚ)＝Ｋd・ｚを用いるとともに変数ｚを変位位置Ｙとして、目標転舵角θm＝Ｇ2(Ｙ)＝Ｋd・Ｙを計算する。ただし、Ｋdは予め決められた正の定数である。
【００４１】
なお、関数Ｇ2(Ｙ)は、前記のような目標転舵角θmと変位位置Ｙとが比例関係にあるものに限らず、種々の関係にある関数を利用できる。例えば、変位位置Ｙが大きくなるに従って、変位位置Ｙの変化に対する目標転舵角θmの変化が大きくなるような関数を利用することもできる。また、実車速Ｖ、路面摩擦係数μなどの車両の走行状態に応じて変位位置Ｘに対する目標転舵角θmの変化特性が変化する関数を利用してもよい。これらの場合、電気制御装置５０内に変位位置Ｙに対する目標転舵角θmの変化特性を表すマップまたはテーブルを設けたり、同変位位置Ｙに対する目標転舵角θmの変化特性が実車速Ｖ、路面摩擦係数μなどの車両の走行状態によって変化するマップまたはテーブルを設けたりしておき、同マップまたはテーブルを参照することにより、変位位置Ｙに対応した目標転舵角θmを計算するようにするとよい。
【００４２】
前記ステップ２０４の処理後、ステップ２０６にて、関数Ｈ2(ｚ)＝Ｋb・ｚを用いるとともに、変数ｚを前記計算した目標転舵角θmと前記入力した実転舵角θとの偏差θm−θとして、転舵速度β＝Ｈ2(θm−θ)＝Ｋb・(θm−θ)を計算する。ただし、Ｋbは予め決められた正の定数である。この場合、目標転舵角θmが実転舵角θよりも大きくて偏差θm−θが正であれば、転舵速度βは正の値となり、転舵輪ＦＷ，ＦＷは右方向に転舵制御される。逆に、目標転舵角θmが実転舵角θよりも小さくて偏差θm−θが負であれば、転舵速度βは負の値となり、転舵輪ＦＷ，ＦＷは左方向に転舵制御される。
【００４３】
なお、関数Ｈ2(θm−θ)は、前記のような転舵速度βと偏差θm−θとが比例関係にあるものに限らず、種々の関係にある関数を利用できる。例えば、実転舵角θおよび／または偏差θm−θが大きくなるに従って、偏差θm−θの変化に対する転舵速度βの変化が大きくなるような関数を利用することもできる。また、実車速Ｖ、路面摩擦係数μなどの車両の走行状態に応じて偏差θm−θに対する転舵速度βの変化特性が変化する関数を利用してもよい。これらの場合、電気制御装置５０内に偏差θm−θに対する転舵速度βの変化特性を表すマップまたはテーブルを設けたり、同偏差θm−θに対する転舵速度βの変化特性が実車速Ｖ、路面摩擦係数μなどの車両の走行状態によって変化するマップまたはテーブルを設けたりしておき、同マップまたはテーブルを参照することにより、偏差θm−θに対応した転舵速度βを計算するようにするとよい。
【００４４】
前記ステップ２０６の処理後、ステップ２０８にて、実転舵角θが目標転舵角θmになるまで、前記計算した転舵速度βに応じて転舵輪ＦＷ，ＦＷを左右に転舵制御する。この転舵制御においては、ステアリング制御装置６５に転舵速度βを表す制御信号を出力する。ステアリング制御装置６５は電動モータ７３に転舵速度βに応じた制御電流を流して、転舵輪ＦＷ，ＦＷが転舵速度βで転舵されるように電動モータ７３を駆動制御する。これにより、転舵輪ＦＷ，ＦＷは転舵速度βで転舵されて、転舵輪ＦＷ，ＦＷが目標転舵角θmになるように転舵される。
【００４５】
このような制御により、操作レバー１０が左右方向に操作されると、操作レバー１０の変位位置Ｙに対応しかつ関数Ｇ2(Ｙ)によって定義される目標転舵角θmが計算され、実転舵角θがこの目標転舵角θmに等しくなるように、転舵輪ＦＷ，ＦＷが転舵制御される。また、この転舵制御においては、目標転舵角θmと実転舵角θとの偏差θm−θに対応しかつ関数Ｈ2(θm−θ)によって定義される転舵速度βで、転舵輪ＦＷ，ＦＷが転舵制御される。したがって、転舵輪ＦＷ，ＦＷは、操作レバー１０の左右方向の操作により、転舵制御されて、転舵輪ＦＷ，ＦＷの転舵角θが的確に変更される。
【００４６】
前記ステップ２０８の処理後、電気制御装置５０は、ステップ２１０にて、前記関数Ｇ2(ｚ)の逆関数Ｇ2-1(ｚ)を用いるとともに変数ｚを前記入力した実転舵角θとして、目標変位位置Ｙm＝Ｇ2-1(θ) ＝θ／Ｋdを計算する。
【００４７】
次に、ステップ２１２にて、前記関数Ｈ2(ｚ)に比例した関数Ｋfy・Ｈ2(ｚ)を用いるとともに、変数ｚを前記計算した目標変位位置Ｙmと前記入力した変位位置Ｙとの偏差Ｙm−Ｙとして、下記数３の演算の実行により左右方向反力Ｆyを計算する。
【００４８】
【数３】
Ｆy＝Ｋfy・Ｈ2(Ｙm−Ｙ)−Ｋoy・Ｙ
【００４９】
前記数３中の係数Ｋfyは、予め決められた正の比例係数である。また、同数３中の右辺の項「−Ｋoy・Ｙ」は操作レバー１０を開放（手放しなど）したとき、操作レバー１０が自動的に徐々に左右方向の基準位置（Ｙ＝０の位置）に戻るようにするために、操作レバー１０に与えられる復帰力に対応する。そして、係数Ｋoyは、予め決められた正の定数である。なお、変位位置Ｙは目標転舵角θmに対応するとともに、実転舵角θは前述した制御により目標転舵角θmに一致するように制御されるので、変位位置Ｙに代えて実転舵角θを用いて下記数４の演算により反力を計算するようにしてもよい。
【００５０】
【数４】
Ｆy＝Ｋfy・Ｈ2(Ｙm−Ｙ)−Ｋoy・θ
【００５１】
前記ステップ２１２の処理後、ステップ２１４にて前記計算した反力Ｆyが操作レバーの左右方向に作用するようにドライブ回路６２を制御し、ステップ２１６にてこの転舵制御プログラムの実行を終了する。このステップ２１４の反力制御においては、電気制御装置５０は、電動モータ３５に対して前記計算した反力Ｆyに応じた大きさの電流を同反力Ｆyに対応した方向に流すように、ドライブ回路６２を制御する。これにより、電動モータ３５には、ドライブ回路６２の制御により前記計算された反力Ｆxに応じた電流が流され、電動モータ３５は、前記計算された反力Ｆyに応じた電流によって駆動制御されることになる。その結果、電動モータ３５の回転力による反力すなわち前記計算した反力Ｆyが操作レバー１０の左右方向に作用する。
【００５２】
このような反力制御においては、目標転舵角θmの計算に用いた関数Ｇ2(ｚ)の逆関数Ｇ2-1(ｚ)が用いられるとともに、変数ｚを実転舵角θとして、目標変位位置Ｙm＝Ｇ2-1(θ)が計算される。そして、転舵速度βの計算に用いた関数Ｈ2(ｚ)に比例した関数Ｋfy・Ｈ2(ｚ)が用いられるとともに、変数ｚを目標変位位置Ｙmと実際の変位位置Ｙとの偏差Ｙm−Ｙとして、左右方向反力Ｆyが計算されて、操作レバー１０に同左右方向反力Ｆyが付与される。その結果、操作レバー１０に対する左右方向反力Ｆyは、現在の実転舵角θおよびその変化速度（転舵速度）に応じたものとなり、運転者はこの反力を実感しながら操作レバー１０を操作することになるので、操作レバー１０の操作が適切に行われるようになる。
【００５３】
また、上記実施形態においては、ジョイスティック状の操作レバー１０の前後および左右への操作により、車速および転舵角を制御するようにした。しかし、車速および転舵角を独立した操作部材の一方向の操作によって別々に制御したり、車速および転舵角のいずれか一方のみを操作部材の一方向の操作によって制御するようにしてもよい。また、手で操作する操作部材でなくても、操作部材として足で操作するものを利用できる。図６および図７は、足操作用のペダル状の操作部材１０Ａ、１０Ｂを概略図により示している。図７の操作部材１０Ｂにおいては、操作部材１０Ｂを前後に操作し易くするために、２枚プレートの間に足が入るように工夫されている。なお、これらの操作部材１０Ａ，１０Ｂはいずれも車速を制御する操作部材の例である。
【００５４】
また、操作部材の操作方向も種々の方向を採用できる。例えば、通常の操舵ハンドルのような円形の操作部材を用いて、軸線回りに回転する回転変位位置に応じて車速または転舵角を制御するようにしてもよい。また、操作部材の操作によって制御される車両の運動状態量としては、車速および転舵角に限られるものではなく、種々の車両の運動状態量を制御する装置に適用できる。
【００５５】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態およびその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形も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る運転装置の操作レバーの概略図である。
【図２】  図１の操作レバーを含む操作レバー装置の概略斜視図である。
【図３】  本発明の一実施形態に係る運転装置の電気制御部を示すブロック図である。
【図４】  図３の電気制御装置によって実行される加減速制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】  図３の電気制御装置によって実行される転舵制御プログラムを示すフローチャートである。
【図６】  操作部材の変形例を示す概略図である。
【図７】  操作部材の他の変形例を示す概略図である。
【符号の説明】
１０…操作レバー、１０Ａ，１０Ｂ…操作部材、２０…前後方向反力発生機構、３０…左右方向反力発生機構、２５，３５，７３…電動モータ、２６，３６…変位位置センサ、４１…車速センサ、４２…転舵角センサ、５０…電気制御装置（マイクロコンピュータ）、６３…エンジン制御装置、６４…ブレーキ制御装置、６５…ステアリング制御装置、７１…スロットルアクチュエータ、７２…ブレーキアクチュエータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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