(57)【要約】【課題】低車速時のアクチュエータの負荷を低減することができると共に、転舵動作を安定させ、違和感のない運転操作が可能なＳＢＷ方式で転舵輪の転舵を行う車両の運転操作装置の実現を課題とする。【解決手段】操作角センサ１６が検出する操作角から目標転舵角を求める目標転舵角設定部３４の後段に目標転舵角の変化速度を低減する低域炉波器を設け、この低域炉波器の遮断周波数を車速センサ２２が検出する車速の減少に応じて低くする。【選択図】　　図５
2004034870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が操作する操作部と、前記操作部の操作量を検出する操作量検出手段と、前記操作量検出手段が検出した操作量から目標とする転舵輪の転舵量を演算する転舵量演算手段と、少なくとも前記転舵量演算手段が演算した目標転舵量に基づいて前記転舵輪の実転舵量を制御する制御手段と、を有する車両の運転操作装置において、
車速を検出する車速検出手段と、前記転舵量演算手段の後段に設けられ前記目標転舵量の変化速度を制限する低域炉波手段と、この低域炉波手段の遮断周波数を前記車速検出手段が検出する車速の減少に応じて低くする車速応動制御手段たる遮断周波数制御手段とを具備することを特徴とする車両の運転操作装置。
【請求項２】
運転者が操作する操作部と、前記操作部の操作量を検出する操作量検出手段と、前記操作量検出手段が検出した操作量から目標とする転舵輪の転舵量を演算する転舵量演算手段と、少なくとも前記転舵量演算手段が演算した目標転舵量に基づいて前記転舵輪の実転舵量を制御する制御手段と、を有する車両の運転操作装置において、
車速を検出する車速検出手段と、前記転舵量演算手段の後段に設けられ前記目標転舵量の変化速度の最大値を制限する目標転舵量変化速度最大値制限手段と、この目標転舵量変化速度最大値制限手段が制限する変化速度最大値を前記車速検出手段が検出する車速の減少に応じて低くする車速応動制御手段たる変化速度最大値制御手段とを具備することを特徴とする車両の運転操作装置。
【請求項３】
前記操作量検出手段の検出した操作量とは乖離して前記実転舵量を変更するアクティブ制御手段を具備し、このアクティブ制御手段は、前記車速応動制御手段の後段で前記目標転舵量を変更することにより前記実転舵量を変更する構成を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両の運転操作装置。
【請求項４】
運転者が操作する操作部と、転舵輪を転舵駆動する転舵モータと、少なくとも前記操作部の操作量に基づいて前記転舵輪の転舵駆動を制御する制御装置を備え、ステアバイワイヤにより転舵が行われる車両の転舵制御方法であって、
検出した車速が遅い場合は、車速が速い場合よりも、前記操作部の操作量に対する前記転舵輪の転舵量を大きくする一方で、前記転舵輪が駆動する速さに制限を行うこと、
を特徴とする車両の転舵制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の転舵輪を転舵する運転操作装置及び転舵制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の転舵輪を転舵する運転操作装置としては、ステアリングホイールを用いたステアリングシステムが知られている。このステアリングシステムでは、ステアリングホイールの回転運動をステアリングギアボックスにおいてラック軸の直線運動に変換され、ラック軸に連結されたリンク機構を駆動させることで転舵輪を転舵するものである。
【０００３】
ここで、近年になってステアリングホイールの替わりにレバー（ジョイスティック）を用いて車両の転舵輪を転舵する運転操作装置が提唱されており、このような運転操作装置の従来例としては、特開平９−３０１１９３号公報に記載のものがあげられる。この運転操作装置は、レバー（制御ノブ）を用い、このレバーを前後左右に操作することにより車両の加減速や旋回を行うように構成されている。例えば、車両は、レバーに前方向の操作力を与えると加速し、後方向の操作力を与えると減速する。また、各レバーに右方向の操作力を与えると転舵輪が右側に転舵し、左方向の操作力を与えると転舵輪が左側に転舵する。また、複数のレバーに、同等の機能を持たせて、レイアウトの自由度や信頼性を向上させたり、左右どちらのシートに座っていても操作できるようにする例も報告されている。
【０００４】
このレバーを用いる場合は、運転操作装置とステアリング装置機構は機械的には切り離され、ステアリング装置機構に設けられたステアリングモータを運転操作装置から電気的に制御するいわゆるステアバイワイヤ（Ｓｔｅｅｒ　Ｂｙ　Ｗｉｒｅ　、以後ＳＢＷで表す）方式が採用されている。この方式では、例えば、左右への操作力を与える場合、運転操作装置からの指示値に基づいてタイヤ角の目標値が算出され、そのタイヤ角の目標値に追従するように、ステアリングアクチュエータを作動させてタイヤが転舵される。このような場合、機械的な反力が与えられないため、そのままでは運転者は転舵操作に対する手応えが得られず、転舵角や操作量に対応する感覚が得られない。そのため、運転操作装置をセンタリングするためのセンタリングバネと反力モータを用いて反力を与えるようにしている。つまり、センタリングバネによりレバーが自ずと中立位置に戻るようにすると共に、センタリングバネ及び反力モータの反力により操作フィーリングを向上するようにしている。
【０００５】
ところで、一般にステアリングホイールの回転角度範囲は３６０°以上あるのに対してレバーの操作角度範囲はこれよりもはるかに小さい角度であり、転舵輪を同一の角度転舵するに必要なレバーに対する操作入力量はステアリングホイールの場合に比してはるかに小さくて良いので、レバー式の運転操作装置によれば、運転者の転舵操作の負担を大幅に軽減し、片手による運転が可能になる。さらに、スピン回避等従来のステアリング方式では行えないようなタイヤ操作を運転者の意思とは関係なく行えるようにして、積極的な安全装置として働くアクティブ転舵機能を備えるようにすることもできる。
【０００６】
しかし、このようにレバー式の運転操作装置の操作入力量に対する転舵輪の実転舵角の比がステアリングホイールの場合に比してはるかに大きいために、逆に、ステアリングホイールによる操作に慣れた運転者にとっては違和感を受けることが多く、転舵輪の切り過ぎにより車両の転舵安定性が悪化するという問題も生まれる。例えば、高速運転時には転舵輪のタイヤ角のセンタ付近で、僅かなレバーの操作に対して転舵輪が大きく反応し過ぎると運転動作が不安定になる。この問題を防ぐため、特開平８−３４３５３号公報では、車速が高いほどレバーの操作角に対する転舵輪の転舵角の比を小さくして操作感度を低下させようにしている。また、転舵輪のタイヤ角のセンタ付近では操作感度を低下させるようにする方法も取られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、タイヤ角のエンド付近まで使うことの多い車速が低い時には、タイヤ角のセンタ付近では操作感度を低下させた分、タイヤ角のエンド付近で操作感度を上げねばならず、結果的にはエンド−エンドで操作角に対する転舵輪の転舵角の比が高くなって、タイヤ角のエンド付近では転舵輪の転舵動作がギクシャクしたものになるという問題がある。さらに、低車速時は路面抵抗が大きくなるので、据え切り等の場合にレバーの操作に即座に忠実に転舵輪を応答させようとするとアクチュエータの負荷が大きなものになるという問題がある。
【０００８】
したがって、本発明の主たる課題は、レバー等からなる操作手段を用いてＳＢＷ方式で転舵輪の転舵を行う車両において、低車速時でのアクチュエータの負荷を低減すると共に、転舵輪の転舵動作を安定させ、違和感のない運転操作が可能な運転操作装置及び転舵制御方法を実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明の請求項１の発明は、運転者が操作する操作部と、前記操作部の操作量を検出する操作量検出手段と、前記操作量検出手段が検出した操作量から目標とする転舵輪の転舵量を演算する転舵量演算手段と、少なくとも前記転舵量演算手段が演算した目標転舵量に基づいて前記転舵輪の実転舵量を制御する制御手段と、を有する車両の運転操作装置において、車速を検出する車速検出手段と、前記転舵量演算手段の後段に設けられ前記目標転舵量の変化速度を制限する低域炉波手段と、この低域炉波手段の遮断周波数を前記車速検出手段が検出する車速の減少に応じて低くする遮断周波数制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
これにより、操作部の操作量に対する転舵輪の実転舵量の比が大きいＳＢＷ方式の運転操作装置において、運転者の大きめの操作によって操作部が必要以上に動くことがあっても、低い車速の場合においては通常車における操作の場合以上の速い応答が低域炉波手段によって制限されるため、車両の挙動を落ち着かせて安定させると共に、アクチュエータ（後記するステアリングモータ）に過大な負荷がかかることを防ぐことができる。
【００１１】
また、本発明の請求項２の発明は、運転者が操作する操作部と、前記操作部の操作量を検出する操作量検出手段と、前記操作量検出手段が検出した操作量から目標とする転舵輪の転舵量を演算する転舵量演算手段と、少なくとも前記転舵量演算手段が演算した目標転舵量に基づいて前記転舵輪の実転舵量を制御する制御手段と、を有する車両の運転操作装置において、車速を検出する車速検出手段と、前記転舵量演算手段の後段に設けられ前記目標転舵量の変化速度の最大値を制限する目標転舵量変化速度最大値制限手段と、この目標転舵量変化速度最大値制限手段が制限する変化速度最大値を前記車速検出手段が検出する車速の減少に応じて低くする変化速度最大値制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
これにより、操作部の操作量に対する転舵輪の実転舵量の比が大きいＳＢＷ方式の運転操作装置において、運転者の大きめの操作によって操作部が必要以上に動くことがあっても、低い車速の場合においては通常車における操作の場合以上の速い応答が目標転舵量変化速度最大値制限手段によって制限されるため、車両の挙動を落ち着かせて安定させると共に、アクチュエータ（後記するステアリングモータ）に過大な負荷がかかることを防ぐことができる。
【００１３】
また、本発明の請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記操作量検出手段の検出した操作量とは乖離して前記実転舵量を変更するアクティブ制御手段を具備し、このアクティブ制御手段は、前記車速応動制御手段の後段で前記目標転舵量を変更することにより前記実転舵量を変更する構成を有することを特徴とする。
【００１４】
これにより、車速応動制御手段たる低域炉波手段の遮断周波数が低くなる低い車速の場合や、車速応動制御手段たる目標転舵角変化速度最大値制限手段の目標転舵角変化速度最大値が低くなる低い車速の場合においても、滑りやすい路面等での修正舵のためのアクティブ操作には車速応動制御手段（低域炉波手段、目標転舵角変化速度最大値制限手段）を作用させないので、自動的に行われるすばやい修正舵は問題なく実現される。
【００１５】
また、本発明の請求項４の発明は、運転者が操作する操作部と、転舵輪を転舵駆動する転舵モータと、少なくとも前記操作部の操作量に基づいて前記転舵輪の転舵駆動を制御する制御装置を備え、ステアバイワイヤにより転舵が行われる車両の転舵制御方法であって、検出した車速が遅い場合は、車速が速い場合よりも、前記操作部の操作量に対する前記転舵輪の転舵量を大きくする一方で、前記転舵輪が駆動する速さに制限を行うことを特徴とする。
【００１６】
車速が遅い場合には、少ない操作量で大きく転舵輪が動くクイックな特性が好ましい。一方で、車速が遅い場合は、大きな路面反力に抗して転舵モータ（後記するステアリングモータ）を動かす必要がある。このため、車速が速い場合はダル、車速が遅い場合はクイックの特性を保ちつつ、車速が遅い場合は転舵輪が駆動する速さに制限を加えて、転舵モータの負荷を低減して該モータを保護する。ちなみに後記する発明の実施の形態では、転舵輪が駆動する速さの制限を、車速応答低域炉波器（ｌｏｗ　ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒ）で行う。また、転舵輪が駆動する速さの制限を、目標転舵角変化速度最大値制限手段（ｌｉｍｉｔｅｒ）で行う。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参考にして詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における車両の運転操作装置の構成図である。
図１に示すように、この運転操作装置はステアバイワイヤを実現するものであり、操作部１はレバー１１を備え、このレバー１１の操作量を制御装置４で処理し、この処理結果に基づいて転舵機構部２のステアリングモータ５を駆動させて転舵輪Ｗ，Ｗを転舵する。
ここで、操作部１は特許請求の範囲の操作部に相当する。
【００１８】
ここで、転舵輪Ｗ，Ｗの転舵は、ステアリングモータ５の回転をボールねじ機構９によってラック軸７の直線運動に変換し、単にそれをタイロッド８，８を介して転舵輪Ｗ，Ｗの転舵運動に変換する転舵機構部２により行われている。つまり、ラック軸７の直線運動は、従来のラックアンドピニオン機構の代わりとなるステアリングモータ５及びボールねじ機構９により行われている。なお、直線運動時のラック軸７の位置は転舵角（転舵量）センサ１０により検出され、制御装置４にフィードバックされている。ちなみに転舵角センサ１０は、ラック位置を検出することにより実転舵角を検出するラック位置センサであり、ラック軸７に沿って設けられたリニアエンコーダやポテンショメータ等の公知のセンサが用いられ、複数のセンサを組み合わせて使用することも可能である。ちなみに、この転舵角センサ１０の出力も、制御装置４にて、後述する操作トルクセンサ１５や操作角センサ１６の出力と同様に処理される。
なお、図１において、操作量検出手段１２と操作反力モータ１９については後で詳述する。
【００１９】
次に、操作部１について説明する。
図２に示すように、操作部１は、運転者が操作するレバー１１と、レバー１１の操作量を検出する操作量検出手段１２と、操作量検出手段１２を保持するフレーム部１３とを有している。
【００２０】
レバー１１は、その上部を運転者が手で握って操作するもので、その下部にはロッド１４の一端部１４ａが固定されている。ロッド１４はレバー１１と直交するように固定されており、フレーム部１３の壁部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにベアリング等により軸支されている。これによりレバー１１は、ロッド１４を支軸として左右方向に回転するように傾動させて操作することが可能となっている。なお、以降において、ロッド１４を支軸としてレバー１１を右側に傾動させて転舵輪Ｗ，Ｗを右側に転舵させることを右転舵操作、ロッド１４を支軸としてレバー１１を左側に傾動させて転舵輪Ｗ，Ｗを左側に転舵させることを左転舵操作として説明する。
【００２１】
操作量検出手段１２である操作トルクセンサ１５及び操作角センサ１６は、ロッド１４の長手方向に沿って配置されている。
【００２２】
このうち、操作トルクセンサ１５は、ひずみゲージ等を用いた公知のセンサからなり、レバー１１にかかるトルク量を検出することで、操作開始時や、転舵輪Ｗ，Ｗの方向切り替え時（切り返し時）の応答性を向上させるものである。ここで、本実施形態の操作トルクセンサ１５は０．１Ｖ〜４．９Ｖのアナログで出力される。制御装置４を構成するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ　）は、これをデジタル信号として入力する。そして、このデジタル信号を所定値オフセットして、アナログ出力での２．５Ｖが０点になるようにする。つまり、制御装置４は、操作トルクセンサ１５の出力を、レバー１１を中立位置から右転舵操作すると値（検出値Ｔｓ）が＋に、中立位置から左転舵操作すると値（検出値Ｔｓ）が−になるようにした正負の値として処理する。これにより、制御装置４が認識する操作トルクセンサ１５の出力特性は、図３に示すようなものになる。この操作トルクセンサ１５からの出力（検出値Ｔｓ）は、後に説明するＦＦ（Ｆｅｅｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ）制御に用いられる。
【００２３】
操作角センサ１６は、レバー１１の操作によるロッド１４の回転角度を検出するポテンショメータから構成されている。操作角センサ１６はレバー１１の操作角を電圧値（検出値θｓ）として出力するものである。制御装置４のＣＰＵは、この操作角センサ１６の出力も前記した操作トルクセンサ１５の出力と同様に処理する。つまり、図３に示すように、レバー１１が中立位置にあるときの基準電圧値が中立位置（０点）にされ、右転舵操作が行われると、レバー１１の回転量に応じて検出値θｓが増大し、左転舵操作が行われると、レバー１１の回転量に応じて検出値θｓが減少する。なお、この操作角センサ１６からの出力（検出値θｓ）は、制御装置４が転舵輪Ｗ，Ｗの実転舵角を設定するのに用いられる。
なお、操作角センサ１６は特許請求の範囲に記載の操作量検出手段に相当する。
【００２４】
さらに、ロッド１４の他端部は、プーリ１７を有しており、このプーリ１７は、ベルト１８を介して操作反力モータ１９の回転軸に連結されている。
操作反力モータ１９は、制御装置４からの信号を受けて、次に述べるセンタリング機構２０と協働して、レバー１１の位置、及び、操作方向に応じて、レバー１１の操作方向（レバー１１の動き）とは異なる向き及び所定の大きさの反力（操作反力）を発生させることで転舵操作の操作性及び精度を向上させる機能を有している。
【００２５】
例えば、右転舵操作が行われている状態で、さらにレバー１１が右側に押し込まれた場合は、センタリング機構２０は右転舵操作の向きとは逆向きの操作反力を発生する。このとき、センタリング機構２０はレバー１１の操作量が大きい程、大きな操作反力を発生させるので、運転者は現在の転舵角度や自己の操作量を反力の大きさ等により感知することができる。
なお、制御装置４が操作反力モータ１９に操作反力モータ制御信号出力部４０と操作反力モータ駆動回路４１を介して与える信号、操作反力モータ１９がレバー１１に与える反力については後ほど詳しく述べる。
【００２６】
レバー１１と操作角センサ１６との間にはレバー１１を中立位置に戻すように付勢するセンタリング機構２０が設けられている。センタリング機構２０は、ロッド１４に固定されたプレート２０ａと、プレート２０ａの左右の両端部のそれぞれにフックが引っ掛けられたセンタリングバネ２０ｂ、２０ｂとから構成されており、センタリングバネ２０ｂ、２０ｂの下側のフックはフレーム部１３の底部１３ｅに引っ掛けられている。従って、例えば、左転舵操作が行われたときは、図４中の手前側に位置するセンタリングバネ２０ｂが延び、このセンタリングバネ２０ｂに元の長さに戻ろうとする反力が発生するので、レバー１１は中立位置に戻るように付勢されることになる。また、レバー１１を中立位置に戻す場合は、このセンタリングバネ２０ｂの反力がレバー１１の戻りをアシストする。なお、このセンタリングバネ２０ｂ、２０ｂを含むセンタリング機構２０により、レバーが自ずと中立位置に戻って都合がよい。
【００２７】
次に、制御装置４について説明する。
制御装置４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ　）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）及び所定の電気回路を備えたＥＣＵ（電子制御装置）から構成され、図５に示すように、操作部１及び転舵機構部２とは信号伝達ケーブルであるハーネスを介して電気的に連結されている。
制御装置４は、操作部１の操作角センサ１６、操作トルクセンサ１５と、車速センサ２２及びヨーレートセンサ２３からの検出値を受け取り、ステアリングモータ５を駆動させる転舵制御部３１と、操作部１の操作反力モータ１９の制御を行う操作反力制御部３２とから構成されている。なお、操作角センサ１６と操作トルクセンサ１５で操作量検出手段１２を構成している。
ここで、車速センサ２２は特許請求の範囲の車速検出手段に相当する。
【００２８】
転舵制御部３１は、操作部１の操作角センサ１６の検出値θｓを取り込んで運転者の行った操作量に対応する転舵角の目標値を設定する目標転舵角設定部３４と、転舵角の目標値θｍと転舵角センサ１０が検出する現在の実転舵角θｓとから転舵角の偏差量を演算する偏差演算部３５と、この偏差量（偏差量信号Ｄｒｓ）に対応してステアリングモータ５を駆動させる制御出力信号Ｄｓ（方向信号＋ＰＷＭ信号）を発生させるステアリングモータ制御信号出力部３６と、この制御出力信号Ｄｓに基づいてステアリングモータ５を駆動させる電気回路であるステアリングモータ駆動回路３７と、実転舵角θｒと車速Ｖとから規範ヨーレートγｍｓを演算する規範ヨーレート演算部４２と、規範ヨーレートγｍｓと実ヨーレートγｒｓとの偏差からオーバステア（Ｏ／Ｓ）、アンダステア（Ｕ／Ｓ）を判定しオーバステアの場合は偏差演算部３５にオーバステア補正信号Ｃｏｓを、アンダステアの場合は目標操作反力設定部３９にアンダステア補正信号Ｃｕｓを送るアクティブ制御部４３とから構成されている。
ここで、目標転舵角設定部３４は特許請求の範囲の転舵量演算手段に相当し、ステアリングモータ制御信号出力部３６とステアリングモータ駆動回路３７とが特許請求の範囲の制御手段に相当し、規範ヨーレート演算部４２とアクティブ制御部４３とが特許請求の範囲のアクティブ制御手段に相当する。
【００２９】
目標転舵角設定部３４は、操作角センサ１６の検出値θｓをアドレスとしてマップ検索して目標転舵角を決定し、これに基づく目標転舵角信号θｍを決定し、さらに目標転舵角信号θｍに車速Ｖに応じた処理を施して補正目標転舵角θｔを出力する。
目標転舵角設定部３４の詳細な機能ブロック図を図６に示す。ここで図６（ａ）は請求項１に対応する機能ブロック図であり、図６（ｂ）は請求項２に対応する機能ブロック図である。
目標転舵角演算部５１は、操作角センサ１６の検出する操作角θｓと、車速センサ２２が検出する車速検出値（車速）Ｖから、次式（１）によって目標転舵角θｍを演算する。
【００３０】
【数１】
2004034870.tif 000003
【００３１】
関数ｆ１（Ｖ）は、車速Ｖが速くなるにつれて操作角θｓに対する目標転舵角θｍを小さくすべく、図７に示すよう車速が早くなるにつれて小さくなっている。これにより車速Ｖが速いほどレバー１１の操作角θｓに対する転舵輪Ｗの実転舵角の比が小さく（ダルに）、車速Ｖが遅いところでは操作角θｓに対する転舵輪Ｗの実転舵角の比が大きく（クイックに）なるので、交差点で右折、左折する場合等低車速域において良好な転舵の感度を維持しつつ、高車速域において転舵の感度を減少して転舵輪Ｗの切れ過ぎを防止している。これにより、交差点等で大きく曲がる場合の車両の転舵の操作性を維持すると共に、高速走行時の安定性を向上することができる。つまり、低車速域ではクイックな転舵特性によりキビキビとした車両の運転を行え、高車速域ではダルな転舵特性により安定した車両の運転を行える。
【００３２】
（遮断周波数による制限）
次に目標転舵角演算部５１からの出力である目標転舵角θｍは、請求項１に対応する実施の形態では、図６（ａ）に示されるように車速応答低域炉波器（ｌｏｗ　ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒ）５２に入力される。この車速応答低域炉波器５２はその遮断周波数ｆｃが車速Ｖに応じて変化し、図８に示すように車速Ｖの速いところで高く、車速Ｖの遅いところで低くなるように制御されている。つまり、レバー１１の右から左、左から右への操作を周波数として捉えて周波数の高い部分をカットするが、そのカットする周波数の値（遮断周波数［カットオフ周波数］ｆｃ）を、車速Ｖが遅くなるほど低くして、車速が遅くなるほどより低い周波数を選択するように制御されている。この車速応答低域炉波器５２の伝達関数Ｔ（ｓ）は次式（２）で表される。
【００３３】
【数２】
2004034870.tif 000004
【００３４】
これにより、レバー１１の操作における周波数が、車速Ｖが遅いところで低く制限される。従って、路面反力が大きい低車速域において、仮に運転者が周波数の高いレバー１１の操作を行うと、制御上、レバー１１の操作に対する転舵輪Ｗ，Ｗの応答に遅れが生じる。このため、実転舵角を大きくとる場合のタイヤ角のエンド付近での転舵輪Ｗ，Ｗの転舵動作が平滑になり、またアクチュエータの負荷もさほど大きくならなくなる。つまり、ステアリングモータ５に過大な出力要求がされなくなる。このことにより、ステアリングモータ５の寿命を延命化できたり、出力の小さいステアリングモータ５を使用できたりする。また、運転者の不用意なレバー１１の操作に対しても、車両挙動を安定にすることができる。
車速応答低域炉波器５２からのこのような特性を有する出力は補正後目標転舵角θｔとして偏差演算部３５に入力される。車速応答低域炉波器５２での遮断周波数ｆｃは制御装置４のＣＰＵによって制御される。
ここで、車速応答低域炉波器５２は特許請求の範囲の低域炉波手段に相当し、制御装置４のＣＰＵが特許請求の範囲の遮断周波数制御手段に相当する。
【００３５】
（目標転舵角変化速度最大値の制限）
また、請求項２に対応する実施の形態では、目標転舵角演算部５１からの出力である目標転舵角θｍは、図６（ｂ）に示されるように目標転舵角変化速度最大値制限手段５３に入力される。目標転舵角変化速度最大値制限手段５３は目標転舵角θｍの変化速度ｄθｍ／ｄｔの最大値を図９に示すように車速Ｖの速いところで高く設定し、車速Ｖの遅いところで低く設定して制御する。
これにより、目標転舵角θｍの変化速度ｄθｍ／ｄｔが、車速Ｖが低速のところで制限され、請求項１に対応する実施の形態の場合と同様に、レバー１１の操作に対する転舵輪Ｗの応答に遅れが生じるため、転舵角を大きくとる場合のタイヤ角のエンド付近での転舵輪Ｗの転舵動作が平滑になり、ステアリングモータ５の負荷もさほど大きくならなくなる。また、運転者の不用意なレバー１１の操作に対しても、車両挙動を安定にすることができる。目標転舵角変化速度最大値制限手段５３からのこのような特性を有する出力は補正目標転舵角θｔとして偏差演算部３５に入力される。目標転舵角変化速度最大値制限手段５３での変化速度ｄθｍ／ｄｔの最大値は制御装置４のＣＰＵによって制御される。
ここで、目標転舵角変化速度最大値制限手段５３は特許請求の範囲の目標転舵量変化速度最大値制限手段に相当し、制御装置４のＣＰＵが特許請求の範囲の変化速度最大値制御手段に相当する。
【００３６】
次に、偏差演算部３５の構成を図１０に示す。偏差演算部３５は、オーバステア時に補正後目標転舵角θｔから、アクティブ制御部４３からのオーバステア補正量Ｃｏｓを減算する減算器５５と、この減算器５５の出力と転舵角センサ１０で検出した現在の実転舵角θｒとの偏差を演算する減算器５６とを有している。減算器５６での偏差量が正の値であれば右方向への転舵（右転舵操作）と判断し、偏差量が負の値であれば左方向への転舵（左転舵操作）と判断し、それぞれに合わせた極性及び大きさの偏差量信号Ｄｒｓをステアリングモータ制御信号出力部３６に出力する。
なお、アクティブ制御部４３からのオーバステア補正量Ｃｏｓについては後ほど詳しく述べる。
【００３７】
ステアリングモータ制御信号出力部３６の構成を図１１に示す。ステアリングモータ制御信号出力部３６では、ＰＩＤ制御部５７で偏差量信号Ｄｒｓに対してＰ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）、Ｉ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ）、及び、Ｄ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）処理を施して制御信号Ｃｓを演算し、加算器５８で、後述するトルク制御信号Ｆｃｓと合成する。そして、その合成値の符号及び絶対値の大きさに応じた制御出力信号Ｄｓ（方向信号＋ＰＷＭ信号）をＰＷＭ信号出力部５９で形成してステアリングモータ駆動回路３７に出力する。なお、ステアリングモータ制御信号出力部３６は、前記のようなＰＩＤ機能を備えることで偏差量信号Ｄｒｓに対するラック軸７の移動の追従の精度を向上させている。
【００３８】
ここで、転舵制御部３１は、転舵操作における初期応答性を向上させるために、操作部１の操作トルクセンサ１５のトルク検出値Ｔｓに基づいてステアリングモータ制御信号出力部３６に制御信号Ｆｃｓを出力することでＦＦ制御を行うＦＦ制御部３８を備えている。これにより、操作の初期段階等のようにレバー１１の操作量は少ないが、レバー１１にかけられたトルクが大きい状態において、後に続くレバー１１の操作量の増加に先駆けてラック軸７を移動させることができるので、転舵操作の応答性を向上させることができる。ここで、この制御信号Ｆｃｓは、ＦＦ制御部３８内に用意されたトルク検出値Ｔｓとステアリングモータ５の駆動量とのマップに基づいて決定されている。
【００３９】
転舵制御部３１はまた前記したとおり、実転舵角θｒと車速Ｖとから規範ヨーレートγｍｓを演算する規範ヨーレート演算部４２を有する。この規範ヨーレート演算部４２は転舵角センサ１０と車速センサ２２の出力とから、あらかじめ定められて記憶されている関係に従い、普段その車両で発生するべきヨーレート量としての規範ヨーレートγｍｓを演算する。
転舵制御部３１はまた前記したとおり、規範ヨーレートγｍｓとヨーレートセンサ２３の検出する実ヨーレートγｒｓとの偏差からオーバステア（Ｏ／Ｓ）、アンダステア（Ｕ／Ｓ）を判定しオーバステアの場合は偏差演算部３５にオーバステア補正信号Ｃｏｓを、アンダステアの場合は目標操作反力設定部３９にアンダステア補正信号Ｃｕｓを送るアクティブ制御部４３を有している。このアクティブ制御部４３は規範ヨーレート演算部４２が演算する規範ヨーレートγｍｓとヨーレートセンサ２３が検出する実ヨーレートγｒｓとの偏差を演算し、ヨーレートセンサ２３が検出する実ヨーレートγｒｓと規範ヨーレートγｍｓとが同符号で実ヨーレートγｒｓが規範ヨーレートγｍｓよりも大きい場合、ないしは、両者の符号が異なっている場合にオーバステアと判定する。また、実ヨーレートγｒｓと規範ヨーレートγｍｓとが同符号で、実ヨーレートγｒｓが規範ヨーレートγｍｓよりも小さい場合、アンダステアと判定する。
【００４０】
アクティブ制御部４３は、オーバステアの場合に、偏差演算部３５に規範ヨーレートγｍｓと実ヨーレートγｒｓとの偏差に応じたオーバステア補正信号Ｃｏｓを出力する。このオーバステア補正信号Ｃｏｓは、減算器５５で補正後目標転舵角θｔから減算される。
これにより、補正後目標転舵角θｔをその分少なくして、実転舵角θｒを戻すような働きが生まれ、オーバステアによる不安定な車両挙動を防ぐことができる。
このオーバステア補正信号Ｃｏｓの減算は車速応答低域炉波器５２又は目標転舵角変化速度最大値制限手段５３の後段の減算器５５で行われるため、オーバステア時のスピンやドリフト等に対する補正は、車速Ｖとは無関係に直ちに実行されるので、遅れは生じない。
一方、アンダステアの場合は、規範ヨーレートγｍｓと実ヨーレートγｒｓとの偏差に応じたアンダステア補正信号Ｃｕｓを目標操作反力設定部３９に出力する。これにより、操作部１のレバー１１に加わる反力を大きくして運転者に注意を与え、レバー１１の切り過ぎを抑制させる。
【００４１】
操作反力制御部３２は、レバー１１に作用させる目標反力を決定する目標操作反力設定部３９と、目標操作反力設定部３９から出力される目標反力信号Ｔｍｓを取得し、操作反力モータ１９を駆動させるための制御信号Ｍｃｓを出力する操作反力モータ制御信号出力部４０と、制御信号Ｍｃｓに基づいて操作反力モータ１９を駆動させるための電気回路からなる操作反力モータ駆動回路４１とから構成されている。
【００４２】
目標操作反力設定部３９は、操作部１の操作角センサ１６の検出値θｓと、偏差演算部３５からの偏差信号Ｄｒｓと操作部１外に設けられた車速センサ２２からの車速検出値Ｖと、操作トルクセンサ１５のトルク検出値Ｔｓ及びアンダステアの場合のアンダステア補正信号Ｃｕｓに基づいて、操作部１のレバー１１に加わる反力として、偏差量信号Ｄｒｓに基づく仮想トーションバー制御と呼ばれる反力、レバー１１の戻り操作の時のみ働く反力、アンダステア時に働く反力を演算により求め、これらの合計を目標反力信号Ｔｍｓとして操作反力モータ制御信号出力部４０に与える。
操作反力モータ制御信号出力部４０は、この目標反力信号Ｔｍｓを取得し、操作反力モータ１９を駆動させるための制御信号Ｍｃｓを出力する。操作反力モータ駆動回路４１は、制御信号Ｍｃｓに基づいて操作反力モータ１９を駆動する。
【００４３】
次に、この運転制御装置４を転舵操作した場合の各部の一連の動きを説明する。
まず、運転者がレバー１１を中立位置から転舵操作をした場合は、操作の初期段階には、レバー１１の操作量は少ないが、レバー１１にかけられたトルクが大きくなる。ここで、操作トルクセンサ１５からのトルク検出値Ｔｓ（正の出力値）が出力され、転舵制御部３１のＦＦ制御部３８がトルク検出値Ｔｓをアドレスとしてトルクマップを検索してステアリングモータ制御信号出力部３６へ入力される制御信号Ｆｃｓを決定する。そして、この制御信号Ｆｃｓに基づいて、ラック軸７が直線運動し、レバー１１の本格的な操作に先駆けてラック軸７が移動し転舵輪Ｗを転舵し始める。制御信号Ｆｃｓはステアリングモータ制御信号出力部３６へ入力されるため、車速Ｖに無関係に動作する。
【００４４】
続いて、レバー１１の操作角θｓに基づいて、制御装置４の目標転舵角設定部３４の目標転舵角演算部５１で目標転舵角θｍが設定される。設定される目標転舵角θｍは操作角θｓに対して車速Ｖの遅い時には大きく（クイック）、車速Ｖの速い時には小さい（ダル）。この目標転舵角θｍは車速対応低域炉波器５２（図６（ａ）参照）又は目標転舵角変化速度最大値制限手段５３（図６（ｂ）参照）に入力され、車速Ｖの遅い時にはその変化速度が制限される。
【００４５】
ここで、運転者の意思に関係のないアクティブ制御が自動的に行われる場合（図１０参照）は、偏差演算部３５の減算器５５では、車速対応低域炉波器５２又は目標転舵角変化速度最大値制限手段５３から出力される補正後目標転舵角θｔに対して、アクティブ制御部４３からのオーバステア補正量Ｃｏｓが減算される。そうして、この減算器５５からの出力に対して、転舵角センサ１０からの現在の実転舵角θｒとの偏差量信号Ｄｒｓが減算器５６で減算され、この偏差量信号Ｄｒｓに基づいてステアリングモータ制御信号出力部３６、ステアリングモータ駆動回路３７が働いてステアリングモータ５が駆動し、ラック軸７を所定量だけ移動させ、転舵輪Ｗに転舵角を発生させる。
【００４６】
また、一方で、制御装置４の操作反力制御部３２がこの偏差量信号Ｄｒｓに応じてレバー１１に作用させる操作反力を設定し、操作反力モータ１９を駆動させて、レバー１１に仮想トーションバーマップ処理部５１の出力Ｃｖｔからなる目標反力信号Ｔｍｓに応じた操作反力を発生させ、この操作反力が、センタリング機構２０が与える操作角θｓに比例する反力と共にレバー１１に加わる。
【００４７】
本発明によれば、このような運転制御装置の動作により、転舵角を大きく切る必要があり、操作角に対する転舵角の比が高くならざるを得ない低車速での操作で、操作角の変化速度を制限することでレバー操作の切り過ぎ等によって車両の動作がギクシャクした動きになったり、アクチュエータの負荷が大きくなったりすることを防止できる。一方、スピン等の不安定な動作を防ぐアクティブ制御は車速に関係なく実行されるので、自動的な素早い修正舵は邪魔されることはない。
【００４８】
以上説明した本発明は前記した発明の実施の形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。
例えば、運転者が操作する操作部を、レバーを例に説明したが、これが通常のステアリングホイールでもよい。また、転舵のみをレバーで行うこととしたが、スロットル操作やブレーキ操作を同じレバーで行うようにしてもよい。また、制御装置はソフトウェア的にもハードウェア的にも構成することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１の発明は、目標転舵量の変化速度を制限する低域炉波手段の遮断周波数を車速が低いほど低く設定するので、運転者の大きめの操作によって操作部が必要以上に動いても車両の動きがギクシャクするようなことがない。また、運転者の不用意な操作にも車両挙動の変化が抑えられる。また、アクチュエータに過大な負荷がかかることを防止することができる。
【００５０】
また、本発明の請求項２の発明は、目標転舵量の変化速度の最大値を制限する目標転舵量変化速度最大値制限手段の変化速度最大値を車速が低いほど低く設定するので、運転者の大きめの操作によって操作部が必要以上に動いても車両の動きがギクシャクするようなことがない。また、運転者の不用意な操作にも車両挙動の変化が抑えられる。また、アクチュエータに過大な負荷がかかることを防止することができる。
【００５１】
また、本発明の請求項３の発明は、請求項１の発明において、操作部の操作とは乖離して行われる目標転舵量を修正するアクティブ制御手段の制御は低域炉波手段や目標転舵量変化速度最大値制限手段の後段で行われるようにしたので、自動的に行われる素早い修正舵の実行が制限されることはない。
【００５２】
また、本発明の請求項４の発明は、車速が速い場合はダル、車速が遅い場合はクイックの特性を保ちつつ、車速が遅い場合は転舵モータが駆動する速さに制限を加えて、転舵モータの負荷を低減して保護する。また、運転者の不用意な転舵操作に対しても車両挙動の安定が保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の車両の運転操作装置の全体の構成図。
【図２】本発明に係る実施の形態の車両の運転操作装置の操作部の形態を示す斜視図。
【図３】本発明に係る実施の形態の操作トルクセンサの出力特性を示すグラフ。
【図４】本発明に係る実施の形態の操作角センサの出力特性を示すグラフ。
【図５】本発明に係る実施の形態の車両の運転操作装置において行われるデータ処理を説明するためのブロック図。
【図６】本発明に係る実施の形態の目標転舵角設定部の詳細な機能ブロック図。
【図７】本発明に係る実施の形態の目標転舵角演算部での処理マップを示す図。
【図８】本発明に係る実施の形態の車速応答低域炉波器の遮断周波数を示すグラフ。
【図９】本発明に係る実施の形態の目標転舵角変化速度最大値制限手段の変化速度最大値を示すグラフ。
【図１０】本発明に係る実施の形態の偏差演算部の詳細な機能ブロック図。
【図１１】本発明に係る実施の形態のステアリングモータ制御信号出力部の詳細な機能ブロック図。
【符号の説明】
１…操作部、２…レバー、４…制御装置、５…ステアリングモータ、６…ギアボックス、７…ラック軸、８…タイロット、９…ボールねじ機構、１０…ラック位置センサ、１１…レバー、１２…操作量検出手段、１４、２４…ロッド、１５…操作トルクセンサ、１６…操作角センサ、１７…プーリ、１８…ベルト、１９…操作反力モータ、２０…センタリング機構、２２…車速センサ、２３…ヨーレートセンサ、３１…転舵制御部、３２…操作反力制御部、３４…目標転舵角設定部、３５…偏差演算部、３６…ステアリングモータ制御信号出力部、３７…ステアリングモータ駆動回路、３８…ＦＦ制御部、３９…目標操作反力設定部、４０…操作反力モータ制御信号出力部、４１…操作反力モータ駆動回路、４２…規範ヨーレート演算部、４３…アクティブ制御部、５１…目標転舵角演算部、５２…車速対応低域炉波器、５３…目標転舵角変化速度最大値制限手段、５５、５６、５８…加算器、５７…ＰＩＤ制御部、５８…ＰＷＭ信号出力部
【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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