(57)【要約】手動操舵手段（１０）に加えられた操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（１２）と、検出された操舵トルクに基づいて第１電動トルク値を決定する第１電動トルク決定手段と、車両（１００）の挙動を検出する車両挙動検出手段（１５）によって検出された検出値に基づいて第２電動トルク値を決定する第２電動トルク決定手段と、操向車輪（６）に総合電動トルクを加えるための電動機（９）と、第１電動トルク値に第２電動トルク値を加えた総合電動トルク値をもって電動機へ流す電流を制御する電流制御手段とを有し、第２電動トルク決定手段は、上限値より大きい第２電動トルク値を上限値以下に再設定し、上限値を第２電動トルク値の方向と手動操舵手段（１０）の転舵方向との組合せによって変更する。これにより、運転者に与える違和感を和らげ、車両挙動の抑制を高性能に制御できる車両用操舵装置（１）を提供する。
2012147661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操向車輪を手動により転舵するための手動操舵手段と、
前記手動操舵手段に加えられた操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
検出された前記操舵トルクに基づいて第１電動トルク値を決定する第１電動トルク決定手段と、
前記車両の挙動を検出する車両挙動検出手段と、
前記車両挙動検出手段によって検出された検出値に基づいて第２電動トルク値を決定する第２電動トルク決定手段と、
前記操向車輪に総合電動トルクを加えるための電動機と、
前記第１電動トルク値に前記第２電動トルク値を加えた前記総合電動トルク値をもって前記電動機へ流す電流を制御する電流制御手段とを有する車両用操舵装置において、
前記第２電動トルク決定手段は、上限値より大きい前記第２電動トルク値を前記上限値以下に再設定し、前記上限値を前記第２電動トルク値の方向と前記手動操舵手段の転舵方向との組合せによって変更することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記第２電動トルク値の方向と前記手動操舵手段の転舵方向が同じ場合に設定される前記上限値は、前記第２電動トルク値の方向と前記手動操舵手段の転舵方向が異なる場合に設定される前記上限値よりも小さいことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記第２電動トルク決定手段は、前記上限値を前記手動操舵手段の転舵速度に基づいて変更することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記第２電動トルク値の方向と前記手動操舵手段の転舵方向が同じ場合に設定される前記上限値は、前記転舵速度が小さくなると大きくなることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
前記第２電動トルク値の方向と前記手動操舵手段の転舵方向が異なる場合に設定される前記上限値は、前記転舵速度が小さくなると小さくなることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者の操舵力を軽減する操舵補助トルクと、車両挙動を抑制する操舵反力トルクを発生させる車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用操舵装置は、運転者の操舵力を軽減するために、電動機を用い、その電動トルクにて補助するように構成されている。車速等に応じて電動トルクを増減する。また、走行中に車両が強い横風を受けたり、轍路を走行したりすると、目標走行ラインから外れる向きに車両が偏向してしまうような車両挙動をすることがある。そこで、車両用操舵装置は、ヨーレイト、横加速度などによってその車両挙動を検出し、その検出値に基づいて、車両挙動を抑制する操舵反力トルクを発生させている。そして、操舵反力トルクは、ヨーレイト、横加速度などの各センサの故障時等に対処するために、上限値が定められ、その上限値を越えた操舵反力トルクは発生しないようにしている（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３１０３０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の車両用操舵装置では、前記上限値が一定であった。このため、前記上限値を大きく設定すると、大きな操舵反力トルクを発生することができ、車両挙動の抑制の制御性能を高めることができるが、センサの故障によってその大きな上限値に達する大きな操舵反力トルクが発生すると、運転者に違和感を与えると考えられた。逆に、前記上限値を小さく設定すると、センサが故障してもその小さな上限値に制限された小さな操舵反力トルクが発生するので、運転者に違和感を与えることはないが、操舵反力トルクが小さいので、車両挙動の抑制の制御性能が制限されてしまう。このように、前記上限値の設定では、大きく設定すると運転者に違和感を与え、小さく設定すると車両挙動の抑制の制御性能が制限されるトレードオフの関係になっている。前記上限値の設定で、望ましいのは、運転者に与える違和感を和らげつつ、車両挙動の抑制を高性能に制御することである。【０００５】
そこで、本発明は、運転者に与える違和感を和らげ、車両挙動の抑制を高性能に制御できる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、車両の操向車輪を手動により転舵するための手動操舵手段と、
前記手動操舵手段に加えられた操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
検出された前記操舵トルクに基づいて第１電動トルク値を決定する第１電動トルク決定手段と、
前記車両の挙動を検出する車両挙動検出手段と、
前記車両挙動検出手段によって検出された検出値に基づいて第２電動トルク値を決定する第２電動トルク決定手段と、
前記操向車輪に総合電動トルクを加えるための電動機と、
前記第１電動トルク値に前記第２電動トルク値を加えた前記総合電動トルク値をもって前記電動機へ流す電流を制御する電流制御手段とを有する車両用操舵装置において、
前記第２電動トルク決定手段は、上限値より大きい前記第２電動トルク値を前記上限値以下に再設定し、前記上限値を前記第２電動トルク値の方向と前記手動操舵手段の転舵方向との組合せによって変更することを特徴としている。【０００７】
これによれば、前記上限値を、第２電動トルク値の方向と手動操舵手段の転舵方向との組合せによって変更することができるので、大きな第２電動トルク値を電動機で発生させたいシーンに対応する前記組合せにおいては、大きな上限値を設定し、電動機で発生させる第２電動トルク値が小さくても十分であるシーンに対応する前記組合せにおいては、小さな上限値を設定することができる。上限値を大きく設定した組合せ（シーン）では、大きな操舵反力トルクを発生することができ、車両挙動の抑制の制御性能を高めることができ、上限値を小さく設定した組合せ（シーン）では、センサが故障してもその小さな上限値に制限された小さな操舵反力トルクが発生するので、運転者に違和感を与えることはない。【０００８】
また、本発明では、前記第２電動トルク値の方向と前記手動操舵手段の転舵方向（操舵方向）が同じ場合に設定される前記上限値は、前記第２電動トルク値の方向と前記手動操舵手段の転舵方向が異なる場合に設定される前記上限値よりも小さいことが好ましい。【０００９】
これによれば、第２電動トルク値の方向と手動操舵手段の転舵方向が逆であれば、第２電動トルク値は手動操舵手段の転舵方向に対して抑制方向に働くので、大きな上限値に基づいて大きな第２電動トルク値を設定することで、確実に手動操舵手段の転舵を抑制できる。一方で、方向が同じ場合であれば、小さな上限値に基づいて小さな第２電動トルク値が設定されるので、過大アシストを防げる。また、仮に車両挙動検出手段（ヨーレイトセンサや、横加速度センサ等）の故障が発生して、第２電動トルク値が上限値に設定されても、第２電動トルク値の方向と手動操舵手段の転舵方向が逆であれば、大きな第２電動トルク値の方向は、手動操舵手段の転舵方向とは逆方向の安定方向に向かうため、手動操舵手段による転舵を抑制する制御ができ、過大アシストを防げ、運転者に違和感を与えることはない。また、第２電動トルク値の方向と手動操舵手段の転舵方向が同じ方向の場合も、第２電動トルク値は低い上限値でリミットされるので、過大アシストを防げ、運転者に違和感を与えることはない。【００１０】
また、本発明では、前記第２電動トルク決定手段は、前記上限値を前記手動操舵手段の転舵速度（舵角速度）に基づいて変更することが好ましい。【００１１】
これによれば、舵角速度に応じたシーンの細かい上限値の設定により、より適切な操舵反力トルク発生の制御が可能となる。【００１２】
具体的には、本発明では、前記第２電動トルク値の方向と前記手動操舵手段の転舵方向が同じ場合に設定される前記上限値は、前記転舵速度（舵角速度）が小さくなると大きくなることが好ましい。【００１３】
これによれば、（舵角速度の）転舵方向（操舵方向）が、左右（正負）切り替る際に、大きな上限値と小さな上限値の中間の中間値を設けることができ、大きな上限値と小さな上限値との切り替えを、スムーズに実施することができる。そして、運転者に違和感を与えることがない。【００１４】
また、具体的には、本発明では、前記第２電動トルク値の方向と前記手動操舵手段の転舵方向が異なる場合に設定される前記上限値は、前記転舵速度（舵角速度）が小さくなると小さくなることが好ましい。【００１５】
これによっても、（舵角速度の）転舵方向（操舵方向）が、左右（正負）切り替る際に、大きな上限値と小さな上限値の中間の中間値を設けることができ、大きな上限値と小さな上限値との切り替えを、スムーズに実施することができる。そして、運転者に違和感を与えることがない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、運転者に与える違和感を和らげ、車両挙動の抑制を高性能に制御できる車両用操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用操舵装置（車両）の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る車両用操舵装置に搭載される操舵制御ユニットの構成図である。
【図３】操舵制御ユニットで使用される外乱検知手段（その１）の構成図である。
【図４】操舵制御ユニットで使用される外乱検知手段（その２）の構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係る車両用操舵装置（車両）が実施する操舵方法のフローチャートである。
【図６】ヨーレイトに対する第２電動トルク値のグラフ（データテーブル）であり、第２電動トルク値の設定方法を説明するためのグラフである。
【図７】外乱時の操舵トルク（舵角速度）に対する第２電動トルク値のグラフ（データテーブル）であり、第２電動トルク値の設定方法を説明するためのグラフである。
【図８】舵角速度に対する第２電動トルク値のグラフであり、舵角速度の正負と第２電動トルク値の正負の組合せに応じて異なった第２電動トルク値の上限値の設定方法を説明するためのグラフである。
【図９】外乱検知手段（その１）が実施する外乱検知方法（その１）のフローチャートである。
【図１０】外乱検知手段（その２）が実施する外乱検知方法（その２）のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１９】
図１に、本発明の実施形態に係る車両用操舵装置１（及び、それを搭載する車両１００）の構成図を示す。ステアリングホイール２には、ステアリングシャフト３が一体結合されている。ステアリングシャフト３には、自在継手を有する連結軸１３を介して、ピニオン４が連結されている。ピニオン４には、ラック軸８が噛合している。ラック軸８は、ピニオン４の回動に応じて、車幅方向（ラック軸８の軸方向）に往復動することができる。ピニオン４とラック軸８等で、ラック・アンド・ピニオン機構が構成されている。ラック軸８の両端にはそれぞれ、タイロッド５が一体結合されている。タイロッド５には、操向車輪としての左右の前輪６のナックルアームが連結されている。これらにより、運転者が、手動によりステアリングホイール２を操舵する（回動させる）と、前輪（操向車輪）６が転舵（回動）する手動操舵手段１０が構成されている。
【００２０】
また、車両用操舵装置１は、電動パワーステアリング装置として構成されている。車両用操舵装置１では、運転者の操舵力を軽減するために、電動機９を用い、その電動トルクにて運転者の操舵力を補助している。電動機９は、例えば、図１に示すように、ラック軸８の中間部に同軸的に配設され、電動機９の回動に応じて、ラック軸８が車幅方向に往復動することができる。
【００２１】
また、車両用操舵装置１には、ピニオン４の近傍に、ステアリングホイール２の回転角から舵角速度ωを検出するための舵角速度センサ１１と、ステアリングホイール２に加えられピニオン４に作用する操舵トルクＴを検出するためのトルクセンサ（操舵トルク検出手段）１２とが設けられている。なお、舵角速度ωは、電動機９の直結するレゾルバ（舵角速度センサ）９ａによっても検出することができる。また、車両１００のヨーレイト（ヨーイング角速度、車両挙動）γを検出するためのヨーレイトセンサ（車両挙動検出手段）１５と、車両１００の走行速度（車速、車両挙動）Ｖを検出するための車速センサ（車両挙動検出手段）１６とが設けられている。
【００２２】
操舵制御ユニット７は、検出された、舵角速度ωと、操舵トルクＴと、ヨーレイトγと、車速Ｖとを、取得している。操舵制御ユニット７は、検出され取得した舵角速度ωと、操舵トルクＴと、ヨーレイトγと、車速Ｖとに基づいて、電動機９の出力（総合電動トルク）を制御している。
【００２３】
図２に、本発明の実施形態に係る車両用操舵装置１に搭載される操舵制御ユニット７の構成図を示す。操舵制御ユニット７は、第１電動トルク決定手段７ａと、第２電動トルク決定手段７ｂと、加算手段３５と、電流制御手段３６とを有している。
【００２４】
第１電動トルク決定手段７ａは、運転者の操舵力を軽減するために、検出され取得した操舵トルクＴに基づいて、第１電動トルク値（操舵補助トルク）Ｔ１０を決定している。
【００２５】
また、第２電動トルク決定手段７ｂは、車両１００が走行中に強い横風を受けたり、轍路を走行したりして、目標走行ラインから外れる向きに偏向するような車両挙動をする際に、検出され取得したヨーレイトγ等の車両挙動に基づいて、その車両挙動を抑制する第２電動トルク値（操舵反力トルク）ＴＡを決定している。
【００２６】
加算手段３５は、第１電動トルク値（操舵補助トルク）Ｔ１０に、第２電動トルク値（操舵反力トルク）ＴＡを加算し、総合電動トルク値を算出している。
【００２７】
電流制御手段３６は、電動機９が、総合電動トルク値に相当する総合電動トルクを出力できるように、電動機９に流すべき目標電流を決定する。
【００２８】
ドライバ３７は、操舵制御ユニット７の外部に設けられ、半導体スイッチング回路等により構成される。ドライバ３７は、決定された目標電流に基づいて、目標電流相当の出力電流を、電動機９に流す。
【００２９】
電動機９は、第１電動トルク値Ｔ１０と第２電動トルク値ＴＡの和の総合電動トルク値Ｔｔに相当する総合電動トルクを出力し、前輪６（図１参照）に加えることができる。
【００３０】
次に、第２電動トルク決定手段７ｂについて、詳細に説明する。第２電動トルク決定手段７ｂによって決定される第２電動トルク値ＴＡは、加算手段３４において、第１トルク値Ｔ１と、第２トルク値Ｔ２と、第３トルク値Ｔ３との和として算出される。
【００３１】
まず、第１トルク値Ｔ１は、データテーブル２１と、リミッタ２２とによって決定されている。データテーブル２１は、舵角速度ωに応じて、第１トルク値Ｔ１を決定することができる。具体的には、図２のデータテーブル２１に示すように、舵角速度ωが大きくなる程、第１トルク値Ｔ１が大きくなるように設定されている。これによれば、第１トルク値Ｔ１を操舵反力トルクとして機能させることができる。また、データテーブル２１は、車速Ｖに応じて、第１トルク値Ｔ１を増減（補正）することができる。具体的には、図２に示すように、車速Ｖが大きくなる程、第１トルク値Ｔ１が大きくなるように設定されている。これによれば、高速走行時には、第１トルク値Ｔ１（操舵反力トルク）を大きくして、運転者は違和感なく操舵することができる。
【００３２】
リミッタ２２には、上限値が予め設定されている。リミッタ２２には、データテーブル２１で決定された第１トルク値Ｔ１が入力する。リミッタ２２は、入力した第１トルク値Ｔ１が上限値より大きいか否か判定する。入力した第１トルク値Ｔ１が上限値より大きいと判定した場合は、第１トルク値Ｔ１として上限値を再設定し、上限値が設定された第１トルク値Ｔ１を出力する。入力した第１トルク値Ｔ１が上限値より大きくないと判定した場合は、入力した第１トルク値Ｔ１を、そのまま出力する。
【００３３】
次に、第２トルク値Ｔ２は、主として、データテーブル２６と、リミッタ２７とによって決定されている。データテーブル２６は、ヨーレイトγに応じて、第２トルク値Ｔ２を決定することができる。具体的には、図２のデータテーブル２６に示すように、ヨーレイトγが大きくなる程、第２トルク値Ｔ２が大きくなるように設定されている。これによれば、例えば、車両１００が走行中に横風を受けた場合に、横風が強い程、ヨーレイトγも大きくなり、大きな第２トルク値Ｔ２を設定できる。第２トルク値Ｔ２を操舵反力トルクとして機能させることができ、運転者は、強い横風でもステアリングホイール２を取られることがないので、違和感なく操舵することができる。また、データテーブル２６は、車速Ｖに応じて、第２トルク値Ｔ２を増減（補正）することができる。具体的には、図２に示すように、車速Ｖが大きくなる程、第２トルク値Ｔ２が大きくなるように設定されている。
【００３４】
リミッタ２７には、予め、一定の上限値が設定されているわけではない。リミッタ２７に設定される上限値は、方向抽出手段２３、２４と、上限値設定手段２５とによって決定される。
【００３５】
方向抽出手段２３では、舵角速度ωに基づいて、その舵角速度ωが、ステアリングホイール２を右回転させる方向（＋（正）方向）のものか、左回転させる方向（−（負）方向）のものかを抽出する。これにより、方向抽出手段２３は、等価的に、手動操舵手段１０の転舵方向を抽出したことになる。
【００３６】
方向抽出手段２４では、ヨーレイトγに基づいて、そのヨーレイトγが、車両１００を右回転させる方向（＋（正）方向）のものか、左回転させる方向（−（負）方向）のものかを抽出する。これにより、方向抽出手段２４は、等価的に、第２トルク値Ｔ２、さらには、第２電動トルク値ＴＡの車両１００を回転させる方向を抽出したことになる。
【００３７】
上限値設定手段２５では、第２電動トルク値ＴＡ（第２トルク値Ｔ２、ヨーレイトγ）の方向と、手動操舵手段１０の転舵方向（舵角速度ωの方向）との組合せによって、上限値を変更し、すなわち、その組合せによって異なった上限値（同方向上限値、逆方向上限値）を、リミッタ２７に設定する。第２電動トルク値ＴＡ（第２トルク値Ｔ２、ヨーレイトγ）の方向と、手動操舵手段１０の転舵方向（舵角速度ωの方向）とが、互いに同方向の組合せであれば、同方向上限値をリミッタ２７に設定し、互いに逆方向の組合せであれば、逆方向上限値をリミッタ２７に設定する。
【００３８】
また、上限値設定手段２５には、舵角速度ωが入力されている。上限値設定手段２５は、上限値（同方向上限値、逆方向上限値）を、舵角速度ω（手動操舵手段１０の転舵速度）に基づいて補正（変更）する。具体的には、第２電動トルク値ＴＡ（第２トルク値Ｔ２、ヨーレイトγ）の方向と、手動操舵手段１０の転舵方向（舵角速度ωの方向）とが互いに同方向の組合せの場合に設定される同方向上限値は、舵角速度ωが小さくなると大きくなるように補正される。また、逆方向の組合せの場合に設定される逆方向上限値は、舵角速度ωが小さくなると小さくなるように補正される。これによれば、舵角速度ωが、右回転（正方向）と左回転（負方向）とで切り替る際に、逆方向上限値とそれより小さな同方向上限値の中間の中間値を設けることができ、逆方向上限値と同方向上限値との切り替えを、スムーズに実施することができる。そして、運転者に違和感を与えることがない。
【００３９】
リミッタ２７には、データテーブル２６で決定された第２トルク値Ｔ２を入力する。リミッタ２７は、入力した第２トルク値Ｔ２が、上限値設定手段２５によって設定された上限値（同方向上限値、逆方向上限値、又はそれらの中間値）より大きいか否か判定する。入力した第２トルク値Ｔ２が上限値より大きいと判定した場合は、第２トルク値Ｔ２として上限値（同方向上限値、逆方向上限値、又はそれらの中間値）を再設定し、上限値（同方向上限値、逆方向上限値、又はそれらの中間値）が設定された第２トルク値Ｔ２を出力する。入力した第２トルク値Ｔ２が上限値（同方向上限値、逆方向上限値、又はそれらの中間値）より大きくないと判定した場合は、入力した第２トルク値Ｔ２を、そのまま出力する。
【００４０】
次に、第３トルク値Ｔ３は、主として、外乱検知手段２８と、データテーブル２９と、リミッタ３１とによって決定されている。外乱検知手段２８は、キックバック等の外乱の発生を検知している。外乱検知手段２８は、外乱の発生を検知すると、外乱判定（信号）を、データテーブル２９へ送信する。外乱検知手段２８の構成は、後記で詳述する。
【００４１】
データテーブル２９は、外乱検知時の操舵トルクＴ又は舵角速度ωに応じて、第３トルク値Ｔ３を決定することができる。データテーブル２９は、外乱判定（信号）を受信したタイミングで、第３トルク値Ｔ３を決定する。具体的には、図２のデータテーブル２９に示すように、外乱検知時の操舵トルクＴ又は舵角速度ωが大きくなる程、第３トルク値Ｔ３が大きくなるように設定されている。これによれば、例えば、車両１００が走行中にキックバック等の外乱を受けた場合に、外乱（キックバック）が強い程、外乱検知時の操舵トルクＴ又は舵角速度ωも大きくなり、大きな第３トルク値Ｔ３を設定できる。第３トルク値Ｔ３を操舵反力トルクとして機能させることができ、運転者は、強い外乱（キックバック）でもステアリングホイール２を取られることがないので、違和感なく操舵することができる。また、データテーブル２９は、車速Ｖに応じて、第３トルク値Ｔ３を増減（補正）することができる。具体的には、図２のデータテーブル２９に示すように、車速Ｖが大きくなる程、第３トルク値Ｔ３が大きくなるように設定されている。
【００４２】
リミッタ３１には、予め、一定の上限値が設定されているわけではない。リミッタ３１に設定される上限値は、方向抽出手段２３、３２と、上限値設定手段３３とによって決定される。方向抽出手段２３は、前記で説明したので、ここでの説明を省略する。
【００４３】
方向抽出手段３２では、外乱検知時の操舵トルクＴ又は舵角速度ω、図２の例では操舵トルクＴに基づいて、その操舵トルクＴが、ステアリングホイール２を右回転させる方向（＋（正）方向）のものか、左回転させる方向（−（負）方向）のものかを抽出する。これにより、方向抽出手段３２は、等価的に、第３トルク値Ｔ３、さらには、第２電動トルク値ＴＡの車両１００を回転させる方向を抽出したことになる。
【００４４】
上限値設定手段３３では、外乱検知時の第２電動トルク値ＴＡ（第３トルク値Ｔ３、操舵トルクＴ又は舵角速度ω）の方向と、外乱検知時前後の手動操舵手段１０の転舵方向（舵角速度ωの方向）との組合せによって、上限値を変更し、すなわち、その組合せによって異なった上限値（同方向上限値、逆方向上限値）を、リミッタ３１に設定する。外乱検知時の第２電動トルク値ＴＡ（第３トルク値Ｔ３、操舵トルクＴ又は舵角速度ω）の方向と、外乱検知時前後の手動操舵手段１０の転舵方向（舵角速度ωの方向）とが互いに同方向の組合せであれば、同方向上限値をリミッタ３１設定し、互いに逆方向の組合せであれば、逆方向上限値をリミッタ３１に設定する。
【００４５】
また、上限値設定手段３３には、舵角速度ωが入力されている。上限値設定手段３３は、上限値（同方向上限値、逆方向上限値）を、舵角速度ω（手動操舵手段１０の転舵速度）に基づいて補正（変更）する。具体的には、第２電動トルク値ＴＡ（第３トルク値Ｔ３、操舵トルクＴ又は舵角速度ω）の方向と、手動操舵手段１０の転舵方向（舵角速度ωの方向）とが互いに同方向の組合せの場合に設定される同方向上限値は、舵角速度ωが小さくなると大きくなるように補正される。また、逆方向の組合せの場合に設定される逆方向上限値は、舵角速度ωが小さくなると小さくなるように補正される。これによれば、舵角速度ωの左右（正負）回転が切り替る際に、逆方向上限値とそれより小さな同方向上限値の中間の中間値を設けることができ、逆方向上限値と同方向上限値との切り替えを、スムーズに実施することができる。そして、運転者に違和感を与えることがない。
【００４６】
リミッタ３１には、データテーブル２９で決定された第３トルク値Ｔ３を入力する。リミッタ２７は、入力した第３トルク値Ｔ３が設定された上限値（同方向上限値、逆方向上限値、又はそれらの中間値）より大きいか否か判定する。入力した第３トルク値Ｔ３が上限値より大きいと判定した場合は、第３トルク値Ｔ３として上限値（同方向上限値、逆方向上限値、又はそれらの中間値）を再設定し、上限値（同方向上限値、逆方向上限値、又はそれらの中間値）が設定された第３トルク値Ｔ３を出力する。入力した第３トルク値Ｔ３が上限値（同方向上限値、逆方向上限値、又はそれらの中間値）より大きくないと判定した場合は、入力した第３トルク値Ｔ３を、そのまま出力する。
【００４７】
そして、加算手段３４において、第１トルク値Ｔ１と、第２トルク値Ｔ２と、第３トルク値Ｔ３とが足し合わされ、第２電動トルク値ＴＡが算出される。
【００４８】
図３に、外乱検知手段（その１、保舵時）２８の構成図を示し、図４に、外乱検知手段（その２、手放し時）２８の構成図を示す。どちらも、図２に示す外乱検知手段２８として用いられる。図３の外乱検知手段（その１、保舵時）２８は、運転者が、ステアリングホイール２を、握って保舵し、その回動を制御（制限）している場合に用いられるものである。図４の外乱検知手段（その２、手放し時）２８は、運転者が、ステアリングホイール２を手放して握らず、回動を制限しない場合に用いられるものである。
【００４９】
図３の外乱検知手段（その１、保舵時）２８は、微分手段４１と、ＬＰＦ（ロウ・パス・フィルタ）４２と、フィルタ４３とを有している。微分手段４１は、検出された操舵トルクＴの（時間）微分値を算出する。ＬＰＦ４２は、操舵トルクＴの（時間）微分値から、低周波数成分を通すフィルタリングを行う。フィルタ４３は、低周波成分からなる操舵トルクＴの（時間）微分値から、大振幅波形を通すフィルタリングを行う。これらのフィルタリングによれば、キックバック等に起因する急変する操舵トルクＴを抽出することができる。
【００５０】
また、図３の外乱検知手段（その１、保舵時）２８は、ＬＰＦ４４と、フィルタ４５とを有している。ＬＰＦ４４は、舵角速度ωから、低周波数成分を通すフィルタリングを行う。フィルタ４５は、低周波成分からなる舵角速度ωから、大振幅波形を通すフィルタリングを行う。これらのフィルタリングによれば、キックバック等に起因する高速の舵角速度ωを抽出することができる。
【００５１】
また、図３の外乱検知手段（その１、保舵時）２８は、符号判定手段４６を有している。符号判定手段４６では、フィルタ４３から急変する操舵トルクＴを取得し、フィルタ４５から高速の舵角速度ωを取得する。そして、急変する操舵トルクＴの回転方向（右回転（正符号）と左回転（負符合））と、その急変する操舵トルクＴと同じタイミングで検出された高速の舵角速度ωの回転方向（右回転（正符号）と左回転（負符合））が、同じ方向（同符号）か、逆方向（異符号）か判定する。同じ方向（同符号）と判定した場合は、保舵による舵角速度ωの回転方向が、保舵による（急変する）操舵トルクＴの回転方向と一致していると考えて、外乱は発生していないと判定する。逆方向（異符号）と判定した場合は、保舵による舵角速度ωの回転方向に対して、急変する操舵トルクＴの回転方向が一致していないのは、外乱（キックバック等）によるトルクが発生しているためと考えて、外乱が発生していると判定（検知）し、外乱判定（信号）を、データテーブル２９へ送信する。
【００５２】
次に、図４の外乱検知手段（その２、手放し時）２８は、運転者が、ステアリングホイール２を手放して握らず、回動を制限しない場合に用いられる。図４の外乱検知手段（その２、手放し時）２８は、手放し時間検出手段４７と、判定手段４８と、論理積手段（ＡＮＤ）４９とを有している。手放し時間検出手段４７は、規定時間に亘って、操舵トルクＴが閾値以下である状態（手放し時）を検出する。判定手段４８は、舵角速度ωが閾値より大きいか否か判定する。ＡＮＤ４９は、規定時間に亘って操舵トルクＴが（トルク）閾値以下である状態（手放し時）であって、かつ、同じタイミングのその手放し時に舵角速度ωが（速度）閾値より大きい場合に、外乱によって舵角速度が大きくなっていると考えて、外乱が発生していると判定（検知）し、外乱判定（信号）を、データテーブル２９へ送信する。
【００５３】
図５に、本発明の実施形態に係る車両用操舵装置１（車両１００）が実施する操舵方法のフローチャートを示す。
【００５４】
まず、ステップＳ１で、トルクセンサ（操舵トルク検出手段）１２は、操舵トルクＴを検出する。操舵制御ユニット７の第１電動トルク決定手段７ａと第２電動トルク決定手段７ｂは、検出された操舵トルクＴを、トルクセンサ（操舵トルク検出手段）１２から取得する。
【００５５】
ステップＳ２で、ヨーレイトセンサ（車両挙動検出手段）１５は、ヨーレイトγを検出する。車速センサ（車両挙動検出手段）１６は、車速Ｖを検出する。操舵制御ユニット７の第２電動トルク決定手段７ｂは、車両の挙動（横風、轍、外乱（キックバック））を検出するために、ヨーレイトγや車速Ｖ等を取得する。
【００５６】
ステップＳ３で、舵角速度センサ１１又はレゾルバ（舵角速度センサ）９ａは、舵角速度ωを検出する。操舵制御ユニット７の第２電動トルク決定手段７ｂは、検出された舵角速度ωを、舵角速度センサ１１又はレゾルバ（舵角速度センサ）９ａから取得する。
【００５７】
ステップＳ４で、第１電動トルク決定手段７ａは、操舵トルクＴに基づいて、第１電動トルク値Ｔ１０（いわゆる補助トルク）を決定する。
【００５８】
ステップＳ５で、第２電動トルク決定手段７ｂのデータテーブル２１とリミッタ２２は、車速Ｖと舵角速度ωに基づいて、第２電動トルク値ＴＡを構成する第１トルク値Ｔ１を仮に決定する。また、第２電動トルク決定手段７ｂのデータテーブル２６は、車速Ｖとヨーレイトγに基づいて、第２電動トルク値ＴＡを構成する第２トルク値Ｔ２を仮に決定する。
【００５９】
図６に、取得されたヨーレイトγに対して、第２電動トルク値ＴＡを構成する第２トルク値Ｔ２を決定することができるデータテーブル２６（図２参照）を示す。なお、このデータテーブル２６は一例として車速Ｖ１におけるデータテーブルを示している。このデータテーブル２６では、ヨーレイトγ（横加速度（横Ｇ））が大きくなるほど、第２トルク値Ｔ２は大きくなる。データテーブル２６では、検出された車速Ｖ１とヨーレイトγ１を取得すると、図６に示すように、車速Ｖ１とヨーレイトγ１に基づいて、第２トルク値Ｔ２１が仮に決定される。
【００６０】
また、ステップＳ５で、第２電動トルク決定手段７ｂの外乱検知手段２８は、外乱を検知する。外乱検知手段２８による外乱検知方法（その１とその２）は、後記で詳述する。外乱が検知された場合には、第２電動トルク決定手段７ｂのデータテーブル２９は、その外乱の発生時における車速Ｖと操舵トルクＴと舵角速度ωに基づいて、第２電動トルク値ＴＡを構成する第３トルク値Ｔ３を仮に決定する。
【００６１】
図７に、外乱（キックバック）時に取得された操舵トルクＴ（舵角速度ω）に対して、第２電動トルク値ＴＡを構成する第３トルク値Ｔ３を決定することができるデータテーブル２９（図２参照）を示す。なお、このデータテーブル２９は一例として車速Ｖ１におけるデータテーブルを示している。このデータテーブル２９では、外乱時の操舵トルクＴ（舵角速度ω）が大きくなるほど、第３トルク値Ｔ３は大きくなる。データテーブル２９では、検出された車速Ｖ１と操舵トルクＴ１１（舵角速度ω１）を取得すると、図７に示すように、車速Ｖ１と操舵トルクＴ１１（舵角速度ω１）に基づいて、第３トルク値Ｔ３１が仮に決定される。
【００６２】
次に、図５に示すステップＳ６で、第２電動トルク決定手段７ｂの方向抽出手段２４は、ヨーレイトγに基づいて、第２電動トルク値ＴＡを構成する第２トルク値Ｔ２の方向を抽出する。また、第２電動トルク決定手段７ｂの方向抽出手段３２は、外乱検出時の操舵トルクＴに基づいて、第２電動トルク値ＴＡを構成する第３トルク値Ｔ３の方向を抽出する。
【００６３】
ステップＳ７で、第２電動トルク決定手段７ｂの方向抽出手段２３は、舵角速度ωに基づいて、舵角速度ωの方向（手動操舵手段１０の転舵方向）を検出する。
【００６４】
ステップＳ８で、第２電動トルク決定手段７ｂの上限値設定手段２５は、今適用される上限値（同方向上限値、逆方向上限値、またはこれらの中間値）に変更し、それをリミッタ２７に設定する。第２電動トルク決定手段７ｂの上限値設定手段３３は、今適用される上限値（同方向上限値、逆方向上限値、またはこれらの中間値）に変更し、それをリミッタ３１に設定する。ステップＳ８をより詳細に説明する。
【００６５】
まず、ステップＳ８ａで、上限値設定手段２５は、ステップＳ６で抽出した第２電動トルク値ＴＡを構成する第２トルク値Ｔ２の方向と、ステップＳ７で検出した舵角速度ωの方向（手動操舵手段１０の転舵方向）とが、同方向か否か判定する。同方向であると判定された場合（ステップＳ８ａ、Ｙｅｓ）は、ステップＳ８ｂへ進み、同方向でない（逆方向である）と判定された場合（ステップＳ８ａ、Ｎｏ）は、ステップＳ８ｃへ進む。
【００６６】
また、ステップＳ８ａで、上限値設定手段３３は、ステップＳ６で抽出した第２電動トルク値ＴＡを構成する第３トルク値Ｔ３の方向と、ステップＳ７で検出した舵角速度ωの方向（手動操舵手段１０の転舵方向）とが、同方向か否か判定する。同方向であると判定された場合は（ステップＳ８ａ、Ｙｅｓ）、ステップＳ８ｂへ進み。同方向でない（逆方向である）と判定された場合は（ステップＳ８ａ、Ｎｏ）、ステップＳ８ｃへ進む。
【００６７】
ステップＳ８ｂで、上限値設定手段２５は、同方向上限値を、リミッタ２７、３１に設定する。具体的には、図６に示すように、第２電動トルク値ＴＡを構成する第２トルク値Ｔ２に、同方向上限値Ｔｍｓが設定される。また、図７に示すように、第２電動トルク値ＴＡを構成する第３トルク値Ｔ３に、同方向上限値Ｔｍｓが設定される。
【００６８】
図８に、舵角速度ωに対する第２電動トルク値ＴＡ（第２トルク値Ｔ２、第３トルク値Ｔ３）のグラフを示す。ステップＳ８ａのＹｅｓと、ステップＳ８ｂとに対応して、第２電動トルク値ＴＡ（第２トルク値Ｔ２、第３トルク値Ｔ３）の方向と、舵角速度ωの方向とが、共に右回転（＋方向）であって同方向である場合（図８のグラフの第１象限）と、共に左回転（−方向）であって同方向である場合（図８のグラフの第３象限）とに、例えば任意目盛りで３程度（第１象限では＋３、第３象限では−３）の大きさの、同方向上限値Ｔｍｓが設定される。
【００６９】
また、図５のステップＳ８ｃで、上限値設定手段２５は、逆方向上限値を、リミッタ２７、３１に設定する。具体的には、図６に示すように、第２電動トルク値ＴＡを構成する第２トルク値Ｔ２に、逆方向上限値Ｔｍｒが設定される。また、図７に示すように、第２電動トルク値ＴＡを構成する第３トルク値Ｔ３に、逆方向上限値Ｔｍｒが設定される。
【００７０】
図８においては、ステップＳ８ａのＮｏと、ステップＳ８ｃとに対応して、第２電動トルク値ＴＡ（第２トルク値Ｔ２、第３トルク値Ｔ３）の方向と、舵角速度ωの方向との一方が、右回転（＋方向）であり、他方が、左回転（−方向）であるように同方向でない（逆方向である）場合（図８のグラフの第２象限又は第４象限）に、例えば任意目盛りで１０程度（第２象限では＋１０、第４象限では−１０）の大きさで同方向上限値Ｔｍｓより大きい、逆方向上限値Ｔｍｒが設定される。
【００７１】
また、図５のステップＳ８ｄで、上限値設定手段２５は、操舵速度ωがゼロ付近か否か判定する。操舵速度ωがゼロ付近であれば（ステップＳ８ｄ、Ｙｅｓ）、ステップＳ８ｅへ進む。操舵速度ωがゼロ付近でなければ（ステップＳ８ｄ、Ｎｏ）、ステップＳ９へ進む。
【００７２】
ステップＳ８ｅで、上限値設定手段２５は、舵角速度ωに基づいて、舵角速度ωのゼロ付近において、同方向上限値と逆方向上限値を変更して、同方向上限値と逆方向上限値の段差をなだらかに接続するように、中間値を設定する。具体的には、図８に示すように、同方向上限値Ｔｍｓの絶対値は、舵角速度ωのゼロ付近において、舵角速度ωが小さくなると大きくなるように補正される。また、逆方向上限値Ｔｍｒの絶対値は、舵角速度ωが小さくなると小さくなるように補正される。
【００７３】
また、図５のステップＳ９で、リミッタ２７は、第２電動トルク値ＴＡを構成する第２トルク値Ｔ２を、上限値（同方向上限値、逆方向上限値、またはこれらの中間値）以下に再設定する。具体的には、図６に示すように、第２電動トルク値ＴＡを構成する第２トルク値Ｔ２に対して仮に設定されていた第２トルク値Ｔ２１を、同方向上限値Ｔｍｓや、逆方向上限値Ｔｍｒや、またはこれらの中間値に再設定する。
【００７４】
また、リミッタ３１は、第２電動トルク値ＴＡを構成する第３トルク値Ｔ３を、上限値（同方向上限値、逆方向上限値、またはこれらの中間値）以下に再設定する。具体的には、図７に示すように、第２電動トルク値ＴＡを構成する第３トルク値Ｔ３に対して仮に設定されていた第３トルク値Ｔ３１を、同方向上限値Ｔｍｓや、逆方向上限値Ｔｍｒや、またはこれらの中間値に再設定する。
【００７５】
これらにより、図８の第２電動トルク値ＴＡの右回転側と左回転側の２本の破線矢印で示すように、舵角速度ωが、右回転（＋方向）と左回転（−方向）とで切り替る際に、小さな同方向上限値Ｔｍｓから、なだらかな中間値を経て、大きな逆方向上限値Ｔｍｒが、逐次設けられ、それらによって制限される第２電動トルク値ＴＡ（第２トルク値Ｔ２、第３トルク値Ｔ３；破線矢印に相当）を滑らかに設定することができる。そして、運転者に違和感を与えることがない。
【００７６】
ステップＳ１０で、加算手段３４は、第１トルク値Ｔ１と、第２トルク値Ｔ２と、第３トルク値Ｔ３とを足し合わせて、第２電動トルク値ＴＡを算出する（ＴＡ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）。加算手段３５は、第１電動トルク値Ｔ１０と、第２電動トルク値ＴＡとを足し合わせて、総合電動トルク値Ｔｔを算出する（Ｔｔ＝Ｔ１０＋ＴＡ）。
【００７７】
ステップＳ１１で、電流制御手段３６は、総合電動トルク値Ｔｔに基づいて、電動機９に流すべき目標電流を決定する。ドライバ３７は、決定された目標電流に基づいて、出力電流を電動機９に流す。電動機９は、第１電動トルク値Ｔ１０と第２電動トルク値ＴＡの和の総合電動トルク値Ｔｔに相当する総合電動トルクを出力する。
【００７８】
図９に、図３に示した外乱検知手段（その１）２８が実施する外乱検知方法（その１、図５に示すステップＳ５の一部に相当）のフローチャートを示す。
【００７９】
まず、ステップＳ２１で、微分手段４１は、操舵トルクＴのトルク（時間）微分値を算出する。ＬＰＦ４２は、トルク（時間）微分値から、低周波数成分を通す（フィルタリングする）。
【００８０】
ステップＳ２２で、フィルタ４３は、トルク（時間）微分値の絶対値が所定値以上か否か判定する。そして、フィルタ４３は、所定値以上のトルク（時間）微分値を判定・抽出して通すフィルタリングを行う（ステップＳ２２、Ｙｅｓ）。これにより、フィルタ４３は、低周波成分からなる操舵トルクＴの（時間）微分値から、大振幅波形を通すようなフィルタとして機能し、キックバック等に起因する急変する操舵トルクＴを抽出する。ステップＳ２２が、Ｎｏの場合は、ステップＳ２１へ戻る。
【００８１】
ステップＳ２３で、ＬＰＦ４４は、舵角速度ωから、低周波数成分を通す（フィルタリングを行う）。フィルタ４５は、舵角速度ωの絶対値が所定値以上か否か判定する。そして、フィルタ４５は、所定値以上のものを判定・抽出して通すフィルタリングを行う（ステップＳ２３、Ｙｅｓ）。これにより、フィルタ４５は、低周波成分からなる舵角速度ωから、大振幅波形を通すようなフィルタとして機能し、キックバック等に起因する高速の舵角速度ωを抽出する。ステップＳ２３が、Ｎｏの場合は、ステップＳ２１へ戻る。
【００８２】
ステップＳ２４で、符号判定手段４６は、ステップＳ２２でフィルタ４３が通した急変する操舵トルクＴの回転方向（正負符号）と、ステップＳ２３でフィルタ４５が通した高速の舵角速度ωの回転方向（正負符号）とが、同方向（同符号）か否か判定する。同方向（同符号）と判定した場合は、保舵による舵角速度ωの回転方向が、保舵による（急変する）操舵トルクＴの回転方向と一致していると考えて、外乱は発生していないと判定する。逆方向（異符号）と判定した場合は、保舵による舵角速度ωの回転方向に対して、急変する操舵トルクＴの回転方向が一致していないのは、外乱（キックバック等）によるトルクが発生しているためと考えて、外乱が発生していると判定（検知）し、外乱判定（信号）を、データテーブル２９へ送信する。前記で、外乱検知方法（その１）は終了する。
【００８３】
図１０に、図４に示した外乱検知手段（その２）２８が実施する外乱検知方法（その２、図５に示すステップＳ５の一部に相当）のフローチャートを示す。
【００８４】
まず、ステップＳ３１で、手放し時間検出手段４７は、操舵トルクＴの絶対値が閾値以下になったら、時間計測をスタートさせる。
【００８５】
ステップＳ３２で、手放し時間検出手段４７は、操舵トルクＴの絶対値が閾値を超えたら、時間計測をストップさせる。この時間計測により、運転者がステアリングホイール２から手を離して、ステアリングホイール２が回動するままにしている手放し時間（計測時間）が計測できる。
【００８６】
ステップＳ３３で、手放し時間検出手段４７は、計測時間（手放し時間）が規定時間に達したか否か判定する。計測時間が規定時間に達したと判定した場合（ステップＳ３３、Ｙｅｓ）は、ＡＮＤ４９は「１」を立て、ステップＳ３４へ進む。計測時間が規定時間に達していないと判定した場合（ステップＳ３３、Ｎｏ）は、ＡＮＤ４９は「０」を立て、ステップＳ３１へ戻る。
【００８７】
ステップＳ３４で、判定手段４８は、舵角速度ωの絶対値が閾値以上か否か判定する。舵角速度ωの絶対値が閾値以上と判定した場合（ステップＳ３４、Ｙｅｓ）は、ＡＮＤ４９は「１」を立て、ステップＳ３５へ進む。舵角速度ωの絶対値が閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ３４、Ｎｏ）は、ＡＮＤ４９は「０」を立て、ステップＳ３１へ戻る。
【００８８】
ステップＳ３５で、ＡＮＤ４９は、ステップＳ３３で立てられた「１」と、ステップＳ３４で立てられた「１」とに基づいて、外乱（キックバック等）によって手放し状態にも関わらず舵角速度ωが大きくなっていると考えて、外乱が発生していると判定（検知）し、外乱判定（信号）を、データテーブル２９へ送信する。前記で、外乱検知方法（その２）は終了する。
【符号の説明】
【００８９】
１      車両用操舵装置
２      ステアリングホイール
３      ステアリングシャフト
４      ピニオン
５      タイロッド
６      前輪（操向車輪）
７      操舵制御ユニット
７ａ    第１電動トルク決定手段
７ｂ    第２電動トルク決定手段
８      ラック軸
９      電動機
９ａ    レゾルバ（舵角速度センサ）
１０    手動操舵手段
１１    舵角速度センサ
１２    トルクセンサ（操舵トルク検出手段）
１３    連結軸
１５    ヨーレイトセンサ（車両挙動検出手段）
１６    車速センサ（車両挙動検出手段）
２１、２６、２９  データテーブル
２２、２７、３１  リミッタ
２３、２４、３２  方向抽出手段
２５、３３  上限値設定手段
３４、３５  加算手段
３６    電流制御手段
３７    ドライバ
１００  車両
【図１】
2012147661.tif 000003
【図２】
2012147661.tif 000004
【図３】
2012147661.tif 000005
【図４】
2012147661.tif 000006
【図５】
2012147661.tif 000007
【図６】
2012147661.tif 000008
【図７】
2012147661.tif 000009
【図８】
2012147661.tif 000010
【図９】
2012147661.tif 000011
【図１０】
2012147661.tif 000012
【国際調査報告】
2012147661.tif 000013
2012147661.tif 000014