(57)【要約】【課題】ステア・バイ・ワイヤで動作する車両用操舵装置であって、車両の動作に対して遅れることなく良好な操舵フィーリングを付与できる車両用操舵装置を提供することを課題とする。【解決手段】車両Ｖに備わり、入力軸２ａと一体に回転するステアリングホイール２と、反力モータレゾルバ７ｂと、転舵輪６，６を転舵させる転舵装置５と、入力軸２ａに入力される回転動力が転舵装置５に伝達されない状態で、ステアリングホイール２の操舵角に対応した指令を転舵モータ５ａに与えて転舵輪６，６を転舵させる制御装置８と、を有する車両用操舵装置１とする。そして、制御装置８は、車両Ｖに発生すると予測される横加速度を、操舵角と車両Ｖの車速に基づいて算出し、算出した横加速度に基づいて算出する操舵反力トルクを入力軸２ａに付与してステアリングホイール２に操舵反力を発生させることを特徴とする。【選択図】図１
2015089807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に備わり、
運転者が回転操作する操作部と、
前記操作部の回転操作量を検出する回転操作量検出装置と、
転舵輪を転舵させる転舵機構と、
前記回転操作によって前記操作部に入力される回転動力が前記転舵機構に伝達されない状態で、前記回転操作量検出装置によって検出される前記回転操作量に対応した指令を前記転舵機構のアクチュエータに与えて前記転舵輪を転舵させる制御装置と、を有する車両用操舵装置であって、
前記制御装置は、前記車両に発生すると予測される横加速度を当該車両の走行状態に基づいて算出し、算出した前記横加速度に基づいて設定するトルクを前記操作部に付与して当該操作部に操舵反力を発生させることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記回転操作量検出装置は、前記操作部に付与されるトルクを発生する電動モータに備わるレゾルバであり、
前記制御装置は、
車速検出装置から入力される検出信号に基づいて前記車両の車速を算出し、
前記レゾルバから入力される検出信号に基づいて前記回転操作量を算出し、
前記車速と前記回転操作量を前記車両の走行状態として前記横加速度を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記横加速度の二次関数で示される値を含んで、前記操作部に付与されるトルクを設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記操作部と前記転舵機構の間に配設されて、
前記操作部から前記転舵機構への前記回転動力の伝達を遮断する動力遮断状態と、前記操作部から前記転舵機構へ前記回転動力を伝達する動力伝達状態と、が切り替わる動力伝達装置を有し、
前記制御装置は、
前記動力伝達装置が前記動力遮断状態に切り替わっているときに、
前記指令を前記転舵機構に与えて前記転舵輪を転舵させ、
前記操作部に前記操舵反力を発生させることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１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、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ステアリングバイワイヤ（ＳＢＷ）動作時に、ステアリングホイールに操舵反力を付与して良好な操舵フィーリングを確保する操舵制御装置（車両用操舵装置）が記載されている。
この操舵制御装置は、第１の操舵反力Ｆ１と、第２の操舵反力Ｆ２と、第３の操舵反力Ｆ３と、の合力を操舵反力Ｆの基準値としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１７５８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載される操舵制御装置において、第２の操舵反力Ｆ２は、走行時の車両に発生するヨーレートと横加速度に基づいて算出されている。このヨーレートや横加速度は、センサによって検出された検出値である。
しかしながら、ステアリングホイールが操作されてから、その操作によるヨーレートや横加速度が発生するまでには遅れが生じる。つまり、ステアリングホイールが操作されると転舵輪が転舵し、その後に車両が転向してヨーレートや横加速度が生じる。センサは、このときに生じるヨーレートや横加速度を検出する。このため、ステアリングホイールが操作されてからヨーレートや横加速度が検出されるまでに遅れが生じる。
したがって、ステアリングホイールに付与する操舵反力Ｆに、ヨーレートや横加速度がリアルタイムで反映されず、良好な操舵反力Ｆがリアルタイムに付与されないという問題がある。
【０００５】
また、センサが検出するヨーレートや横加速度には外乱が含まれる。したがって、特許文献１に記載される操舵制御装置において、ステアリングホイールに付与される操舵反力Ｆは、外乱による横加速度の変化に応じて変動する。例えば、平均すればゼロとなるような周期的に振動する外乱が発生する場合であっても操舵反力Ｆが周期的に変動し、運転者が違和感を感じる。このような外乱の検出をカットするためにフィルタ機能を設けることも可能である。しかしながら、一般的なフィルタは積分器であるため、センサによる検出がさらに遅れる。
【０００６】
そこで本発明は、ステア・バイ・ワイヤで動作する車両用操舵装置であって、車両の挙動に対して遅れることなく良好な操舵フィーリングを付与できる車両用操舵装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため本発明は、車両に備わり、運転者が回転操作する操作部と、前記操作部の回転操作量を検出する回転操作量検出装置と、転舵輪を転舵させる転舵機構と、前記回転操作によって前記操作部に入力される回転動力が前記転舵機構に伝達されない状態で、前記回転操作量検出装置によって検出される前記回転操作量に対応した指令を前記転舵機構のアクチュエータに与えて前記転舵輪を転舵させる制御装置と、を有する車両用操舵装置とする。そして、前記制御装置は、前記車両に発生すると予測される横加速度を当該車両の走行状態に基づいて算出し、算出した前記横加速度に基づいて設定するトルクを前記操作部に付与して当該操作部に操舵反力を発生させることを特徴とする。
【０００８】
本発明によると、操作部に操舵反力を発生させるトルク（操舵反力トルク）は、車両の走行状態から予測される横加速度に基づいて算出される。操舵反力トルクを算出する制御装置は、車速や操舵角などの車両の走行状態を取得できれば、発生が予測される横加速度を速やかに算出できる。したがって、車両の走行状態に応じた横加速度に基づいた操舵反力トルクが算出されて操作部に付与される。このため、実際に横加速度が発生するまでの遅れをともなうことなく、好適な操舵反力トルクが速やかに操作部に付与される。
また、発生が予測される横加速度は、車速や操舵角に基づいて算出される。したがって、実際にセンサなどで横加速度を検出する場合に比べてノイズの影響が少ない。よって、制御装置が算出する操舵反力トルクは、横加速度に生じるノイズの影響で変動しない。このため、安定した好適な操舵反力トルクが操作部に付与される。
そして、安定した好適な操舵反力トルクが速やかに操作部に付与されるため、良好な操舵フィーリングが速やかに車両用操舵装置に付与される。
【０００９】
また、本発明の前記回転操作量検出装置は、前記操作部に付与されるトルクを発生する電動モータに備わるレゾルバであり、前記制御装置は、車速検出装置から入力される検出信号に基づいて前記車両の車速を算出し、前記レゾルバから入力される検出信号に基づいて前記回転操作量を算出し、前記車速と前記回転操作量を前記車両の走行状態として前記横加速度を算出することを特徴とする。
【００１０】
本発明によると、制御装置は、電動モータのレゾルバから入力される検出信号に基づいて操作部の回転操作量（操舵角）を算出できる。また、制御装置は、車速検出装置から入力される検出信号に基づいて車速を算出できる。そして、制御装置は、操作部の回転操作量と車速に基づいて、車両に発生すると予測される横加速度を算出できる。
【００１１】
また、本発明の前記制御装置は、前記横加速度の二次関数で示される値を含んで、前記操作部に付与されるトルクを設定することを特徴とする。
【００１２】
本発明によると、算出される操舵反力トルクには、横加速度が二次関数として含まれる。したがって、横加速度に基づく値に極大値を与えることができる。そして、この極大値を、横加速度に基づく値の上限とすることができる。また、操作部の回転操作量（操舵角）が車両の走行状態に含まれる場合には、横加速度に基づく値が上限になる回転操作量を、操作部の回転操作量の最大値とすることができる。したがって、操作部の回転操作量が大きい場合であっても、横加速度に基づく値が過剰に大きくなることが回避される。ひいては、操舵反力トルクが過剰に大きくなることが回避される。そして、過剰に大きな操舵反力が操作部に付与されることが回避され、車両用操舵装置に良好な操舵フィーリングが付与される。
【００１３】
また、本発明は、前記操作部と前記転舵機構の間に配設されて、前記操作部から前記転舵機構への前記回転動力の伝達を遮断する動力遮断状態と、前記操作部から前記転舵機構へ前記回転動力を伝達する動力伝達状態と、が切り替わる動力伝達装置を有し、前記制御装置は、前記動力伝達装置が前記動力遮断状態に切り替わっているときに、前記指令を前記転舵機構に与えて前記転舵輪を転舵させ、前記操作部に前記操舵反力を発生させることを特徴とする。
【００１４】
本発明によると、操作部と転舵機構の間に配設される動力伝達装置によって、操作部に入力される回転動力が転舵機構へ伝達されない状態になっても、安定した好適な操舵反力トルクを速やかに操作部に付与できる。ひいては、良好な操舵フィーリングを速やかに車両用操舵装置に付与できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、ステア・バイ・ワイヤで動作する車両用操舵装置であって、車両の挙動に対して遅れることなく良好な操舵フィーリングを付与できる車両用操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用操舵装置の一構成例を示す図である。
【図２】操舵反力トルクの構成を示す図である。
【図３】（ａ）は横加速度と横Ｇバネ演算値の関係を示すグラフ、（ｂ）はステアリングホイールの操舵角と、舵角バネ演算値の関係を示すグラフ、（ｃ）はラックストローク偏差と偏差演算値の関係を示すグラフである。
【図４】ステアリングホイールの操舵角とフリクション成分の関係を示すグラフである。
【図５】ステアリングホイールの操舵角速度とダンピング成分の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、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。
図１は、本発明の実施形態に係る車両用操舵装置の一構成例を示す図である。
図１に示すように、車両用操舵装置１は、転舵輪６，６を有する車両Ｖに備わっている。車両用操舵装置１は、ステアリングホイール２と、クラッチ機構４と、転舵装置５と、を有する。
ステアリングホイール２は入力軸２ａと一体に回転する。ステアリングホイール２と入力軸２ａは、運転者が回転操作する操作部を構成する。転舵装置５は、出力軸４ａの回転運動をラック軸６ａの直線運動に変換する。ラック軸６ａは、図示しないタイロッドを介して転舵輪６，６に接続される。転舵輪６，６は、ラック軸６ａの直線運動で転舵される。
【００１８】
転舵装置５は、ラック・アンド・ピニオン機構（図示せず）で出力軸４ａの回転運動をラック軸６ａの直線運動に変換する。転舵装置５には、電動モータ（転舵モータ５ａ）が備わっている。転舵モータ５ａは、ラック軸６ａを直線運動するように配設される。転舵モータ５ａが駆動するとラック軸６ａが直線運動し、転舵輪６，６が転舵する。つまり、転舵モータ５ａは、転舵輪６，６を転舵させるアクチュエータとして備わっている。
本実施形態において、出力軸４ａと転舵装置５と転舵モータ５ａ（アクチュエータ）とラック軸６ａは、転舵輪６，６を転舵させる転舵機構を構成する。
【００１９】
入力軸２ａには、電動モータ（反力モータ３）が備わっている。反力モータ３は、入力軸２ａを軸周りに回転させるトルクを発生する。
反力モータ３、および転舵モータ５ａは、制御装置８で制御される。つまり、反力モータ３、および転舵モータ５ａは、制御装置８から与えられる指令（制御信号）に基づいて駆動する。
【００２０】
入力軸２ａには、トルクセンサ７ａが備わっている。トルクセンサ７ａは、入力軸２ａに発生するトルクを検出し、その検出信号を制御装置８に入力する。
反力モータ３と転舵モータ５ａには、レゾルバ（それぞれ、反力モータレゾルバ７ｂ，転舵モータレゾルバ７ｃ）が備わっている。反力モータレゾルバ７ｂは、反力モータ３の回転動作量（回転角度）を検出し、その検出信号を制御装置８に入力する。また、転舵モータレゾルバ７ｃは、転舵モータ５ａの回転動作量（回転角度）を検出し、その検出信号を制御装置８に入力する。
【００２１】
さらに、制御装置８には、車輪速センサ７ｄの検出信号（車輪速信号）が入力される。車輪速センサ７ｄは、車輪（転舵輪６，６）の回転速度を検出するセンサである。車輪速信号は、車輪が１回転するごとに所定数のパルスを発生するパルス波である。制御装置８は、車輪速センサ７ｄから入力される車輪速信号に基づいて車両Ｖの車速を算出する。したがって、車輪速センサ７ｄは車速を検出する車速検出装置になる。
【００２２】
なお、ステアリングホイール２（入力軸２ａ）には、操舵角を検出する舵角センサ（図示せず）が備わり、舵角センサの検出信号が制御装置８に入力される。制御装置８は、舵角センサから入力される検出信号に基づいて、ステアリングホイール２（入力軸２ａ）の操舵角を算出可能に構成されている。
制御装置８は、舵角センサが検出するステアリングホイール２の操舵角に基づいて、レゾルバを中点補正する。
【００２３】
クラッチ機構４は、遊星歯車機構４０を備える。遊星歯車機構４０は、リングギヤ４０ａと、プラネタリギヤ４０ｂと、サンギヤ４０ｃと、を有する。また、クラッチ機構４には、ロック用ギヤ４１と、ロック装置４２と、が備わっている。ロック装置４２は、ロック用ギヤ４１に係合するロックピン４２ｂと、ロックピン４２ｂを駆動する電磁ソレノイド４２ａと、から構成される。
【００２４】
リングギヤ４０ａは、入力軸２ａと一体に回転する。サンギヤ４０ｃは、出力軸４ａと同軸の回転軸周りに自在に回転する。プラネタリギヤ４０ｂは、出力軸４ａと一体に回転するプラネタリキャリア４０ｄに軸支される。
【００２５】
また、ロック用ギヤ４１は外歯歯車で、サンギヤ４０ｃと一体に回転する。ロックピン４２ｂは、ロック用ギヤ４１の歯溝に係合する。ロックピン４２ｂが係合するとロック用ギヤ４１の回転が規制される。ロックピン４２ｂは、図示しない付勢手段によってロック用ギヤ４１に近接する方向に付勢されてロック用ギヤ４１に係合する。
電磁ソレノイド４２ａは、励磁電流が供給されたときにロックピン４２ｂを変位させてロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係合を解除する。
ロック装置４２は、制御装置８で制御される。制御装置８は、電磁ソレノイド４２ａに励磁電流を供給してロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係合を解除する。
【００２６】
このように構成されるクラッチ機構４において、ロックピン４２ｂがロック用ギヤ４１に係合すると、ロック用ギヤ４１と一体に回転するサンギヤ４０ｃの回転が規制される。
この状態で、運転者がステアリングホイール２を回転操作すると、入力軸２ａの回転にともなってリングギヤ４０ａが回転する。サンギヤ４０ｃの回転が規制されているため、プラネタリギヤ４０ｂは自転しながらサンギヤ４０ｃの周囲を公転する。プラネタリギヤ４０ｂの公転によって、プラネタリギヤ４０ｂを軸支するプラネタリキャリア４０ｄと、プラネタリキャリア４０ｄと一体に回転する出力軸４ａと、が回転する。
このように、ロックピン４２ｂがロック用ギヤ４１に係合した状態では、入力軸２ａの回転が出力軸４ａに伝達される。つまり、クラッチ機構４は、入力軸２ａと出力軸４ａが係合した状態（動力伝達状態）になる。クラッチ機構４が動力伝達状態になると、運転者が操作部（ステアリングホイール２）を回転操作することで操作部（入力軸２ａ）に入力される回転動力が転舵機構（出力軸４ａ，転舵装置５，ラック軸６ａ）へ伝達される。
【００２７】
ロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係合が解除されると、ロック用ギヤ４１と一体に回転するサンギヤ４０ｃは自在に回転可能になる。
この状態で、運転者がステアリングホイール２を回転操作すると、入力軸２ａの回転にともなってリングギヤ４０ａが回転する。また、プラネタリギヤ４０ｂは自転してサンギヤ４０ｃの周囲を公転しようとする。しかしながら、プラネタリキャリア４０ｄには、出力軸４ａおよびラック軸６ａを介して転舵輪６，６が接続されている。このため、プラネタリキャリア４０ｄの回転に対する抵抗は、回転自在の状態にあるサンギヤ４０ｃの回転に対する抵抗よりもはるかに大きい。したがって、プラネタリギヤ４０ｂが自転すると、回転に対する抵抗が小さいサンギヤ４０ｃが回転（自転）し、プラネタリキャリア４０ｄは回転しない。よって、出力軸４ａは回転しない。
このように、ロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係合が解除された状態では、入力軸２ａの回転が出力軸４ａに伝達されない。つまり、クラッチ機構４は、入力軸２ａと出力軸４ａが切断した状態（動力遮断状態）になる。クラッチ機構４が動力遮断状態になると、運転者が操作部（ステアリングホイール２）を回転操作することで操作部（入力軸２ａ）に入力される回転動力が転舵機構（出力軸４ａ，転舵装置５，ラック軸６ａ）に伝達されない状態になる。
【００２８】
このように、クラッチ機構４は、操作部（ステアリングホイール２，入力軸２ａ）と、転舵機構（出力軸４ａ，転舵装置５，ラック軸６ａ）と、の間に配設される。そして、クラッチ機構４は、操作部から転舵機構に回転動力が伝達される動力伝達状態と、操作部から転舵機構への回転動力の伝達が遮断される動力遮断状態と、が切り替わる。本実施形態において、クラッチ機構４は、操作部から転舵機構へ回転動力を伝達する（または、回転動力の伝達を遮断する）動力伝達装置として機能する。
【００２９】
本実施形態の制御装置８は、電磁ソレノイド４２ａへの励磁電流の供給と供給停止を切り替えてクラッチ機構４（ロック装置４２）を制御し、クラッチ機構４の状態（動力伝達状態と動力遮断状態）を切り替える。
【００３０】
制御装置８は、反力モータ３と、クラッチ機構４と、転舵モータ５ａと、を制御して車両用操舵装置１を制御する。制御装置８は、車両用操舵装置１を、ステア・バイ・ワイヤモード（ＳＢＷモード）と、電動アシストモード（ＥＰＳモード）と、で制御する。
【００３１】
本実施形態の制御装置８は、車両Ｖが通常に走行するとき、車両用操舵装置１をＳＢＷモードで制御する。具体的に、制御装置８は、電磁ソレノイド４２ａに励磁電流を供給してロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係合を解除する。これによって、クラッチ機構４が動力遮断状態に切り替わり、車両用操舵装置１がＳＢＷモードに設定される。
【００３２】
例えば、車両Ｖの電気系統が失陥するなどして、電磁ソレノイド４２ａへの励磁電流の供給が不可能な状態になるとロックピン４２ｂがロック用ギヤ４１に係合する。これによって、クラッチ機構４が動力伝達状態に切り替わる。したがって、車両Ｖの電気系統が失陥した状態であっても、運転者はステアリングホイール２を回転操作して車両Ｖを操舵できる。
【００３３】
車両用操舵装置１をＳＢＷモードで制御するとき（つまり、クラッチ機構４が動力遮断状態に切り替わっているとき）、制御装置８はステアリングホイール２の回転操作量（操舵角θ）を算出する。制御装置８は、反力モータレゾルバ７ｂから入力される検出信号に基づいて操舵角θを算出する。そして、制御装置８は、操舵角θに対応した、転舵輪６，６の転舵角を算出する。さらに、制御装置８は、転舵輪６，６の転舵角に対応したラック軸６ａの動作量（ストローク）を算出する。制御装置８は、算出したストロークを目標ストロークとする。そして、制御装置８は、ラック軸６ａが目標ストロークだけ動作するように転舵モータ５ａを制御する。つまり、制御装置８は、操舵角θ（回転操作量）に応じた指令を転舵モータ５ａ（転舵機構）に与えて転舵輪６，６を転舵させる。
【００３４】
なお、制御装置８は、反力モータレゾルバ７ｂから入力される検出信号に基づいてステアリングホイール２（操作部）の操舵角θ（回転操作量）を算出する。したがって、本実施形態において、反力モータレゾルバ７ｂは、操作部の回転操作量を検出する回転操作量検出装置となる。
【００３５】
また、制御装置８は、反力モータ３を制御して、入力軸２ａに所定のトルク（操舵反力トルクＳＴｔｒｑ）を付与する。入力軸２ａに操舵反力トルクＳＴｔｒｑが付与されることによって、運転者に対する擬似的な操舵反力が発生する。そして、車両用操舵装置１に良好な操舵フィーリングが付与される。
【００３６】
図２は、操舵反力トルクＳＴｔｒｑの構成を示す図である。図３の（ａ）は横加速度と横Ｇバネ演算値の関係を示すグラフ、（ｂ）はステアリングホイールの操舵角と、舵角バネ演算値の関係を示すグラフ、（ｃ）はラックストローク偏差と偏差演算値の関係を示すグラフである。図４はステアリングホイールの操舵角とフリクション成分の関係を示すグラフである。図５はステアリングホイールの操舵角速度とダンピング成分の関係を示すグラフである。
【００３７】
図２に示すように、操舵反力トルクＳＴｔｒｑは、３つの成分が合成（加算）されている。以下、適宜図１を参照しながら、操舵反力トルクＳＴｔｒｑの３つの成分を説明する。
【００３８】
１つめの成分（バネ成分Ｔｓ）は、車両Ｖの横加速度Ｇｓ（横Ｇ）と、操舵角θと、ラックストローク偏差Δδと、に依存する成分である。
ラックストローク偏差Δδは、操舵角θに対応して算出されるラック軸６ａの目標ストロークから、実際のラック軸６ａのストローク（実ストローク）を減算した偏差である。
【００３９】
操舵反力トルクＳＴｔｒｑの２つめの成分（フリクション成分Ｔｆ）は、操舵角θに応じた機械的摩擦要素に対応する成分である。
操舵反力トルクＳＴｔｒｑの３つめの成分（ダンピング成分Ｔｄ）は、ステアリングホイール２の操舵角速度ωｓｔに依存する成分である。
【００４０】
制御装置８は、車両用操舵装置１をＳＢＷモードで制御するとき、前記した３つの成分をそれぞれ算出する。また、制御装置８は、算出した３つの成分を合成（加算）して操舵反力トルクＳＴｔｒｑを算出する。そして、制御装置８は、算出した操舵反力トルクＳＴｔｒｑが入力軸２ａに付与されるように反力モータ３を制御する。
以下、操舵反力トルクＳＴｔｒｑを構成する３つの成分（バネ成分Ｔｓ，フリクション成分Ｔｆ，ダンピング成分Ｔｄ）を説明する。
【００４１】
《バネ成分Ｔｓ》
バネ成分Ｔｓは、３つの演算値の合成（加算）として算出される。
バネ成分Ｔｓを構成する演算値の１つめは、「横Ｇバネ演算値Ｔｓ１」である。横Ｇバネ演算値Ｔｓ１は、車両Ｖに発生する横加速度Ｇｓに対応したトルクの演算値である。本実施形態において、横Ｇバネ演算値Ｔｓ１は次式（１）で示される。横Ｇバネ演算値Ｔｓ１を示す次式（１）は、実験計測やシミュレーションに基づいて決定された関係式である。
【数１】
2015089807.tif 000003
なお、Ｇｓは車両Ｖの横加速度、Ｔｓ１ｍａｘは横Ｇバネ演算値の上限、Ｇｍａｘは横Ｇバネ演算値が上限に達するときの横加速度Ｇｓ（最大横加速度）である。
横加速度Ｇｓは、例えば、車両Ｖの左右方向の一方を「正（＋）」とした場合、他方を「負（−）」とする。また、ｓｉｇｎ（Ｇｓ）は、横加速度Ｇｓの符号（＋，−）を返す関数である。
【００４２】
式（１）で示される横Ｇバネ演算値Ｔｓ１は、図３の（ａ）のグラフで図示される。図３の（ａ）のグラフは、横軸が横加速度Ｇｓを示し、縦軸が横Ｇバネ演算値Ｔｓ１を示す。
本実施形態の制御装置８は、車両Ｖの走行状態に基づいて横加速度Ｇｓを算出する。具体的に制御装置８は、車両Ｖの車速、および、操舵角θにもとづいて、車両Ｖに発生すると予測される横加速度Ｇｓ（計算横Ｇ）を算出する。そして、制御装置８は、算出した横加速度Ｇｓ（計算横Ｇ）に基づいて横Ｇバネ演算値Ｔｓ１を算出する。
【００４３】
制御装置８は、車輪速センサ７ｄから入力される車輪速信号に基づいて車両Ｖの車速を算出する。また、制御装置８は、反力モータレゾルバ７ｂから入力される検出信号に基づいて操舵角θを算出する。そして制御装置８は、算出した車速と操舵角θに基づいて計算横Ｇを算出する。本実施形態の制御装置８は、車速と操舵角θを車両Ｖの走行状態として計算横Ｇを算出する。また、計算横Ｇは、制御装置８が車両Ｖに発生すると予測される横加速度Ｇｓである。つまり、本実施形態の制御装置８は、車両Ｖの走行状態（車速，操舵角θ）に基づいて、車両Ｖに発生すると予測される横加速度Ｇｓ（計算横Ｇ）を算出する。例えば、操舵角θおよび車速と、計算横Ｇと、の関係を示すマップがあらかじめ設定されていれば、制御装置８は、当該マップを参照して車両Ｖに発生すると予測される計算横Ｇを算出できる。操舵角θおよび車速と、計算横Ｇと、の関係を示すマップは、実験計測やシミュレーションによって設定可能である。
【００４４】
また、車両Ｖの特性値として、横Ｇバネ演算値Ｔｓ１の上限が設定されている。横Ｇバネ演算値Ｔｓ１に上限が設定されることによって、車両用操舵装置１に好適な操舵フィーリングが付与される範囲の横Ｇバネ演算値Ｔｓ１が決定される。また、横Ｇバネ演算値Ｔｓ１の範囲に応じて、横加速度Ｇｓの範囲が決定される。つまり、横Ｇバネ演算値Ｔｓ１が上限になるとき、横加速度Ｇｓが最大（最大横加速度Ｇｍａｘ）になる。なお、横Ｇバネ演算値Ｔｓ１には、プラス側の上限（＋Ｔｓ１ｍａｘ）とマイナス側の上限（−Ｔｓ１ｍａｘ）が設定されている。また、横加速度Ｇｓには、プラス側最大横加速度（＋Ｇｍａｘ）とマイナス側最大横加速度（−Ｇｍａｘ）が設定される。
【００４５】
式（１）に示すように、横Ｇバネ演算値Ｔｓ１は横加速度Ｇｓの二次関数である。したがって、横Ｇバネ演算値Ｔｓ１に極大値（極小値）が存在する。この極大値（極小値）が横Ｇバネ演算値Ｔｓ１の上限になる。また、横Ｇバネ演算値Ｔｓ１が極大値（極小値）となる横加速度Ｇｓが最大横加速度Ｇｍａｘになる。
【００４６】
制御装置８は、算出した計算横Ｇがプラス側最大横加速度（＋Ｇｍａｘ）以上のとき、計算横Ｇをプラス側最大横加速度（＋Ｇｍａｘ）とする。さらに、制御装置８は、横Ｇバネ演算値Ｔｓ１をプラス側の上限（＋Ｔｓ１ｍａｘ）とする。
また、制御装置８は、算出した計算横Ｇがマイナス側最大横加速度（−Ｇｍａｘ）以上のとき、計算横Ｇをマイナス側最大横加速度（−Ｇｍａｘ）とする。さらに、制御装置８は、横Ｇバネ演算値Ｔｓ１をマイナス側の上限（−Ｔｓ１ｍａｘ）とする。
【００４７】
また、制御装置８は、算出した計算横Ｇがプラス側最大横加速度（＋Ｇｍａｘ）とマイナス側最大横加速度（−Ｇｍａｘ）の間にある場合、式（１）に基づいて横Ｇバネ演算値Ｔｓ１を算出する。
このように、制御装置８は、計算横Ｇに基づいて横Ｇバネ演算値Ｔｓ１を算出する。
【００４８】
バネ成分Ｔｓを構成する演算値の２つめは、「舵角バネ演算値Ｔｓ２」である。舵角バネ演算値Ｔｓ２は、操舵角θに対応したトルクの演算値である。本実施形態において、舵角バネ演算値Ｔｓ２は次式（２）で示される。舵角バネ演算値Ｔｓ２を示す次式（２）は、実験計測やシミュレーションに基づいて決定された関係式である。
【数２】
2015089807.tif 000004
なお、θはステアリングホイール２の操舵角、Ｔｓ２ｍａｘは、舵角バネ演算値の上限、θｍａｘは、舵角バネ演算値が上限に達するときの操舵角（最大操舵角）である。
操舵角θは、例えば、ステアリングホイール２が操作される左右方向の一方を「正（＋）」とした場合、他方を「負（−）」とする。また、ｓｉｇｎ（θ）は、操舵角θの符号（＋，−）を返す。なお、操舵角θの正負の方向は、横加速度Ｇｓの正負の方向と等しいことが好ましい。
【００４９】
式（２）で示される舵角バネ演算値Ｔｓ２は、図３の（ｂ）のグラフで図示される。図３の（ｂ）のグラフは、横軸が操舵角θを示し、縦軸が舵角バネ演算値Ｔｓ２を示す。
本実施形態の制御装置８は、反力モータレゾルバ７ｂから入力される検出信号に基づいて操舵角θを算出し、算出した操舵角θに基づいて、舵角バネ演算値Ｔｓ２を算出する。
【００５０】
また、車両Ｖの特性値として、舵角バネ演算値Ｔｓ２の上限が設定されている。舵角バネ演算値Ｔｓ２に上限が設定されることによって、車両用操舵装置１に好適な操舵フィーリングが付与される範囲の舵角バネ演算値Ｔｓ２が決定される。また、舵角バネ演算値Ｔｓ２の範囲に応じて、操舵角θの範囲が決定される。つまり、舵角バネ演算値Ｔｓ２が上限になるとき、操舵角θが最大（最大操舵角θｍａｘ）になる。なお、舵角バネ演算値Ｔｓ２には、プラス側の上限（＋Ｔｓ２ｍａｘ）とマイナス側の上限（−Ｔｓ２ｍａｘ）が設定されている。また、操舵角θには、プラス側最大操舵角（＋θｍａｘ）とマイナス側最大操舵角（−θｍａｘ）が設定される。
【００５１】
式（２）に示すように、舵角バネ演算値Ｔｓ２は操舵角θの二次関数である。したがって、舵角バネ演算値Ｔｓ２に極大値（極小値）が存在する。この極大値（極小値）が舵角バネ演算値Ｔｓ２の上限になる。また、舵角バネ演算値Ｔｓ２が極大値（極小値）となる操舵角θが最大操舵角θｍａｘになる。
【００５２】
制御装置８は、操舵角θがプラス側最大操舵角（＋θｍａｘ）以上のとき、操舵角θをプラス側最大操舵角（＋θｍａｘ）とする。さらに、制御装置８は、舵角バネ演算値Ｔｓ２をプラス側の上限（＋Ｔｓ２ｍａｘ）とする。また、制御装置８は、操舵角θがマイナス側最大操舵角（−θｍａｘ）以上のとき、操舵角をマイナス側最大操舵角（−θｍａｘ）とする。さらに、制御装置８は、舵角バネ演算値Ｔｓ２をマイナス側の上限（−Ｔｓ２ｍａｘ）とする。
また、制御装置８は、算出した操舵角θがプラス側最大操舵角（＋θｍａｘ）とマイナス側最大操舵角（−θｍａｘ）の間にある場合、式（２）に基づいて舵角バネ演算値Ｔｓ２を算出する。
【００５３】
バネ成分Ｔｓを構成する演算値の３つめは、「偏差演算値Ｔｓ３」である。偏差演算値Ｔｓ３は、ラックストローク偏差Δδに対応したトルクの演算値である。本実施形態において、偏差演算値Ｔｓ３は次式（３）で示される。偏差演算値Ｔｓ３を示す次式（３）は、実験計測やシミュレーションに基づいて決定された関係式である。
【数３】
2015089807.tif 000005
なお、Δδはラックストローク偏差（目標ストロークから実ストロークを減算した偏差）、Ｔｓ３ｍａｘは偏差演算値の上限、Δδｍａｘは、偏差演算値が上限となるときのラックストローク偏差（最大偏差）である。また、ラックストローク偏差Δδは、目標ストロークが実ストロークより大きい場合が「正（＋）」になり、目標ストロークが実ストロークより小さい場合が「負（−）」になる。そして、ｓｉｇｎ（Δδ）は、ラックストローク偏差Δδの符号（＋，−）を返す。
【００５４】
式（３）で示される偏差演算値Ｔｓ３は、図３の（ｃ）のグラフで図示される。図３の（ｃ）のグラフは、横軸がラックストローク偏差Δδを示し、縦軸が偏差演算値Ｔｓ３を示す。
本実施形態の制御装置８は、ラック軸６ａが実際に動作した動作量（実ストローク）を算出する。制御装置８は、転舵モータレゾルバ７ｃから入力される検出信号に基づいてラック軸６ａの実ストロークを算出する。さらに、制御装置８は、目標ストロークから実ストロークを減算してラックストローク偏差Δδを算出し、算出したラックストローク偏差Δδに基づいて偏差演算値Ｔｓ３を算出する。
【００５５】
なお、ラック軸６ａのストロークを検出するストロークセンサ（図示せず）が備わる構成であってもよい。この場合、制御装置８は、ストロークセンサから入力される検出信号に基づいてラック軸６ａの実ストロークを算出可能である。
【００５６】
また、車両Ｖの特性値として、偏差演算値Ｔｓ３の上限が設定されている。偏差演算値Ｔｓ３に上限が設定されることによって、車両用操舵装置１に好適な操舵フィーリングが付与される範囲の偏差演算値Ｔｓ３が決定される。また、偏差演算値Ｔｓ３の範囲に応じて、ラックストローク偏差Δδの範囲が決定される。つまり、偏差演算値Ｔｓ３が上限になるとき、ラックストローク偏差Δδが最大（最大偏差Δδｍａｘ）になる。なお、偏差演算値Ｔｓ３には、プラス側の上限（＋Ｔｓ３ｍａｘ）とマイナス側の上限（−Ｔｓ３ｍａｘ）が設定されている。また、ラックストローク偏差Δδには、プラス側最大偏差（＋Δδｍａｘ）とマイナス側最大偏差（−Δδｍａｘ）が設定される。
【００５７】
式（３）に示すように、偏差演算値Ｔｓ３はラックストローク偏差Δδの二次関数である。したがって、偏差演算値Ｔｓ３に極大値（極小値）が存在する。この極大値（極小値）が偏差演算値Ｔｓ３の上限になる。また、偏差演算値Ｔｓ３が極大値（極小値）となるラックストローク偏差Δδが最大偏差Δδｍａｘになる。
【００５８】
制御装置８は、ラックストローク偏差Δδが、プラス側最大偏差（＋Δδｍａｘ）以上のとき、ラックストローク偏差Δδをプラス側最大偏差（＋Δδｍａｘ）とする。さらに、制御装置８は、偏差演算値Ｔｓ３をプラス側の上限（＋Ｔｓ３ｍａｘ）とする。また、制御装置８は、ラックストローク偏差Δδがマイナス側最大偏差（−Δδｍａｘ）以上のとき、ラックストローク偏差Δδをマイナス側の上限（−Δδｍａｘ）とする。さらに、制御装置８は、偏差演算値Ｔｓ３をマイナス側の上限（−Ｔｓ３ｍａｘ）とする。
また、制御装置８は、算出したラックストローク偏差Δδがプラス側最大偏差（＋Δδｍａｘ）とマイナス側最大偏差（−Δδｍａｘ）の間にある場合、式（３）に基づいて偏差演算値Ｔｓ３を算出する。
【００５９】
以上のように、制御装置８は、横Ｇバネ演算値Ｔｓ１と、舵角バネ演算値Ｔｓ２と、偏差演算値Ｔｓ３と、を算出する。さらに制御装置８は、図２に示すように、算出した横Ｇバネ演算値Ｔｓ１と、舵角バネ演算値Ｔｓ２と、偏差演算値Ｔｓ３と、を合成（加算）し、操舵反力トルクＳＴｔｒｑのバネ成分Ｔｓを算出する。
【００６０】
《フリクション成分Ｔｆ》
フリクション成分Ｔｆは、操舵角θに応じた機械的摩擦要素に対応した成分として算出される。
フリクション成分Ｔｆは、図４に示すグラフのように、操舵角θの大きさによって変化する。図４のグラフは、横軸が操舵角θを示し、縦軸がフリクション成分Ｔｆを示す。
ステアリングホイール２が操作されず操舵角θが「０」のときフリクション成分Ｔｆは「０」になる。また、運転者によってステアリングホイール２が操作されたときに生じる機械的摩擦要素に対応するフリクション成分Ｔｆは、実験やシミュレーションによってあらかじめ求められている。
【００６１】
操舵角θが正になる方向にステアリングホイール２が操作されたときの機械的摩擦要素に対応するフリクション成分Ｔｆを「＋Ｔｆ」とする。また、操舵角θが負になる方向にステアリングホイール２が操作されたときの機械的摩擦要素に対応するフリクション成分Ｔｆを「−Ｔｆ」とする。この場合、図４に示すように、操舵角θが「０」の状態から正になる方向にステアリングホイール２が操作されると、操舵角θに対応するフリクション成分Ｔｆが「＋Ｔｆ」になる。その後、操舵角θが負になる方向にステアリングホイール２が操作されると、操舵角θに対応するフリクション成分Ｔｆが「−Ｔｆ」になる。
【００６２】
このように、フリクション成分Ｔｆは、操舵角θに対応して設定される。
制御装置８は、車両用操舵装置１をＳＢＷモードで制御するとき、反力モータレゾルバ７ｂから入力される検出信号に基づいて操舵角θを算出する。そして、制御装置８は、算出した操舵角θに基づいて、図４に示すグラフを参照し、操舵角θに対応するフリクション成分Ｔｆを算出する。
【００６３】
《ダンピング成分Ｔｄ》
ダンピング成分Ｔｄは、操舵角速度ωｓｔに応じて算出される。
ダンピング成分Ｔｄは、図５に示すグラフのように、操舵角速度ωｓｔの大きさによって変化する。図５のグラフは、横軸が操舵角速度ωｓｔを示し、縦軸がダンピング成分Ｔｄを示す。
【００６４】
図５に示すように、ステアリングホイール２が静止した状態、つまり、操舵角速度ωｓｔが「０」の状態でダンピング成分Ｔｄは「０」になる。また、ステアリングホイール２が中立位置から離れる方向（切り込み方向）に操舵されるとき（プラスの操舵角速度ωｓｔとする）、その操舵角速度ωｓｔが高くなるほど正の方向に大きなダンピング成分Ｔｄ（＋Ｔｄ）が設定される。また、ステアリングホイール２が中立位置に向かう方向（切り戻し方向）に操舵されるとき（マイナスの操舵角速度ωｓｔとする）、その操舵角速度ωｓｔが高くなるほど負の方向に大きなダンピング成分Ｔｄ（−Ｔｄ）が設定される。
【００６５】
なお、ダンピング成分Ｔｄには、正の上限（＋Ｔｄｍａｘ）と負の上限（−Ｔｄｍａｘ）が設定されている。これらの上限は、車両Ｖの特性値として設定される。そして、操舵角速度ωｓｔが高くなっても、制御装置８は、正の上限（＋Ｔｄｍａｘ）と負の上限（−Ｔｄｍａｘ）を超えるダンピング成分Ｔｄを設定しない。
【００６６】
このように、ダンピング成分Ｔｄは、操舵角速度ωｓｔに対応して設定される。
制御装置８は、車両用操舵装置１をＳＢＷモードで制御するとき、反力モータレゾルバ７ｂから入力される検出信号に基づいて操舵角θを算出する。さらに、制御装置８は、算出した操舵角θを時間微分して操舵角速度ωｓｔを算出する。そして、制御装置８は、算出した操舵角速度ωｓｔと操舵方向（切り込み方向，切り戻し方向）に基づいて、図５に示すグラフを参照し、操舵角速度ωｓｔに対応するダンピング成分Ｔｄを算出する。
【００６７】
《操舵反力トルクＳＴｔｒｑ》
制御装置８は、以上のように３つの成分（バネ成分Ｔｓ，フリクション成分Ｔｆ，ダンピング成分Ｔｄ）を算出する。さらに、制御装置８は、図２に示すように、算出した３つの成分を合成（加算）して操舵反力トルクＳＴｔｒｑを算出する。そして、制御装置８は、反力モータ３を制御して、算出した操舵反力トルクＳＴｔｒｑを入力軸２ａに付与する。
【００６８】
なお、操舵反力トルクＳＴｔｒｑに、バネ成分Ｔｓ、フリクション成分Ｔｆ、ダンピング成分Ｔｄ以外の成分（補正成分等）が合成される構成であってもよい。
このような補正成分として、例えば、センサ類（トルクセンサ７ａ，反力モータレゾルバ７ｂ，転舵モータレゾルバ７ｃ）の温度特性を補正する補正成分（フールプルーフ）などがある。
また、例えば、制御装置８がオーバステアやアンダステア、または、何らかの異常を検出したときに、そのことを運転者に通知するような情報（インフォメーション）が、補正成分として操舵反力トルクＳＴｔｒｑに合成される構成であってもよい。このような情報（インフォメーション）は、例えば、操舵反力トルクＳＴｔｒｑの減少や増大、微小な振動などである。
【００６９】
以上のように、図１に示す、本実施形態の制御装置８は、車両用操舵装置１をＳＢＷモードで制御するとき、操舵反力トルクＳＴｔｒｑを算出する。そして、制御装置８は、反力モータ３を制御し、算出した操舵反力トルクＳＴｔｒｑを入力軸２ａに付与する。
【００７０】
前記したように、操舵反力トルクＳＴｔｒｑには、操舵角θと、ラックストローク偏差Δδと、車両Ｖの横加速度Ｇｓと、に依存するバネ成分Ｔｓが含まれる。
そこで、本実施形態の制御装置８は、操舵反力トルクＳＴｔｒｑを算出するとき、車速と操舵角θに基づいて、車両Ｖに発生すると予測される計算横Ｇを算出する。さらに、制御装置８は、算出した計算横Ｇに基づいてバネ成分Ｔｓを算出する。制御装置８は、計算横Ｇに基づいて算出したバネ成分Ｔｓを使用して操舵反力トルクＳＴｔｒｑを算出する。
【００７１】
このように、本実施形態の制御装置８は、車速と操舵角θに基づいて算出される計算横Ｇに基づいて操舵反力トルクＳＴｔｒｑを算出する。つまり、制御装置８は、車両Ｖに実際に発生している横加速度Ｇｓの検出値を使用することなく操舵反力トルクＳＴｔｒｑのバネ成分Ｔｓを設定する。
【００７２】
運転者がステアリングホイール２を操作してから、車両Ｖに横加速度Ｇｓが発生するまでには遅れが生じる。したがって、制御装置８が、横加速度センサ（図示せず）を用いて車両Ｖに発生している横加速度Ｇｓの検出値を取得する場合には、遅れが生じてしまう。よって、入力軸２ａに付与する操舵反力トルクＳＴｔｒｑに車両Ｖの横加速度Ｇｓが反映されるまでに遅れが生じる。そして、車両Ｖの横加速度Ｇｓに対応した好適な操舵反力トルクＳＴｔｒｑが入力軸２ａに付与されるまでに遅れが生じる。
このため、操舵反力トルクＳＴｔｒｑの入力軸２ａへの付与による良好な操舵フィーリングの確保が遅れる。したがって、運転者がステアリングホイール２を操作するときに違和感を感じる場合がある。
【００７３】
本実施形態の制御装置８は、車速と操舵角θに応じて計算横Ｇを算出する。そして、算出した計算横Ｇに基づいて操舵反力トルクＳＴｔｒｑを算出する。制御装置８は、車速と操舵角θを算出した時点で速やかに計算横Ｇを算出可能である。したがって、制御装置８は、車両Ｖの横加速度Ｇｓに対応した好適な操舵反力トルクＳＴｔｒｑを速やかに、適切なタイミングで入力軸２ａに付与できる。ひいては、良好な操舵フィーリングが速やかに車両用操舵装置１に付与され、運転者が感じる違和感を軽減することができる。また、運転者に提供する操舵反力のタイミングを調整することも可能となる。
【００７４】
また、計算横Ｇには外乱の影響が含まれない。このため、入力軸２ａに付与される操舵反力トルクＳＴｔｒｑは、外乱の変動にともなう変動が発生しない。したがって、外乱に応じて変動することなく、安定した良好な操舵フィーリングが車両用操舵装置１に付与される。
【００７５】
また、本実施形態の車両用操舵装置１（図１参照）は、式（１）に示すように、横Ｇバネ演算値Ｔｓ１が横加速度Ｇｓ（計算横Ｇ）の二次関数になる。したがって、横Ｇバネ演算値Ｔｓ１の上限（プラス側，マイナス側）が設定可能である。これによって、立ち上がり時の過剰な横Ｇバネ演算値Ｔｓ１の算出が抑制される。また、式（２）に示すように、舵角バネ演算値Ｔｓ２が、操舵角θの二次関数になる。したがって、立ち上がり時の過剰な舵角バネ演算値Ｔｓ２の算出が抑制される。また、舵角バネ演算値Ｔｓ２が最大になるときの操舵角θとして、操舵角の上限（最大操舵角θｍａｘ）も設定可能である。さらに、式（３）に示すように、偏差演算値Ｔｓ３が、ラックストローク偏差Δδの二次関数になる。したがって、立ち上がり時の過剰な偏差演算値Ｔｓ３の算出が抑制される。
このように、過剰な横Ｇバネ演算値Ｔｓ１、舵角バネ演算値Ｔｓ２、偏差演算値Ｔｓ３の算出が抑制されるため、過剰なバネ成分Ｔｓが設定されることが抑制され、ひいては、立ち上がり時の過剰な操舵反力トルクＳＴｔｒｑが入力軸２ａ（図１参照）に付与されることが抑制される。
【００７６】
なお、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
【００７７】
例えば、図１に示すクラッチ機構４は、遊星歯車機構４０を有するものに限定されない。遊星歯車機構４０に替わって、入力軸２ａと出力軸４ａの間に、係合および離反するクラッチ板が配設される構成であってもよい。
また、図１に示すクラッチ機構４を備えることなく、ステアリングホイール２（入力軸２ａ）と、出力軸４ａが、常に離反した状態の車両用操舵装置に本発明を適用することも可能である。つまり、ステアリングホイール２に入力される回転動力が、常に出力軸４ａに伝達されない状態である車両用操舵装置に本発明を適用することも可能である。
【００７８】
また、図１に示す本実施形態の制御装置８は、車速と操舵角θを車両Ｖの走行状態とし、この走行状態に基づいて計算横Ｇを算出している。この構成に替わり、例えば、ナビゲーション情報から得られる走行路の曲率半径と、車速と、に基づいて制御装置８が計算横Ｇを算出する構成であってもよい。この場合、制御装置８は、カーブしている走行路を走行するという車両Ｖの走行状態に基づいて、車両Ｖに発生すると予測される横加速度Ｇｓ（計算横Ｇ）を算出することになる。
【符号の説明】
【００７９】
１      車両用操舵装置
２      ステアリングホイール（操作部）
２ａ    入力軸（操作部）
３      反力モータ（電動モータ）
４      クラッチ機構（動力伝達装置）
４ａ    出力軸（転舵機構）
５      転舵装置（転舵機構）
５ａ    転舵モータ（アクチュエータ）
６      転舵輪
６ａ    ラック軸（転舵機構）
７ｂ    反力モータレゾルバ（回転操作量検出装置）
７ｄ    車輪速センサ（車速検出装置）
８      制御装置
Ｖ      車両
【図１】
2015089807.tif 000006
【図２】
2015089807.tif 000007
【図３】
2015089807.tif 000008
【図４】
2015089807.tif 000009
【図５】
2015089807.tif 000010