(57)【要約】【課題】  操舵フィーリングの向上と車両の安定性向上を同時に図ることができる操舵装置を提供する。【解決手段】  ヨーレートセンサ１８で検出された実ヨーレートに応じて反力補償電流を算出するヨーレート反力補償電流算出部３５と、少なくとも操舵角と車速に応じて設定される規範ヨーレートと前記実ヨーレートとの偏差に応じて反力補償電流を算出するヨーレート偏差反力補償電流算出部３６とを備え、前記偏差が大きくなるにしたがって、ヨーレート反力補償電流算出部３５の寄与度を小さくし、ヨーレート偏差反力補償電流算出部３６の寄与度を大きくした。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーレート検出手段で検出された実ヨーレートに応じて操舵反力成分を制御するヨーレート反力成分制御手段と、
少なくとも操舵角と車速に応じて設定される規範ヨーレートと前記実ヨーレートとの偏差に応じて操舵反力成分を制御するヨーレート偏差反力成分制御手段と、
を備え、前記偏差が大きくなるにしたがって、前記ヨーレート反力成分制御手段の寄与度を小さくし、前記ヨーレート偏差反力成分制御手段の寄与度を大きくしたことを特徴とする操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体（例えば、車両）の操舵装置に関し、特に、反力成分制御手段を備えた操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用操舵装置として電動パワーステアリング装置が知られている。電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに結合されたステアリングシャフトと転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に連結されるとともに、操舵力を補助するための電動機が前記転舵機構に連係されていて、一般に、ステアリングシャフトに作用する操舵トルクが大きいほど補助操舵力（アシスト力）が大きくなるように前記電動機の駆動トルク指令値（駆動電流値）を制御している。
【０００３】
また、この電動パワーステアリング装置には、外乱（例えば横風など）に起因する車両の不整挙動を抑制するために、車両挙動（例えばヨーレート）を検出手段で検出し、この車両挙動を打ち消す方向の駆動トルク補正値を算出し、操舵トルクに応じて設定したベース駆動トルク指令値から前記駆動トルク補正値を減算して駆動トルク指令値とし、前記電動機を制御するものがある（例えば、特許文献１参照）。
例えば、車両挙動としてヨーレートを用いる場合、従来は一般に、ヨーレートが大きくなるにしたがって前記駆動トルク補正値が大きくなるように制御している。換言すると、ヨーレートが大きくなるにしたがって電動機による補助操舵力（アシスト力）が減るように電動機の駆動トルク制御を行っている。したがって、駆動トルク補正値は補助操舵力（アシスト力）に対する反力成分（操舵反力成分）と言える。
このように構成した場合、通常の旋回走行時などにおいてヨーレートが発生した場合にも、これを抑制する方向、すなわち車両を直進状態に復帰させる方向に駆動トルク補正値が発生し、補助操舵力（アシスト力）が減じられる。
したがって、ヨーレートに応じて反力制御を行うと、操舵安定性が良くなり、操舵フィーリングを向上させることができる。
【０００４】
また、外乱（例えば横風など）に起因する車両の不整挙動を抑制する別の制御手法として、操舵角と車速から決定される規範ヨーレートと、ヨーレートセンサで検出された実ヨーレートとの偏差（以下、ヨーレート偏差という）をゼロにする方向の駆動トルク補正値を算出し、操舵トルクに応じて設定したベース駆動トルク指令値から前記駆動トルク補正値を減算して駆動トルク指令値とし、前記電動機を制御するものもある（例えば、特許文献２参照）。この場合も、ヨーレート偏差に基づいて算出される駆動トルク補正値が大きいほど補助操舵力（アシスト力）が減じられるので、この駆動トルク補正値は補助操舵力（アシスト力）に対する反力成分（操舵反力成分）と言える。
このようにヨーレート偏差に応じて反力制御を行うと、アンダーステアを抑制したりオーバーステアを防止することができるので、車両の安定性を向上させることができる。
【特許文献１】特許第３２２９０７４号公報
【特許文献２】特許第３１１０８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ヨーレートに応じて反力制御を行った場合には、操舵フィーリングは向上するものの、ヨーレートが予想外に大きいときや小さいとき（すなわち、ヨーレート偏差が大きいとき）に、車両の安定性（アンダーステアの抑制、オーバーステアの防止）を向上させるのには不十分であった。
一方、ヨーレート偏差に応じて反力制御を行った場合には、偏差が大きいときの車両の安定性は改善されるが、偏差が小さいときにこの制御が行われると却って操舵フィーリングの悪化を招くことがある。
そこで、この発明は、操舵フィーリングの向上と車両の安定性向上を同時に図ることができる操舵装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ヨーレート検出手段（例えば、後述する実施例におけるヨーレートセンサ１８）で検出された実ヨーレートに応じて操舵反力成分を制御するヨーレート反力成分制御手段（例えば、後述する実施例におけるヨーレート反力補償電流算出部３５）と、少なくとも操舵角と車速に応じて設定される規範ヨーレートと前記実ヨーレートとの偏差に応じて操舵反力成分を制御するヨーレート偏差反力成分制御手段（例えば、後述する実施例におけるヨーレート偏差反力補償電流算出部３６）と、を備え、前記偏差が大きくなるにしたがって、前記ヨーレート反力成分制御手段の寄与度を小さくし、前記ヨーレート偏差反力成分制御手段の寄与度を大きくしたことを特徴とする操舵装置である。
このように構成することにより、ヨーレートの大きさに関わらず、操舵反力成分は、規範ヨーレートと前記実ヨーレートとの偏差（以下、ヨーレート偏差という）が比較的に小さいときにはヨーレート反力成分制御手段の影響を大きく受け、ヨーレート偏差が比較的に大きいときにはヨーレート偏差反力成分制御手段の影響を大きく受ける。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明によれば、ヨーレートの大きさに関わらず、ヨーレート偏差が比較的に小さいときには操舵反力成分はヨーレート反力成分制御手段の影響を大きく受けるので、操舵安定性が良好になり、操舵フィーリングを向上させることができ、一方、ヨーレート偏差が比較的に大きいときには操舵反力成分はヨーレート偏差反力成分制御手段の影響を大きく受けるので、アンダーステアを抑制したりオーバーステアを防止することができ、車両の安定性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】
【０００８】
以下、この発明に係る操舵装置の実施例を図１および図２の図面を参照して説明する。なお、以下の実施例においては、この発明を電動パワーステアリング装置に適用した態様で説明する。
初めに、図１を参照して、電動パワーステアリング装置の構成を説明する。電動パワーステアリング装置は手動操舵力発生機構１を備えており、この手動操舵力発生機構１は、ステアリングホイール（操作子）３に一体結合されたステアリングシャフト４が、ユニバーサルジョイントを有する連結軸５を介してラック＆ピニオン機構のピニオン６に連結されて構成されている。ピニオン６は、車幅方向に往復動し得るラック軸７のラック歯７ａに噛合し、ラック軸７の両端には、タイロッド８，８を介して転舵輪としての左右の前輪９，９が連係されている。この構成により、ステアリングホイール３の操舵時に通常のラック＆ピニオン式の転舵操作が可能であり、前輪９，９を転舵させて車両の向きを変えることができる。ラック軸７とタイロッド８，８は転舵機構を構成する。
【０００９】
また、ラック軸７と同軸上に、手動操舵力発生機構１による操舵力を軽減するための補助操舵力を供給する電動機１０が配設されている。この電動機１０により供給される補助操舵力は、ラック軸７に対してほぼ平行に設けられたボールねじ機構１２を介して推力に変換され、ラック軸７に作用せしめられる。そのために、ラック軸７を挿通させた電動機１０のロータに駆動側ヘリカルギヤ１１を一体的設け、この駆動側ヘリカルギヤ１１に噛合する従動側ヘリカルギヤ１３を、ボールねじ機構１２のスクリューシャフト１２ａの一端に設け、ボールねじ機構１２のナット１４をラック７に固定している。
【００１０】
ステアリングシャフト４には、ステアリングシャフト４の操舵角を検出するための操舵角センサ（操舵角検出手段）１５が設けられ、前記ラック＆ピニオン機構（６，７ａ）を収容するステアリングギアボックス（図示略）内には、ピニオン６に作用する操舵トルクを検出するための操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）１６が設けられている。操舵角センサ１５は検出した操舵角に対応する電気信号を、操舵トルクセンサ１６は検出した操舵トルクに対応する電気信号を、それぞれステアリング制御装置（ＥＣＵ）２０に出力する。
また、車体の適所には、車両のヨーレート（車両挙動）を検出するヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）１８と、車速を検出する車速センサ１９とが取り付けられている。ヨーレートセンサ１８は検出したヨーレートに対応する電気信号を、車速センサ１９は車速に対応した電気信号を、それぞれＥＣＵ２０に出力する。
【００１１】
そして、ＥＣＵ２０は、これらセンサ１５，１６，１８，１９からの入力信号を処理して得られる制御信号により電動機１０に供給すべき目標電流を決定し、駆動回路５０を介して電動機１０に供給することにより電動機１０の出力トルクを制御し、ステアリング操作における補助操舵力を制御する。
【００１２】
次に、図２の制御ブロック図を参照して、この実施例における電動機１０に対する電流制御を説明する。
ＥＣＵ２０は、ベース電流算出部３１と、イナーシャ補償電流算出部３２と、ダンパ補償電流算出部３３と、反力補償電流算出部３４とを備えている。
ベース電流算出部３１においては、操舵トルクセンサ１６および車速センサ１９の出力信号に基づき、ベース電流テーブル（図示略）を参照して、操舵トルクと車速に応じたベース電流値が決定される。ここで、ベース電流テーブルは、操舵トルクが大きくなるにしたがってベース電流が大きくなり、車速が大きくなるにしたがってベース電流が小さくなるように設定されている。
【００１３】
イナーシャ補償電流算出部３２は、操舵トルクセンサ１６の出力信号を時間微分して得た微分値（すなわち、操舵トルクの時間微分値）と車速センサ１５で検出された車速に基づき、イナーシャ補償電流マップ（図示略）を参照して、操舵トルクの時間微分値と車速に応じたイナーシャ補償電流を算出する。このイナーシャ補償電流は、モータ１０およびこのステアリングシステムの慣性モーメントを打ち消すために電動機１０に流す電流である。
【００１４】
ダンパ補償電流算出部３３は、操舵角センサ１５の出力信号を時間微分して得た微分値（すなわち、操舵角速度）と車速センサ１５で検出された車速に基づいて、ダンパ補償電流マップ（図示略）を参照して、操舵角速度と車速に応じたダンパ補償電流を算出する。この実施例のダンパ補償電流マップでは、操舵角速度が大きくなるにしたがってダンパ補償電流が大きくなるように設定されている。
反力補償電流算出部３４は、ヨーレートおよびヨーレート偏差に基づいて反力補償電流Ｉｒを算出する。反力補償電流算出部３４については後で詳述する。
【００１５】
そして、ＥＣＵ２０は、ベース電流算出部３１で算出したベース電流に、イナーシャ補償電流算出部３２で算出したイナーシャ補償電流を加算し、ダンパ補償電流算出部３３で算出したダンパ補償電流を減算し、反力補償電流算出部３４で算出した反力補償電流Ｉｒを減算して目標電流を算出する。この目標電流は駆動回路５０に入力され、駆動回路５０は電動機１０に流れる電流が前記目標電流と一致するように制御し、これにより電動機１０の出力トルクを制御して、補助操舵力を制御する。
したがって、この実施例の電動パワーステアリング装置においては、反力補償電流算出部３４において設定される反力補償電流Ｉｒは操舵アシスト力に対する反力成分（つまり、操舵反力成分）ということができる。
【００１６】
反力補償電流算出部３４について詳述する。反力補償電流算出部３４は、ヨーレート反力補償電流算出部（ヨーレート反力成分制御手段）３５と、ヨーレート偏差反力補償電流算出部（ヨーレート偏差反力成分制御手段）３６とを備えている。
ヨーレート反力補償電流算出部３５は、ヨーレートセンサ１８の出力信号に基づき、ヨーレート反力補償電流テーブル（図示略）を参照して、ヨーレート反力補償電流Ｉｒ１を算出する。ここで、ヨーレート反力補償電流テーブルは、ヨーレートが大きくなるにしたがってヨーレート反力補償電流Ｉｒ１が大きくなるように（換言すると、操舵反力成分が大きくなるように）設定されている。
【００１７】
ヨーレート偏差反力補償電流算出部３６では、初めに、規範ヨーレート算出部３７において、車速センサ１９の出力信号と操舵角センサ１５の出力信号に基づき、規範ヨーレートテーブル（図示略）を参照して、車速と操舵角に応じた規範ヨーレートを算出し、規範ヨーレート信号として出力する。車両のヨーレートは、少なくとも車速と操舵角から予測可能であり、予め実験的にあるいは計算により車速と操舵角に応じたヨーレートを設定することができ、このようにして設定されるヨーレートをこの出願では規範ヨーレートと定義する。規範ヨーレートテーブルは、車速と操舵角に応じた規範ヨーレートが格納されたテーブルである。
【００１８】
次に、規範ヨーレート算出部３７の出力信号とヨーレートセンサ１８の出力信号の差を算出する。すなわち、規範ヨーレート算出部３７で算出した規範ヨーレートとヨーレートセンサ１８で検出された実ヨーレートとの偏差（以下、ヨーレート偏差と称す）を算出する。
そして、ヨーレート偏差反力補償電流算出部３６は、制御器（例えばＰＩＤ制御器）３８においてヨーレート偏差がゼロになるようにヨーレート偏差反力補償電流Ｉｒ２を算出する。
【００１９】
反力補償電流算出部３４は、基本的には、ヨーレート反力補償電流算出部３５で算出したヨーレート反力補償電流Ｉｒ１と、ヨーレート偏差反力補償電流算出部３６で算出したヨーレート偏差反力補償電流Ｉｒ２とを加算した和（Ｉｒ１＋Ｉｒ２）を反力補償電流Ｉｒとして出力するのであるが、この操舵装置においては、ヨーレート偏差の大きさに応じてヨーレート反力補償電流算出部３５の寄与度とヨーレート偏差反力補償電流算出部３６の寄与度を変えている。
詳述すると、反力補償電流算出部３４において、ヨーレート制御ゲインテーブル39を参照してヨーレート偏差に応じたヨーレート制御ゲインＧｙを算出し、ヨーレート偏差制御ゲインテーブル４０を参照してヨーレート偏差に応じたヨーレート偏差制御ゲインＧｄを算出する。
【００２０】
ヨーレート制御ゲインテーブル３９は、ヨーレート偏差が第１の所定値以下のときはヨーレート制御ゲインＧｙが１で一定であり、前記第１の所定値を超えるとヨーレート偏差が大きくなるにしたがってヨーレート制御ゲインＧｙが徐々に小さくなっていき、最終的にヨーレート制御ゲインＧｙが０となるように設定されている。
一方、ヨーレート偏差制御ゲインテーブル４０は、ヨーレート偏差が第２の所定値以下のときはヨーレート偏差制御ゲインＧｄが０で一定であり、前記第２の所定値を超えるとヨーレート偏差が大きくなるにしたがってヨーレート偏差制御ゲインＧｄが徐々に大きくなっていき、最終的にヨーレート偏差制御ゲインＧｄが１となるように設定されている。前記第２の所定値は前記第１の所定値と同じ値であってもよいし異なる値であってもよい。
つまり、ヨーレート偏差が小さいときには、ヨーレート制御ゲインＧｙは大きい値に設定され、ヨーレート偏差制御ゲインＧｄは小さい値に設定されるが、ヨーレート偏差が大きくなるとこれが逆転し、ヨーレート制御ゲインＧｙは小さい値に設定され、ヨーレート偏差制御ゲインＧｄは大きい値に設定されることになる。
【００２１】
そして、反力補償電流算出部３４は、ヨーレート反力補償電流算出部３５から出力されるヨーレート反力補償電流Ｉｒ１にヨーレート制御ゲインテーブル３９で算出したヨーレート制御ゲインＧｙを乗じて得た積（Ｉｒ１・Ｇｙ）と、ヨーレート偏差反力補償電流算出部３６から出力されるヨーレート偏差反力補償電流Ｉｒ２にヨーレート偏差制御ゲインテーブル４０で算出したヨーレート偏差制御ゲインＧｄを乗じて得た積（Ｉｒ２・Ｇｄ）とを加算し、その和（Ｉｒ１・Ｇｙ＋Ｉｒ２・Ｇｄ）を反力補償電流Ｉｒとして出力する（Ｉｒ＝Ｉｒ１・Ｇｙ＋Ｉｒ２・Ｇｄ）。
【００２２】
このように反力補償電流Ｉｒを設定しているので、この操舵装置では、ヨーレート偏差が小さいほど、ヨーレート反力補償電流算出部３５の反力補償電流（換言すれば操舵反力成分、以下同様）Ｉｒに対する寄与度が大きく、且つ、ヨーレート偏差反力補償電流算出部３６の反力補償電流Ｉｒに対する寄与度が小さい。したがって、ヨーレートの大きさに関わらず、ヨーレート偏差が比較的に小さいときには、反力補償電流Ｉｒはヨーレート反力補償電流Ｉｒ１の影響を大きく受け、その結果、操舵安定性が良好になり、操舵フィーリングを向上させることができる。
さらに、この操舵装置では、ヨーレート偏差が大きくなるにしたがって、ヨーレート反力補償電流算出部３５の反力補償電流Ｉｒに対する寄与度が小さくなり、ヨーレート偏差反力補償電流算出部３６の反力補償電流Ｉｒに対する寄与度が大きくなる。したがって、ヨーレートの大きさに関わらず、ヨーレート偏差が比較的に大きいときには、反力補償電流Ｉｒはヨーレート偏差反力補償電流Ｉｒ２の影響を大きく受け、その結果、アンダーステアを抑制しオーバーステアを防止することができるので、車両の安定性を向上させることができる。
したがって、この操舵装置によれば、操舵フィーリングの向上と車両の安定性向上という目的を同時に達成することができる。
【００２３】
〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、この発明に係る操舵装置は、前述した実施例の電動パワーステアリング装置への適用に限るものではなく、ステアリング・バイ・ワイヤ・システムの車両用操舵装置（ＳＢＷ）、アクティブ・ステアリング・システムの車両用操舵装置、バリアブル・ギヤ・レシオ・ステアリング・システムの車両用操舵装置（ＶＧＳ）にも適用可能である。
なお、ステアリング・バイ・ワイヤ・システムとは、操作子と転舵機構とが機械的に分離されていて、操作子に反力を作用させる反力モータと、転舵機構に設けられて転舵輪を転舵させる力を発生させるステアリングモータとを備えた操舵システムである。
アクティブ・ステアリング・システムとは、前輪舵角および後輪舵角を運転者のステアリング操作や車両の運動状況に応じて制御する操舵システムである。
バリアブル・ギヤ・レシオ・ステアリング・システムとは、操舵角の大きさに応じてステアリング・ギヤ・レシオを変更可能な操舵システムである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明に係る操舵装置の一実施例である電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図２】前記電動パワーステアリング装置の電動機に対する電流制御のブロック図である。
【符号の説明】
【００２５】
１８  ヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）
３５  ヨーレート反力補償電流算出部（ヨーレート反力成分制御手段）
３６  ヨーレート偏差反力補償電流算出部（ヨーレート偏差反力成分制御手段）
【図１】
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【図２】
2006088813.tif 000004