(57)【要約】【課題】転舵輪の可動範囲限界付近でのステアリング操作手段の振動を抑えることができると共に、操舵角度が可動範囲限界であることを運転者が容易に認識することができる車両用操舵制御装置を提供すること。【解決手段】ステアリング操舵系と車輪転舵系とを機械的に連結することのない操舵機構と、転舵角制御手段と、操舵反力制御手段と、を備えた車両用操舵制御装置において、ステアリング操舵角を検出する角度センサ２を設け、前記操舵反力制御手段は、ステアリング操舵角が所定の操舵角度からリミット角度に達する直前までは、ステアリング操舵角の増大に応じて操舵反力を直線あるいは曲線の傾きで増加させ、ステアリング操舵角がリミット角度に達すると、操舵反力をリミット反力まで急激に増加させる操舵制限反力制御部を有する。【選択図】        図２
2004224159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング操舵系と車輪転舵系とを機械的に連結することのない操舵機構と、
ステアリング操舵角に応じて車輪の転舵角を制御する転舵角制御手段と、
ステアリング操舵方向とは逆向きに作用する操舵反力を制御する操舵反力制御手段と、
を備えた車両用操舵制御装置において、
ステアリング操舵角を検出するステアリング操舵角検出手段を設け、
前記操舵反力制御手段は、ステアリング操舵角が所定の操舵角度から車輪の転舵角の限界角度に対応した限界ステアリング操舵角であるリミット角度に達する直前までは、ステアリング操舵角の増大に応じて操舵反力を直線あるいは曲線の傾きで増加させ、ステアリング操舵角がリミット角度に達すると、操舵反力を操舵反力の限界であるリミット反力まで急激に増加させる操舵制限反力制御部を有す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に記載された車両用操舵制御装置において、
前記操舵制限反力制御部は、ステアリング操舵角がリミット角度まで増加するときの操舵反力増加特性と、ステアリング操舵角がリミット角度から減少するときの操舵反力減少特性と、にヒステリシスを持たせた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に記載された車両用操舵制御装置において、
前記操舵制限反力制御部は、リミット反力より低くリミット角度に達する直前の操舵反力を制限反力というとき、制限反力開始角度からリミット角度までのステアリング操舵角の増加に対し通常反力から制限反力まで直線の傾きで増加する操舵反力増加特性と、リミット角度から制限反力開始角度までのステアリング操舵角の減少に対しリミット反力から通常反力までの直線の傾きで減少する操舵反力減少特性と、により操舵制限反力を制御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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリング操舵系と車輪転舵系とを機械的に連結することのないステアバイワイヤーシステムによる車両用操舵制御装置の操舵反力制御技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリング操舵系と車輪転舵系とを機械的に連結することのないステアバイワイヤーシステムにおいては、機械的な制限を設けていないと、ステアリングホイールは転舵輪の可動範囲以上に操舵できてしまう。
【０００３】
これに対し、部品点数を増やさず、つまり、機械的な制限を付加することなく、ステアリングホイールを転舵輪の可動範囲以上に操舵させないように制限する方法として、従来の車両用操舵制御装置は、ステアリングホイールを操舵することにより求められる目標転舵角と実転舵角との偏差が所定値以上の場合（例えば、ステアリングホイールが転舵輪の可動範囲以上に操舵された場合）、操舵反力アクチュエータから予め定める操作阻止反力を発生させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−８７３０８号公報（第１頁、図２）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両用操舵制御装置にあっては、転舵輪の可動範囲限界付近において、ある操舵角度を境にそれ以上操舵された場合には一気に大きな操舵反力を発生させ、それ未満では通常制御時の操舵反力を発生させる構成となっていたため、運転者がステアリングホイールに切り増し方向の操舵トルクを加えていると、ステアリングホイールには、転舵輪の可動範囲限界付近のある操舵角度を境として、その角度以上では操舵反力により切り戻し方向へ、その角度未満では切り増し方向へトルクが加わる。そのため、ステアリングホイールは、転舵輪の可動範囲限界付近でトルクの向きが交互に変わる振動を発生してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、転舵輪の可動範囲限界付近でのステアリング操作手段の振動を抑えることができると共に、操舵角度が可動範囲限界であることを運転者が容易に認識することができる車両用操舵制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、
ステアリング操舵系と車輪転舵系とを機械的に連結することのない操舵機構と、
ステアリング操舵角に応じて車輪の転舵角を制御する転舵角制御手段と、
ステアリング操舵方向とは逆向きに作用する操舵反力を制御する操舵反力制御手段と、
を備えた車両用操舵制御装置において、
ステアリング操舵角を検出するステアリング操舵角検出手段を設け、
前記操舵反力制御手段は、ステアリング操舵角が所定の操舵角度から車輪の転舵角の限界角度に対応した限界ステアリング操舵角であるリミット角度に達する直前までは、ステアリング操舵角の増大に応じて操舵反力を直線あるいは曲線の傾きで増加させ、ステアリング操舵角がリミット角度に達すると、操舵反力を操舵反力の限界であるリミット反力まで急激に増加させる操舵制限反力制御部を有することを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
よって、本発明の車両用操舵制御装置にあっては、操舵反力制御手段の操舵制限反力制御部において、ステアリング操舵角が所定の操舵角度からリミット角度に達する直前までは、ステアリング操舵角の増大に応じて操舵反力を直線あるいは曲線の傾きで増加させ、ステアリング操舵角がリミット角度に達すると、操舵反力をリミット反力まで急激に増加させるようにしたため、転舵輪の可動範囲限界付近でのステアリング操作手段の振動を抑えることができると共に、操舵角度が可動範囲限界であることを運転者が容易に認識することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用操舵制御装置を実現する実施の形態を、図面に記載の実施例に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例の車両用操舵制御装置を示す全体システム図である。図１において、１はステアリングホイール、２は操舵角度を検出する舵角センサ（ステアリング操舵角検出手段）、３はステアリングホイール１に操舵反力を発生させる反力アクチュエータ、４は反力アクチュエータ３の駆動モータ、５は反力アクチュエータ３の駆動モータ４を駆動する駆動回路であり、これらの構成により運転者により操作されるステアリング操舵系が構成される。
【００１１】
図１において、６は転舵輪１１を転舵する転舵アクチュエータ８の駆動モータ７を駆動する駆動回路、７は転舵輪１１を転舵する転舵アクチュエータ８の駆動モータ、８は転舵輪１１を転舵する転舵アクチュエータ、９は転舵アクチュエータ８の転舵角度を検出する角度センサであり、これらの構成により転舵アクチュエータ８により転舵輪１１を転舵する車輪転舵系が構成される。
【００１２】
すなわち、前記ステアリング操舵系と前記車輪転舵系とは、機械的に連結することのない操舵機構を採用している。
【００１３】
図１において、１０はステアリングホイール１に発生させる操舵反力のトルク演算及び転舵輪１１を転舵する転舵アクチュエータ８の角度演算を行う操舵制御装置である。
【００１４】
前記操舵制御装置１０は、運転者のステアリングホイール１に対する操舵量を舵角センサ２により検出し、転舵輪１１の転舵角が検出したステアリング操舵角に応じた目標転舵角度になるように転舵アクチュエータ８の制御量演算を行う。制御量演算結果は、例えば、モータ駆動トルクに応じた電圧値として駆動回路６に出力され、駆動回路６は入力された電圧値に応じて駆動モータ７を駆動する。さらに、駆動モータ７が駆動されることにより転舵アクチュエータ８が転舵輪１１を転舵し、その転舵角度は角度センサ９により検出され、操舵制御装置１０に入力される。操舵制御装置１０は、先ほど演算した目標転舵角度と角度センサ９により検出された実転舵角度との偏差が無くなるように駆動モータ７をフィードバック制御により駆動する（転舵角制御手段）。
【００１５】
また、一方において、転舵アクチュエータ８の作動状況、あるいは、ステアリングホイール１の操舵角度、車両の速度等に応じて、ステアリングホイール１に与えるべき操舵反力が操舵制御装置１０により演算され、駆動回路５に、例えば、モータトルクに応じた電圧値として出力される。駆動回路５は入力された電圧値に応じて駆動モータ４を駆動し、反力アクチュエータ３を介してステアリングホイール１に操舵反力を発生させる（操舵反力制御手段）。
【００１６】
次に、作用を説明する。
【００１７】
［操舵反力制御処理］
図２は操舵制御装置１０にて実行される操舵反力制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００１８】
ステップＳ１では、舵角センサ２により検出した操舵角度が制限反力開始角度を超えているか否かが判断され、Ｙｅｓの場合はステップＳ２へ移行し、Ｎｏの場合はステップＳ７へ移行する。
ここで、「制限反力」とは、リミット反力より低くリミット角度に達する直前の操舵反力をいい、制限反力の値を予めきめたとき、通常反力から制限反力まで直線の傾きで増加する操舵反力増加特性により、「制限反力開始角度」が決められる。
【００１９】
ステップＳ２では、舵角センサ２により検出した操舵角度がリミット角度以上であるか否かが判断され、Ｙｅｓの場合はステップＳ６へ移行し、Ｎｏの場合はステップＳ３へ移行する。
ここで、「リミット角度」とは、車輪の転舵角の限界角度に対応した限界ステアリング操舵角をいい、「リミット反力」とは、リミット角度での操舵反力の限界をいう。
【００２０】
ステップＳ３では、ステアリングホイール１の回転がリミット角度からの切り戻し方向であるか否かが判断され、Ｙｅｓの場合はステップＳ５へ移行し、Ｎｏの場合はステップＳ４へ移行する。
【００２１】
ステップＳ４では、ステップＳ３にてステアリング操作が切り増し方向であると判断された場合、下記の▲１▼式に基づく出力反力、つまり、
出力反力＝通常反力＋｛（操舵角度−制限反力開始角度）／（リミット角度−制限反力開始角度）｝×（制限反力−通常反力）            ．．．▲１▼
を得る指令を駆動回路５に出力する。
【００２２】
ステップＳ５では、ステップＳ３にてステアリング操作がリミット角度からの切り戻し方向であると判断された場合、下記の▲２▼式に基づく出力反力、つまり、
出力反力＝通常反力＋｛（操舵角度−制限反力開始角度）／（リミット角度−制限反力開始角度）｝×（リミット反力−通常反力）        ．．．▲２▼
を得る指令を駆動回路５に出力する。
【００２３】
ステップＳ６では、ステップＳ２にて操舵角度がリミット角度以上であると判断された場合、リミット反力を得る指令を駆動回路５に出力する。
【００２４】
ステップＳ７では、ステップＳ１にて操舵角度が制限反力開始角度以下であると判断された場合、通常制御での操舵反力を得る指令を駆動回路５に出力する。
【００２５】
［操舵反力制御作用］
操舵角度が制限反力開始角度以下の時には、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ７へと進む流れとなり、ステップＳ７において、通常制御での操舵反力を得る指令が駆動回路５に出力される。
【００２６】
ステアリングホイール１への切り増し操作により、操舵角度が制限反力開始角度を超えると、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４へと進む流れとなり、ステップＳ４において、上記▲１▼式に基づく出力反力を得る指令が駆動回路５に出力される。
【００２７】
さらに、ステアリングホイール１に対し切り増し操作を行うことにより、操舵角度がリミット角度に達すると、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ６へと進む流れとなり、ステップＳ６において、リミット反力を得る指令が駆動回路５に出力される。
【００２８】
その後、ステアリングホイール１の回転がリミット角度からの切り戻し方向になると、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ５へと進む流れとなり、ステップＳ５において、上記▲２▼式に基づく出力反力を得る指令が駆動回路５に出力される。
【００２９】
そして、ステアリングホイール１の切り戻しにより操舵角度が制限反力開始角度以下になると、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ７へと進む流れとなり、ステップＳ７において、通常制御での操舵反力を得る指令が駆動回路５に出力される。
【００３０】
［操舵制限反力制御作用］
従来の車両用操舵制御装置は、転舵輪の可動範囲限界付近において、図３に示すように、リミット角度を境にそれ以上操舵された場合には一気に大きな操舵反力を発生させ、それ未満では通常制御時の操舵反力を発生させる構成となっていたため、本来は転舵輪の可動範囲限界角度でステアリングホイールがそれ以上回転するのを止めたいだけであるにもかかわらず、リミット角度以上で急激に大きな反力が発生するのでステアリングホイールは切り戻し方向へ戻される。運転者がステアリングホイールに切り増し方向の操舵トルクを加えていると、ステアリングホイールには、転舵輪の可動範囲限界付近のある操舵角度を境として、図６に示すように、その角度以上では操舵反力により切り戻し方向へ、その角度未満では切り増し方向へ交互に向きが反対のトルクが加わる。そのため、ステアリングホイールは、転舵輪の可動範囲限界付近で振動を発生してしまう。
【００３１】
これに対し、第１実施例の車両用操舵制御装置では、ステップＳ３にてステアリングホイール１が中立点から切り増し方向に操舵されていると判断すると、ステップＳ４へ進み、図５に示すように、通常制御時の反力と制限反力を結ぶ傾きとそのときの操舵角から求められる操舵反力を出力する（上記▲１▼式）。よって、ステアリングホイール１を切り増していった場合、この傾きに応じて反力トルクは制限反力開始角度から徐々に増加してゆき、操舵されているステアリングホイール１の回転速度を抑える。この結果、操舵されているステアリングホイール１の回転速度がリミット角度になるまで抑えられること無く、リミット角度になったら一気に最大反力が与えられ、反力アクチュエータが発生する切り戻し方向の大きなトルク発生によるステアリングホイール１の振動を抑えることができる。
【００３２】
そのままステアリングホイール１を切り増してステアリングホイール１の操舵角度がリミット角度以上になると、ステップＳ２からステップＳ６へと進み、図５に示すように、リミット反力を発生させる。よって、運転者は切り増し操作時における制限反力からリミット反力への操舵反力の立ち上がり変化をステアリングホイール１を介して感じることができ、この結果、その操舵角度が可動範囲限界であることを容易に認識することができる。
【００３３】
次に、この最大反力によりステアリングホイール１が今度は切り戻し方向へ回転してゆくと、操舵角度がリミット開度未満で、かつ、制限反力開始角度より大きい場合、ステップＳ３からステップＳ５へと進み、図５に示すように、リミット反力と通常制御時の反力を結ぶ傾きとそのときの操舵角から求められる操舵反力を出力する（上記▲２▼式）。
【００３４】
例えば、図４に示すように、切り増し時も切り戻し時も同じ操舵反力特性を与える場合には、リミット角度から僅かに切り戻されると操舵反力がリミット反力から制限反力まで低下するというように大きく操舵反力が変化し、ステアリングホイール１の振動を確実に抑えることができない。
【００３５】
これに対し、図５に示すように、リミット角度に向かう切り増し時の操舵反力とリミット角度からの切り戻し時の操舵反力とにヒステリシスを設けることにより、リミット角度から切り戻されても操舵反力の変化が小さく、ステアリングホイール１の振動を解消することができる。
【００３６】
また、切り増し時に徐々に操舵反力を増加させることで、ステアリングホイール１の回転速度を抑え、最大反力によるステアリングホイール１の戻し量を少なくできるので、ヒステリシス幅を小さくすることができる。なお、ヒステリシス幅が大きいとヒステリシスがリミット角度付近に存在することを運転者に強く認識されてしまい、従来の機械的連結構成によるステアリングシステムとの違和感を与えてしまうので、ヒステリシスの幅は小さい方がよい。
【００３７】
次に、効果を説明する。
第１実施例の車両用操舵制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００３８】
（１）  ステアリング操舵系と車輪転舵系とを機械的に連結することのない操舵機構と、ステアリング操舵角に応じて車輪の転舵角を制御する転舵角制御手段と、ステアリング操舵方向とは逆向きに作用する操舵反力を制御する操舵反力制御手段と、を備えた車両用操舵制御装置において、ステアリング操舵角を検出する角度センサ２を設け、前記操舵反力制御手段は、ステアリング操舵角が所定の操舵角度からリミット角度に達する直前までは、ステアリング操舵角の増大に応じて操舵反力を直線あるいは曲線の傾きで増加させ、ステアリング操舵角がリミット角度に達すると、操舵反力をリミット反力まで急激に増加させる操舵制限反力制御部を有するため、転舵輪１１の可動範囲限界付近でのステアリングホイール１の振動を抑えることができると共に、操舵角度が可動範囲限界であることを運転者が容易に認識することができる。
【００３９】
（２）  前記操舵制限反力制御部は、ステアリング操舵角がリミット角度まで増加するときの操舵反力増加特性と、ステアリング操舵角がリミット角度から減少するときの操舵反力減少特性と、にヒステリシスを持たせたため、リミット角度から切り戻されても操舵反力の変化が小さく抑えられ、ステアリングホイール１の振動を解消することができる。
【００４０】
（３）  前記操舵制限反力制御部は、制限反力開始角度からリミット角度までのステアリング操舵角の増加に対し通常反力から制限反力まで直線の傾きで増加する操舵反力増加特性と、リミット角度から制限反力開始角度までのステアリング操舵角の減少に対しリミット反力から通常反力までの直線の傾きで減少する操舵反力減少特性と、により操舵制限反力を制御するようにしたため、可動範囲限界域におけるヒステリシス幅を小さくすることができ、この結果、従来の機械的連結構成によるステアリングシステムに対して運転者が持つシステム違和感を緩和することができる。
【００４１】
以上、本発明の車両用操舵制御装置を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００４２】
例えば、第１実施例では、操舵制限反力制御部において、直線の傾きで増加する操舵反力増加特性と直線の傾きで減少する操舵反力減少特性とを用いる例を示したが、曲線の傾きで増加する操舵反力増加特性と曲線の傾きで減少する操舵反力減少特性とを用いるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の車両用操舵制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置における操舵制御装置にて実行される操舵反力制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】従来例の車両用操舵制御装置における反力トルク特性を示す図である。
【図４】切り増し時と切り戻し時にヒステリシスを持たせない比較例の車両用操舵制御装置における反力トルク特性を示す図である。
【図５】第１実施例の車両用操舵制御装置における反力トルク特性を示す図である。
【図６】従来例の車両用操舵制御装置におけるステアリングホイールの振動説明図である。
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
２  舵角センサ（ステアリング操舵角検出手段）
３  反力アクチュエータ
４  駆動モータ
５  駆動回路
６  駆動回路
７  駆動モータ
８  転舵アクチュエータ
９  角度センサ
１０  操舵制御装置
１１  転舵輪
【図１】
2004224159.tif 000003
【図２】
2004224159.tif 000004
【図３】
2004224159.tif 000005
【図４】
2004224159.tif 000006
【図５】
2004224159.tif 000007
【図６】
2004224159.tif 000008