(57)【要約】【課題】  手放し時の適度な復元性の実現と、非手放し時の運転者への的確な路面フィール伝達の実現との両立を図る車両用操舵制御装置を提供する。【解決手段】  操舵入力を受ける操舵部(1)と機械的に切り離され、操舵入力に応じて操向輪１６，１６を転舵する転舵部(3)と、操舵部(1)に対し転舵部(3)の転舵状態に応じた操舵反力を付与する反力モータ５と、操舵部(1)が手放し状態か否かを検出する手放し検出手段と、手放し状態を検出したとき、非手放し状態よりも操舵反力を小さくする操舵反力補正手段と、を備える。【選択図】      図１
2006168483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵入力を受ける操舵部と機械的に切り離され、操舵入力に応じて操向輪を転舵する転舵部と、
前記操舵部に対し前記転舵部の転舵状態に応じた操舵反力を付与する操舵反力付与手段と、
前記操舵部が手放し状態か否かを検出する手放し検出手段と、
前記手放し状態を検出したとき、非手放し状態よりも操舵反力を小さくする操舵反力補正手段と、
を備えることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵制御装置において、
路面反力を検出する路面反力検出手段を備え、
前記操舵反力付与手段は、前記路面反力に応じた操舵反力を付与し、
前記操舵反力補正手段は、前記手放し状態を検出したとき、前記路面反力に応じた操舵反力量を小さくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、
前記操舵反力付与手段は、前記操舵角に応じた操舵反力を付与し、
前記操舵反力補正手段は、前記手放し状態を検出したとき、前記操舵角に応じた操舵反力量を小さくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
操舵角加速度を検出する操舵角加速度検出手段を備え、
前記操舵反力付与手段は、前記操舵角加速度に応じた操舵反力を付与し、
前記操舵反力補正手段は、前記手放し状態を検出したとき、前記操舵角加速度に応じた操舵反力量を小さくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段を備え、
前記操舵反力付与手段は、前記操舵角速度に応じた操舵反力を付与し、
前記操舵反力補正手段は、前記手放し状態を検出したとき、前記操舵角速度に応じた操舵反力量を小さくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を備え、
前記操舵反力補正手段は、前記手放し状態を検出していないとき、前記操舵トルクが小さいほど、前記路面反力に応じた操舵反力を小さくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、操舵ハンドルを有する操舵側と、操向輪を有する転舵側と、の間に機械的なつながりが無いステア・バイ・ワイヤシステム等に採用される車両用操舵制御装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来のステア・バイ・ワイヤシステムでは、タイロッドに転舵反力センサーを設け、この転舵反力センサーにより検出される路面反力を操舵反力トルクに付加することで、路面からタイヤに作用する力の影響を操舵反力トルクに反映させている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２１７９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術にあっては、操舵反力トルクは、操舵時に適度な重さとなるように設定されているため、運転者の操舵入力が無い手放し時には、ハンドル復元力が大きくなりすぎ、ハンドルがニュートラル位置を超えてオーバーシュートするという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、手放し時の適度な復元性の実現と、非手放し時の運転者への的確な路面フィールの実現との両立を図る車両用操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明では、
操舵入力を受ける操舵部と機械的に切り離され、操舵入力に応じて操向輪を転舵する転舵部と、
前記操舵部に対し前記転舵部の転舵状態に応じた操舵反力を付与する操舵反力付与手段と、
前記操舵部が手放し状態か否かを検出する手放し検出手段と、
前記手放し状態を検出したとき、非手放し状態よりも操舵反力を小さくする操舵反力補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にあっては、非手放し時には、路面反力に応じた操舵反力トルクにより運転者へ的確な路面フィールを提供できる。また、手放し時には、非手放し時よりも操舵反力トルクが小さくなるため、適度な復元性を実現でき、オーバーシュートを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜４に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の車両用操舵装置を示す全体システム図であり、実施例１の車両用操舵装置は、(1)操舵部、(2)バックアップ装置、(3)転舵部、(4)制御コントローラにより構成されている。
【０００９】
(1)操舵部
操舵部は、舵角センサー（操舵角検出手段）１、エンコーダ２、トルクセンサー（操舵トルク検出手段）３，３、反力モータ（操舵反力付与手段）５とを有して構成される。
【００１０】
前記舵角センサー１は、ハンドル６の操作角を検出する手段で、後述するケーブルコラム７とハンドル６とを結合するコラムシャフト８ａに設けられている。つまり、舵角センサー１は、ハンドル６とトルクセンサー３，３との間に設置されており、トルクセンサー３，３の捩れによる角度変化の影響を受けることなく、操舵角を検出できるようになっている。この舵角センサー１には、アブソリュート型レゾルバ等を用いる。
【００１１】
前記トルクセンサー３，３は二重系を成し、前記舵角センサー１と反力モータ５との間に設置されている。トルクセンサー３，３は、軸方向に延在するトーションバーと、このトーションバーの一端に連結され、このトーションバーと同軸をなす第１軸と、このトーションバーの他端に連結され、このトーションバーおよび第１軸と同軸を成す第２軸と、前記第１軸に固定された第１磁性体と、前記第２軸に固定された第２磁性体と、前記第１磁性体および第２磁性体に対面するコイルと、このコイルを包囲し、前記第１磁性体および第２磁性体と共に磁気回路を形成する第３磁性体とを有し、前記コイルはトーションバーに作用する捩れに基づく第１磁性体と第２磁性体との相対変位に対応してインダクタンスが変化し、このインダクタンスに基づく出力信号によりトルクを検出する。
【００１２】
前記反力モータ５は、ハンドル６に反力を与える反力アクチュエータであり、前記コラムシャフト８ａを回転軸とする１ロータ・１ステータの電動モータで構成されており、そのケーシングが車体の適所に固定されている。この反力モータ５としては、ブラシレスモータが使用され、ブラシレスモータの使用に伴ってエンコーダ２とホールIC（不図示）とを追加する。その場合は、ホールICのみでもモータトルクを発生するモータ駆動は可能であるが、微細なトルク変動が発生し、操舵反力感が悪い。そこで、より繊細で滑らかな反力制御を行うため、コラムシャフト８ａの軸上にエンコーダ２を装着し、モータ制御を行うことで、微細なトルク変動を低減し、操舵反力感の向上させている。なお、エンコーダ２の代わりにレゾルバを用いても良い。
【００１３】
(2)バックアップ装置
バックアップ装置は、ケーブルコラム７とクラッチ９により構成されている。
前記クラッチ９は、コラムシャフト８ａとプーリシャフト８ｂとの間に介装され、実施例１では電磁クラッチを用いている。このクラッチ９は、締結されたとき、入力軸であるコラムシャフト８ａと出力軸であるプーリシャフト８ｂとが連結され、ハンドル６に加えられた操舵トルクは、ステアリング機構１５に機械的に伝達される。
【００１４】
前記ケーブルコラム７は、前記クラッチ９が締結されるバックアップモード時、操舵部と転舵部との間に介在する部材との干渉を避けて迂回しながらも、トルクを伝達するコラムシャフト機能を発揮する機械式バックアップ機構である。ケーブルコラム７は、２つのリールに端部がリールに固定された２本のインナーケーブルを互いに逆方向へ巻き付け、２つのリールケースに２本のインナーケーブルを内挿したアウターチューブの両端を固定することにより構成されている。
【００１５】
(3)転舵部
転舵部は、エンコーダ１０、舵角センサー１１、トルクセンサー（路面反力検出手段）１２，１２、転舵モータ１４，１４、ステアリング機構１５、操向輪１６，１６とを有して構成される。
【００１６】
前記舵角センサー１１とトルクセンサー１２，１２とは、ケーブルコラム７のプーリが一端に取り付けられ、他端部にピニオンギアが形成されたピニオンシャフト１７の軸上に設けられている。舵角センサー１１としては、シャフトの回転数を検出するアブソリュート式レゾルバ等が用いられる。また、トルクセンサー１２，１２としては、上記トルクセンサー３，３と同様に二重系を成し、インダクタンスの変化によりトルクを検出するものが用いられる。そして、ケーブルコラム７側に舵角センサー１１を配置し、ステアリング機構１５側にトルクセンサー１２，１２を配置することで、舵角センサー１１による転舵角検出に際してトルクセンサー１２，１２の捩りによる角度変化の影響を受けないようにしている。
【００１７】
前記転舵モータ１４，１４は、前記ピニオンシャフト１７の舵角センサー１１とトルクセンサー１２，１２との中間位置に設けたウォームギアに噛み合うピニオンギアをモータ軸に設けることで、モータ駆動時にピニオンシャフト１７に転舵トルクを付与するように構成されている。この転舵モータ１４，１４は、１ロータ・２ステータ構造とすることにより二重系を成し、第一転舵モータ１４と第二転舵モータ１４を構成するブラシレスモータとしている。また、上記反力モータ５と同様に、ブラシレスモータの使用に伴ってエンコーダ１０とホールIC（図外）とを追加する。
【００１８】
前記ステアリング機構１５は、前記ピニオンシャフト１７の回転により左右の操向輪１６，１６を転舵させる舵取り機構であって、ラックチューブ１５ａ内に内挿され、前記ピニオンシャフト１７のピニオンギアに噛み合うラックギアが形成されたラックシャフト１５ｂと、この車両左右方向に延びるラックシャフト１５ｂの両端部に結合されたタイロッド１５ｃ，１５ｃと、一端が前記タイロッド１５ｃ，１５ｃに結合され、他端が操向輪１６，１６に結合されたナックルアーム１５ｄ，１５ｄと、を有して構成されている。
【００１９】
(4)制御コントローラ
制御コントローラは、２つの電源１８，１８により処理演算等を行う２つの制御コントローラ１９，１９により二重系が構成されている。
【００２０】
前記制御コントローラ１９は、操舵部の舵角センサー１、エンコーダ２、トルクセンサー３，３、ホールICと、転舵部のエンコーダ１０、舵角センサー１１、トルクセンサー１２，１２、ホールIC、車速センサー２１からの検出値が入力される。
【００２１】
制御コントローラ１９は、各センサーの検出値に基づいて、反力モータ５および転舵モータ１４の制御量を設定し、各モータ４，１４を駆動制御する。また、制御コントローラ１９は、システムが正常に作動している間は、クラッチ９を解放し、システムに異常が発生した場合には、クラッチ９を締結させ、ハンドル６と操向輪１６，１６を機械的に連結させる。
【００２２】
次に、作用を説明する。
［反力モータの制御量設定］
制御コントローラ１９において、反力モータ５の制御量Ｔhは、下記の式(1)に基づいて設定される。
Ｔh＝Ｋp×θ＋Ｋd×dθ/dt＋Ｋdd×d2θ/dt2＋Ｄ×Ｋf×Ｆ  …(1)
ここで、θは操舵角、Ｋpは操舵角ゲイン、Ｋdは操舵角速度ゲイン、Ｋddは操舵角加速度ゲイン、Ｄは路面反力係数、Ｋfは路面反力ゲインである。
【００２３】
式(1)において、右辺第１項、第２項および第３項では、操舵角θに基づく操舵反力の制御量が設定され、右辺第４項では、路面反力Ｆに基づく制御量が設定されるため、路面からタイヤに作用する力の影響を操舵反力トルクに反映させることができる。なお、操舵角加速度d2θ/dt2および操舵角速度dθ/dtは、舵角センサー１の検出値から算出する（操舵角加速度検出手段および操舵角速度検出手段に相当）。
【００２４】
［手放し状態に応じた制御量の設定］
ここで、式(1)において、路面反力に基づく操舵反力トルク反映量を決める路面反力ゲインＫfは、操舵状態により値を変化させる。図２は、実施例１の制御コントローラ１９で実行される路面反力ゲインＫfの設定制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００２５】
ステップＳ１では、各センサー信号を読み込み、ステップＳ２へ移行する。
【００２６】
ステップＳ２では、ステップＳ１で読み込んだハンドル側のトルクセンサー３，３のセンサー信号から、手放し状態であるかどうかを判定する（手放し検出手段に相当）。YESの場合にはステップＳ４へ移行し、NOの場合にはステップＳ３へ移行する。手放し判定は、トルクセンサー３，３のセンサー信号が所定値以下の場合とする。
ここで、所定値は、トルクセンサー３，３のヒステリシス特性で、トルク入力がゼロ相当のときのヒステリシス値範囲から設定する。
【００２７】
ステップＳ３では、ステップＳ２で手放し状態ではないと判定されたため、路面反力ゲインＫfをあらかじめ設定されたHigh値とし（操舵反力補正手段に相当）、リターンへ移行する。
【００２８】
ステップＳ４では、ステップＳ２で手放し状態であると判定されたため、路面反力ゲインＫfを、High値よりも小さなLow値とし、リターンへ移行する。
【００２９】
すなわち、手放し状態の場合は、適度なハンドル復元性となるように路面反力ゲインＫfを小さめに設定し、路面反力Ｆに基づく制御量を小さくする。一方、非手放し状態の場合は適度な操舵反力となるように路面反力ゲインＫfを大きめに設定し、路面反力Ｆに基づく制御量を大きくする。
【００３０】
［非手放し時における操舵トルクに応じた制御量の設定］
式(1)において、非手放し時には、路面反力に基づく操舵反力トルク反映量を決める路面反力係数Ｄを、操舵トルクに応じて値を変化させる。
【００３１】
図３は、ハンドル側のトルクセンサー３，３値に応じた路面反力係数Ｄの設定マップであり、路面反力係数Ｄは、手放し時に対応するトルクセンサー値の範囲内では一定の最小値であり、非手放し時では、トルクセンサー値の絶対値が大きくなるほど大きな値となるように設定されている。また、操舵反力トルクが過大となるのを防止するため、トルクセンサー値の絶対値がある値を超えた場合には、一定の最大値となるように設定されている。
【００３２】
［操舵状態に応じた制御量の設定］
式(1)において、操舵角θに基づく操舵反力の制御量を設定するための操舵角ゲインＫpは、操舵角θに応じて変化させる。図４に示すように、操舵角ゲインＫpは、操舵角θの絶対値が大きくなるほど大きくなるように設定されている。また、操舵角ゲインＫpは、車速が高くなるほど大きくなるように設定される。
【００３３】
また、式(1)において、操舵角加速度d2θ/dt2に基づく操舵反力の制御量を設定するための操舵角加速度ゲインＫddは、操舵角加速度d2θ/dt2に応じて変化させる。図５に示すように、操舵角加速度ゲインＫddは、操舵角加速度d2θ/dt2の絶対値が大きくなるほど大きくなるように設定されている。また、操舵角加速度ゲインＫddは、車速が高くなるほど大きくなるように設定されている。
【００３４】
さらに、式(1)において、操舵角速度dθ/dtに基づく操舵反力の制御量を設定するための操舵角速度ゲインＫdは、操舵角速度dθ/dtに応じて変化させる。図６に示すように、操舵角速度ゲインＫdは、操舵角速度dθ/dtの絶対値が大きくなるほど大きくなるように設定されている。また、操舵角速度ゲインＫdは、車速が高くなるほど大きくなるように設定されている。
【００３５】
［路面反力に応じた制御量の設定］
式(1)において、路面反力ゲインＫfを、High値とLow値との２値ではなく、路面反力Ｆに応じて変化させても良い。この場合、路面反力ゲインＫfを、路面反力Ｆの絶対値が大きくなるほど大きくなるように設定する（図７）。
【００３６】
［背景技術］
従来のステア・バイ・ワイヤシステムでは、運転者への的確な路面フィールを伝達するために、路面反力に応じた制御量を操舵反力トルクに付加している。例えば、特開平１０−２１７９８８号公報に記載の技術では、操舵力演算器において、操舵力センサーの検出結果を基に操舵軸に付与された操舵力Ｔを演算すると共に、操舵力Ｔが付与された方向の操舵軸を回転させるための制御量ａＴを演算する。転舵反力演算器では、転舵反力センサーの検出結果を基に、転舵軸に付与された転舵反力Ｆを演算する。操舵軸モータ制御回路は、これら操舵力演算器と転舵反力演算器との演算結果を基に、操舵軸の回転制御量Ｍmを下記の式によって算出し、回転制御量Ｍmに応じた反力制御信号を操舵軸モータに出力する。
なお、下記の式中、Ｇmは出力信号のゲインを示すゲイン係数である。
Ｍm＝Ｇm×（ａＴ−Ｆ）  …(2)
【００３７】
ところが、上記従来技術では、操舵時に適度な重さとなるように操舵反力Ｍmを設定した場合、手放し時にはハンドル復元力が大きくなり過ぎるため、ハンドルがニュートラルを超えてオーバーシュートが発生する。よって、手放し開始から、ヨーレートや横速度等、車両の状態量変化が収束するまでの時間が長く（例えば、図８の収束時間8s）、収斂性が悪いという問題があった。
【００３８】
［手放し／非手放しに応じた操舵反力可変作用］
これに対し、実施例１の車両用操舵装置では、非手放し時には手放し時と比較して路面反力に応じた操舵反力トルクを小さくすることにより、上記問題を解決している。
【００３９】
図９(a)に、非手放し時の操舵角に対する操舵反力トルク、図９(b)に、手放し時の操舵角に対する操舵反力トルクを示す。非手放し時には、路面反力ゲインＫfがHigh値に設定されるため、切り戻し時においても、運転者には操舵角に応じた操舵反力トルクが伝達される。
【００４０】
一方、手放し時には、路面反力ゲインＫfがLow値に設定されるため、路面反力Ｆに応じた操舵反力Ｋf×Ｆは、非手放し時よりも小さくなる。よって、手放し時の操舵角に応じた操舵反力トルクは、非手放し時よりも小さくなる。よって、図１０に示すように、手放し後においてオーバーシュートの発生が防止されるため、手放し開始から、ヨーレートや横加速度等、車両の状態量変化が収束するまでの時間を、従来よりも短縮することができる（収束時間2s）。
【００４１】
［操舵トルクに応じた操舵反力可変作用］
実施例１では、非手放し時には、操舵トルクが大きくなるほど操舵反力トルクを大きくするため、手放し時と非手放し時の切り替えにおいて、係数ＫfはLow値とHigh値とでステップ的に変化するのに対し、滑らかにＤが変化するため、より自然にハンドル復元性と路面フィールとの両立を実現できる。
【００４２】
次に、効果を説明する。
実施例１の車両用操舵制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
【００４３】
(1) 操舵入力を受ける操舵部(1)と機械的に切り離され、操舵入力に応じて操向輪１６，１６を転舵する転舵部(3)と、操舵部(1)に対し転舵部(3)の転舵状態に応じた操舵反力を付与する反力モータ５と、操舵部(1)が手放し状態か否かを検出する手放し検出手段と、手放し状態を検出したとき、非手放し状態よりも操舵反力を小さくする操舵反力補正手段と、を備えるため、手放し時の適度な復元性の実現と、非手放し時の運転者への的確な路面フィール伝達の実現とを両立できる。
【００４４】
(2) 路面反力Ｆを検出するトルクセンサー１２，１２を備え、反力モータ５は、路面反力Ｆに応じた操舵反力Ｋf×Ｆを付与し、操舵反力補正手段は、手放し状態を検出したとき、ＫfをLow値として路面反力に応じた操舵反力量を小さくするため、手放し時は適度なハンドル復元性を実現し、非手放し時は運転者に的確な路面フィールを提供できる。
【００４５】
(3) 操舵トルクを検出するトルクセンサー３，３を備え、操舵反力補正手段は、手放し状態を検出していないとき、操舵トルクが小さいほど、路面反力に応じた操舵反力を小さくするため、手放し時と非手放し時との切り替えにおいて、滑らかに切り替えができるため、より自然なハンドル復元性と操舵感との両立を実現できる。
【実施例２】
【００４６】
実施例２は、手放し時において、操舵角に基づく操舵反力トルク反映量を変化させる例である。なお、実施例２の構成は、実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００４７】
実施例２では、制御コントローラ１９において、反力モータ５の制御量Ｔhは、下記の式(3)に基づいて設定される。
Ｔh＝Ｋp×θ＋Ｋd×dθ/dt＋Ｋdd×d2θ/dt2＋Ｋf×Ｆ  …(3)
【００４８】
図１１は、実施例２の制御コントローラ１９で実行される操舵角ゲインＫpの設定制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、ステップＳ１およびステップＳ２では、図２のステップＳ１およびステップＳ２と同一の処理を行うため、説明を省略する。
【００４９】
ステップＳ１３では、ステップＳ１２で手放し状態ではないと判定されたため、操舵角ゲインＫpをあらかじめ設定されたHigh値とし（操舵反力補正手段に相当）、リターンへ移行する。
【００５０】
ステップＳ１４では、ステップＳ１２で手放し状態であると判定されたため、操舵角ゲインＫpをHigh値よりも小さなLow値とし、リターンへ移行する。
【００５１】
すなわち、操舵角ゲインＫpは、ハンドル６を中立点（ニュートラル位置）に戻すバネトルク成分であるため、手放し時は、ハンドル戻りが中立点を超えてオーバーシュートしない程度に適度なハンドル復元性となるように値を小さめに設定し、非手放し時は、適度な操舵反力トルクとなるように大きめに設定する。
【００５２】
なお、他の方法として、ハンドル側のトルクセンサー３，３の検出値に応じてＫp×θ分を変化させても良い。この場合、反力モータ５の制御量Ｔhは、下記の式(4)に基づいて演算される。
Ｔh＝Ａ×Ｋp×θ＋Ｋd×dθ/dt＋Ｋdd×d2θ/dt2＋Ｄ×Ｋf×Ｆ  …(4)
ここで、Ａは、操舵トルクの絶対値に比例して設定される操舵角係数である。図１２に示すように、操舵角係数Ａは、手放し時に対応するトルクセンサー値の範囲内では一定の最小値であり、非手放し時では、トルクセンサー値の絶対値が大きくなるほど大きな値となるように設定されている。また、操舵反力トルクが過大となるのを防止するため、トルクセンサー値の絶対値がある値を超えた場合には、一定の最大値となるように設定されている。
【００５３】
式(4)に基づいて制御量Ｔhを設定することにより、操舵トルクに応じて操舵角係数Ａが滑らかに変化するため、より自然なハンドル復元性と適度な操舵反力トルクとを実現できる。なお、舵角戻り後にハンドル６が中立位置まで復帰しない場合には、Ｋpを大きくしても良い。
【００５４】
以上のように、手放し時のバネ反力分Ｋpを小さくすることで、実施例１と同様に、ハンドル復元時のオーバーシュート量が減少し、車両挙動の収斂性を向上させることができる。また、復元力が不足し、ハンドル６が中立点まで復帰しないような舵角残りが生じるときは、Ｋpを大きくすることで、舵角残りを減少させることができる。
【００５５】
次に、効果を説明する。
実施例２の車両用操舵制御装置にあっては、実施例１の効果(1)に加え、以下に列挙する効果が得られる。
【００５６】
(4) 操舵角θを検出する舵角センサー１を備え、反力モータ５は、操舵角θに応じた操舵反力Ｋp×θを付与し、操舵反力補正手段は、手放し状態を検出したとき、操舵角θに応じた操舵反力量Ｋp×θを小さくするため、手放し時のオーバーシュート量を減少させ、車両挙動の収斂性を向上させることができる。
【実施例３】
【００５７】
実施例３は、手放し時において、操舵角加速度に基づく操舵反力トルク反映量を変化させる例である。なお、実施例３の構成は、実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００５８】
実施例３では、反力モータ５の制御量を設定する式(1)において、操舵角加速度ゲインＫddを、手放し時と非手放し時とで変化させる。非手放し時には、操舵角加速度ゲインＫddをあらかじめ設定されたHigh値とし、手放し時には、操舵角加速度ゲインＫddをHigh値よりも小さなLow値とする。
【００５９】
すなわち、Ｋddは慣性トルク成分であり、小さいほどハンドル６の収斂周波数が高くなる。よって、手放し時には適度なハンドル復元性となるようにＫddの値を小さめに設定し、非手放し時には適度な操舵慣性感となるようにＫddの値を大きめに設定する。
【００６０】
なお、他の方法として、ハンドル側のトルクセンサー３，３の検出値に応じてＫdd×d2θ/dt2分を変化させても良い。この場合、反力モータ５の制御量Ｔhは、下記の式(5)に基づいて演算される。
Ｔh＝Ａ×Ｋp×θ＋Ｋd×dθ/dt＋Ｃ×Ｋdd×d2θ/dt2＋Ｄ×Ｋf×Ｆ  …(5)
ここで、Ｃは操舵トルクの絶対値に比例して設定される操舵角加速度係数である。図１２に示すように、操舵角加速度係数Ｃは、手放し時に対応するトルクセンサー値の範囲内では一定の最小値であり、非手放し時では、トルクセンサー値の絶対値が大きくなるほど大きな値となるように設定されている。また、操舵反力トルクが過大となるのを防止するため、トルクセンサー値の絶対値がある値を超えた場合には、一定の最大値となるように設定されている。
【００６１】
式(5)に基づいて制御量Ｔhを設定することにより、操舵トルクに応じて操舵角加速度係数Ｃが滑らかに変化するため、より自然なハンドル復元性と適度な操舵反力トルクとを実現できる。
【００６２】
次に、効果を説明する。
実施例３の車両用操舵制御装置にあっては、実施例１の効果(1)に加え、以下の効果が得られる。
【００６３】
(5) 操舵角加速度を検出する操舵角加速度検出手段を備え、反力モータ５は、操舵角加速度d2t/dt2に応じた操舵反力kdd×d2t/dt2を付与し、操舵反力補正手段は、手放し状態を検出したとき、操舵角加速度d2t/dt2に応じた操舵反力量kdd×d2t/dt2を小さくするため、手放し時において、ハンドル６の収斂周波数が高まり、収斂性を向上させることができる。
【実施例４】
【００６４】
実施例４は、手放し時において、操舵角速度に基づく操舵反力トルク反映量を変化させる例である。なお、実施例４の構成は、実施例１と同様であるため説明を省略する。
【００６５】
実施例４では、反力モータ５の制御量を設定する式(1)において、操舵角速度ゲインＫdを、手放し時と非手放し時とで変化させる。非手放し時には、操舵角速度ゲインＫdをあらかじめ設定されたHigh値とし、手放し時には、操舵角速度ゲインＫdをHigh値よりも小さなLow値とする。
【００６６】
すなわち、Ｋdは粘性トルク成分であり、大きいほど手放し時のハンドル６の収斂減衰が高くなる。よって、手放し時には適度なハンドル復元性となるように値を大きめに設定し、非手放し時には適度な操舵粘性感となるように小さめに設定する。
【００６７】
なお、他の方法として、ハンドル側のトルクセンサー３，３の検出値に応じてＫd×dθ/dtを変化させても良い。この場合、反力モータ５の制御量Ｔhは、下記の式(6)に基づいて演算される。
Ｔh＝Ａ×Ｋp×θ＋Ｂ×Ｋd×dθ/dt＋Ｃ×Ｋdd×d2θ/dt2＋Ｄ×Ｋf×Ｆ  …(6)
ここで、Ｂは操舵トルクの絶対値に比例して設定される操舵角速度係数である。図１３に示すように、操舵角速度係数Ｂは、手放し時に対応するトルクセンサー値の範囲内では一定の最小値であり、非手放し時では、トルクセンサー値の絶対値が大きくなるほど大きな値となるように設定されている。また、操舵反力トルクが過大となるのを防止するため、トルクセンサー値の絶対値がある値を超えた場合には、一定の最大値となるように設定されている。
【００６８】
式(6)に基づいて制御量Ｔhを設定することにより、操舵トルクに応じて操舵角速度係数Ｂが滑らかに変化するため、より自然なハンドル復元性と適度な操舵反力トルクとを実現できる。なお、式(6)において、手放し時には操舵角θは減少方向のため、右辺第２項は、他の項とは逆符号となる。
【００６９】
次に、効果を説明する。
実施例４の車両用操舵装置にあっては、実施例１の効果(1)に加え、以下の効果が得られる。
【００７０】
(6) 操舵角速度dθ/dtを検出する操舵角速度検出手段を備え、反力モータ５は、操舵角速度dθ/dtに応じた操舵反力Ｋd×dθ/dtを付与し、操舵反力補正手段は、手放し状態を検出したとき、操舵角速度dθ/dtに応じた操舵反力量を小さくするため、手放し時、ハンドル６の収斂減衰が高まり、収斂性を向上させることができる。
【００７１】
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜４に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１〜４に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施例１の車両用操舵装置を示す全体システム図である。
【図２】実施例１の制御コントローラ１９で実行される路面反力ゲインＫfの設定制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】ハンドル側のトルクセンサー３，３値に応じた路面反力係数Ｄの設定マップである。
【図４】操舵角θに応じた操舵角ゲインＫpの設定マップである。
【図５】操舵角加速度d2θ/dt2に応じた操舵角加速度ゲインＫddの設定マップである。
【図６】操舵角速度dθ/dtに応じた操舵角速度ゲインＫdの設定マップである。
【図７】非手放し時における路面反力Ｆに応じた路面反力ゲインＫfの設定マップである。
【図８】手放し時におけるオーバーシュートを示す従来例である。
【図９】実施例１の手放し時操舵反力低減作用を示す説明図である。
【図１０】実施例１の手放し時におけるオーバーシュート防止作用を示す図である。
【図１１】実施例２の制御コントローラ１９で実行される操舵角ゲインＫpの設定制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】実施例２の操舵角係数Ａおよび実施例３の操舵角加速度係数Ｃの設定マップである。
【図１３】実施例４の操舵角加速度係数Ｂの設定マップである。
【符号の説明】
【００７３】
１  舵角センサー
２  エンコーダ
３  トルクセンサー
５  反力モータ
６  ハンドル
７  ケーブルコラム
８ａ  コラムシャフト
８ｂ  プーリシャフト
９  クラッチ
１０  エンコーダ
１１  舵角センサー
１２  トルクセンサー
１４  転舵モータ
１５  ステアリング機構
１６  操向輪
１７  ピニオンシャフト
１８  電源
１９  制御コントローラ
【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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【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１２】
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【図１３】
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