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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-10
(45)【発行日】2024-12-18
(54)【発明の名称】車両用操舵ガイドトルク制御装置
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20241211BHJP
【ＦＩ】
B62D6/00
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021117967
(22)【出願日】2021-07-16
(65)【公開番号】P2023013637
(43)【公開日】2023-01-26
【審査請求日】2024-02-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000213
【氏名又は名称】弁理士法人プロスペック特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】濱口 剛
(72)【発明者】
【氏名】西郷 慎太朗
(72)【発明者】
【氏名】菅本 周作
【審査官】高瀬 智史
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－２０９８４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１３２９２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１８８８５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０３１７６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１０６１０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－００８６４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１８５３６３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０２０－１０４７９６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６２Ｄ ６／００
Ｂ６２Ｄ ５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ドライバーにより操舵操作される操舵入力部材と、前記操舵入力部材に与えられる操舵操作量に応じて転舵輪を転舵する転舵装置と、前記操舵入力部材に操舵ガイドトルクを付与するトルク付与装置と、前記トルク付与装置を制御する制御ユニットと、車両の前方の画像を取得する撮影装置と、を含み、前記制御ユニットは、前記撮影装置により取得された画像に基づいて、前記車両を車線に沿って走行させるための前記車両の前方の車線の曲率を推定し、前記車線の曲率に基づいて目標操舵操作量を演算し、前記目標操舵操作量と実際の操舵操作量との偏差に基づいて、実際の操舵操作量が前記目標操舵操作量を含む所定の操舵操作量の範囲内になるようにドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクを演算し、操舵ガイドトルクが前記目標操舵ガイドトルクになるように前記トルク付与装置を制御する操舵ガイドトルク制御を行うよう構成された、車両用操舵ガイドトルク制御装置において、
前記制御ユニットは、現在までの判定時間内に実際の操舵操作量の大きさと前記目標操舵操作量の大きさとの差が基準値を越えた回数及び積算時間の少なくとも一方を示す指標値を求め、前記指標値が大きいほど前記目標操舵ガイドトルクの大きさが小さくなるよう、前記指標値に応じて前記目標操舵ガイドトルクを修正するよう構成され、
前記制御ユニットは、前記車両がカーブ走行する頻度が低いほど前記判定時間が長くなるよう、前記車両がカーブ走行する頻度に応じて前記判定時間を可変設定するよう構成された、車両用操舵ガイドトルク制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載の車両用操舵ガイドトルク制御装置において、前記制御ユニットは、前記指標値が大きいほど前記偏差に対する前記目標操舵ガイドトルクの比率を低下させるよう構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置。
【請求項3】
請求項２に記載の車両用操舵ガイドトルク制御装置において、前記制御ユニットは、前記指標値が大きいほど大きくなる修正量にて前記目標操舵操作量の大きさを増大修正するよう構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置。
【請求項4】
請求項１に記載の車両用操舵ガイドトルク制御装置において、前記制御ユニットは、車速の情報を取得し、車速が高いほど前記基準値が小さくなるよう、前記基準値を車速に応じて可変設定するよう構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置。
【請求項5】
請求項１乃至４の何れか一つに記載の車両用操舵ガイドトルク制御装置において、前記制御ユニットは、前記操舵入力部材がドライバーにより操舵操作されなくても前記車両が車線に沿って走行するよう、前記転舵装置によって前記転舵輪を自動的に転舵する自動転舵制御を実行するよう構成され、前記自動転舵制御の実行中にドライバーによる前記操舵入力部材の操舵操作が開始されたと判定したときには、前記自動転舵制御を中止すると共に、前記操舵ガイドトルク制御を開始するよう構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車などの車両のための操舵ガイドトルク制御装置に係る。
【背景技術】
【0002】
自動車などの車両のための操舵反力トルク制御装置として、例えば下記の特許文献１に記載されているように、外部センサの検出結果に基づいてドライバーの適正操舵操作量を予測し、適正操舵操作量の予測時刻に対応するドライバーの操舵操作量が適正操舵操作量範囲内にないときには、操舵操作量が適正操舵操作量範囲内へ至るまでの操舵反力トルクを従来よりも大きくするよう構成された操舵反力トルク制御装置が知られている。
【0003】
操舵反力トルクは、操舵操作量が適正操舵操作量範囲内から該範囲外へ変化するときには、操舵操作に抗する操舵反力トルクとして作用し、操舵操作量が適正操舵操作量範囲外から該範囲内へ至るときには、操舵操作を促す操舵トルクとして作用する。よって、下記の特許文献１に記載されている操舵反力トルク制御装置は、操舵ガイドトルク制御装置と呼ばれてもよい。
【0004】
操舵ガイドトルク制御装置として、カメラセンサにより検出された車両の前方の走行路のカーブの曲率に基づいて、車両をカーブに沿って走行させるための目標操舵角を演算し、先読み時間を加味した目標操舵角と実際の操舵角との偏差に基づいて、実際の操舵操作量が目標操舵操作量を含む所定の操舵操作量の範囲内になるようにドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクを演算し、操舵ガイドトルクが目標操舵ガイドトルクになるようにトルク付与装置を制御する操舵ガイドトルク制御装置が知られている。
【0005】
上述のような操舵反力トルク制御装置及び操舵ガイドトルク制御装置によれば、車両が走行路のカーブを走行する際に、実際の操舵角が目標操舵角になるようにドライバーが操舵操作することを促すことができる。よって、ドライバーの操舵の主体感を維持しつつ、ドライバーの操舵操作量が適切な操舵操作量になるように操舵支援を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１９－２０９８４４号公報
【発明の概要】
【0007】
〔発明が解決しようとする課題〕
操舵ガイドトルク制御装置においては、目標操舵角は、車両の前方の走行路のカーブの曲率に基づいて、車両をカーブに沿って走行させるための操舵角として演算される。しかし、ドライバーが、目標操舵角によるカーブ走行とは異なるカーブ走行を希望する場合がある。例えば、目標操舵角は、車両が車線の中央に沿ってカーブ走行するよう演算されるが、ドライバーがアウト・イン・アウト、大回りなどのパターンにてカーブ走行しようとする場合がある。
操舵ガイドトルク制御装置においては、目標操舵角は、車両の前方の走行路のカーブの曲率に基づいて、車両をカーブに沿って走行させるための操舵角として演算される。しかし、ドライバーが、目標操舵角によるカーブ走行とは異なるカーブ走行を希望する場合がある。例えば、目標操舵角は、車両が車線の中央に沿ってカーブ走行するよう演算されるが、ドライバーがアウト・イン・アウト、大回りなどのパターンにてカーブ走行しようとする場合がある。
【0008】
ドライバーが、目標操舵角によるカーブ走行とは異なるカーブ走行を希望する場合には、実際の操舵角が目標操舵角とは異なるよう操舵操作する。そのため、ドライバーが実際の操舵角が目標操舵角から離れるよう切り増し操舵する際に、操舵ガイドトルクに起因して操舵反力が増大する違和感を覚えることが避けられない。
【0009】
本発明の主要な課題は、車両がカーブ走行する際に、ドライバーが操舵ガイドトルクに起因して操舵反力が増大する違和感を覚える虞が低減されるよう改良された操舵ガイドトルク制御装置を提供することである。
【0010】
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、ドライバーにより操舵操作される操舵入力部材（ステアリングホイール２０）と、操舵入力部材に与えられる操舵操作量に応じて転舵輪（２８FL、２８FR）を転舵する転舵装置（１８）と、操舵入力部材に操舵ガイドトルク（Ｔsg）を付与するトルク付与装置（反力アクチュエータ２４）と、トルク付与装置を制御する制御ユニット（ＥＣＵ１４）と、車両の前方の画像を取得する撮影装置（カメラセンサ４６）と、を含み、制御ユニットは、撮影装置により取得された画像に基づいて、車両を車線に沿って走行させるための車両の前方の車線の曲率（ρpre）を推定し、車線の曲率に基づいて目標操舵操作量（θt）を演算し、目標操舵操作量と実際の操舵操作量（θ）との偏差（Δθ）に基づいて、実際の操舵操作量が目標操舵操作量を含む所定の操舵操作量の範囲内になるようにドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルク（Ｔsgt）を演算し、操舵ガイドトルクが目標操舵ガイドトルクになるようにトルク付与装置（反力アクチュエータ２４）を制御する操舵ガイドトルク制御を行うよう構成された、車両用操舵ガイドトルク制御装置（１０）が提供される。
本発明によれば、ドライバーにより操舵操作される操舵入力部材（ステアリングホイール２０）と、操舵入力部材に与えられる操舵操作量に応じて転舵輪（２８FL、２８FR）を転舵する転舵装置（１８）と、操舵入力部材に操舵ガイドトルク（Ｔsg）を付与するトルク付与装置（反力アクチュエータ２４）と、トルク付与装置を制御する制御ユニット（ＥＣＵ１４）と、車両の前方の画像を取得する撮影装置（カメラセンサ４６）と、を含み、制御ユニットは、撮影装置により取得された画像に基づいて、車両を車線に沿って走行させるための車両の前方の車線の曲率（ρpre）を推定し、車線の曲率に基づいて目標操舵操作量（θt）を演算し、目標操舵操作量と実際の操舵操作量（θ）との偏差（Δθ）に基づいて、実際の操舵操作量が目標操舵操作量を含む所定の操舵操作量の範囲内になるようにドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルク（Ｔsgt）を演算し、操舵ガイドトルクが目標操舵ガイドトルクになるようにトルク付与装置（反力アクチュエータ２４）を制御する操舵ガイドトルク制御を行うよう構成された、車両用操舵ガイドトルク制御装置（１０）が提供される。
【0011】
制御ユニット（ＥＣＵ１４）は、現在までの判定時間（Ｔc）内に実際の操舵操作量（θ）の大きさと目標操舵操作量（θt）の大きさとの差が基準値（θa）を越えた回数及び積算時間の少なくとも一方を示す指標値（Ｎin）を求め、指標値が大きいほど目標操舵ガイドトルク（Ｔsgt）の大きさが小さくなるよう、指標値に応じて目標操舵ガイドトルクを修正するよう構成される（Ｓ１０～Ｓ４０）。
【0012】
上記の構成によれば、車両を車線に沿って走行させるための車両の前方の車線の曲率に基づいて目標操舵操作量が演算され、目標操舵操作量と実際の操舵操作量との偏差に基づいて、実際の操舵操作量が目標操舵操作量を含む所定の操舵操作量の範囲内になるようにドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクが演算され、操舵ガイドトルクが目標操舵ガイドトルクになるようにトルク付与装置が制御される。よって、車両を車線に沿って走行させるための操舵ガイドトルクを操舵入力部材に付与し、実際の操舵操作量が目標操舵操作量になるよう操舵操作することをドライバーに促すことができる。
【0013】
更に、上記の構成によれば、現在までの判定時間内に実際の操舵操作量の大きさと目標操舵操作量の大きさとの差が基準値を越えた回数及び積算時間の少なくとも一方を示す指標値が求められる。更に、指標値が大きいほど目標操舵ガイドトルクの大きさが小さくなるよう、指標値に応じて目標操舵ガイドトルクが修正される。よって、指標値に応じて目標操舵ガイドトルクが修正されない場合に比して、車両がカーブ走行する際に、ドライバーが操舵ガイドトルクに起因して操舵反力が増大する違和感を覚える虞を低減することができる。
更に、上記の構成においては、制御ユニット（ＥＣＵ１４）は、車両（６０）がカーブ走行する頻度が低いほど判定時間（Ｔc）が長くなるよう、車両がカーブ走行する頻度に応じて判定時間を可変設定する（Ｓ４０）よう構成される。
上記の構成によれば、車両がカーブ走行する頻度が低いほど判定時間が長くなるよう、車両がカーブ走行する頻度に応じて判定時間が可変設定される。よって、走行路にあるカーブの数の大小に関係なく、実際の操舵角が目標操舵角とは異なるようドライバーが操舵操作する傾向を示す値として指標値を演算することができる。
更に、上記の構成においては、制御ユニット（ＥＣＵ１４）は、車両（６０）がカーブ走行する頻度が低いほど判定時間（Ｔc）が長くなるよう、車両がカーブ走行する頻度に応じて判定時間を可変設定する（Ｓ４０）よう構成される。
上記の構成によれば、車両がカーブ走行する頻度が低いほど判定時間が長くなるよう、車両がカーブ走行する頻度に応じて判定時間が可変設定される。よって、走行路にあるカーブの数の大小に関係なく、実際の操舵角が目標操舵角とは異なるようドライバーが操舵操作する傾向を示す値として指標値を演算することができる。
【0014】
〔発明の態様〕
本発明の一つの態様においては、制御ユニット（ＥＣＵ１４）は、指標値（Ｎin）が大きいほど偏差（Δθ）に対する目標操舵ガイドトルク（Ｔsgt）の比率を低下させる（Ｓ５０～Ｓ９０）よう構成される。
本発明の一つの態様においては、制御ユニット（ＥＣＵ１４）は、指標値（Ｎin）が大きいほど偏差（Δθ）に対する目標操舵ガイドトルク（Ｔsgt）の比率を低下させる（Ｓ５０～Ｓ９０）よう構成される。
【0015】
上記態様によれば、指標値が大きいほど偏差に対する目標操舵ガイドトルクの比率が低下される。よって、現在までの判定時間内に実際の操舵操作量の大きさと目標操舵操作量の大きさとの差が基準値を越えた回数及び積算時間の少なくとも一方が大きいほど、偏差に対する目標操舵ガイドトルクの比率を低下させることができる。従って、ドライバーが、目標操舵角によるカーブ走行とは異なるカーブ走行をする傾向が高いほど、目標操舵ガイドトルクの大きさを小さくすることができる。
【0016】
本発明の他の一つの態様においては、制御ユニット（ＥＣＵ１４）は、指標値（Ｎin）が大きいほど大きくなる修正量（Δθa・signθt）にて目標操舵操作量（θt）の大きさを増大修正する（Ｓ６０、Ｓ１００）よう構成される。
【0017】
上記態様によれば、指標値が大きいほど大きくなる修正量にて目標操舵操作量の大きさが増大修正される。よって、実際の操舵操作量の大きさが、増大修正されない目標操舵操作量の大きさよりも大きくなる場合の目標操舵ガイドトルクの大きさを小さくすることができる。
【0020】
更に、本発明の他の一つの態様においては、制御ユニット（ＥＣＵ１４）は、車速（Ｖ）の情報を取得し、車速が高いほど基準値（θa）が小さくなるよう、基準値を車速に応じて可変設定する（Ｓ６０）よう構成される。よって、
【0021】
一般に、車両がカーブ走行する際の操舵角は、カーブの旋回半径が大きく車速が高いほど小さい。また、車速が高いほど、実際の操舵操作量の大きさと目標操舵操作量の大きさとの差が小さくなる。
【0022】
上記態様によれば、車速が高いほど基準値が小さくなるよう、基準値が車速に応じて可変設定される。よって、カーブの旋回半径の大小に関係なく、実際の操舵角が目標操舵角とは異なるようドライバーが操舵操作する傾向を示す値として指標値を演算することができる。
【0023】
更に、本発明の他の一つの態様においては、制御ユニット（ＥＣＵ１４）は、操舵入力部材（ステアリングホイール２０）がドライバーにより操舵操作されなくても車両（６０）が車線に沿って走行するよう、転舵装置（１８）によって転舵輪（２８FL、２８FR）を自動的に転舵する自動転舵制御を実行するよう構成され、自動転舵制御の実行中にドライバーによる操舵入力部材の操舵操作が開始されたと判定したときには、自動転舵制御を中止すると共に、操舵ガイドトルク制御を開始する（Ｓ２０、Ｓ４０～Ｓ１４０）よう構成される。
【0024】
上記態様によれば、操舵入力部材がドライバーにより操舵操作されなくても車両が車線に沿って走行するよう、転舵装置（１８）によって転舵輪を自動的に転舵する自動転舵制御が実行される。更に、自動転舵制御の実行中にドライバーによる操舵入力部材の操舵操作が開始されたと判定されたときには、自動転舵制御が中止されると共に、操舵ガイドトルク制御が開始される。
【0025】
よって、自動転舵制御の実行中にドライバーが操舵入力部材の操舵操作を開始したときには、自動的に自動転舵制御を中止すると共に、スイッチ操作などを要することなく、操舵ガイドトルク制御を自動的に開始させることができる。
【0026】
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられる名称及び／又は符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた名称及び／又は符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】操舵反力トルク制御装置として構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図2】撮影基準位置などを説明するための図である。
【図3】第一の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図5】第二の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図6】第三の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図8】第四の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図9】指標値Ｎinに基づいて変換係数Ｋsを演算するためのマップである。
【図10】操舵角の偏差Δθに基づいて目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbを演算するためのマップである。
【図11】指標値Ｎinに基づいて補正操舵角Δθaを演算するためのマップである。
【図12】操舵角の偏差Δθに基づいて目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算するためのマップである。
【図13】第一及び第二の実施形態において、目標操舵ガイドトルクＴsgtが修正される要領を示す図である。
【図14】第三及び第四の実施形態において、目標操舵ガイドトルクＴsgtが修正される要領を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下に添付の図を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【0029】
［第一の実施形態］
＜構成＞
第一の実施形態にかかる操舵ガイドトルク制御装置１０は、図１に示されているように、ステアバイワイヤ式の操舵装置１２と、これを制御する電子制御ユニット１４とを含む操舵反力トルク制御装置として構成され、車両６０に適用されている。第一の実施形態においては、後に詳細に説明するように、操舵ガイドトルク制御装置１０は、車両６０が車線に沿って走行するよう転舵輪を自動的に転舵する自動転舵制御としての車線維持制御も行う。
＜構成＞
第一の実施形態にかかる操舵ガイドトルク制御装置１０は、図１に示されているように、ステアバイワイヤ式の操舵装置１２と、これを制御する電子制御ユニット１４とを含む操舵反力トルク制御装置として構成され、車両６０に適用されている。第一の実施形態においては、後に詳細に説明するように、操舵ガイドトルク制御装置１０は、車両６０が車線に沿って走行するよう転舵輪を自動的に転舵する自動転舵制御としての車線維持制御も行う。
【0030】
なお、これ以降の説明及び図面においては、「電子制御ユニット」は「ＥＣＵ」と表記される。また、「ＬＫＡ」は、Lane Keeping Assistの略であり、「車線維持制御」は、ＬＫＡ制御と表記される。
【0031】
操舵装置１２は、機械的に互いに接続されていない操舵入力装置１６及び転舵装置１８を含んでいる。操舵入力装置１６は、ステアリングホイール２０と、ステアリングホイールの回転角度を操舵角θとして検出する操舵角検出装置２２と、ステアリングホイールに操舵反力トルクＴreを付与する反力アクチュエータ２４と、を含んでいる。
【0032】
ステアリングホイール２０は、図示されていないドライバーにより操舵操作される操舵入力部材であり、操縦捍のような形態をなしていてもよい。反力アクチュエータ２４は電動機を含み、該電動機の回転軸２６はステアリングホイール２０と一体的に連結されている。操舵角検出装置２２は電動機に内蔵されたロータリエンコーダであってもよい。
【0033】
転舵装置１８は、転舵トルクＴstを受けて転舵輪である左右の前輪２８FL及び２８FRを転舵するよう構成された転舵機構３０と、転舵機構に転舵トルクを付与する転舵アクチュエータ３２と、転舵輪の舵角δを検出する舵角検出装置３４と、を含んでいる。
【0034】
図示の実施形態においては、転舵機構３０は、ラックバー３６及びピニオンシャフト３８を有するラックアンドピニオン装置４０を含んでいる。ピニオンシャフト３８は、図には示されていないが、ラックバー３６のラック歯と噛合するピニオンを有し、ピニオンシャフト３８の回転運動はラックバー３６の往復運動に変換され、ラックバー３６の往復運動はピニオンシャフト３８の回転運動に変換される。なお、転舵機構は当技術分野において公知の任意の構造を有していてよい。
【0035】
更に、転舵機構３０はタイロッド４２L及び４２Rを含み、タイロッド４２L及び４２Rの内端はそれぞれラックバー３６の左右の先端に枢着されている。タイロッド４２L及び４２Rの外端は、図には示されていないが、前輪２８FL及び２８FRのナックルアームに枢着されている。転舵アクチュエータ３２は電動機を含み、該電動機の回転軸はピニオンシャフト３８と一体的に連結されている。
【0036】
よって、転舵機構３０は、ピニオンシャフト３８にて転舵アクチュエータ３２からの転舵トルクを受けて前輪２８FL及び２８FRを転舵するよう構成されている。ピニオンシャフト３８の回転角度φ（図示せず）と前輪２８FL及び２８FRの舵角δとの間には一定の関係がある。よって、図示の実施形態においては、舵角検出装置３４はピニオンシャフト３８又は転舵アクチュエータ３２の電動機の回転軸の回転角度φを検出することにより前輪２８FL及び２８FRの舵角δを検出する。
【0037】
図１には詳細に示されていないが、ＥＣＵ１４は、マイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいる。マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びインターフェース（Ｉ／Ｆ）などを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成を有している。
【0038】
ＥＣＵ１４には、操舵角検出装置２２により検出された操舵角θを示す信号が入力され、舵角検出装置３４により検出された前輪２８FL及び２８FRの舵角δを示す信号が入力される。また、ＥＣＵ１４には、車速センサ４４により検出された車速Ｖを示す信号が入力され、カメラセンサ４６により取得された車両６０の前方の車線の白線情報を示す信号が入力される。車速センサ４４は、例えば車輪速度に基づいて車速Ｖを検出する。
【0039】
更に、ＥＣＵ１４には、ＬＫＡスイッチ４８より該スイッチがオンであるか否かを示す信号が入力される。ＥＣＵ１４は、ＬＫＡスイッチ４８がオンであるときには、ＬＫＡ制御を実行する。
【0040】
図３に示されているように、カメラセンサ４６は、車両６０のフロントガラス５０ａの内面の上方部に固定され、車両６０の基準位置である重心５０ｂから前方へ距離Ｌca（正の定数）の撮影基準位置Ｐcaを中心に車両６０の前方の画像を撮影する。距離Ｌcaを必要に応じて撮影基準距離Ｌcaと呼ぶ。車両６０の基準位置は、前輪２８FL及び２８FRの位置、前後輪の中間位置などであってもよい。
【0041】
ＬＫＡスイッチ４８がオフであるときには、ＥＣＵ１４は、操舵ギヤ比Ｒstを標準の操舵ギヤ比Ｒstnに設定して操舵角検出装置２２により検出される操舵角θに基づいて転舵アクチュエータ３２を制御する。よって、前輪２８FL及び２８FRの舵角δはθ／Ｒstnになるよう制御される。なお、操舵角θ及び舵角δは、車両６０が直進状態にあるときに０になり、車両６０が左旋回するときに正の値になる。また、標準の操舵ギヤ比Ｒstnは、車速Ｖが高いほど大きくなるよう予め設定された正の値であるが、正の定数であってもよい。
【0042】
更に、ＥＣＵ１４は、操舵角θ、操舵角θの微分値及び操舵角θの二階微分値に基づいて、ステアリングホイール２０に付与されるべき基本操舵反力トルクＴrebを演算する。基本操舵反力トルクＴrebは、車速Ｖが高いほど大きくなるよう、車速に応じて可変設定される。なお、基本操舵反力トルクＴrebは、当技術分野において公知の任意の要領にて制御されてよい。例えば、基本操舵反力トルクＴrebは、ステアリングホイールが機械的に転舵輪に接続され、パワーステアリング装置により操舵アシストトルクが付与される車両において、ドライバーがステアリングホイールを介して感じる操舵トルクに対応するトルクであってよい。
【0043】
また、ＥＣＵ１４は、後に詳細に説明するように、車両６０が走行路のカーブを走行する際のドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算する。更に、ＥＣＵ１４は、反力アクチュエータ２４により発生されステアリングホイール２０に付与される操舵反力トルクＴreが、基本操舵反力トルクＴrebと目標操舵ガイドトルクＴsgtとの和である目標操舵反力トルクＴretになるよう、反力アクチュエータ２４を制御する。よって、反力アクチュエータ２４は、目標操舵ガイドトルクＴsgtに対応する操舵ガイドトルクＴsgをステアリングホイール２０に付与するトルク付与装置として機能する。なお、目標操舵ガイドトルクＴsgtの大きさは、基本操舵反力トルクＴrebの大きさの１０分の１程度である。
【0044】
なお、目標操舵ガイドトルクＴsgtは、実際の操舵角θが目標操舵角θtから離れるようドライバーが切り増し操舵する際には、操舵を抑制する方向に作用する。これに対し、目標操舵ガイドトルクＴsgtは、実際の操舵角θが目標操舵角θtに近づくようドライバーが切り戻し操舵する際には、操舵を促進する方向に作用する。よって、目標操舵ガイドトルクＴsgtは、実際の操舵角θが目標操舵角θtを含む所定の操舵操作量の範囲内になるようドライバーの操舵をガイドする。
【0045】
実施形態においては、ＥＣＵ１４は、カメラセンサ４６により取得された車両６０の前方の車線の白線情報に基づいて、撮影基準位置Ｐcaを中心とする領域について走行路のカーブ曲率ρcaを演算し、ＲＡＭに保存する。よって、カメラセンサ４６及びＥＣＵ１４は、撮影基準位置Ｐcaを中心とする領域について走行路のカーブ曲率ρcaを検出する検出装置として機能する。
【0046】
更に、ＥＣＵ１４は、ＲＡＭから先読み時間Δｔに対応するカーブ曲率ρcaを先読みのカーブ曲率ρpreとして読み出し、そのカーブ曲率ρpreに基づいて目標操舵角θtを演算し、目標操舵角θtと実際の操舵角θとの偏差Δθに基づいて、操舵ガイドトルクＴsgを演算する。目標操舵角θtは、車両６０がカーブに沿って走行するよう実際の操舵角を適切な範囲内に留まり易くするための目標操舵角である。なお、実施形態においては、車両６０が左旋回する方向の曲率が正である。
【0047】
カーブ曲率ρca［1/m］は、下記の式（１）に従って演算される。なお、下記の式（１）において、Ｖは車速［m/s］であり、ρ０は車両６０の重心５０ｂにおける走行路のカーブ曲率［1/m］である。よって、ρ０は、車両６０が図１に示された撮影基準距離Ｌcaを走行するに要する時間Ｌca／Ｖ前に演算されＲＡＭに保存されたカーブ曲率ρcaである。Δρは、時間Ｌca／Ｖ前に演算されＲＡＭに保存されたカーブ曲率ρcaの変化率［1/m/m］、即ちカーブ曲率の単位距離当りの変化量である。
ρca＝ρ０＋ＶΔｔΔρ …（１）
ρca＝ρ０＋ＶΔｔΔρ …（１）
【0048】
図１に示されているように、車両６０の重心５０ｂと先読み位置Ｐpreとの間の距離（先読み距離）Ｌpreは、撮影基準距離Ｌcaよりも小さい。なお、先読み距離Ｌpreは一定でなくてもよい。以上の説明から解るように、カーブ曲率ρpreは、先読み位置Ｐpreにおけるカーブ曲率、即ち車両６０の重心５０ｂが先読み時間Δｔ後に到達する位置におけるカーブ曲率である。
【0049】
目標操舵角θt［deg］は、下記の式（２）に従って演算される。なお、下記の式（２）において、Ｒstは前述のように操舵ギヤ比であり、Ａは車両６０のスタビリティファクタ［deg/(m2/s2)］であり、Ｌwは車両６０のホイールベースである。スタビリティファクタＡ及びホイールベースＬwは、車両６０の仕様により定まる既知の一定値である。
θt＝Ｒst(１＋ＡＶ２)ρpreＬw …（２）
θt＝Ｒst(１＋ＡＶ２)ρpreＬw …（２）
【0050】
また、ＥＣＵ１４は、実際の操舵角θと目標操舵角θtとの偏差θ－θtである操舵角の偏差Δθを演算し、操舵角の偏差Δθに基づいて図１０に示されたマップを参照することにより、目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbを演算する。
【0051】
特に、ＥＣＵ１４は、実際の操舵角θの絶対値と目標操舵角θtの絶対値との差が、現在までの判定時間Ｔc内に基準値θaを越えた回数を指標値Ｎinとして演算する。ＥＣＵ１４は、指標値Ｎinに基づいて図９に示されたマップを参照することにより、補正係数Ｋsを演算する。
【0052】
なお、判定時間Ｔcは、一定であってもよいが、この実施形態及び後述の他の実施形態においては、車両６０がカーブ走行する頻度が低いほど長くなるよう、車両がカーブ走行する頻度に応じて可変設定される。また、基準値θaは、一定であってもよいが、この実施形態及び後述の他の実施形態においては、車速Ｖが高いほど小さくなるよう、車速に応じて可変設定される。
【0053】
更に、ＥＣＵ１４は、補正係数Ｋsと目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbとの積ＫsＴsgtbとして、目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算する。更に、ＥＣＵ１４は、操舵反力トルクＴreが目標操舵反力トルクＴretになるよう、反力アクチュエータ２４を制御する。
【0054】
なお、ＥＣＵ１４は、ＬＫＡスイッチ４８がオンであり且つドライバーにより操舵操作が行われていないときには、操舵ガイドトルク制御を実行することなく、ＬＫＡ制御を実行する。更に、ＥＣＵ１４は、ＬＫＡスイッチ４８がオンであり、ＬＫＡ制御を実行している状況において、ドライバーにより操舵操作が行われたときには、ＬＫＡ制御を中止し、操舵ガイドトルク制御を実行する。
【0055】
＜操舵反力トルクの制御ルーチン＞
次に、第一の実施形態の操舵反力トルクの制御ルーチンについて説明する。ＥＣＵ１４のＣＰＵは、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに、図３のフローチャートに示された操舵反力トルクの制御ルーチンを所定時間が経過する毎に実行する。なお、図３のフローチャートに対応する制御プログラムは、ＥＣＵ１４のＲＯＭに格納されている。
次に、第一の実施形態の操舵反力トルクの制御ルーチンについて説明する。ＥＣＵ１４のＣＰＵは、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに、図３のフローチャートに示された操舵反力トルクの制御ルーチンを所定時間が経過する毎に実行する。なお、図３のフローチャートに対応する制御プログラムは、ＥＣＵ１４のＲＯＭに格納されている。
【0056】
まず、ステップＳ１０においては、ＣＰＵは、ＬＫＡスイッチ４８がオンであるか否かを判別する。ＣＰＵは、否定判別をしたときには、操舵反力トルクの制御をステップＳ４０へ進め、肯定判別をしたときには、操舵反力トルクの制御をステップＳ２０へ進める。
【0057】
ステップＳ２０においては、ＣＰＵは、ドライバーによりＬＫＡ制御に介入する操舵操作が行われたか否かを判別する。ＣＰＵは、否定判別をしたときには、ステップＳ３０において、ＬＫＡ制御を実行し、肯定判別をしたときには、操舵反力トルクの制御をステップＳ４０へ進める。なお、ＬＫＡ制御は当技術分野において公知の任意の要領にて行われてよく、ドライバーによりＬＫＡ制御に介入する操舵操作が行われたか否かの判別も、当技術分野において公知の任意の要領にて行われてよい。
【0058】
ステップＳ４０においては、ＣＰＵは、前述のように車両６０がカーブ走行する頻度に基づいて判定時間Ｔcを決定し、また前述のように車速Ｖに基づいて基準値θaを決定する。更に、ＣＰＵは、実際の操舵角θの絶対値と目標操舵角θtの絶対値との差が、現在までの判定時間Ｔc内に基準値θaを越えた回数を指標値Ｎinとして演算する。
【0059】
ステップＳ５０においては、ＣＰＵは、指標値Ｎinに基づいて図９に示されたマップを参照することにより、補正係数Ｋsを演算する。図９に示されているように、補正係数Ｋsは、指標値Ｎinが０であるときには１であり、指標値ＮinがＮins（正の定数）未満であるときには、指標値Ｎinが大きいほど小さくなり、指標値ＮinがＮins以上であるときには、Ｋsminの一定値になるよう演算される。
【0060】
ステップＳ７０においては、ＣＰＵは、図４に示されたフローチャートに従って目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbを演算する。
【0061】
ステップＳ９０においては、ＣＰＵは、補正係数Ｋsと目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbとの積ＫsＴsgtbとして、車両６０が走行路のカーブを走行する際のドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算する。
【0062】
ステップＳ１２０においては、ＣＰＵは、操舵角θ、操舵角θの微分値及び操舵角θの二階微分値及び車速Ｖに基づいて、当技術分野において公知の任意の要領にて、ステアリングホイール２０に付与されるべき基本操舵反力トルクＴrebを演算する。
【0063】
ステップＳ１３０においては、ＣＰＵは、基本操舵反力トルクＴrebと目標操舵ガイドトルクＴsgtとの和Ｔreb＋Ｔsgtとして目標操舵反力トルクＴretを演算する。
【0064】
ステップＳ１４０においては、ＣＰＵは、反力アクチュエータ２４により発生される操舵反力トルクＴreが目標操舵反力トルクＴretになるよう、反力アクチュエータ２４を制御する。よって、目標操舵反力トルクＴretに対応する操舵反力トルクがステアリングホイール２０に付与されることにより、目標操舵ガイドトルクＴsgtに対応する操舵ガイドトルクＴsgがステアリングホイール２０に付与される。
【0065】
図４に示されたフローチャートのステップＳ７２においては、ＣＰＵは、カメラセンサ４６により取得された車両６０の前方の車線の白線情報に基づいて、撮影基準位置Ｐcaを中心とする領域についてカーブ曲率の変化率Δρを演算し、ＲＡＭに保存する。
【0066】
ステップＳ７４においては、上記式（１）に従って、撮影基準位置Ｐcaを中心とする領域について走行路のカーブ曲率ρcaを演算し、ＲＡＭに保存する。なお、制御を開始してから時間Ｌca／Ｖが経過するまでの間は、カーブ曲率ρcaは０に設定されてよい。
【0067】
ステップＳ７６においては、ＣＰＵは、先読み時間Δｔ前に演算されＲＡＭに保存されたカーブ曲率ρcaを、先読み位置Ｐpreにおけるカーブ曲率ρpreとしてＲＡＭから読み出す。
【0068】
ステップＳ７８においては、ＣＰＵは、車速Ｖ及び先読み位置Ｐpreにおけるカーブ曲率ρpreに基づいて、上記式（２）に従って、車両６０が走行路のカーブに沿って走行するための目標操舵操作量としての目標操舵角θtを演算する。
【0069】
ステップＳ８０においては、ＣＰＵは、操舵角検出装置２２により検出された実際の操舵角θと目標操舵角θtとの偏差θ－θtである操舵角の偏差Δθを演算する。
【0070】
ステップＳ８２においては、ＣＰＵは、操舵角の偏差Δθに基づいて図１０に示されたマップを参照することにより、目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbを演算する。図１０に示されているように、目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbは、操舵角の偏差Δθの絶対値がΔθc（正の定数）未満であるときには、操舵角の偏差Δθの絶対値が大きいほど大きさが大きくなり、操舵角の偏差Δθの絶対値がΔθc以上であるときには、大きさがＴsgtbmaxの一定値になるよう演算される。
【0071】
［第二の実施形態］
図５は、第一の実施形態の変形例として構成された第二の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図５において、図３に示されたステップと同一のステップには、図３において付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。このことは後述の他の実施形態についても同様である。
図５は、第一の実施形態の変形例として構成された第二の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図５において、図３に示されたステップと同一のステップには、図３において付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。このことは後述の他の実施形態についても同様である。
【0072】
第二の実施形態及び後述の第四の実施形態においては、ＬＫＡ制御は実行されない。よって、図示されていないが、これらの実施形態にかかる操舵ガイドトルク制御装置１０には、ＬＫＡスイッチ４８は設けられていない。
【0073】
【0074】
第一及び第二の実施形態によれば、実際の操舵角θの絶対値と目標操舵角θtの絶対値との差が、現在までの判定時間Ｔc内に基準値θaを越えた回数が指標値Ｎinとして演算される（ステップＳ４０）。指標値Ｎinに基づいて補正係数Ｋsが演算され（ステップＳ５０）、目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbが演算される（ステップＳ７０）。更に、補正係数Ｋsと目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbとの積ＫsＴsgtbとして、目標操舵ガイドトルクＴsgtが演算される（ステップＳ９０）。
【0075】
補正係数Ｋsは、指標値Ｎinが大きいほど小さくなるよう演算されるので（図９）、指標値Ｎinが大きいほど偏差Δθに対する目標操舵ガイドトルクＴsgtの比率が低下する。従って、ドライバーが、目標操舵角によるカーブ走行とは異なるカーブ走行をする傾向が高いほど、目標操舵ガイドトルクの大きさを小さくすることができる。
【0076】
図１３は、実際の操舵角θの絶対値及び指標値Ｎinと目標操舵ガイドトルクＴsgtの絶対値との関係を示している。図１３に示されているように、指標値Ｎinが大きいほど、実際の操舵角θの大きさが目標操舵角θtの大きさを越える領域における目標操舵ガイドトルクＴsgtの大きさが小さくなる。図１３から解るように、実際の操舵角θの大きさが目標操舵角θtの大きさよりも大きくなるよう操舵操作される際に、操舵ガイドトルクに起因して生じる反力トルクを、指標値Ｎinが大きいほど小さくすることができる。
【0077】
［第三の実施形態］
図６は、本発明の第三の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。
図６は、本発明の第三の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。
【0078】
図６と図３との比較から解るように、第二の実施形態においては、ステップ１０乃至４０及びステップ１２０乃至１４０は、第一の実施形態と同様に実行される。ステップ４０が完了すると、ステップ６０及び１００が実行される。
【0079】
ステップＳ６０においては、ＣＰＵは、指標値Ｎinに基づいて図１１に示されたマップを参照することにより、補正操舵角Δθaを演算する。図１１に示されているように、補正操舵角Δθaは、指標値Ｎinが０であるときには０であり、指標値ＮinがＮina（正の定数）未満であるときには、指標値Ｎinが大きいほど大きくなり、指標値ＮinがＮina以上であるときには、Δθamaxの一定値になるよう演算される。
【0080】
ステップＳ１００においては、ＣＰＵは、図７に示されたフローチャートに従って目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算する。
【0081】
【0082】
ステップＳ１０８の次に実行されるステップＳ１１０においては、signθtを目標操舵角θtの符号として、下記の式（３）に従って操舵角の偏差Δθを演算する。即ち、操舵角の偏差Δθは、操舵角検出装置２２により検出された実際の操舵角θと、補正操舵角Δθaにて大きさが増大補正された目標操舵角θta（＝θt＋Δθa・signθt）との偏差θ－（θt＋Δθa・signθt）として演算される。
Δθ＝θ－（θt＋Δθa・signθt）
＝θ－θt－Δθa・signθt …（３）
Δθ＝θ－（θt＋Δθa・signθt）
＝θ－θt－Δθa・signθt …（３）
【0083】
ステップＳ１１２においては、ＣＰＵは、操舵角の偏差Δθに基づいて図１２に示されたマップを参照することにより、目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算する。図１２に示されているように、目標操舵ガイドトルクＴsgtは、操舵角の偏差Δθの絶対値がΔθc未満であるときには、操舵角の偏差Δθの絶対値が大きいほど大きくなり、操舵角の偏差Δθの絶対値がΔθc以上であるときには、Ｔsgtmaxの一定値になるよう演算される。
【0084】
［第四の実施形態］
図８は、第三の実施形態の変形例として構成された第四の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。
図８は、第三の実施形態の変形例として構成された第四の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。
【0085】
【0086】
第三及び第四の実施形態によれば、実際の操舵角θの絶対値と目標操舵角θtの絶対値との差が、現在までの判定時間Ｔc内に基準値θaを越えた回数が指標値Ｎinとして演算される（ステップＳ４０）。指標値Ｎinに基づいて補正操舵角Δθaが演算され（ステップＳ６０）、図７に示されたフローチャートに従って目標操舵ガイドトルクＴsgtが演算される（ステップＳ１００）。
【0087】
操舵角の偏差Δθは、実際の操舵角θと、補正操舵角Δθaにて大きさが増大補正された目標操舵角θt＋Δθa・signθtとの偏差として演算される（ステップＳ１１０）。よって、実際の操舵角θの大きさが、増大修正されない目標操舵角の大きさよりも大きくなる場合の目標操舵ガイドトルクＴsgtの大きさを小さくすることができる。
【0088】
なお、上述の第一及び第三の実施形態によれば、ＬＫＡスイッチ４８がオンである状況において、ドライバーによりＬＫＡ制御に介入する操舵操作が行われると、ステップＳ１０及びＳ２０において肯定判別が行われ、ステップＳ４０乃至Ｓ１４０が実行される。よって、ＬＫＡ制御の実行中にドライバーが介入の操舵操作を開始したときには、自動的にＬＫＡ制御を中止すると共に、スイッチ操作などを要することなく、操舵ガイドトルク制御を自動的に開始させることができる。
＜第一乃至第四の実施形態に共通の効果＞
＜第一乃至第四の実施形態に共通の効果＞
【0089】
以上の説明より解るように、上述の第一乃至第四の実施形態によれば、指標値Ｎinが大きいほど目標操舵ガイドトルクＴsgtの大きさが小さくなるよう、指標値に応じて目標操舵ガイドトルクを修正することができる。よって、指標値に応じて目標操舵ガイドトルクが修正されない場合に比して、車両がカーブ走行する際に、ドライバーが操舵ガイドトルクに起因して操舵反力が増大する違和感を覚える虞を低減することができる。
【0090】
また、第一乃至第四の実施形態によれば、判定時間Ｔcは、車両６０がカーブ走行する頻度が低いほど長くなるよう、車両がカーブ走行する頻度に応じて可変設定される。よって、カーブの数の大小に関係なく、実際の操舵角が目標操舵角とは異なるようドライバーが操舵操作する傾向を示す値として指標値を演算することができる。
【0091】
更に、第一乃至第四の実施形態によれば、基準値θaは、車速Ｖが高いほど小さくなるよう、車速に応じて可変設定される。よって、カーブの旋回半径の大小に関係なく、実際の操舵角が目標操舵角とは異なるようドライバーが操舵操作する傾向を示す値として指標値を演算することができる。
【0092】
以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【0093】
例えば、上述の実施形態においては、指標値Ｎinは、実際の操舵角θの絶対値と目標操舵角θtの絶対値との差が、現在までの判定時間Ｔc内に基準値θaを越えた回数として演算される。しかし、指標値Ｎinは、実際の操舵角θの絶対値と目標操舵角θtの絶対値との差が、現在までの判定時間Ｔc内に基準値θaを越えた積算時間として演算されてもよい。また、上記回数及び積算時間をそれぞれＮc及びＴcとし、α及びβを正の定数として、指標値Ｎinは、上記回数及び積算時間の線形和αＮc＋βＴcとして上記回数及び積算時間の両方に基づいて演算されてもよい。
【0094】
上述の実施形態においては、操舵入力部材（ステアリングホイール２０）がドライバーにより操舵操作されなくても車両（６０）が車線に沿って走行するよう、転舵装置（１８）によって転舵輪（２８FL、２８FR）を自動的に転舵する自動転舵制御は、ＬＫＡ制御である。しかし、自動転舵制御は、例えば自動運転制御のように、当技術分野において公知の任意の自動転舵制御であってよい。
【0095】
また、上述の第一及び第三の実施形態においては、ドライバーによりＬＫＡ制御に介入する操舵操作が行われると、ＬＫＡ制御が中止されると共に、ステップＳ４０~Ｓ１４０の操舵ガイドトルク制御が自動的に開始される。しかし、ドライバーによりＬＫＡ制御に介入する操舵操作が行われると開始される操舵ガイドトルク制御は、指標値に応じて目標操舵ガイドトルクが修正されない操舵ガイドトルク制御であってもよい。
【0096】
更に、上述の実施形態においては、操舵ガイドトルク制御装置１０は、ステアバイワイヤ式の操舵装置１２を含む操舵反力トルク制御装置として構成されている。しかし、操舵ガイドトルク制御装置１０は、ステアリングホイールと左右の前輪とが機械的に接続され、電動パワーステアリング装置を含む操舵反力トルク制御装置として構成されてもよい。その場合には、操舵トルク及び車速に基づいて演算される基本操舵アシストトルクＴsabと目標操舵ガイドトルクＴsgtとの和として目標操舵アシストトルクＴsatが演算される。更に、電動パワーステアリング装置により発生される操舵アシストトルクＴsaが目標操舵アシストトルクＴsatになるように電動パワーステアリング装置が制御される。
【符号の説明】
【0097】
１０…車両用操舵支援トルク制御装置、１２…操舵装置、１４…ＥＣＵ、２０…ステアリングホイール、２２…操舵角検出装置、２４…反力アクチュエータ、２８FL，２８FR…前輪、３０…転舵機構、４４…車速センサ、４６…カメラセンサ、４８…ＬＫＡスイッチ、６０…車両
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】