(57)【要約】【課題】操向輪の最大舵角に応じてハンドルなどの操舵部材による操舵を適切に規制することのできる車両用操舵装置を得る。【解決手段】操舵反力に応じた反力トルクを検出する反力トルク検出手段１０と、操舵角１２０１および車両状態２１に基づいて、反力トルク目標値を算出する目標反力トルク生成手段１５と、反力トルク１００１を反力トルク目標値１５０１に一致させるための反力トルク制御値を算出する反力トルク制御手段１６と、車輪舵角１１０１に基づいて、目標ハンドル最大角を算出する目標ハンドル最大角生成手段１７と、操舵角１２０１を目標ハンドル最大角１７０１で規制するためのハンドル角制御値を算出するハンドル角制御手段１８と、反力トルク制御値１８０１およびハンドル角制御値１８０１の制御量を切り替える制御切替手段１９と、制御切替手段１９の出力値に基づいて操舵反力を与える反力生成手段８とを備えるものである。【選択図】        図１
2004306700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を操舵するための操舵部材と、
前記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記車両の操向輪を転舵する操向輪転舵手段と、
前記操向輪の車輪舵角を検出する操向輪角検出手段と、
前記操舵角および前記車両の状態に基づいて、前記車輪舵角に対する車輪舵角目標値を算出する目標操向輪角生成手段と、
前記車輪舵角が前記車輪舵角目標値に一致するように前記操向輪転舵手段を制御する操向輪角制御手段と、
前記操舵部材の操舵力に対する操舵反力を前記操舵部材に与える反力生成手段と、
前記操舵反力に応じた反力トルクを検出する反力トルク検出手段と、
前記操舵角および前記車両の状態に基づいて、前記車両を保舵するための保舵反力トルク目標値を算出する目標保舵反力トルク生成手段と、
前記反力トルクを前記保舵反力トルク目標値に一致させるための保舵反力制御値を算出する保舵反力トルク制御手段と、
前記操向輪の車輪舵角に基づいて、前記操舵部材の目標最大操舵角を算出する目標最大操舵角生成手段と、
前記操舵角を前記目標最大操舵角で規制するための操舵角規制反力制御値を算出する操舵角制御手段と、
前記保舵反力制御値および前記操舵角規制反力制御値の制御量を切り替える制御切替手段とを備え、
前記反力生成手段は、前記制御切替手段の出力値に基づいて前記操舵反力を与えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記目標最大操舵角生成手段は、前記車輪舵角と前記操舵角との角度比率と、予め設定された前記操向輪の最大車輪舵角とに基づいて、前記目標最大操舵角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】
前記目標最大操舵角生成手段は、前記操向輪の操向輪角速度と前記操舵部材の操舵角速度との角速度比率を積分し、前記角速度比率の積分値と前記最大車輪舵角とに基づいて、前記目標最大操舵角を算出することを特徴とする請求項２に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記目標最大操舵角生成手段は、前記車輪舵角と前記操舵角との角度比率と、前記車輪舵角とに基づいて、前記目標最大操舵角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５】
前記制御切替手段は、前記保舵反力制御値および前記操舵角規制反力制御値にそれぞれ重み付けをし、前記保舵反力制御値に重み付けをした値と前記操舵角規制反力制御値に重み付けをした値との加算値を出力することを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項６】
前記制御切替手段は、前記車輪舵角、前記操舵角および前記反力トルクに基づいて、前記保舵反力制御値および前記操舵角規制反力制御値の重み付け値を決定することを特徴とする請求項５に記載の車両用操舵装置。
【請求項７】
前記制御切替手段は、前記操舵角が前記目標最大操舵角に近づく場合には、前記車輪舵角または前記操舵角に基づいて重み付け値を決定し、前記操舵角が前記目標最大操舵角から遠ざかる場合には、前記反力トルクに基づいて前記重み付け値を決定することを特徴とする請求項６に記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハンドルなどの操舵部材の操舵に基づいて操向輪を転舵させる車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハンドルと舵取り用の操向輪を転舵するための舵取り機構とを機械的に切り離し、ハンドルの操舵方向および操舵量を検出するとともに、その検出結果に基づいて、舵取り機構に電動モータなどの操舵アクチュエータから駆動力を与えるようにして、ハンドルからの操舵指令に応じて操向輪を電気的に制御する車両用操舵装置（いわゆる、ステア・バイ・ワイヤ・システム）が提案されている。
このような車両用操舵装置においては、ハンドルと舵取り機構とが電気的には結合されているものの、機械的には分離されているために、機械的にハンドルの回転を規制することができない。従って、操向輪が最大舵角まで転舵された状態から、ハンドルが回転できないようにするためのハンドル角規制手段が設けられている。このハンドル角規制手段は、操向輪の目標転舵角と実転舵角との偏差が所定値以上である場合に、反力アクチュエータから操舵反力を発生させることによって、操向輪の最大舵角でハンドルの回転を規制している。
これにより、ハンドルの回転角と操向輪の転舵角との関係が適切でないために、実際には操向輪が両方向に転舵可能な状態であるにも関わらず、ハンドルに操舵反力が与えられて、ハンドルの回転が規制されてしまうような恐れがない。また、操向輪が道路の端の縁石に当たるなどして、操向輪が一方向に動かない状態になっているにも関わらず、ハンドルが回り続けるといった恐れもない（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−８７３０８号公報（第５頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両用操舵装置は以上のように、操向輪の目標転舵角と実転舵角との偏差に応じてハンドルに操舵反力を発生させる。しかし、運転者が操舵反力に抗してハンドルに操舵反力より小さな操舵力を印加し続けると、運転者の操舵力と操舵反力とでハンチングを起こす恐れがあり、ハンドルによる操舵を適切に規制することができないという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、操向輪の最大舵角に応じてハンドルなどの操舵部材による操舵を適切に規制することのできる車両用操舵装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る車両用操舵装置は、車両を操舵するための操舵部材と、操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段と、車両の操向輪を転舵する操向輪転舵手段と、操向輪の車輪舵角を検出する操向輪角検出手段と、操舵角および車両状態に基づいて、車輪舵角に対する車輪舵角目標値を算出する目標操向輪角生成手段と、車輪舵角が車輪舵角目標値に一致するように操向輪転舵手段を制御する操向輪角制御手段と、操舵部材の操舵力に対する操舵反力を操舵部材に与える反力生成手段と、操舵反力に応じた反力トルクを検出する反力トルク検出手段と、操舵角および車両状態に基づいて、車両を保舵するための保舵反力トルク目標値を算出する目標保舵反力トルク生成手段と、反力トルクを保舵反力トルク目標値に一致させるための保舵反力制御値を算出する保舵反力トルク制御手段と、操向輪の車輪舵角に基づいて、操舵部材の目標最大操舵角を算出する目標最大操舵角生成手段と、操舵角を目標最大操舵角で規制するための操舵角規制反力制御値を算出する操舵角制御手段と、保舵反力制御値および操舵角規制反力制御値の制御量を切り替える制御切替手段とを備えるものである。また、反力生成手段は制御切替手段の出力値に基づいて操舵反力を与える。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１の車両用操舵装置を示す構成図である。
図１において、運転者によってハンドル１が操作されて車両が操舵されると、ハンドル角センサ１２はハンドル角（ハンドル１の回転角、操舵角）１２０１を検出する。
目標操向輪角生成手段１３は、ハンドル角１２０１に応じた操向輪７ａ、７ｂの操向輪角を算出し、目標操向輪角（車輪舵角目標値）１３０１として出力する。なお、車速やヨーレートなどの車両状態信号２１等に応じて必要な操向輪角を算出してもよい。
操向輪角検出手段１１は、操向輪７ａ、７ｂの操向輪角（車輪舵角）１１０１を検出する。
操向輪角制御手段１４は、ハンドル１が操作されたことによる操向輪角指令としての目標操向輪角１３０１と、操向輪角検出手段１１から出力された実際の操向輪角１１０１とが同値となるような制御値を算出し、制御値（駆動電流）１４０１に基づいて、操向輪角制御用電気モータ９０１を駆動させて操向輪７ａ、７ｂの操向輪角１１０１を目標操向輪角１３０１に制御する。
【０００８】
また、操向輪角１１０１の制御用アクチュエータとして用いる操舵機構駆動手段９（操向輪転舵手段）は、操向輪転舵機構（操向輪転舵手段）５に動力を伝達して操向輪７ａ、７ｂを回転させるための操向輪角制御用電気モータ９０１と、ウォームホイール５０２と噛み合い、ピニオンを回転させるためのウォームギア９０２とにより構成される。
操向輪転舵機構５は、操舵機構駆動手段９に接続されて、操向輪角制御用電気モータ９０１からの動力が伝達され、ナックルアーム６ａ、６ｂを介して操向輪７ａ、７ｂを転舵させて操向輪角１１０１を変化させる。この操向輪転舵機構５は、ラックアンドピニオン（Ｒａｃｋ  ａｎｄ  Ｐｉｎｉｏｎ）方式の操舵機構であり、ラックアンドピニオン機構５０１とウォームホイール５０２とにより構成される。
このように、ハンドル角１２０１に応じて操向輪角が決定され、ナックルアーム６ａ、６ｂを介して操向輪７ａ、７ｂの転舵が達成される。
【０００９】
目標反力トルク生成手段（目標保舵反力トルク生成手段）１５は、ハンドル１を介して運転者に与える反力トルク（保舵反力トルク）を算出する。例えば、カーブ走行中にハンドル角を保持（保舵）するためなど、ハンドル角検出手段（操舵角検出手段）１２で検出されたハンドル角１２０１や、走行中の車速・ヨーレートなどの車両状態を示す車両状態信号２１等に応じて適当な反力トルクを算出し、走行中のハンドル角１２０１や車両状態に応じて発生させる反力トルクの目標値となる目標反力トルク（保舵反力トルク目標値）１５０１として出力する。
反力生成手段８は、ハンドル１に反力トルク（ハンドル１の操舵方向とは反対方向の力、操舵反力）を与える反力制御用電気モータ８０１と、ウォームホイール２０５に噛み合うウォームギア８０２とより構成される。
反力トルク検出手段１０は、ハンドル１に生じる反力トルク１００１を検出する。
反力トルク制御手段（保舵反力トルク制御手段）１６は、目標反力トルク１５０１と反力トルク検出手段１０で検出された反力トルク１００１とが同値となるように制御値（保舵反力制御値）算出し、反力制御用電気モータ８０１を駆動させて、ハンドル１に生じる反力トルク１００１を制御する。
【００１０】
目標ハンドル最大角生成手段（目標最大操舵角生成手段）１７は、操向輪７ａ、７ｂの最大舵角（最大車輪舵角）でハンドル１の回転が規制されるように、操向輪７ａ、７ｂの最大舵角に対するハンドル角を算出し、目標ハンドル最大角（目標最大操舵角）１７０１として出力する。目標ハンドル最大角１７０１は、操向輪７ａ、７ｂの最大舵角と、転舵比２２とにより算出される。なお、転舵比２２は、ハンドル角と操向輪角、もしくはハンドル角と駆動機構５のピニオン軸角との比率を示す。この転舵比２２は、目標ハンドル最大角生成手段１７に予め格納されていてもよい。また、操向輪角検出手段１１とハンドル角検出手段１２との検出値に基づいて算出してもよい。
ハンドル角制御手段（操舵角制御手段）１８は、操向輪７ａ、７ｂの最大舵角に対応した目標ハンドル最大角１７０１と、ハンドル角検出手段１２で検出されたハンドル角１２０１とが同値となるような制御値（操舵角規制反力制御値）を算出し、反力制御用電気モータ８０１を駆動させて、ハンドル１に操舵反力を発生させることによりハンドル角１２０１を規制する。
【００１１】
制御切替手段１９は、反力トルク制御手段１６から出力された反力トルク制御値１６０１と、ハンドル角制御手段１８から出力されたハンドル角制御値１８０１とに重み付けをしながら、操向輪７ａ、７ｂが最大舵角の時などに反力トルク制御手段１６による制御とハンドル角制御手段１８による制御とを切り替え、切り替えた制御手段の制御量に応じた駆動電流１９０１を反力制御用電気モータ８０１に供給する。
以上のように、運転者によるハンドル１の操舵や、車速・ヨーレートなどの車両状態信号２１などにより、適切な操向輪角を算出して操向輪角１１０１を制御する。同時に、ハンドル角１２０１や車両状態に応じて適切な操舵反力（ハンドル反力）を算出し、反力トルク制御手段１６は、ハンドル角１２０１や車両状態に応じた操舵反力をハンドル１に生じさせるように制御する。また、操向輪７ａ、７ｂの最大舵角と転舵比２２とに基づいてハンドル１の最大角を算出し、ハンドル角制御手段１８は、ハンドル角が最大角を超えないように操舵反力をハンドル１に生じさせて、ハンドル１の回転を規制するように制御している。
【００１２】
次に、図２を参照しながら、反力トルク制御手段１６、目標ハンドル最大角生成手段１７、ハンドル角制御手段１８および制御切替手段１９の動作について説明する。
図２は、この発明の実施の形態１による動作を示す回路図である。なお、図２において、前述（図１参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
反力トルク制御手段１６は、目標反力トルク生成手段１５から出力された目標反力トルク１５０１と、反力トルク検出手段１０から出力された反力トルク１００１との偏差を算出する。さらに、反力トルク１００１が目標反力トルク１５０１を追従するような係数Ｋ１（反力トルク制御手段ゲイン）が偏差に乗じられ、反力トルク制御値１６０１として出力される。
このように、反力トルク制御手段１６は、実際の反力トルク１００１がフィードバックされることにより、目標値１５０１との偏差を小さくするための制御がなされる。
【００１３】
ハンドル角制御手段１８は、操向輪７ａ、７ｂの最大舵角と転舵比２２とにより算出される目標ハンドル最大角１７０１と、ハンドル角検出手段１２から出力されたハンドル角１２０１との偏差が算出される。さらに、目標ハンドル最大角１７０１を追従するような係数Ｋ２（ハンドル角制御手段ゲイン）が偏差に乗じられ、ハンドル角制御値１８０１として出力される。
このように、ハンドル角制御手段１８は、実際のハンドル角１２０１がフィードバックされることにより、目標値１７０１との偏差を小さくするための制御がなされる。
制御切替手段１９は、反力制御手段１６の重み係数２３（出力信号２３０１）と、ハンドル角制御手段１８の重み係数２４（出力信号２４０１）とがそれぞれ設定されており、反力トルク制御値１６０１には重み係数２３０１が乗じられるとともに、ハンドル角制御値１８０１には重み係数２４０１が乗じられる。
【００１４】
制御切替手段１９は、この重み係数の値をハンドル１の最大角に近づいていく時や遠ざかる時に応じて増減させることにより、反力トルク制御値１６０１とハンドル角制御値１８０１との割合を増減させ、反力制御用電気モータ８０１への駆動電流１９０１を供給しながら、反力トルク制御手段１６による制御とハンドル角制御手段１８による制御とを序々に切り替える。
反力トルク制御手段１６の重み係数Ｗ１とハンドル角制御手段１８の重み係数Ｗ２との関係は、以下の式（１）〜（３）のように表すことができる。
０≦Ｗ１≦１                                  ・・・  （１）
０≦Ｗ２≦１                                  ・・・  （２）
Ｗ１＋Ｗ２＝１                                ・・・  （３）
【００１５】
次に、図３および図４を参照しながら、反力トルク制御手段１６の重み係数Ｗ１とハンドル角制御手段１８の重み係数Ｗ２について説明する。
図３は、この発明の実施の形態１による切り増し時および切り戻し時の重み係数を示す関係図であり、図４は、この発明の実施の形態１による切り替わり時の駆動電流１９０１および重み係数を示す関係図である。
なお、図３（Ａ）は、ハンドル１が最大角に向けて操舵される時（切り増し時）の重み係数とハンドル１の最大角［ｄｅｇ］との関係を示す。また、図３（Ｂ）は、最大角から切り戻しされる時の重み係数と反力トルク［Ｎｍ］との関係を示す。
図３（Ａ）および図３（Ｂ）において、実線は反力トルク制御手段１６の重み係数２３を示し、破線はハンドル角制御手段１８の重み係数２４を示す。
重み係数２３、２４は、ハンドル角検出手段１２で検出されたハンドル角１２０１と、反力トルク検出手段１０で検出された反力トルク１００１との２つの値を要素として、それぞれの重み係数が決定される。
【００１６】
まず、反力トルク制御手段１６による制御からハンドル角制御手段１８による制御への移行は、図３（Ａ）に示すハンドル角１２０１に依存する重み係数によって移行される。
図３（Ａ）において、縦軸は重み係数、横軸はハンドル角とその最大角を示す。
ハンドル角検出手段１２で検出されたハンドル角１２０１が最大角近傍ではない場合、反力トルク１００１を走行時のハンドル角や車両状態に応じた目標反力トルク１５０１に近づけるための制御が行われる。この時点では、ハンドル角１２０１の規制は行われないので、反力トルクを発生させるためのハンドル角規制制御は行われない。従って、反力トルク制御手段１６の重み係数Ｗ１は、最大の「１」、ハンドル角制御手段１８の重み係数Ｗ２は、最小の「０」となる。
【００１７】
ハンドル角が最大角近傍の予め設定された値（例えば４５３ｄｅｇ）になった時、通常走行時の反力トルクの制御を、ハンドル角最大時の反力トルクの制御に切り替えるため、実線で示す反力トルク制御手段１６の重み係数Ｗ１を減少させるとともに、ハンドル角１２０１の規制を行うために破線で示すハンドル角制御手段１８の重み係数Ｗ２を増加させる。この間は、それぞれの重み係数の割合に応じて、通常走行時の反力トルクを制御するための制御値と、ハンドル角を制御するための制御値との割合が決定され、序々に反力トルク制御手段１６による制御からハンドル角制御手段１８による制御に移行される。
【００１８】
ハンドル角１２０１が最大角（例えば４５４ｄｅｇ）になった時には、ハンドル角１２０１を最大角で規制するために、反力トルク制御手段１６の重み係数Ｗ１を最小の「０」とするとともに、ハンドル角１２０１を最大角で保つためのハンドル角制御手段１８の重み係数Ｗ１を最大の「１」とする。
従って、ハンドル１を切り増していき、操向輪７ａ、７ｂが最大舵角近傍になると、重み係数の変化により、反力トルク制御手段１６による制御からハンドル角制御手段１８による制御に切り替わり、最大舵角になると、ハンドル角制御手段１８からのハンドル角制御値１８０１に基づいて反力制御用電気モータ８０１が駆動されて、ハンドル角１２０１を最大角に規制するための操舵反力をハンドル１に生じさせる。
なお、ここではハンドル角検出手段１２で検出されたハンドル角１２０１に基づいて重み係数を変化させたが、ハンドル角に対応する操向輪角の検出手段１１の検出値に基づいて重み係数を変化させてもよい。
【００１９】
一方、ハンドル角制御手段１８から反力トルク制御手段１６への移行は、図３（Ｂ）に示す反力トルクに依存する重み係数によって移行される。
ハンドル１が切り戻され、操舵トルクが低下するに従ってハンドル角１２０１を規制する必要が無くなるので、操舵トルクが所定値（例えば、３Ｎｍ）になった場合、破線で示すハンドル角制御手段１８の重み係数Ｗ２を低下させる。一方、通常走行時の反力トルク１００１の制御を行うために、実線で示す反力トルク制御手段１６の重み係数Ｗ１を増加させる。
したがって、制御切替手段１９は、ハンドル１の切り戻しによる操舵トルクの低下に従い、重み係数を変化させ、ハンドル角制御手段１８による制御から反力トルク制御手段１６による制御に切り替えていく。制御切替手段１９は、反力トルク制御手段１６から出力される反力トルク制御値１６０１に基づいて反力制御用電気モータ８０１を駆動させる。
【００２０】
ここで、反力制御用電気モータ８０１の駆動電流１９０１の計算式について説明する。
以下の式（４）は、目標ハンドル最大生成手段１７での目標ハンドル最大角１７０１の算出方法を示す。目標ハンドル最大生成手段１７は、操向輪７ａ、７ｂの最大舵角δｍａｘと、転舵比ＧｅａｒＲａｔｉｏ（ハンドル角と操向輪角との比率）とに基づいて、目標ハンドル最大角θｒｅｆを算出する。
θｒｅｆ  ＝  δｍａｘ／ＧｅａｒＲａｔｉｏ    ・・・  （４）
【００２１】
以下の式（５）は、反力制御用電気モータ８０１の駆動電流１９０１の計算式であり、反力トルク制御手段１６とハンドル角制御手段１８とのフィードバック制御量にそれぞれ重み係数を乗算し、反力制御用電気モータ８０１への駆動電流Ｔ＿Ｉｒｅｆを決定している。
Ｔ＿Ｉｒｅｆ  ＝  Ｗ１×｛（Ｔｒｅｆ−Ｔａｃｔ）×Ｋ１｝＋Ｗ２×｛（θｒｅｆ−θａｃｔ）×Ｋ２｝    ・・・  （５）
なお、式（５）において、Ｔｒｅｆは目標反力トルク１５０１、Ｔａｃｔは反力トルク検出手段１０で検出された反力トルク１００１を示す。また、θｒｅｆは目標ハンドル最大角１７０１、θａｃｔはハンドル角検出手段１２で検出されたハンドル角１２０１を示す。
【００２２】
図４において、図面上部は、最大舵角に近づいてから遠ざかるまでの駆動電流１９０１の関係を示し、図面下部は、上部の時間に対応して、重み係数の変化を示す。
ハンドル１が切り増しされ、操向輪角１１０１が最大舵角に近づくと、時間ｔ１において移行が開始される。
最大舵角に近づくにつれて、ハンドル角１２０１の制御が必要となるので、反力トルク制御手段１６の重み係数Ｗ１（実線）を小さくしていき、反力トルク１００１を制御するために算出される反力制御用電気モータ８０１への駆動電流の値（実線）を小さくする。一方で、ハンドル角制御手段１８の重み係数Ｗ２（破線）を大きくしていき、ハンドル角１２０１を制御するために算出される駆動電流の値（破線）を大きくする。このように、序々に制御値の割合が切り替えられる。
【００２３】
時間ｔ２からｔ３までの間、ハンドル角１２０１が最大角であるため、現状のままハンドル角１２０１を最大角で規制するために、ハンドル角制御手段１８からの制御値１８０１によって反力制御用電気モータ８０１が駆動される。
時間ｔ３からｔ４までの間、ハンドル１が切り戻されると、ハンドル角１２０１の規制が不要となるので、ハンドル角制御手段１８の重み係数Ｗ２を小さくし、ハンドル角制御のために算出される駆動電流の値を小さくする。一方で反力トルク１００１の制御が必要となるので、反力トルク制御手段１６の重み係数Ｗ１を大きくし、反力トルク１００１を制御するために算出される駆動電流の値を大きくする。このように、序々に制御値の割合が切り替えられる。
【００２４】
このように、ハンドル１が切り増しされて、ハンドル１の回転角１２０１の制御が必要な時には、ハンドル角検出手段１２もしくは操向輪角検出手段１１で検出された角度に基づいて重み係数を変化させ、ハンドル１が切り戻されて、反力トルク１００１の制御が必要な時には、反力トルク検出手段１０で検出された反力トルク（ハンドル１の操舵トルク）に基づいて重み係数を変化させるので、適切に制御を移行させることができる。
また、反力トルク制御手段１６の重み係数２３と、ハンドル角制御手段１８の重み係数２４を序々に増減させることにより、反力トルク制御手段１６からの制御値１６０１と、ハンドル角制御手段１８の制御値１８０１とを滑らかに切り替えることができる。
【００２５】
なお、目標ハンドル最大角生成手段１７では、操向輪角速度とハンドル角速度（操舵角速度）との角速度比率を算出し、算出された角速度比率を積分して、積分値と操向輪７ａ、７ｂの最大舵角とに基づいて目標ハンドル最大角１７０１を算出しても良い。
なお、本実施の形態１では、機構構成を図１に示したが、この構成に限定するものではなく、ハンドル１と操向輪７ａ、７ｂとが各々独立して動作できる車両用操舵装置であればよい。
以上のように、反力トルク制御手段１６による制御とハンドル角制御手段１８による制御とを切り替えることにより、操向輪７ａ、７ｂの状態に応じて適切な操舵反力を与えることができ、機械的にハンドル１の回転を規制させるための機構を設けることなく、ハンドル１の角度を適切に規制することができる。
また、ハンドル１の最大角を、転舵比２２と操向輪７ａ、７ｂの最大舵角とに基づいて算出することにより、転舵比２２に応じた目標ハンドル最大角１７０１を算出することができ、操向輪７ａ、７ｂの最大舵角とハンドル１の最大角との関係を維持させることができる。
【００２６】
また、反力トルク制御手段１６から出力された反力トルク制御値１６０１と、ハンドル角制御手段１８から出力されたハンドル角制御値１８０１とに重み係数を乗算することにより、反力トルク制御手段１６による制御とハンドル角制御手段１８による制御との切り替えを、滑らかに運転者に違和感を与えずに行うことができる。
また、重み係数の増減の要素を、操向輪角検出手段１１で検出された操向輪角１１０１もしくはハンドル角検出手段１２で検出されたハンドル角１２０１と、反力トルク検出手段１０で検出された反力トルク１００１とにすることにより、適切に反力トルク制御手段１６による制御とハンドル角制御手段１８による制御を切り替えることができる。
また、重み係数の増減の要素は、操向輪角１１０１もしくはハンドル角１２０１と、反力トルク１００１とし、ハンドル１の切り増し時は反力トルク制御からハンドル角制御へ、切り戻し時はハンドル角制御から反力トルク制御へと切り替えるので、適切に反力トルク制御手段１６による制御とハンドル角制御手段１８による制御とを切り替えることができる。
【００２７】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、操向輪角の最大舵角に基づいて目標ハンドル最大角１７０１を算出したが、所定時間毎に得られる操向輪角１１０１に基づいて目標ハンドル最大角１７０１を算出してもよい。
図５は、この発明の実施の形態２の車両用操舵装置を示す構成図である。
なお、図５において、前述（図１参照）と同様のものについては、同一符号または符号の後に「Ａ」を付す。また、同一符号を付したものは詳述を省略する。
図５において、目標ハンドル最大角生成手段１７Ａは、操向輪７ａ、７ｂの最大舵角でハンドル１が規制されるようにハンドル角の目標値１７０１を算出する。目標ハンドル最大角１７０１は、転舵角２２と操向輪角検出手段１１で検出された操向輪角１１０１とに基づいて算出される。
【００２８】
ハンドル角制御手段１８は、操向輪角１１０１に基づいて算出された目標ハンドル最大角１７０１に一致するような制御値を算出し、目標ハンドル最大角１７０１も操向輪角１１０１に応じて変動するので、操向輪７ａ、７ｂの状態に応じてハンドル１の角度を規制するような制御値１８０１が出力される。なお、操向輪角１１０１が最大舵角の時には、対応するハンドル角の最大角が算出されるので、ハンドル角１２０１を最大角に規制するように反力トルク１００１を生じさせる。
【００２９】
次に、図６を参照しながら、反力トルク制御手段１６、目標ハンドル最大角生成手段１７Ａ、ハンドル角制御手段１８および制御切替手段１９の動作について説明する。
図６は、この発明の実施の形態２による動作を示す回路図である。なお、図６において、前述（図２参照）と同様のものについては同一符号を付して詳述を省略する。
図６において、目標ハンドル最大角生成手段１７Ａは、操向輪角検出手段１１で所定時間毎に検出される操向輪角１１０１を入力し、操向輪角１１０１および転舵比２２に基づいて操向輪角１１０１に応じたハンドル角を算出し、目標ハンドル最大角１７０１として出力する。
【００３０】
ハンドル角制御手段１８は、ハンドル角検出手段１２で検出されるハンドル角１２０１と目標ハンドル最大角１７０１との偏差１８０２が算出され、出力される。また、目標ハンドル最大角１７０１を追従するような係数Ｋ２を偏差に乗じた値１８０１が出力される。
制御切替手段１９は、反力トルク制御手段１６から出力された反力トルク制御値１６０１に重み係数２３（２３０１）が乗じられる。
また、ハンドル角制御手段１８から出力されたハンドル角制御値１８０１に重み係数２４（２４０１）が乗じられる。
重み係数は、反力トルク検出手段１０で検出された反力トルク１００１と、ハンドル角制御手段１８で算出された目標ハンドル最大角１７０１とハンドル角１２０１との偏差とによりそれぞれの重み係数が決定される。
この重み係数を変化させることにより、反力制御用電気モータ８０１を駆動させながら、反力トルク制御手段１６による制御とハンドル角制御手段１８による制御とを序々に切り替えていく。
【００３１】
次に、図７を参照しながら、反力トルク制御手段１６の重み係数Ｗ１およびハンドル角制御手段１８の重み係数Ｗ２について説明する。
図７において、実線で示す反力トルク制御手段１６の重み係数Ｗ１および破線で示すハンドル角制御手段１８の重み係数Ｗ２は、目標ハンドル最大角１７０１とハンドル角検出手段１２で検出されるハンドル角１２０１との偏差と、反力トルク検出手段１６で検出される反力トルク１１０１（操舵トルク）の２つの値を要素としている。
図７（Ａ）は、反力トルク制御手段１６による制御からハンドル角制御手段１８による制御への移行を示し、偏差に依存する重み係数によって移行させる。
図７（Ａ）において、目標ハンドル最大角１７０１とハンドル角検出手段１２で検出されたハンドル角１２０１との偏差が所定値（例えば、０［ｄｅｇ］）より大きくなると、実線で示す反力トルク制御手段１６の重み係数Ｗ１を減少させ、破線で示すハンドル角制御手段１８の重み係数Ｗ２を増加させる。
したがって、ハンドル１を切り増していき、目標ハンドル最大角１７０１と実際のハンドル角１２０１との偏差が所定値以上になると、重み係数を変化させることにより、反力トルク制御手段１６による制御からハンドル角制御手段１８による制御に切り替える。
【００３２】
図７（Ｂ）は、ハンドル角制御手段１６による制御から反力トルク制御手段１８による制御への移行について示し、操舵トルクに依存する重み係数により移行する。操舵トルクが低下するにつれ、破線で示すハンドル角制御手段１８の重み係数Ｗ２を低下させ、実線で示す反力トルク制御手段１６の重み係数を増加させる。
従って、制御切替手段１９は、ハンドル１の切り戻しで操舵トルクの低下に応じて重み係数を変化させることにより、反力制御用電気モータ８０１への制御値をハンドル角制御値１８０１から反力トルク制御値１６０１に切り替える。
【００３３】
ここで、反力制御用電気モータ８０１への駆動電流１９０１の計算式について説明する。
以下の式（６）は目標ハンドル最大角１７０１の算出方法を示している。操向輪角検出手段１１で検出された操向輪角１１０１と転舵比２２とに基づいて、目標ハンドル最大角１７０１を算出する。
θｒｅｆ  ＝  δｆ／ＧｅａｒＲａｔｉｏ        ・・・  （６）
なお、式（６）において、θｒｅｆは、目標ハンドル最大角１７０１、δｆは、操向輪角検出手段１１で検出された操向輪角１１０１、ＧｅａｒＲａｔｉｏは、転舵比（ハンドル角と操向輪角との比率）２２を示す。
【００３４】
以下の式（７）は、反力制御用電気モータ８０１への駆動電流１９０１の計算式を示す。
式（７）は、反力トルク制御手段１６とハンドル角制御手段１８とのフィードバック制御量にそれぞれ重み係数を乗算することにより、反力制御用電気モータ８０１の駆動電流を決定している。
Ｔ＿Ｉｒｅｆ  ＝  Ｗ１×｛（Ｔｒｅｆ−Ｔａｃｔ）×Ｋ１｝＋Ｗ２×｛（θｒｅｆ−θａｃｔ）×Ｋ２｝  ・・・  （７）
【００３５】
式（７）によって算出された駆動電流によって反力制御用電気モータ８０１が駆動され、前述の図４のように、重み係数が変化されることにより、反力トルク制御手段１６から出力された反力トルク制御値１６０１と、ハンドル角制御手段１８から出力されたハンドル角制御値１８０１とを切り替える。なお、重み係数を偏差および操舵トルク（反力トルク）に応じて序々に切り替えることにより、反力トルク制御手段１６による制御とハンドル角制御手段１８による制御とを滑らかに切り替えることができる。
なお、本実施の形態２では、機構構成を図５に示したが、この構成に限定するものではなく、ハンドル１と操向輪７ａ、７ｂとが各々独立して動作できる車両用操舵装置であればよい。
以上のように、ハンドル１の最大角を転舵比２２および操向輪角１１０１に基づいて算出することにより、操向輪角１１０１に応じた目標ハンドル最大角１７０１を算出することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、転舵角２２と操向輪７ａ、７ｂの最大舵角とに基づいて算出された目標ハンドル最大角１７０１と、実際のハンドル角１２０１との偏差に基づいてフィードバック制御するので、操向輪７ａ、７ｂの状態に応じて適切な操舵反力を与えることができ、機械的にハンドル１の回転を規制させるための機構を設けることなく、ハンドル１の角度を適切に規制することのできる車両用操舵装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の車両用操舵装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による動作を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１による切り増し時および切り戻し時の重み係数を示す関係図である。
【図４】この発明の実施の形態１による切り替わり時の駆動電流および重み係数を示す関係図である。
【図５】この発明の実施の形態２の車両用操舵装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２による動作を示す回路図である。
【図７】この発明の実施の形態２による切り増し時および切り戻し時の重み係数を示す関係図である。
【符号の説明】
１  ハンドル、５  操向輪転舵機構、６ａ、６ｂ  ナックルアーム、７ａ、７ｂ  操向輪、８  反力生成手段、９  操舵機構駆動手段、１０  反力トルク検出手段、１１  操向輪角検出手段、１２  ハンドル角検出手段、１３  目標操向輪角生成手段、１４  操向輪角制御手段、１５  目標反力トルク生成手段、１６  反力トルク制御手段、１７  目標ハンドル最大角生成手段、１８  ハンドル角制御手段、１９  制御切替手段、２１  車両状態信号、２２  転舵比、５０１  ラックアンドピニオン機構、５０２  ウォームギア、８０１  反力制御用電気モータ、８０２  ウォームホイール、９０１  操向輪角制御用電気モータ、９０２  ウォームホイール、１００１  反力トルク、１１０１  操向輪角、１２０１  ハンドル角、１３０１  目標操向輪角、１４０１  制御値（駆動電流）、１５０１目標反力トルク、１６０１  反力トルク制御値、１７０１  目標ハンドル最大角、１８０１  ハンドル角制御値、１９０１  駆動電流。
【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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