(57)【要約】【課題】運転者の操舵感を向上させるように操舵輪からステアリングへの振動伝達特性を制御する。【解決手段】軸力センサ２７からのタイロッド３１の軸力Ｆを示す信号が入力される振動伝達特性制御用フィルタ６２は、サスペンション３２の共振周波数ｆ１以下の低周波数領域の成分を通過させ、サスペンション３２の共振周波数ｆ１よりも高く且つステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２よりも低い中周波数領域の成分を抑圧し、ステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２よりも高い高周波数領域の成分を通過または増幅させる周波数特性Ｈ２を有する。振動伝達特性制御用フィルタ６２からの出力信号に基づいて、電動パワーステアリング装置用モータ４２からステアリング２２に作用する回転方向振動が制御されることで、操舵輪３０からステアリング２２への振動伝達特性が制御される。【選択図】図７
2010036846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングの操作により操舵輪が操舵される自動車用の操舵装置であって、
ステアリングに回転方向の振動を作用させることが可能なアクチュエータと、
アクチュエータからステアリングに作用させる振動を制御することで、操舵輪からステアリングへの振動伝達特性を制御する振動伝達特性制御部と、
を備え、
振動伝達特性制御部は、操舵輪を車体に懸架するサスペンションの共振周波数以下の低周波数領域の振動成分を伝達させ、該サスペンションの共振周波数よりも高い中周波数領域の振動成分を抑圧し、該中周波数領域よりも高い高周波数領域の振動成分を伝達させるように、前記振動伝達特性を制御する、操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵装置であって、
前記高周波数領域は、ステアリングのねじり共振周波数よりも高い周波数領域である、操舵装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の操舵装置であって、
振動伝達特性制御部は、前記高周波数領域の振動成分を増幅させるように、前記振動伝達特性を制御する、操舵装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の操舵装置であって、
振動伝達特性制御部は、
路面から操舵輪に作用する力を示す信号が入力される振動伝達特性制御用フィルタであって、前記低周波数領域の成分を通過させ、前記中周波数領域の成分を抑圧し、前記高周波数領域の成分を通過または増幅させる周波数特性を有する振動伝達特性制御用フィルタを含み、
振動伝達特性制御用フィルタからの出力信号に基づいてアクチュエータからステアリングに作用させる振動を制御する、操舵装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の操舵装置であって、
振動伝達特性制御部は、ステアリングの振動に基づいて前記振動伝達特性を制御する、操舵装置。
【請求項６】
ステアリングの操作により操舵輪が操舵される自動車用の操舵装置であって、
ステアリングに回転方向の振動を作用させることが可能なアクチュエータと、
アクチュエータからステアリングに作用させる振動を制御することで、操舵輪からステアリングへの振動伝達特性を制御する振動伝達特性制御部と、
を備え、
振動伝達特性制御部は、低周波数領域の振動成分を伝達させ、該低周波数領域よりも高い中周波数領域の振動成分を抑圧し、該中周波数領域及びステアリングのねじり共振周波数よりも高い高周波数領域の振動成分を伝達させるように、前記振動伝達特性を制御する、操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングの操作により操舵輪が操舵される自動車用の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の操舵装置として、操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置が用いられている。この電動パワーステアリング装置においては、モータからステアリングに作用させる振動を制御することで、操舵輪からステアリングへの振動伝達特性を制御することが可能である。モータの駆動制御により操舵輪からステアリングへの振動伝達特性を制御することで、運転者の操舵感の向上を図る技術が提案されている（例えば下記特許文献１〜４）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４３２１０号公報
【特許文献２】特開２００７−２６９１７５号公報
【特許文献３】特開２００６−１９９２１９号公報
【特許文献４】特開２００６−３３５２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ステアリングの振動には二面性があり、ステアリングを操作する運転者にとって不快な煩わしいものである場合と、車両や路面の状態（ロードインフォメーション）を知らせたり、質感を向上させたりする、運転者にとって有益なものである場合とがある。モータ等のアクチュエータからステアリングに作用させる振動を制御することで、操舵輪からステアリングへの振動伝達特性を制御する場合に、運転者の操舵感を向上させるためには、運転者にとって不快な振動成分を抑圧するとともに、運転者にとって有益な振動成分をステアリングに伝えるように、振動伝達特性を制御することが望ましい。
【０００５】
特許文献１では、周波数に対する相補感度関数を、抑圧したい外乱が存在する帯域では１に近づくようにし、伝えたい外乱が存在する帯域では０に近づくように設定している。より具体的には、電動パワーステアリングの固有値（１０Ｈｚ〜１３Ｈｚ）からサスペンションの固有値（１３Ｈｚ〜１７Ｈｚ）を経て、さらにフラッタ振動領域（１５Ｈｚ〜２５Ｈｚ）を経てモータのトルクリップル領域（１５Ｈｚ〜３０Ｈｚ）までの周波数帯域における相補感度関数を１に近づくように設定することで、この周波数帯域における外乱を抑圧するようにしている。しかし、特許文献１では、サスペンションの固有値（共振周波数）以下の振動成分も抑圧されるため、運転者にとって有益なロードインフォメーションをステアリング振動から欠落させることになる。その結果、運転者の操舵感の低下を招くことになる。
【０００６】
また、特許文献２では、人間の触覚の周波数特性に基づいて、運転者の手に伝わるステアリング振動が常にある周波数特性に合致するように制御している。しかし、特許文献２では、常に同じステアリング振動が運転者の手に伝わるため、路面の形状変化や、車両と路面の接触状態の変化に応じたステアリングの振動現象の違いを運転者に伝達できなくなり、運転者にとって有益なロードインフォメーションをステアリング振動から欠落させることになる。その結果、運転者の操舵感の低下を招くことになる。
【０００７】
本発明は、運転者の操舵感を向上させるように操舵輪からステアリングへの振動伝達特性を制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る操舵装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００９】
本発明に係る操舵装置は、ステアリングの操作により操舵輪が操舵される自動車用の操舵装置であって、ステアリングに回転方向の振動を作用させることが可能なアクチュエータと、アクチュエータからステアリングに作用させる振動を制御することで、操舵輪からステアリングへの振動伝達特性を制御する振動伝達特性制御部と、を備え、振動伝達特性制御部は、操舵輪を車体に懸架するサスペンションの共振周波数以下の低周波数領域の振動成分を伝達させ、該サスペンションの共振周波数よりも高い中周波数領域の振動成分を抑圧し、該中周波数領域よりも高い高周波数領域の振動成分を伝達させるように、前記振動伝達特性を制御することを要旨とする。
【００１０】
本発明の一態様では、前記高周波数領域は、ステアリングのねじり共振周波数よりも高い周波数領域であることが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、振動伝達特性制御部は、前記高周波数領域の振動成分を増幅させるように、前記振動伝達特性を制御することが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、振動伝達特性制御部は、路面から操舵輪に作用する力を示す信号が入力される振動伝達特性制御用フィルタであって、前記低周波数領域の成分を通過させ、前記中周波数領域の成分を抑圧し、前記高周波数領域の成分を通過または増幅させる周波数特性を有する振動伝達特性制御用フィルタを含み、振動伝達特性制御用フィルタからの出力信号に基づいてアクチュエータからステアリングに作用させる振動を制御することが好適である。
【００１３】
本発明の一態様では、振動伝達特性制御部は、ステアリングの振動に基づいて前記振動伝達特性を制御することが好適である。
【００１４】
また、本発明に係る操舵装置は、ステアリングの操作により操舵輪が操舵される自動車用の操舵装置であって、ステアリングに回転方向の振動を作用させることが可能なアクチュエータと、アクチュエータからステアリングに作用させる振動を制御することで、操舵輪からステアリングへの振動伝達特性を制御する振動伝達特性制御部と、を備え、振動伝達特性制御部は、低周波数領域の振動成分を伝達させ、該低周波数領域よりも高い中周波数領域の振動成分を抑圧し、該中周波数領域及びステアリングのねじり共振周波数よりも高い高周波数領域の振動成分を伝達させるように、前記振動伝達特性を制御することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、運転者にとって不快な振動成分を抑圧するとともに運転者にとって有益な振動成分をステアリングに伝えるように操舵輪からステアリングへの振動伝達特性を制御することができ、運転者の操舵感を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る操舵装置２０の概略構成を示す図である。本実施形態に係る操舵装置２０は、自動車に搭載されるものであり、図示するように、自動車の操舵輪（タイヤ）３０を操舵するために運転者（操作者）により操作されるステアリング２２と、運転者のステアリング操作により回転駆動されるステアリングシャフト２４と、ステアリングシャフト２４の回転運動を直線運動に変換して操舵輪３０へ伝達するラックアンドピニオン機構２８と、ラックアンドピニオン機構２８と操舵輪３０とを連結するタイロッド３１と、操舵輪３０の切り角を変更するための操舵アシストトルクを減速機３４を介してステアリングシャフト２４へ伝達して操舵輪３０へ出力する電動パワーステアリング装置用モータ（操舵アクチュエータ）４２と、ステアリングシャフト２４（ステアリング２２）の回転角速度（操舵角速度）ωを検出する操舵角速度センサ２３と、路面から操舵輪３０に入力される操舵方向のタイヤ力Ｆとしてタイロッド３１の軸力を検出する軸力センサ２７と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット５０と、を備える。操舵輪３０は、ばね及びダンパを含むサスペンション３２により自動車の車体に懸架されている。ステアリングシャフト２４は所定のねじり剛性を有するため、ステアリング２２には固有の共振周波数が存在する。そして、サスペンション３２にも固有の共振周波数が存在する。
【００１８】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ５４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５６と、入出力ポート（図示せず）と、を備える。この電子制御ユニット５０には、操舵角速度センサ２３からの操舵角速度（ステアリングシャフト２４の回転角速度）ωを示す信号、及び軸力センサ２７からの操舵方向のタイヤ力（タイロッド３１の軸力）Ｆを示す信号などが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット５０からは、電動パワーステアリング装置用モータ４２への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。電動パワーステアリング装置用モータ４２は、操舵アシストトルクをステアリングシャフト２４に付与するだけでなく、ステアリングシャフト２４（ステアリング２２）に回転方向の振動を作用させることも可能である。電子制御ユニット５０は、電動パワーステアリング装置用モータ４２の駆動制御により電動パワーステアリング装置用モータ４２からステアリングシャフト２４（ステアリング２２）に作用させる振動を制御することで、操舵輪３０からステアリング２２への振動伝達特性の周波数特性を制御することが可能である。その際には、ある特定の周波数領域の振動を抑圧するまたは増幅させることが可能であり、操舵輪３０からの振動をフィルタ整形してステアリング２２へ伝達させる機能を電動パワーステアリング装置用モータ４２の駆動制御に持たせることが可能である。
【００１９】
ステアリング２２を操作する運転者は、操舵輪３０（路面側）からステアリング２２に伝わる振動を知覚する。ステアリング２２の振動には二面性があり、運転者にとって不快な煩わしいものである場合と、車両や路面の状態（ロードインフォメーション）を知らせたり、質感を向上させたりする、運転者にとって有益なものである場合とがある。操舵輪３０からステアリング２２への振動伝達特性を制御する場合に、運転者の操舵感を向上させるためには、運転者にとって不快な振動成分を抑圧するとともに、運転者にとって有益な振動成分をステアリング２２に伝えるように、電動パワーステアリング装置用モータ４２の駆動制御により操舵輪３０からステアリング２２へのフィルタ特性を整形することが望ましい。
【００２０】
本願発明者は、図２に示すような車両走行を模擬できるドライビングシミュレータを用いて、ステアリング振動のうち運転者にとって不快な振動成分と有益な振動成分とを調べる実験を行った。より具体的には、自動車の実走行時のステアリング振動を基にその周波数特性を変化させた振動を評価入力として、通常の自動車の操舵反力を模擬する操舵反力トルクとともにモータ１４２からステアリング１２２に与えることで運転者（被験者）１２３に提示し、その提示された評価入力に対する操舵感（剛性感やロードインフォメーションの有無等）を運転者１２３に評価させた。実走行時におけるステアリングの回転方向振動加速度のパワースペクトル密度（周波数特性）を図３に示す。評価実験の際には、実走行時におけるステアリングの回転方向振動データをウェーブレット変換によって図４に示すような（１）〜（８）の８つの周波数成分に分解し、各周波数成分を高周波側から順に除いた振動（評価入力）に対する操舵感の変化を運転者１２３に評価させることで、各周波数成分の有無による操舵感の変化を運転者１２３に評価させた。同様に、各周波数成分を低周波側から順に除いた振動（評価入力）に対する操舵感の変化も運転者１２３に評価させた。図４に示す各周波数成分において、（５）の周波数成分がサスペンションの共振に対応する周波数成分であり、（４）よりも上の周波数成分がステアリングのねじり共振よりも上の周波数成分に相当する。この評価実験により、（５）以下の周波数成分があるとロードインフォメーションが把握しやすいという評価結果が得られた。さらに、（４）よりも上の周波数成分が無いとステアリング系の剛性感が低く感じられ、（４）よりも上の周波数成分があるとステアリング系の剛性感が高く感じられるという評価結果が得られた。
【００２１】
運転者は、サスペンション３２（ばね下）の共振によるステアリング２２の回転方向振動によって路面と操舵輪（タイヤ）３０との接触状態を把握することが可能である。また、サスペンション３２の共振周波数よりも低い数Ｈｚ程度のステアリング２２の回転方向振動は、ステアリング２２の取られとして運転者に感じられ、これから、例えば轍等の路面の形状を運転者は把握することが可能である。このように、サスペンション３２の共振周波数ｆ１以下の低周波数領域の加速度または力は、路面の形状、自動車と路面との接触状態といったロードインフォメーションを含んでいる。そこで、サスペンション３２の共振周波数ｆ１以下の低周波数領域の振動成分をステアリング２２に伝えやすくすることで、運転者にロードインフォメーションを提示することができる。なお、一般的には、サスペンション３２の共振周波数ｆ１は、例えば１０〜２０Ｈｚ程度の値である。
【００２２】
また、サスペンション３２の共振周波数ｆ１よりも高い周波数でのステアリング振動については、主にステアリング系の共振によるものであると運転者は判断する。その共振周波数が高いと剛性の高いステアリング系、共振周波数が低いと剛性の低いステアリング系であるとの印象を運転者に与える。サスペンション３２の共振周波数ｆ１よりも高く且つステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２よりも低い中周波数領域のステアリング回転方向振動が大きいと、運転者は、ステアリング系が柔らかく頼りない（ねじり剛性が低い）印象を受ける。そこで、サスペンション３２の共振周波数ｆ１よりも高く且つステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２よりも低い中周波数領域の振動成分をステアリング２２に伝えにくくすることで、ステアリング系のねじり剛性が低い印象を運転者に与えるのを防ぐことができる。
【００２３】
また、共振周波数よりも高い周波数の振動は減衰するが、ステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２よりも高い高周波数領域のステアリング回転方向振動が大きいと、運転者は、ステアリング系が堅い（共振周波数が高い）印象を受ける。そこで、ステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２よりも高い高周波数領域の振動成分をステアリング２２に伝えやすくすることで、あたかもステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２が高い、すなわちステアリング系のねじり剛性が高いかのような印象を運転者に与えることができる。
なお、一般的には、ステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２は、サスペンション３２の共振周波数ｆ１よりも高く、例えば２０〜６０Ｈｚ程度の値である。
【００２４】
そこで、本実施形態では、電子制御ユニット５０は、サスペンション３２の共振周波数ｆ１以下の低周波数領域の振動成分を伝達させ、サスペンション３２の共振周波数ｆ１（低周波数領域）よりも高く且つステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２よりも低い中周波数領域の振動成分を抑圧し、ステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２（中周波数領域）よりも高い高周波数領域の振動成分を伝達させるように、操舵輪３０からステアリング２２への振動伝達特性の周波数特性を制御する。その場合における振動伝達特性（フィルタ特性）の一例を図５に示す。図５のフィルタ特性は、操舵方向のタイヤ力（タイロッド３１の軸力）Ｆからステアリング２２の回転角加速度ｄω／ｄｔまでのゲイン特性を表す。ここでは、電動パワーステアリング装置用モータ４２からトルクを出力しない場合におけるタイロッド３１の軸力Ｆからステアリング２２の回転角加速度ｄω／ｄｔまでのゲインを１（０ｄＢ）としている。低周波数領域におけるゲインは例えば１または１付近の値であり、中周波数領域におけるゲインは１よりも十分小さい値であり、高周波数領域におけるゲインは例えば１付近または１以上の値である。高周波数領域におけるゲインが１よりも大きい場合は、高周波数領域の振動成分が増幅されてステアリング２２に伝達される。
【００２５】
図５の形式のフィルタは、２次／２次の構成で実現可能である。２次／２次のフィルタの一般形は以下の（１）式（ｓはラプラス演算子）で表され、（１）式中の４つのパラメータω1，ω2，ζ1，ζ2の値を調節することで、フィルタのゲイン特性を調節することができる。
【００２６】
【数１】
2010036846.tif 000003
【００２７】
フィルタのゲイン特性の一例として、サスペンション３２の共振周波数ｆ１においてゲイン０．５（約−３ｄＢ）、ステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２においてゲイン１（０ｄＢ）となるように設計することが考えられる。ｆ１を１５Ｈｚ、ｆ２を３０Ｈｚとして設計した例を図６に示す。ここでは、ω1＝４０Ｈｚ，ω2＝２２．５Ｈｚ，ζ1＝０．５，ζ2＝０．１と設定している。図６に示す例では、高周波数領域におけるゲインが１よりも大きいため、高周波数領域の振動成分が増幅されてステアリング２２に伝達される。
【００２８】
電子制御ユニット５０の構成例を図７に示す。図７に示す構成例において、軸力センサ２７からの操舵方向のタイヤ力（タイロッド３１の軸力）Ｆを示す信号は、振動伝達特性制御用フィルタ６２に入力される。振動伝達特性制御用フィルタ６２は、サスペンション３２の共振周波数ｆ１以下の低周波数領域の信号成分を通過させ、サスペンション３２の共振周波数ｆ１よりも高く且つステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２よりも低い中周波数領域の信号成分を抑圧し、ステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２よりも高い高周波数領域の信号成分を通過または増幅させる周波数特性Ｈ２（例えば図５，６に示すようなゲイン特性）を有し、２次／２次のフィルタにより構成可能である。振動伝達特性制御用フィルタ６２を通過した信号Ｈ２・Ｆは、ハイパスフィルタ６４に入力される。ハイパスフィルタ６４は、そのカットオフ周波数ｆｓがサスペンション３２の共振周波数ｆ１よりも低い周波数特性Ｈ１を有し、カットオフ周波数ｆｓ以上の周波数成分を通過させるとともにカットオフ周波数ｆｓよりも低い周波数成分を抑圧する。ハイパスフィルタ６４を通過した信号Ｈ１・Ｈ２・Ｆは、ゲイン調整ブロック６６によりそのゲインが調整される。そして、ゲイン調整ブロック６６からの出力信号Ｇ・Ｈ１・Ｈ２・Ｆをステアリング２２の目標回転角加速度として、ステアリング２２の回転角加速度ｄω／ｄｔがこの目標回転角加速度に一致するように電動パワーステアリング装置用モータ４２の駆動制御が行われることで、ステアリング２２に伝わる回転方向振動の周波数特性が制御される。このように、振動伝達特性制御用フィルタ６２からの出力信号に基づいて、電動パワーステアリング装置用モータ４２からステアリング２２に作用する回転方向振動が制御される。なお、例えば図８に示すように、ステアリング２２の回転角加速度ｄω／ｄｔと目標回転角加速度Ｇ・Ｈ１・Ｈ２・Ｆとの偏差を減少させる（理想的には０にする）ためのフィードバック指令値を出力するフィードバック制御器６８を設け、フィードバック制御器６８からのフィードバック指令値により電動パワーステアリング装置用モータ４２の駆動制御を行うことも可能である。ステアリング２２の回転角加速度ｄω／ｄｔについては、操舵角速度センサ２３からのステアリング２２の回転角速度ωの微分値（差分値）により演算可能である。また、ステアリング２２の回転角速度ωについては、電動パワーステアリング装置用モータ４２の回転速度から取得することも可能である。
【００２９】
図９は、フィルタ６２，６４の設計のために事前に行う処理を説明するフローチャートである。まずステップＳ１０１では、路面側から操舵輪３０に入力された操舵方向のタイヤ力（タイロッド３１の軸力）Ｆからステアリング２２の回転角加速度ｄω／ｄｔまでの振動伝達特性を計測し、振動伝達特性のゲインが落ちる周波数ｆｓを車両の走行状況毎に取得する。この走行状況としては、ｆｓが特に車速やステアリング角（パワーステアリング動作量）に関連して変動する傾向があるため、車速の領域（領域数ｎ）とステアリング角（パワーステアリング動作量）の領域（領域数ｍ）とに関して設定されたｎ×ｍの各領域毎にｆｓを取得するようにしている。このように、ｆｓは走行状況に応じて変動する傾向があるが、旋回中のパワーステアリング動作時は、代表的には３〜１０Ｈｚ程度の値である。ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で取得された周波数ｆｓをカットオフ周波数とするハイパスフィルタ６４の周波数特性Ｈ１を走行状況毎に設計する。ステップＳ１０３では、サスペンション３２の共振周波数ｆ１及びステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２を取得する。ここでは、共振周波数ｆ１，ｆ２として、実際に計測した共振周波数を用いることも可能であるし、共振周波数の設計値を用いることも可能である。ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で取得された共振周波数ｆ１，ｆ２に基づいて、例えば図５，６に示すようなゲイン特性を有する振動伝達特性制御用フィルタ６２（２次／２次のフィルタ）の周波数特性Ｈ２を設計する（パラメータω1，ω2，ζ1，ζ2の値を決定する）。
【００３０】
図１０は、操舵輪３０からステアリング２２への振動伝達特性を制御する処理を説明するフローチャートである。まずステップＳ２０１では、軸力センサ２７で検出された操舵方向のタイヤ力（タイロッド３１の軸力）Ｆが読み込まれる。ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で読み込まれたタイロッド３１の軸力Ｆのデータに対して、周波数特性Ｈ２を有する振動伝達特性制御用フィルタ６２を通過させる処理が行われる。ステップＳ２０３では、振動伝達特性制御用フィルタ６２を通過させたデータに対して、周波数特性Ｈ１を有するハイパスフィルタ６４をさらに通過させる処理が行われる。ハイパスフィルタ６４のカットオフ周波数ｆｓは、車両の走行状況に応じて設定され、例えば車速とステアリング角（パワーステアリング動作量）とに応じて設定される。ここでのハイパスフィルタ６４は、電動パワーステアリング装置用モータ４２を駆動制御しなくても本来操舵輪３０からステアリング２２へ伝わる振動成分を制御対象から除外するために設けられている。周波数ｆｓよりも低い振動成分は、電動パワーステアリング装置用モータ４２を駆動制御しなくてもステアリング２２に伝わるため、必ずしも電動パワーステアリング装置用モータ４２により制御する必要はない。ステップＳ２０４では、ハイパスフィルタ６４を通過させたデータに対して、ゲインを調整する処理がゲイン調整ブロック６６により行われる。ここでは、操舵輪３０の操舵角度からステアリング２２の角度までのギヤ比分に相当するゲインがゲイン調整ブロック６６により補正される。ステップＳ２０５では、ゲイン調整ブロック６６によるゲイン調整後のデータをステアリング２２の目標回転角加速度として、電動パワーステアリング装置用モータ４２の駆動制御が行われる。ステップＳ２０６では、電動パワーステアリング装置用モータ４２の駆動制御により、ステアリング２２に伝わる回転方向振動の周波数特性が制御される。
【００３１】
以上説明した本実施形態では、サスペンション３２（ばね下）の共振周波数ｆ１以下の低周波数振動成分をステアリング２２に伝えやすくすることで、運転者にロードインフォメーションを提示することができ、運転者にとって有益な振動をステアリング２２に伝えることができる。そして、サスペンション３２の共振周波数ｆ１よりも高く且つステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２よりも低い中周波数振動成分をステアリング２２に伝えにくくすることで、ステアリング系のねじり剛性が低い印象を運転者に与えるのを防ぐことができ、運転者にとって不快なステアリング振動を抑圧することができる。さらに、ステアリング２２のねじり共振周波数ｆ２よりも高い高周波数振動成分をステアリング２２に伝えやすくすることで、ステアリング系のねじり剛性が高い印象を運転者に与えることができ、運転者にとって有益な振動をステアリング２２に伝えることができる。その結果、運転者の操舵感を向上させることができる。さらに、本実施形態では、ステアリング２２へ伝える高周波数振動成分を増幅させることで、ステアリング系のねじり剛性がより高い印象を運転者に与えることができる。
【００３２】
なお、ある程度のステアリング振動は運転者にとって有益であるものの、大きすぎるステアリング振動は運転者に不快感を与えることになる。このため、ステアリング振動が大きすぎる場合には、ステアリング振動を減らすことが好ましい。そこで、本実施形態では、電子制御ユニット５０は、ステアリング２２の回転方向振動に基づいて、振動伝達特性制御用フィルタ６２の周波数特性Ｈ２を制御することで、操舵輪３０からステアリング２２への振動伝達特性の周波数特性を制御することもできる。例えば、ステアリング２２の回転角加速度ｄω／ｄｔの振動レベルが所定レベルを超えないように、振動伝達特性制御用フィルタ６２の周波数特性Ｈ２を制御することができる。振動伝達特性制御用フィルタ６２の全体的な周波数特性を保ったままステアリング２２の回転方向振動を減らすことについては、振動伝達特性制御用フィルタ６２のゲイン特性を例えば図１１に示すように変更することで実現可能である。振動伝達特性制御用フィルタ６２の周波数特性Ｈ２が（１）式の２次／２次の特性で表される場合は、ζ1の値を増加させることで、図１１に示すように中周波数領域及び高周波数領域でのゲインを減らすことができ、中周波数領域及び高周波数領域でのステアリング２２の回転方向振動を減らすことができる。なお、図１１は、ζ1の値を０．５から１．０に増加させた例を示している。
【００３３】
また、本実施形態では、電子制御ユニット５０は、ステアリング２２の回転方向振動に基づいて、ゲイン調整ブロック６６におけるゲインＧを制御することによっても、操舵輪３０からステアリング２２への振動伝達特性を制御することもできる。例えば、ステアリング２２の回転角加速度ｄω／ｄｔの振動レベルが所定レベルを超えないように、ゲイン調整ブロック６６におけるゲインＧを制御することができる。
【００３４】
以上の実施形態に係る操舵装置２０では、電動パワーステアリング装置用モータ４２からステアリング２２に回転方向の振動を作用させるものとしたが、電動パワーステアリング装置用モータ４２以外にも、例えば可変操舵ギア比システム用アクチュエータ等、他のアクチュエータからステアリング２２に回転方向の振動を作用させることもできる。
【００３５】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る操舵装置２０の概略構成を示す図である。
【図２】ステアリング振動のうち運転者にとって不快な振動成分と有益な振動成分とを調べる実験に用いたドライビングシミュレータの概略構成を示す図である。
【図３】実走行時におけるステアリングの回転方向振動加速度のパワースペクトル密度を示す図である。
【図４】実走行時におけるステアリングの回転方向振動加速度データをウェーブレット変換によって分解した周波数成分を示す図である。
【図５】操舵輪３０からステアリング２２への振動伝達特性の一例を示す図である。
【図６】操舵輪３０からステアリング２２への振動伝達特性の一例を示す図である。
【図７】電子制御ユニット５０の構成例を示す図である。
【図８】電子制御ユニット５０の他の構成例を示す図である。
【図９】フィルタ６２，６４の設計のために事前に行う処理を説明するフローチャートである。
【図１０】操舵輪３０からステアリング２２への振動伝達特性を制御する処理を説明するフローチャートである。
【図１１】操舵輪３０からステアリング２２への振動伝達特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
２０  操舵装置、２２  ステアリング、２３  操舵角速度センサ、２４  ステアリングシャフト、２７  軸力センサ、２８  ラックアンドピニオン機構、３０  操舵輪、３１  タイロッド、３２  サスペンション、３４  減速機、４２  電動パワーステアリング装置用モータ、５０  電子制御ユニット、５２  ＣＰＵ、５４  ＲＯＭ、５６  ＲＡＭ、６２  振動伝達特性制御用フィルタ、６４  ハイパスフィルタ、６６  ゲイン調整ブロック。
【図１】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図２】
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