(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵手段からの制御量により車輪を舵取る舵取機構と、前記操舵手段に加わる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段とを備え、前記車輪の舵取り制御量に応じて反力モータを駆動して前記操舵手段の反力を制御する車両用操舵装置において、
前記舵取機構の舵角を検出する舵角検出手段と、前記車輪がセルフアライニングトルクにより中立位置へ復帰するのに伴って、前記操舵手段の中立位置に戻るときの手放し状態を、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクに基づき検出する手放し状態検出手段と、該手放し状態検出手段の検出信号に基づいて、前記操舵手段の反力制御を停止させる反力停止手段と、前記操舵手段の反力制御停止時に、前記舵角検出手段の舵角信号に基づいて目標操舵角を演算し、前記操舵手段の操舵角が前記目標操舵角に追従するように、該操舵角を制御する操舵角制御手段とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
操舵手段からの制御量により車輪を舵取る舵取機構と、前記操舵手段に加わる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段とを備え、前記車輪の舵取り制御量に応じて反力モータを駆動して前記操舵手段の反力を制御する車両用操舵装置において、
前記舵取機構の舵角を検出する舵角検出手段と、車両の走行速度を検出する車速検出手段と、前記車輪がセルフアライニングトルクにより中立位置へ復帰するのに伴って、前記操舵手段の中立位置に戻るときの手放し状態を、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクに基づき検出する手放し状態検出手段と、該手放し状態検出手段の検出信号に基づいて、前記操舵手段の反力制御を停止させる反力停止手段と、前記操舵手段の反力制御停止時に、前記車速検出手段の車速信号と前記舵角検出手段の舵角信号とに基づいて、前記操舵手段の操舵角戻し角速度を制御する操舵角速度制御手段とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
前記操舵手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記手放し状態検出手段が前記手放し状態を検出したときに、前記操舵角検出手段が検出した操舵角に基づき、前記舵取機構の舵角を低減する制御を行う舵角制御手段とを備える請求項２記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
操舵手段からの制御量により車輪を舵取る舵取機構と、前記操舵手段に加わる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段とを備え、前記車輪の舵取り制御量に応じて反力モータを駆動して前記操舵手段の反力を制御する車両用操舵装置において、
前記舵取機構の舵角を検出する舵角検出手段と、前記車輪がセルフアライニングトルクにより中立位置へ復帰するのに伴って、前記操舵手段の中立位置に戻るときの手放し状態を、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクに基づき検出する手放し状態検出手段と、該手放し状態検出手段の検出信号に基づいて、前記操舵手段が前記車輪の中立位置への復帰に追従するように、前記操舵手段の反力を前記舵角検出手段が検出した舵角に応じて減少補正する補正手段とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項５】
前記手放し状態検出手段は、車両の走行速度を検出する車速検出手段と、該車速検出手段が検出した走行速度と所定速度とを比較する速度比較手段と、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクと所定値とを比較するトルク比較手段とを備え、前記走行速度が所定速度より高速であり、前記操舵トルクが所定値より小さいときに、前記手放し状態を検出する請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項６】
前記手放し状態検出手段は、車両の走行速度を検出する車速検出手段と、該車速検出手段が検出した走行速度と所定速度とを比較する速度比較手段と、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクと所定値とを比較するトルク比較手段と、前記操舵手段に付与すべき反力と所定値とを比較する反力比較手段とを備え、前記走行速度が所定速度より高速であり、前記操舵トルクが所定値より小さく、前記操舵手段に付与すべき反力が所定値より大きいとき、前記手放し状態を検出する請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項７】
前記手放し状態検出手段は、車両の走行速度を検出する車速検出手段と、該車速検出手段が検出した走行速度と所定速度とを比較する速度比較手段と、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクと所定値とを比較するトルク比較手段と、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクを微分する微分手段と、該微分手段が前記操舵トルクを微分した値と所定値とを比較する微分値比較手段とを備え、前記走行速度が所定速度より高速であり、前記操舵トルクが所定値より小さく、前記操舵トルクを微分した値が所定値より大きいとき、前記手放し状態を検出する請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者の操作に応じて車両を操向させるための車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵は、車室の内部に配された操舵手段の操作、例えば、ステアリングホイールの回転を、操舵用の車輪（一般的には前輪）の操向のために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
近年においては、舵取機構の中途に油圧シリンダ、電動モータ等の操舵補助用のアクチュエータを配し、このアクチュエータを、操舵のためにステアリングホイールに加えられる操作力の検出結果に基づいて駆動して、ステアリングホイールの回転に応じた舵取機構の動作を、アクチュエータの発生力により補助し、操舵のための運転者の労力負担を軽減する構成とした動力操舵装置（パワーステアリング装置）が広く普及している。
【０００３】
ところが、このような従来の車両用操舵装置においては、操舵手段であるステアリングホイールと舵取機構との機械的な連結が必要であり、車室の内部におけるステアリングホイールの配設位置が車室外での舵取機構との連結が可能な位置に限定されるという問題があり、また、連結可能にステアリングホイールが配設された場合であっても、連結の実現のために複雑な連結構造を要し、車両の軽量化、組立て工程の簡素化を阻害する要因となっている。
【０００４】
実公平２−２９０１７号公報には、このような問題の解消を目的としたリンクレスのパワーステアリング装置である車両用の操舵装置が開示されている。この車両用の操舵装置は、ステアリングホイールを舵取機構から切り離して配し、また、動力操舵装置における操舵補助用のアクチュエータと同様に、舵取機構の中途に操舵用のアクチュエータとしての電動モータを配してなり、この電動モータを、ステアリングホイールの操作方向及び操作量の検出結果に基づいて駆動することにより、ステアリングホイールの操作に応じた操舵を行わせる構成となっている。
【０００５】
舵取機構に機械的に連結されないステアリングホイールには、モータを備えた反力アクチュエータが付設されている。反力アクチュエータは、車速及びステアリングホイールの操舵角の検出結果に基づいて前記モータを駆動することにより、ステアリングホイールに、車速の高低及び操舵角の大小に応じて大小となり、中立位置へ向かう反力を加える。このような車両用操舵装置等では、この反力に抗してステアリングホイールに加えられるトルクを検出し、この検出結果に応じて操舵用の電動モータのモータ電流を増減させ、この電動モータが発生する操舵力を増減させる。これにより、ステアリングホイールと舵取機構とが機械的に連結された一般的な車両用操舵装置（連結型の操舵装置）と同様の感覚での操舵を行わせ得るようにしてある。
【０００６】
以上のように構成された分離型の車両用操舵装置は、ステアリングホイールの配設自由度の増加、車両の軽量化等の前述した目的に加え、レバー、ペダル等、ステアリングホイールに代わる新たな操舵手段の実現、及び路面上の誘導標識の検出、衛星情報の受信等の走行情報に従う自動運転システムの実現等、将来における自動車技術の発展のために有用なものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、走行時に車輪がセルフアライニングトルクにより中立位置（直進走行位置）へ復帰するとき、運転者がステアリングホイールから手を放すと、上述した反力に抗してステアリングホイールに加えられるトルクが無くなり、中立位置へ向かう反力のみがステアリングホイールに加えられることになるため、ステアリングホイールが急速に戻ってしまい、運転者が受ける操舵感覚が、従来の操舵装置から受ける操舵感覚とは異なるものとなる。
【０００８】
運転者がステアリングホイールから手を放したときに、ステアリングホイールを回転制御するものとしては、手放し時に、ステアリングホイールに、路面状況及び制御系に起因する振動を抑制するためのダンピングトルクを与える車両用操舵装置（特開平４−１７６７８１号公報）があるが、これは、手放し時の路面状況及び制御系からの影響を抑制するためのものである。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第１〜４発明では、セルフアライニングトルクによる車輪の中立位置への復帰に追従した、自然なステアリングホイールの中立位置への復帰を実現した車両用操舵装置を提供することを目的とする。第５〜７発明では手放し状態を検出できる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る車両用操舵装置は、操舵手段からの制御量により車輪を舵取る舵取機構と、前記操舵手段に加わる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段とを備え、前記車輪の舵取り制御量に応じて反力モータを駆動して前記操舵手段の反力を制御する車両用操舵装置において、前記舵取機構の舵角を検出する舵角検出手段と、前記車輪がセルフアライニングトルクにより中立位置へ復帰するのに伴って、前記操舵手段の中立位置に戻るときの手放し状態を、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクに基づき検出する手放し状態検出手段と、該手放し状態検出手段の検出信号に基づいて、前記操舵手段の反力制御を停止させる反力停止手段と、前記操舵手段の反力制御停止時に、前記舵角検出手段の舵角信号に基づいて目標操舵角を演算し、前記操舵手段の操舵角が前記目標操舵角に追従するように、該操舵手段の操舵角を制御する操舵角制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この車両用操舵装置では、走行時に車輪がセルフアライニングトルクにより中立位置（直進走行位置）へ復帰しようとし、それに伴って、操舵手段が舵角中点（中立位置）に戻るときに、運転者が操舵手段から手を放すと、手放し状態検出手段が、その手放し状態を検出する。反力停止手段は、手放し状態検出手段の検出信号に基づいて、操舵手段の反力制御を停止させ、操舵角制御手段は、舵角検出手段の舵角信号に基づいて目標操舵角を演算し、操舵手段の操舵角が目標操舵角に追従するように、操舵手段の操舵角を制御する。
これにより、セルフアライニングトルクによる車輪の中立位置への復帰に追従した、自然なステアリングホイールの中立位置への復帰を実現することができる。
【００１１】
第２発明に係る車両用操舵装置は、操舵手段からの制御量により車輪を舵取る舵取機構と、前記操舵手段に加わる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段とを備え、前記車輪の舵取り制御量に応じて反力モータを駆動して前記操舵手段の反力を制御する車両用操舵装置において、前記舵取機構の舵角を検出する舵角検出手段と、車両の走行速度を検出する車速検出手段と、前記車輪がセルフアライニングトルクにより中立位置へ復帰するのに伴って、前記操舵手段の中立位置に戻るときの手放し状態を、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクに基づき検出する手放し状態検出手段と、該手放し状態検出手段の検出信号に基づいて、前記操舵手段の反力制御を停止させる反力停止手段と、前記操舵手段の反力制御停止時に、前記車速検出手段の車速信号と前記舵角検出手段の舵角信号とに基づいて、前記操舵手段の操舵角戻し角速度を制御する操舵角速度制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この車両用操舵装置では、走行時に車輪がセルフアライニングトルクにより中立位置（直進走行位置）へ復帰しようとし、それに伴って、操舵手段が舵角中点（中立位置）に戻るときに、運転者が操舵手段から手を放すと、手放し状態検出手段がその手放し状態を検出する。反力停止手段は、手放し状態検出手段の検出信号に基づいて、操舵手段の反力制御を停止させ、操舵角速度制御手段は、操舵手段の反力制御停止時に、車速信号と舵角信号とに基づいて、操舵手段の操舵角戻し角速度を制御する。
これにより、セルフアライニングトルクによる車輪の中立位置への復帰に追従した、自然なステアリングホイールの中立位置への復帰を実現することができる。
【００１３】
第３発明に係る車両用操舵装置は、前記操舵手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記手放し状態検出手段が前記手放し状態を検出したときに、前記操舵角検出手段の操舵角信号に基づき、前記舵取機構の舵角を低減する制御を行う舵角制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
この車両用操舵装置では、走行時に車輪がセルフアライニングトルクにより中立位置（直進走行位置）へ復帰しようとし、それに伴って、操舵手段が舵角中点（中立位置）に戻るときに、運転者が操舵手段から手を放すと、手放し状態検出手段がその手放し状態を検出する。反力停止手段は、手放し状態検出手段の検出信号に基づいて、操舵手段の反力制御を停止させ、操舵角速度制御手段は、操舵手段の反力制御停止時に、車速信号と舵角信号とに基づいて、操舵手段の操舵角戻し角速度を制御する。また、舵角制御手段は、操舵角信号に基づいて、舵取機構の舵角を低減する制御を行う。
これにより、セルフアライニングトルクによる車輪の中立位置への復帰に追従した、自然なステアリングホイールの中立位置への復帰を実現することができる。
【００１５】
第４発明に係る車両用操舵装置は、操舵手段からの制御量により車輪を舵取る舵取機構と、前記操舵手段に加わる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段とを備え、前記車輪の舵取り制御量に応じて反力モータを駆動して前記操舵手段の反力を制御する車両用操舵装置において、前記舵取機構の舵角を検出する舵角検出手段と、前記車輪がセルフアライニングトルクにより中立位置へ復帰するのに伴って、前記操舵手段の中立位置に戻るときの手放し状態を、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクに基づき検出する手放し状態検出手段と、該手放し状態検出手段の検出信号に基づいて、前記操舵手段が前記車輪の中立位置への復帰に追従するように、前記操舵手段の反力を前記舵角検出手段が検出した舵角に応じて減少補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
この車両用操舵装置では、走行時に車輪がセルフアライニングトルクにより中立位置（直進走行位置）へ復帰しようとし、それに伴って、操舵手段が舵角中点（中立位置）に戻るときに、運転者が操舵手段から手を放すと、手放し状態検出手段がその手放し状態を検出する。補正手段は、手放し状態検出手段の検出信号に基づいて、操舵手段が車輪の中立位置への復帰に追従するように、操舵手段の反力を舵角検出手段が検出した舵角に応じて減少補正する。
これにより、セルフアライニングトルクによる車輪の中立位置への復帰に追従した、自然なステアリングホイールの中立位置への復帰を実現することができる。
【００１７】
第５発明に係る車両用操舵装置は、前記手放し状態検出手段は、車両の走行速度を検出する車速検出手段と、該車速検出手段が検出した走行速度と所定速度とを比較する速度比較手段と、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクと所定値とを比較するトルク比較手段とを備え、前記走行速度が所定速度より高速であり、前記操舵トルクが所定値より小さいときに、前記手放し状態を検出することを特徴とする。
【００１８】
この車両用操舵装置では、操舵トルク検出手段が操舵手段に加わる操舵トルクを検出する。そして、手放し状態検出手段は、速度比較手段が走行速度と所定速度とを比較し、トルク比較手段が操舵トルクと所定値とを比較して、走行速度が所定速度より高速であり、操舵トルクが所定値より小さいときに、手放し状態を検出する。
これにより、手放し状態を検出でき、手放し状態のときに、セルフアライニングトルクによる車輪の中立位置への復帰に追従した、自然なステアリングホイールの中立位置への復帰を実現することができる。
【００１９】
第６発明に係る車両用操舵装置は、前記手放し状態検出手段は、車両の走行速度を検出する車速検出手段と、該車速検出手段が検出した走行速度と所定速度とを比較する速度比較手段と、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクと所定値とを比較するトルク比較手段と、前記操舵手段に付与すべき反力と所定値とを比較する反力比較手段とを備え、前記走行速度が所定速度より高速であり、前記操舵トルクが所定値より小さく、前記操舵手段に付与すべき反力が所定値より大きいとき、前記手放し状態を検出することを特徴とする。
【００２０】
この車両用操舵装置では、操舵トルク検出手段が操舵手段に加わる操舵トルクを検出する。そして、手放し状態検出手段は、速度比較手段が走行速度と所定速度とを比較し、トルク比較手段が操舵トルクと所定値とを比較し、反力比較手段が、操舵手段に付与すべき反力と所定値とを比較して、走行速度が所定速度より高速であり、操舵トルクが所定値より小さく、操舵手段に付与すべき反力が所定値より大きいとき、手放し状態を検出する。
これにより、手放し状態を検出でき、手放し状態のときに、セルフアライニングトルクによる車輪の中立位置への復帰に追従した、自然なステアリングホイールの中立位置への復帰を実現することができる。
【００２１】
第７発明に係る車両用操舵装置は、前記手放し状態検出手段は、車両の走行速度を検出する車速検出手段と、該車速検出手段が検出した走行速度と所定速度とを比較する速度比較手段と、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクと所定値とを比較するトルク比較手段と、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクを微分する微分手段と、該微分手段が前記操舵トルクを微分した値と所定値とを比較する微分値比較手段とを備え、前記走行速度が所定速度より高速であり、前記操舵トルクが所定値より小さく、前記操舵トルクを微分した値が所定値より大きいとき、前記手放し状態を検出することを特徴とする。
【００２２】
この車両用操舵装置では、操舵トルク検出手段が操舵手段に加わる操舵トルクを検出する。そして、手放し状態検出手段は、速度比較手段が走行速度と所定速度とを比較し、トルク比較手段が操舵トルクと所定値とを比較し、微分手段が操舵トルクを微分し、微分値比較手段がその微分した値と所定値とを比較して、走行速度が所定速度より高速であり、操舵トルクが所定値より小さく、操舵トルクを微分した値が所定値より大きいとき、手放し状態を検出する。
これにより、手放し状態を検出でき、手放し状態のときに、セルフアライニングトルクによる車輪の中立位置への復帰に追従した、自然なステアリングホイールの中立位置への復帰を実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図１は、第１，５発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示すブロック図である。この車両用操舵装置は、図示しない車体の左右に配された一対の操舵用の車輪１０，１０に操舵動作を行わせるための舵取機構１と、舵取機構１から切り離して配された操舵手段であるステアリングホイール２と、ステアリングホイール２に反力を付与する反力アクチュエータ３と、マイクロプロセッサを用いてなる操舵制御部４とを備え、ステアリングホイール２の操作に応じた操舵制御部４の動作により、舵取機構１の中途に配した操舵モータ５を駆動し、舵取機構１を作動させる構成となっている。
【００２４】
舵取機構１は、公知のように、車体の左右方向に延設されて軸長方向に摺動する操舵軸１１の両端部と、車輪１０，１０を支持するナックルアーム１２，１２とを、各別のタイロッド１３，１３により連結し、操舵軸１１の両方向への摺動によりタイロッド１３，１３を介してナックルアーム１２，１２を押し引きし、車輪１０，１０を左右に操向させるものであり、この操向は、操舵軸１１の中途部に同軸的に構成された操舵モータ５の回転を、適宜の運動変換機構により操舵軸１１の摺動に変換して行われる。
【００２５】
操舵軸１１は、操舵軸ハウジング１４との間に介装された図示しない回転拘束手段により軸回りの回転を拘束されており、操舵モータ５の回転は、操舵軸１１の軸長方向の摺動に変換され、操舵モータ５の回転に応じた操舵（操舵用の車輪１０，１０の操向）が行われる。
このように操舵される車輪１０，１０の舵角は、操舵モータ５の一側の操舵軸ハウジング１４と操舵軸１１との相対摺動位置を媒介として、舵角検出手段である舵角センサ１６により検出されるようになしてあり、舵角センサ１６の出力は、操舵モータ５の回転位置を検出するロータリエンコーダ１５の出力と共に、操舵制御部４に与えられている。
【００２６】
ステアリングホイール２に反力を付与する反力アクチュエータ３は、電動モータ（例えば３相ブラシレスモータ）であり、回転軸３０に関連して、そのケーシングを図示しない車体の適宜部に固定して取り付けてある。ステアリングホイール２は、回転軸３０の一側の突出端に同軸的に固定されており、他側の突出端は、所定の弾性を有する捩ればね３１により、図示しない車体の適宜部位に連結されている。
【００２７】
反力アクチュエータ３は、操舵制御部４から与えられる反力指示トルク信号に応じた駆動回路３ａからの通電により正逆両方向に駆動され、回転軸３０の一端に取り付けたステアリングホイール２に、その操作方向と逆方向の力（反力）を付与する動作をなす。従って、ステアリングホイール２の回転操作には、反力アクチュエータ３が発生する反力に抗する操舵トルクを加える必要があり、このようにしてステアリングホイール２に加えられる操舵トルクは、反力アクチュエータ３に付設されたトルクセンサ３２により検出され、また、ステアリングホイール２の操作量（操舵角）は、反力アクチュエータ３に付設されたロータリエンコーダ３３により、操作方向を含めて検出されており、これらの検出結果は、操舵制御部４に与えられている。
また、駆動回路３ａから反力アクチュエータ３に通電する電流は、電流センサ３ｂにより検出され、操舵制御部４に与えられる。
【００２８】
なお、回転軸３０の他端と車体の一部との間に介装された捩ればね３１は、以上のように行われる回転操作の停止時に、その弾性により回転軸３０を回転させて、ステアリングホイール２を所定の中立位置に復帰せしめる作用をする。この復帰は、機械的に切り離された舵取機構１側にて生じる車輪１０，１０の直進方向への復帰動作に伴ってステアリングホイール２を戻すために必要なものである。
【００２９】
以上のように操舵制御部４には、舵取機構１の側にて実際に生じている操舵の状態が、ロータリエンコーダ１５及び舵角センサ１６からの入力として与えられ、また操舵手段としてのステアリングホイール２の操作の状態が、トルクセンサ３２及びロータリエンコーダ３３からの入力として夫々与えられており、これらに加えて操舵制御部４の入力側には、車両の走行速度を検出する車速センサ６の出力が与えられている。
【００３０】
一方、操舵制御部４の出力は、前述したように、ステアリングホイール２に反力を付与する反力アクチュエータ３と、舵取機構１に操舵動作を行わせるための操舵モータ５とに、各別の駆動回路３ａ，５ａを介して与えられており、反力アクチュエータ３及び操舵モータ５は、操舵制御部４からの指示信号に応じて各別の動作を行うようになしてある。
操舵制御部４は、ステアリングホイール２に付与すべき反力を、例えば、車速センサ６からの入力として与えられる車速の高低に応じて大小となるように決定し、反力を発生させるべく反力アクチュエータ３に反力指示トルク信号を発する反力制御を行う。
【００３１】
また、操舵制御部４は、ロータリエンコーダ３３からの入力によりステアリングホイール２の操作方向を含めた操作角度を認識し、舵取機構１に付設された舵角センサ１６の入力により認識される実舵角度との舵角偏差を求め、この舵角偏差を車速センサ６からの入力として与えられる車速の遅速に応じて大小となるように補正して目標舵角を求め、この目標舵角が得られるまで操舵モータ５を駆動する操舵制御動作を行う。このとき、ロータリエンコーダ１５からの入力は、操舵モータ５が所望の回転位置に達したか否かを調べるためのフィードバック信号として用いられる。
【００３２】
以下に、このような構成の第１，５発明に係る車両用操舵装置の動作を、それを示すフローチャートに基づき説明する。
図２は、第１，５発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフローチャートである。操舵制御部４は、車両走行時に車輪がセルフアライニングトルクにより中立位置（直進走行位置）へ復帰しようとし、それにともなって、ステアリングホイール２が中立位置に戻るときに、運転者がステアリングホイール２から手を放す状態を検出するルーチンを周期的に常時実行しており（Ｒ２）、その手放し状態を検出しないときは（Ｒ４），上述した反力制御のルーチンを実行する（Ｒ８）。その手放し状態を検出したときは（Ｒ４），反力制御を実行せずに、ステアリングホイール２の戻し制御のルーチンを実行する（Ｒ６）。
【００３３】
図３は、上述した手放し状態を検出するルーチン（Ｒ２）を詳細に示すフローチャートである。操舵制御部４は、車速センサ６から車速を読み込み（Ｓ２）、この車速が所定値以上のときは（Ｓ４）、トルクセンサ３２からステアリングホイール２の操舵トルクを読み込む（Ｓ６）。この読み込んだ（Ｓ６）操舵トルクが所定値以下のときは（Ｓ８）、手放し状態であると判断しそれを検出して（Ｓ１０）リターンする。読み込んだ（Ｓ２）車速が所定値未満のとき（Ｓ４）、又は読み込んだ（Ｓ６）操舵トルクが所定値を超えるときは（Ｓ８）、手放し状態であるとは判断せずにリターンする。
【００３４】
尚、上述した手放し状態を検出するルーチン（Ｒ２）では、車速が所定値以上であり（Ｓ４）、操舵トルクが所定値以下のときに（Ｓ８）、手放し状態であると判断しているが、この２つの条件（Ｓ４，Ｓ８）の他に、反力指示トルクが所定値以上（反力指示トルクと操舵トルクとの偏差が大）の条件、又は操舵トルクの微分値が所定値以上（操舵トルクが急減）の条件を加えても良い。
【００３５】
図４は、上述した戻し制御のルーチン（Ｒ６）を詳細に示すフローチャートである。操舵制御部４は、手放し状態を検出したときは（図２Ｒ４）、舵角センサ１６から車輪１０，１０の舵角（ラック軸位置）を読み込み（Ｓ１２）、この舵角に応じたステアリングホイール目標操舵角θＭ  を演算する（Ｓ１４）。
次に、ロータリエンコーダ３３によりステアリングホイール２の操舵角θＳ  を検出し（Ｓ１６）、ステアリングホイール目標操舵角θＭ  とステアリングホイール操舵角θＳ  との舵角偏差ΔＩｎ  ＝θＭ  −θＳ  を演算する（Ｓ１８）。
【００３６】
次に、戻し制御の積分要素Ｉｎ  ＝ΔＩｎ  ×ＫＩ  （ＫＩ  ：所定の積分定数）を演算し（Ｓ２０）、また、比例要素Ｐｎ  ＝（ΔＩｎ  −ΔＩｎ−１  ）×ＫＰ  （ΔＩｎ−１  ：前回周期の舵角偏差、ＫＰ  ：所定の比例定数）を演算する（Ｓ２２）。
次に、反力アクチュエータ３の電動モータの目標電圧（反力モータ目標電圧）ＶＭ  ＝Ｖ０  ＋Ｉｎ  ＋Ｐｎ  （Ｖ０  ：前回周期の目標電圧）を演算し（Ｓ２４）、駆動回路３ａにこの目標電圧ＶＭ  を出力させて、反力アクチュエータ３の電動モータを駆動する。
次に、目標電圧ＶＭ  を前回周期の目標電圧Ｖ０  に、舵角偏差ΔＩｎ  を前回周期の舵角偏差ΔＩｎ−１  にそれぞれ移し（Ｓ２６）リターンする。
【００３７】
図５は、上述した反力制御のルーチン（Ｒ８）を詳細に示すフローチャートである。操舵制御部４は、手放し状態を検出しないときは（図２Ｒ４）、ロータリエンコーダ３３により検出したステアリングホイール２の操舵角θＳ  に応じた反力指示トルクＴＭ  を、操舵角に応じた反力指示トルクのテーブルから読み込み（Ｓ３０）、トルクセンサ３２により操舵トルクＴＳ  を検出する（Ｓ３２）。
次に、反力指示トルクＴＭ  と操舵トルクＴＳ  とのトルク偏差ΔＤｎ  ＝ＴＭ  −ＴＳ  を演算し（Ｓ３４）、反力制御の積分要素Ｄｎ  ＝ΔＤｎ  ×ＫＩ２（ＫＩ２：所定の積分定数）を演算する（Ｓ３６）。
【００３８】
次に、比例要素Ｐｎ  ＝（ΔＤｎ  −ΔＤｎ−１  ）×ＫＰ２（ΔＤｎ−１  ：前回周期のトルク偏差、ＫＰ２：所定の比例定数）を演算し（Ｓ３８）、反力アクチュエータ３の電動モータの目標電流（反力モータ目標電流）ＪＭ  ＝Ｊ０  ＋Ｄｎ  ＋Ｐｎ  （Ｊ０  ：前回周期の目標電流）を演算する（Ｓ４０）。
次に、電流センサ３ｂにより、反力アクチュエータ３の電動モータの電流ＪＳ  を検出し（Ｓ４２）、電動モータの目標電流ＪＭ  と実際の電流ＪＳ  との電流偏差ΔＤｎ  ′＝ＪＭ  −ＪＳ  を演算する（Ｓ４４）。
【００３９】
次に、操舵制御部４は、反力制御の積分要素Ｄｎ  ′＝ΔＤｎ  ′×ＫＩ２′（ＫＩ２′：所定の積分定数）を演算し（Ｓ４６）、比例要素Ｐｎ  ′＝（ΔＤｎ  ′−ΔＤｎ−１  ′）×ＫＰ２′（ΔＤｎ−１  ′：前回周期の電流偏差、ＫＰ２′：所定の比例定数）を演算する（Ｓ４８）。
次に、反力アクチュエータ３の電動モータの目標電圧（反力モータ目標電圧）ＶＭ  ＝Ｖ０  ＋Ｄｎ  ′＋Ｐｎ  ′（Ｖ０  ：前回周期の目標電圧）を演算し（Ｓ５０）、駆動回路３ａにこの目標電圧ＶＭ  を出力させて、反力アクチュエータ３の電動モータを駆動する。
次に、目標電流ＪＭ  を前回周期の目標電流Ｊ０  に、目標電圧ＶＭ  を前回周期の目標電圧Ｖ０  に、トルク偏差ΔＤｎ  を前回周期のトルク偏差ΔＤｎ−１  に、電流偏差ΔＤｎ  ′を前回周期の電流偏差ΔＤｎ−１  ′にそれぞれ移し（Ｓ５２）リターンする。
【００４０】
図６は、第２，３，６発明に係る車両用操舵装置の手放し状態検出のルーチン（図２Ｒ２）を詳細に示すフローチャートである。第２，３，６発明に係る車両用操舵装置の構成と、手放し状態検出及び戻し制御のルーチン以外の動作とは、上述した第１，５発明に係る車両用操舵装置の構成及び動作と同様であるので説明を省略する。操舵制御部４は、車速センサ６から車速を読み込み（Ｓ８０）、この車速が所定値以上のときは（Ｓ８２）、トルクセンサ３２からステアリングホイール２の操舵トルクを読み込む（Ｓ８４）。この読み込んだ操舵トルクが所定値以下のときは（Ｓ８６）、ステアリングホイール２の操舵角に応じた反力指示トルクを読み込む（Ｓ８８）。
【００４１】
操舵制御部４は、この読み込んだ反力指示トルクが所定値以上のときは（Ｓ９０）、手放し状態であると判断しそれを検出して（Ｓ９２）リターンする。読み込んだ（Ｓ８０）車速が所定値未満のとき（Ｓ８２）、読み込んだ（Ｓ８４）操舵トルクが所定値を超えるとき（Ｓ８６）又は読み込んだ反力指示トルクが所定値未満のとき（Ｓ９０）は、手放し状態であるとは判断せずにリターンする。
つまり、操舵制御部４は、車速が所定値以上であり（Ｓ８２）、操舵トルクが所定値以下であり（Ｓ８６）、反力指示トルクが所定値以上（Ｓ９０）（反力指示トルクと操舵トルクとの偏差が大）であるときに、手放し状態であると判断する。
尚、上述した、反力指示トルクが所定値以上（Ｓ９０）の条件に代えて、操舵トルクの微分値が所定値以上（操舵トルクが急減）の条件を加えても良い。
【００４２】
図７は、第２，３，６発明に係る車両用操舵装置の戻し制御のルーチン（図２Ｒ６）を詳細に示すフローチャートである。操舵制御部４は、手放し状態を検出したときは（図２Ｒ４）、舵角センサ１６から車輪１０，１０（舵取機構）の舵角を読み込み、また、車速センサ６から車両の走行速度を読み込み（Ｓ５６）、読み込んだ舵角と走行速度とに基づいて、ステアリングホイール２の目標操舵角速度ｄθＭ  を演算する（Ｓ５８）。
【００４３】
次に、操舵制御部４は、ロータリエンコーダ３３により検出したステアリングホイール２の操舵角θＳ  の変化から、ステアリングホイール２の操舵角速度ｄθＳ  を検出し（Ｓ６０）、ステアリングホイール２の目標操舵角速度ｄθＭ  と実際の操舵角速度ｄθＳ  との操舵角速度偏差ΔＨｎ  ＝ｄθＭ  −ｄθＳ  を演算する（Ｓ６２）。
次に、戻し制御の積分要素Ｈｎ  ＝ΔＨｎ  ×ＫＩ３（ＫＩ３：所定の積分定数）を演算し（Ｓ６４）、また、比例要素Ｐｎ  ＝（ΔＨｎ  −ΔＨｎ−１  ）×ＫＰ３（ΔＨｎ−１  ：前回周期の操舵角速度偏差、ＫＰ３：所定の比例定数）を演算する（Ｓ６６）。
【００４４】
次に、反力アクチュエータ３の電動モータの目標電圧（反力モータ目標電圧）ＶＭ  ＝Ｖ０  ＋Ｈｎ  ＋Ｐｎ  （Ｖ０  ：前回周期の目標電圧）を演算し（Ｓ６８）、駆動回路３ａにこの目標電圧ＶＭ  を出力させて、反力アクチュエータ３の電動モータを駆動する。
次に、目標電圧ＶＭ  を前回周期の目標電圧Ｖ０  に、操舵角速度偏差ΔＨｎ  を前回周期の操舵角速度偏差ΔＨｎ−１  にそれぞれ移す（Ｓ７０）。
次に、操舵制御部４は、ロータリエンコーダ３３により検出した（Ｓ６０）ステアリングホイール２の操舵角θＳ  に基づき、車輪１０，１０（舵取機構）の舵角を低減制御し（Ｓ７２）リターンする。
【００４５】
図８は、第４，７発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフローチャートである。第４，７発明に係る車両用操舵装置の構成及び反力制御のルーチンは、上述した第１，５発明に係る車両用操舵装置の構成及び反力制御のルーチン（図２Ｒ８）と同様であるので、詳細な説明を省略する。
第４，７発明に係る車両用操舵装置は、車両走行時に車輪がセルフアライニングトルクにより中立位置（直進走行位置）へ復帰しようとし、それにともなって、ステアリングホイール２が中立位置に戻るときに、運転者がステアリングホイール２から手を放す状態を検出するルーチンを周期的に常時実行しており（Ｒ３）、その手放し状態を検出しないときは（Ｒ４），上述した反力制御のルーチンを実行する（Ｒ８）。その手放し状態を検出したときは（Ｒ４）、反力制御の指示トルクを補正した（Ｒ７）後、反力制御を実行する（Ｒ８）。
【００４６】
図９は、第４，７発明に係る車両用操舵装置の手放し状態検出のルーチン（図８Ｒ３）を詳細に示すフローチャートである。操舵制御部４は、車速センサ６から車速を読み込み（Ｓ９４）、この車速が所定値以上のときは（Ｓ９６）、トルクセンサ３２からステアリングホイール２の操舵トルクを読み込む（Ｓ９８）。この読み込んだ操舵トルクが所定値以下のときは（Ｓ１００）、前回サンプリングサイクル時の操舵トルクとこの操舵トルクとの差を取り微分する（Ｓ１０２）。
【００４７】
操舵制御部４は、この操舵トルクの微分値（の絶対値）が所定値以上のときは（Ｓ１０４）、手放し状態であると判断しそれを検出して（Ｓ１０６）リターンする。読み込んだ（Ｓ９４）車速が所定値未満のとき（Ｓ９６）、読み込んだ（Ｓ９８）操舵トルクが所定値を超えるとき（Ｓ１００）又は操舵トルクの微分値（Ｓ１０２）が所定値未満のとき（Ｓ１０４）は、手放し状態であるとは判断せずにリターンする。
【００４８】
つまり、操舵制御部４は、車速が所定値以上であり（Ｓ９６）、操舵トルクが所定値以下であり（Ｓ１００）、操舵トルクの微分値が所定値以上（Ｓ１０４）（操舵トルクが急減）であるときに、手放し状態であると判断する。
尚、上述した、操舵トルクの微分値が所定値以上（Ｓ１０４）の条件に代えて、反力指示トルクが所定値以上（反力指示トルクと操舵トルクとの偏差が大）の条件を加えても良い。
【００４９】
図１０は、上述した指示トルクを補正するルーチン（Ｒ７）を詳細に示すフローチャートである。操舵制御部４は、手放し状態を検出したときは（図８Ｒ４）、舵角センサ１６から車輪１０，１０（舵取機構）の舵角を読み込み（Ｓ７４）、読み込んだ舵角に応じて、反力指示トルクを減少補正し（Ｓ７６）リターンする。
操舵制御部４は、減少補正した反力指示トルクにより反力制御のルーチン（図５）を実行する。
【００５０】
尚、以上の実施の形態は、本発明に係る車両用操舵装置の一例を示すものであり、反力アクチュエータ３、操舵モータ５の構成を限定するものではなく、また、操舵手段として、ステアリングホイール２に代えて、レバー、ジョイスティック等の他の操作手段を用いることができることは言うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の第１〜４発明に係る車両用操舵装置によれば、セルフアライニングトルクによる車輪の中立位置への復帰に追従した、自然なステアリングホイールの中立位置への復帰を実現することができる。
【００５２】
第５〜７発明に係る車両用操舵装置によれば、手放し状態を検出でき、手放し状態のときに、セルフアライニングトルクによる車輪の中立位置への復帰に追従した、自然なステアリングホイールの中立位置への復帰を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】第１，５発明に係る車両用操舵装置の手放し状態を検出するルーチンを詳細に示すフローチャートである。
【図４】第１，５発明に係る車両用操舵装置の戻し制御のルーチンを詳細に示すフローチャートである。
【図５】第１，５発明に係る車両用操舵装置の反力制御のルーチンを詳細に示すフローチャートである。
【図６】第２，３，６発明に係る車両用操舵装置の手放し状態を検出するルーチンを詳細に示すフローチャートである。
【図７】第２，３，６発明に係る車両用操舵装置の戻し制御のルーチンを詳細に示すフローチャートである。
【図８】第４，７発明に係る車両用操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】第４，７発明に係る車両用操舵装置の手放し状態を検出するルーチンを詳細に示すフローチャートである。
【図１０】第４，７発明に係る車両用操舵装置の反力指示トルクを補正するルーチンを詳細に示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  舵取機構
２  ステアリングホイール（操舵手段）
３  反力アクチュエータ
３ａ  駆動回路
３ｂ  電流センサ
４  操舵制御部（舵角制御手段、操舵角制御手段、反力停止手段、手放し状態検出手段、操舵角速度制御手段）
５  操舵モータ
６  車速センサ（車速検出手段）
１５  ロータリエンコーダ
１６  舵角センサ（舵角検出手段）
３２  トルクセンサ（操舵トルク検出手段）
３３  ロータリエンコーダ
【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】
0003627120.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003627120.tif 000009
【図９】
0003627120.tif 000010
【図１０】
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