(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部材と、
その操作部材に作用するトルクを発生する操作用アクチュエータと、
操舵用アクチュエータと、
その操舵用アクチュエータの動きを舵角変化が生じるように車輪に伝達するステアリングギヤと、
その操作部材の操作量を検出するセンサと、
その車輪の転舵量を検出するセンサと、
その操作部材の操作量と車輪の転舵量との比が変化するように、その操舵用アクチュエータを制御可能な手段と、
舵角変化による車両の挙動変化に対応する操作用挙動指標値を求める手段と、
操作部材の操作量と目標操作用挙動指標値との間の関係を記憶する手段と、
その記憶された関係と検出操作量とから目標操作用挙動指標値を演算する手段と、
操作用挙動指標値と目標操作用挙動指標値と目標操作トルクとの間の関係を記憶する手段と、
その記憶された関係と求めた操作用挙動指標値と求めた目標操作用挙動指標値とから目標操作トルクを演算する手段と、
その操作部材の操作トルクが目標操作トルクに対応するように、その操作用アクチュエータを制御する手段と、
舵角変化による車両の挙動変化に対応する操舵用挙動指標値を求める手段と、
操作部材の操作量と目標操舵用挙動指標値との間の関係を記憶する手段と、
その記憶された関係と検出操作量とから目標操舵用挙動指標値を演算する手段と、
操舵用挙動指標値と目標操舵用挙動指標値と目標転舵量との間の関係を記憶する手段と、その記憶された関係と求めた操舵用挙動指標値と求めた目標操舵用挙動指標値とから目標転舵量を演算する手段とを備え、
その車輪の転舵量が目標転舵量に対応するように前記操舵用アクチュエータが制御され、前記操作用挙動指標値をＬ、車両の横加速度をＧｙ、横加速度加重比をＫα、車両のヨーレートをγ、ヨーレート加重比をＫβ、Ｋα＋Ｋβ＝１、車速をＶとして、前記操作用挙動指標値Ｌは以下の関係式（１）により求められ、
Ｌ＝Ｋα・Ｇｙ＋Ｋβ・γ・Ｖ…（１）
前記操舵用挙動指標値をＤ、車両の横加速度をＧｙ、横加速度加重比をＫ１、車両のヨーレートをγ、ヨーレート加重比をＫ２、Ｋ１＋Ｋ２＝１、車速をＶとして、前記操舵用挙動指標値Ｄは以下の関係式（２）により求められ、
Ｄ＝Ｋ１・Ｇｙ＋Ｋ２・γ・Ｖ…（２）
前記操作用挙動指標値と前記操舵用挙動指標値は互いに相違するものとされている車両用操舵装置。
【請求項２】
その目標操作トルクが、目標操作用挙動指標値から操作用挙動指標値を差し引いた偏差に対応する成分値を含む請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
その目標操作用挙動指標値から操作用挙動指標値を差し引いた偏差に対応する成分値が車速に応じて変化する請求項２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】
本発明は、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変更可能な車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
操作部材の操作に応じた操舵用アクチュエータの動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際に、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させることで操舵特性を変更可能な車両用操舵装置が開発されている。そのような操舵装置として、操作部材を車輪に機械的に連結しない所謂ステアバイワイヤシステムを採用したものと機械的に連結したものとがある。ステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置においては、ステアリングホイールを模した操作部材を車輪に機械的に連結することなく、操舵用アクチュエータの動きをステアリングギヤにより舵角が変化するように車輪に伝達する際に、その操舵用アクチュエータを制御することで操作量と転舵量との比を変更している。また、操作部材を車輪に機械的に連結した操舵装置においては、ステアリングホイールの回転を遊星ギヤ機構等の伝達比可変機構を介してステアリングギヤに伝達する際に、その遊星ギヤ機構を構成するリングギヤ等を駆動する操舵用アクチュエータを制御することで操作量と転舵量との比を変更している。
【０００３】
ステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置においては、路面との間の摩擦に基づく操舵抵抗やセルフアライニングトルクといった外力は操作部材に伝達されない。また、ステアリングホイールと車輪とが伝達比可変機構を介して機械的に連結されている操舵装置においては、その操舵抵抗やセルフアライニングトルクは操作部材の操作量に対応しない。そのため、操作部材に作用するトルクを発生する操作用アクチュエータを設けることでドライバーに操舵フィーリングを付与している。
【０００４】
操作量と転舵量との比を変更可能な車両用操舵装置において操作用アクチュエータにより操作部材にトルクを作用させる場合、そのトルクを操作量に応じて増減させることが提案されている。これは、高速での走行安定性や低速での旋回性を向上するためである。この場合、操作部材を操作してから実際に車両の舵角が変化するまでには遅れが存在するため、操作部材に作用させるトルクを単純に操作量に応じて増減させたのでは、実際の舵角変化に適合した操舵フィーリングをドライバーに付与することができない。その操作に対する実際の舵角変化の遅れは、路面との摩擦に基づき車輪に作用する操舵抵抗やセルフアライニングトルクといった外力に起因する。そこで、そのような外力の影響を考慮して操作用アクチュエータを制御することで操作に対する舵角変化の遅れを補償し、実際の舵角変化に適合した操舵フィーリングをドライバーに付与することが考えられている。
【０００５】
従来、そのような外力の影響を考慮する場合、操作量と転舵量との比を変更できないようにステアリングホイールと車輪とが機械的に連結された旧来の操舵装置を想定し、操舵力の伝達系における慣性、粘性、弾性、摩擦等を仮想して操作用アクチュエータの制御系を構築していた。しかし、そのような慣性、粘性、弾性、摩擦等の特性は車種毎および操舵装置毎に相違することから、操作用アクチュエータの制御系の開発に要する時間と資源が増大するという問題がある。
本発明は、上記問題を解決することのできる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用操舵装置は、操作部材と、その操作部材に作用するトルクを発生する操作用アクチュエータと、操舵用アクチュエータと、その操舵用アクチュエータの動きを舵角変化が生じるように車輪に伝達するステアリングギヤと、その操作部材の操作量を検出するセンサと、その車輪の転舵量を検出するセンサと、その操作部材の操作量と車輪の転舵量との比が変化するように、その操舵用アクチュエータを制御可能な手段と、舵角変化による車両の挙動変化に対応する操作用挙動指標値を求める手段と、操作部材の操作量と目標操作用挙動指標値との間の関係を記憶する手段と、その記憶された関係と検出操作量とから目標操作用挙動指標値を演算する手段と、操作用挙動指標値と目標操作用挙動指標値と目標操作トルクとの間の関係を記憶する手段と、その記憶された関係と求めた操作用挙動指標値と求めた目標操作用挙動指標値とから目標操作トルクを演算する手段と、その操作部材の操作トルクが目標操作トルクに対応するように、その操作用アクチュエータを制御する手段と、舵角変化による車両の挙動変化に対応する操舵用挙動指標値を求める手段と、操作部材の操作量と目標操舵用挙動指標値との間の関係を記憶する手段と、その記憶された関係と検出操作量とから目標操舵用挙動指標値を演算する手段と、操舵用挙動指標値と目標操舵用挙動指標値と目標転舵量との間の関係を記憶する手段と、その記憶された関係と求めた操舵用挙動指標値と求めた目標操舵用挙動指標値とから目標転舵量を演算する手段とを備え、その車輪の転舵量が目標転舵量に対応するように前記操舵用アクチュエータが制御され、前記操作用挙動指標値をＬ、車両の横加速度をＧｙ、横加速度加重比をＫα、車両のヨーレートをγ、ヨーレート加重比をＫβ、Ｋα＋Ｋβ＝１、車速をＶとして、前記操作用挙動指標値Ｌは以下の関係式（１）により求められ、
Ｌ＝Ｋα・Ｇｙ＋Ｋβ・γ・Ｖ…（１）
前記操舵用挙動指標値をＤ、車両の横加速度をＧｙ、横加速度加重比をＫ１、車両のヨーレートをγ、ヨーレート加重比をＫ２、Ｋ１＋Ｋ２＝１、車速をＶとして、前記操舵用挙動指標値Ｄは以下の関係式（２）により求められ、
Ｄ＝Ｋ１・Ｇｙ＋Ｋ２・γ・Ｖ…（２）
前記操作用挙動指標値と前記操舵用挙動指標値は互いに相違するものとされている。
本発明によれば、舵角変化による車両の挙動変化に基づき操作用アクチュエータを制御することで操作部材にトルクを作用させることで、実際の舵角変化に適合した操舵フィーリングをドライバーに付与することができ、しかも、操舵力の伝達系における慣性、粘性、弾性、摩擦等を仮想する必要がないので操作用アクチュエータの制御系の開発に要する時間や資源を大幅に低減できる。また、舵角変化による車両の挙動変化に基づいて操舵用アクチュエータを制御することができ、操舵力の伝達系における慣性、粘性、弾性、摩擦等を仮想する必要がないので操舵用アクチュエータの制御系の開発に要する時間や資源も大幅に低減できる。
その目標操作トルクが、目標操作用挙動指標値から操作用挙動指標値を差し引いた偏差に対応する成分値を含むのが好ましい。これにより、操作用挙動指標値が目標操作用挙動指標値に到達していない過渡状態において操作トルクを増大させ、車両挙動の発散を防止することができる。
その目標操作用挙動指標値から操作用挙動指標値を差し引いた偏差に対応する成分値が車速に応じて変化するのが好ましい。これにより、低速では操作トルクを減少させて操舵を促進できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示す車両用操舵装置は、ステアリングホイールを模した操作部材１と、操舵用アクチュエータ２と、その操舵用アクチュエータ２の動きを、その操作部材１を車輪４に機械的に連結することなく舵角変化が生じるように車輪４に伝達するステアリングギヤ３とを備える。
【０００９】
操作部材１は、車体側により回転可能に支持される入力側回転シャフト１０に同行回転するように連結されている。その入力側回転シャフト１０に操作用アクチュエータ１９の出力シャフトが一体化されている。その操作用アクチュエータ１９は操作部材に作用するトルクを発生することができる。その操作用アクチュエータ１９はブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【００１０】
操舵用アクチュエータ２はブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は操舵用アクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのステアリングロッド７の動きがタイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達されることで車輪４のトー角が変化する。そのステアリングギヤ３は公知のものを用いることができ、操舵用アクチュエータ２の動きを舵角が変化するように車輪４に伝達できれば構成は限定されない。本実施形態では、操舵用アクチュエータ２の出力シャフトに取り付けられたピニオン２ａに噛み合うラック７ａをステアリングロッド７に形成することで構成されている。操舵用アクチュエータ２が駆動されていない状態では、車輪４はセルフアライニングトルクにより直進位置に復帰できるようにホイールアラインメントが設定されている。
【００１１】
操作部材１の操作量として操作角δｈを検出する角度センサ１１が設けられている。操作トルクＴｈとして入力側回転シャフト１０により伝達されるトルクを検出するトルクセンサ１２が設けられている。車輪４の転舵量として舵角δを検出する舵角センサ１３が設けられている。本実施形態の舵角センサ１３は舵角δとしてステアリングロッド７の移動量を検出する。車速Ｖを検出する速度センサ１４が設けられている。車両の横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ１７が設けられている。車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ１８が設けられている。その角度センサ１１、トルクセンサ１２、舵角センサ１３、速度センサ１４、横加速度センサ１７、ヨーレートセンサ１８はコンピュータにより構成される制御装置２０に接続されている。その制御装置２０は操舵用アクチュエータ２と操作用アクチュエータ１９を制御する。
【００１２】
なお、出力側回転シャフト１５が、舵角変化による車輪４の動きに応じて回転するように車輪４に機械的に連結されている。例えば上記ラック７ａに噛み合うピニオン１５ａに出力側回転シャフト１５が同行回転するよう連結されている。出力側回転シャフト１５と上記入力側回転シャフト１０は通常は相対回転し、操舵用アクチュエータ２や制御系の故障等の異常発生時に操舵ができるように連結機構３０を介して連結される。その連結機構３０は、例えば制御装置２０からの信号により異常発生時に入力側回転シャフト１０と出力側回転シャフト１５とを連結する電磁クラッチにより構成される。
【００１３】
図２は、車速が予め設定した車速Ｖａ以上である場合における制御装置２０による操作用アクチュエータ１９と操舵用アクチュエータ２の制御ブロック図を示す。図２において、Ｔｈ* は目標操作トルク、δ* は目標舵角（目標転舵量）、δFFは舵角設定値、δFBは舵角修正値、Ｌ* は目標操作用挙動指標値、Ｄ* は目標操舵用挙動指標値、ｉｈ* は操作用アクチュエータ１９の目標駆動電流、ｉ* は操舵用アクチュエータ２の目標駆動電流、Ｌは舵角変化による車両１００の挙動変化に対応する操作用挙動指標値、Ｄは舵角変化による車両１００の挙動変化に対応する操舵用挙動指標値である。
【００１４】
その操作用挙動指標値Ｌは、横加速度加重比をＫα、ヨーレート加重比をＫβ、Ｋα＋Ｋβ＝１として、以下の関係式（１）により求められる。
Ｌ＝Ｋα・Ｇｙ＋Ｋβ・γ・Ｖ…（１）
その関係式は制御装置２０に記憶され、この関係式と、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγ、車速Ｖの各検出値とから操作用挙動指標値Ｌが演算される。ＫαとＫβの比率は、操作用挙動指標値Ｌが舵角変化による車両の挙動変化に対応すると共に適正な操舵フィーリングが得られるように設定すればよく、例えばＫα＝Ｋβ＝０．５といったような一定値としてもよいし、舵角変化による車両の挙動変化に影響する車速等に応じて変化させてもよい。
【００１５】
その操舵用挙動指標値Ｄは、横加速度加重比をＫ１、ヨーレート加重比をＫ２、Ｋ１＋Ｋ２＝１として、以下の関係式（２）により求められる。
Ｄ＝Ｋ１・Ｇｙ＋Ｋ２・γ・Ｖ…（２）
その関係式は制御装置２０に記憶され、この関係式と、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγ、車速Ｖの各検出値とから操舵用挙動指標値Ｄが演算される。Ｋ１とＫ２の比率は、操舵用挙動指標値Ｄが舵角変化による車両の挙動変化に対応するように設定すればよく、例えばＫ１＝Ｋ２＝０．５といったような一定値としてもよいし、舵角変化による車両の挙動変化に影響する車速等に応じて変化させてもよい。
なお、操作用挙動指標値Ｌと操舵用挙動指標値Ｄは、互いに相違する。
【００１６】
制御装置２０は、検出操作角δｈに応じた目標操作用挙動指標値Ｌ* を伝達関数Ｇｈ１に基づき演算する。そのδｈとＬ* との関係である伝達関数Ｇｈ１は予め定められて制御装置２０に記憶される。例えばＫｈD1を比例定数としてＧｈ１＝ＫｈD1・Ｖとされ、Ｌ* ＝ＫｈD1・Ｖ・δｈにより目標操作用挙動指標値Ｌ* が求められる。その比例定数ＫｈD1は最適な制御を行えるように調整される。なお、伝達関数Ｇｈ１は車速Ｖに比例するものに限定されず定数としてもよい。
制御装置２０は、検出操作角δｈと目標操作用挙動指標値Ｌ* と操作用挙動指標値Ｌに応じた目標操作トルクＴｈ* を、予め定めて記憶した関係式Ｆに基づき演算する。その関係式Ｆは、例えばＫｔ（Ｖ）を車速Ｖに比例するゲイン、Ｋｃを一定のゲインとして以下の式とされる。
Ｔｈ* ＝Ｋｔ（Ｖ）・δｈ＋Ｋｃ・（Ｌ* −Ｌ）
これにより、操作用挙動指標値Ｌが目標操作用挙動指標値Ｌ* に到達していない過渡状態において操作トルクＴｈを増大させ、車両挙動の発散を防止することができる。なお、Ｌ* からＬを差し引いた偏差に対応する目標操作トルクＴｈ* の成分値Ｋｃ・（Ｌ* −Ｌ）を、車速Ｖに応じて変化させてもよい。例えば、Ｋｃ＝０．０５Ｖ−０．５とすることで、低速では操作トルクＴｈを減少させて操舵を促進できる。またＫｔ（Ｖ）に代えて一定値を用いてもよい。
すなわち、制御装置２０は操作角δｈと目標操作用挙動指標値Ｌ* と操作用挙動指標値Ｌと目標操作トルクＴｈ* との間の関係を記憶し、その記憶した関係と検出操作角δｈと求めた目標操作用挙動指標値Ｌ* と求めた操作用挙動指標値Ｌとから目標操作トルクＴｈ* を演算する。
制御装置２０は、目標操作トルクＴｈ* と検出操作トルクＴｈとの偏差（Ｔｈ* −Ｔｈ）に応じた操作用アクチュエータ１９の目標駆動電流ｉｈ* を伝達関数Ｇｈ２に基づき演算する。その偏差（Ｔｈ* −Ｔｈ）とｉｈ* との関係である伝達関数Ｇｈ２は予め定められて制御装置２０に記憶される。その目標駆動電流ｉｈ* に応じて操作用アクチュエータ１９が駆動される。これにより、操作トルクＴｈが目標操作トルクＴｈ* に対応するように操作用アクチュエータ１９が制御装置２０により制御される。例えばＫｂｈをゲイン、Ｔｂｈを時定数として、ＰＩ制御がなされるようにＧｈ２＝Ｋｂｈ〔１＋１／（Ｔｂｈ・ｓ）〕とされ、ｉｈ* ＝Ｋｂｈ・〔１＋１／（Ｔｂｈ・ｓ）〕・（Ｔｈ* −Ｔｈ）により目標駆動電流ｉｈ* が求められる。そのゲインＫｂｈおよび時定数Ｔｂｈは最適な制御を行えるように調整される。なお、ｓはラプラス演算子である。
【００１７】
制御装置２０は、検出操作角δｈに応じた目標操舵用挙動指標値Ｄ* を伝達関数Ｇ１に基づき演算する。そのδｈとＤ* との関係である伝達関数Ｇ１は予め定められて制御装置２０に記憶される。例えばＫD1を比例定数としてＧ１＝ＫD1・Ｖとされ、Ｄ* ＝ＫD1・Ｖ・δｈにより目標操舵用挙動指標値Ｄ* が求められる。その比例定数ＫD1は最適な制御を行えるように調整される。なお、伝達関数Ｇ１は車速Ｖに比例するものに限定されず定数としてもよい。
制御装置２０は、目標操舵用挙動指標値Ｄ* に応じた舵角設定値δFFを伝達関数Ｇ２に基づき演算する。そのＤ* とδFFとの関係である伝達関数Ｇ２は予め定められて制御装置２０に記憶される。例えばＧD （ｖ）を舵角に対する横加速度の定常ゲインとしてＧ２＝１／ＧD （ｖ）とされ、δFF＝Ｄ* ／ＧD （ｖ）により舵角設定値δFFが求められる。そのゲインＧD （ｖ）は、ＳＦをスタビリティファクタ、Ｌをホイールベースとして次式により求められる。
ＧD （ｖ）＝Ｖ2 ／｛（１＋ＳＦ・Ｖ2 ）Ｌ｝
制御装置２０は、目標操舵用挙動指標値Ｄ* から、検出横加速度Ｇｙ、検出ヨーレートγ、検出車速Ｖに基づき求めた操舵用挙動指標値Ｄを差し引いた偏差（Ｄ* −Ｄ）を演算し、その偏差（Ｄ* −Ｄ）に応じた舵角修正値δFBを伝達関数Ｇ３に基づき演算する。その偏差（Ｄ* −Ｄ）とδFBとの関係である伝達関数Ｇ３は予め定められて制御装置２０に記憶される。例えばＫｐを比例ゲイン、Ｋｉを積分ゲイン、ｓをラプラス演算子として、ＰＩ制御がなされるようにＧ３＝（Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓ）／ＧD （ｖ）とされ、δFB＝（Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓ）・（Ｄ* −Ｄ）／ＧD （ｖ）により舵角修正値δFBが求められる。そのＫｐ、Ｋｉは最適な制御を行えるように調整される。
制御装置２０は舵角設定値δFFと舵角修正値δFBの和として目標舵角δ* を演算する。すなわち、制御装置２０は目標操舵用挙動指標値Ｄ* と操舵用挙動指標値Ｄと目標舵角δ* との間の関係を記憶し、その記憶した関係と求めた目標操舵用挙動指標値Ｄ* と操舵用挙動指標値Ｄとから目標舵角δ* を演算する。その舵角設定値δFFは操舵用アクチュエータ２の制御におけるフィードフォワード項に対応し、その舵角修正値δFBは操舵用アクチュエータ２の制御におけるフィードバック項に対応することから、操舵用アクチュエータ２に対してフィードフォワード制御とフィードバック制御の統合制御が行われる。
制御装置２０は、目標舵角δ* に応じた操舵用アクチュエータ２の目標駆動電流ｉ* を伝達関数Ｇ４に基づき演算する。そのδ* とｉ* との関係である伝達関数Ｇ４は予め定められて制御装置２０に記憶される。例えばＫｂをゲイン、Ｔｂを時定数として、ＰＩ制御がなされるようにＧ４＝Ｋｂ・〔１＋１／（Ｔｂ・ｓ）〕とされ、ｉ* ＝Ｋｂ〔１＋１／（Ｔｂ・ｓ）〕・δ* により目標駆動電流ｉ* が求められる。そのゲインＫｂおよび時定数Ｔｂは最適な制御を行えるように調整される。その目標駆動電流ｉ* に応じて操舵用アクチュエータ２が駆動される。これにより、舵角δが目標舵角δ* に対応するように操舵用アクチュエータ２が制御装置２０により制御され、その制御により操作角δｈや車速Ｖといった車両運転条件の変化に応じて操作角δｈと舵角δの比が変化する。
【００１８】
図３は、車速が予め設定した車速Ｖａ未満である場合における制御装置２０による操作用アクチュエータ１９と操舵用アクチュエータ２の制御ブロック図を示す。車速Ｖａ以上である場合とは目標操作トルクＴｈ* と目標舵角δ* の求め方が異なるものとされている。すなわち図３において、Ｇｈ６はδｈに対するＴｈ* の伝達関数であり、Ｇ６はδｈに対するδ* の伝達関数である。その予め設定する車速Ｖａは、その車速Ｖａ以上であれば操作用挙動指標値Ｌに基づき目標操作トルクＴｈ* を適正に設定でき、また、操舵用挙動指標値Ｄに基づき目標舵角δ* を適正に設定できるように定めればよく、例えば２．７８ｍ／ｓとされる。
制御装置２０は、検出操作角δｈに応じた目標操作トルクＴｈ* を伝達関数Ｇｈ６に基づき演算する。その伝達関数Ｇｈ６は予め定められて制御装置２０に記憶される。例えば比例ゲインを車速Ｖの関数Ｋｈａ（ｖ）としてＧｈ６＝Ｋｈａ（ｖ）とされ、Ｔｈ* ＝Ｋｈａ（ｖ）・δｈにより目標操作トルクＴｈ* が求められる。また、その予め設定した車速Ｖａにおいては、伝達関数Ｇｈ６に基づき求めた目標操作トルクＴｈ* と、上記関係式Ｆに基づき求めた目標操作トルクＴｈ* における操作用挙動指標値Ｌの影響を受けない項Ｋｔ（ｖ）・δｈとが等しくされる。これにより以下の式が成立する。
Ｔｈ* ＝Ｋｔ（ｖ）・δｈ＝Ｋｈａ（ｖ）・δｈ
そのＫｈａ（ｖ）の値は、例えば車速Ｖ＝０ｍ／ｓにおける値を設定し、Ｖ＝２．７８ｍ／ｓにおけるＫｔ（ｖ）の値との間を補間することにより求められる。制御装置２０は、検出操作角δｈに応じた目標舵角δ* を伝達関数Ｇ６に基づき演算する。その伝達関数Ｇ６は予め定められて制御装置２０に記憶される。例えば比例ゲインを車速Ｖの関数Ｋａ（ｖ）としてＧ６＝Ｋａ（ｖ）とされ、δ* ＝Ｋａ（ｖ）・δｈにより目標舵角δ* が求められる。また、その予め設定した車速Ｖａにおいては、伝達関数Ｇ６に基づき求めた目標舵角δ* と、上記伝達関数Ｇ１、Ｇ２に基づき求めた舵角設定値δFFとが等しくされる。これにより以下の式が成立する。
δ* ＝δFF＝｛ＫD1・Ｖａ／ＧD （ｖ）｝δｈ＝Ｋａ（ｖ）・δｈ
そのＫａ（ｖ）の値は、例えば車速Ｖ＝０ｍ／ｓにおける値を設定し、Ｖ＝２．７８ｍ／ｓにおける｛ＫD1・Ｖａ／ＧD （ｖ）｝の値との間を補間することにより求める。
【００１９】
図４のフローチャートを参照して制御装置２０による制御手順を説明する。まず、各センサによる検出データを読み込む（ステップＳ１）。次に、車速Ｖが設定値Ｖａ以上か否かを判断する（ステップＳ２）。ステップＳ２において車速Ｖが設定値Ｖａ以上である場合、検出操作角δｈに応じた目標操作用挙動指標値Ｌ* を演算し（ステップＳ３）、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγ、車速Ｖの各検出値に基づき操作用挙動指標値Ｌを演算し（ステップＳ４）、その目標操作用挙動指標値Ｌ* と操作用挙動指標値Ｌと検出操作角δｈとから目標操作トルクＴｈ* を演算する（ステップＳ５）。その目標操作トルクＴｈ* と検出操作トルクＴｈに応じた操作用アクチュエータ１９の目標駆動電流ｉｈ* を演算し（ステップＳ６）、その目標駆動電流ｉｈ* に応じて操作用アクチュエータ１９の駆動信号を出力する（ステップＳ７）。また、検出操作角δｈに応じた目標操舵用挙動指標値Ｄ* を演算し（ステップＳ８）、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγ、車速Ｖの各検出値に基づき操舵用挙動指標値Ｄを演算し（ステップＳ９）、目標操舵用挙動指標値Ｄ* に応じた舵角設定値δFFとその目標操舵用挙動指標値Ｄ* と操舵用挙動指標値Ｄに応じた舵角修正値δFBとの和として目標舵角δ* を演算する（ステップＳ１０）。その目標舵角δ* に応じた操舵用アクチュエータ２の目標駆動電流ｉ* を演算し（ステップＳ１１）、その目標駆動電流ｉ* に応じて操舵用アクチュエータ２の駆動信号を出力する（ステップＳ１２）。次に、制御を終了するか否かを例えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステップＳ１３）、終了しない場合はステップＳ１に戻る。ステップＳ２において車速Ｖが設定値Ｖａ未満である場合、検出操作角δｈに応じて目標操作トルクＴｈ* を演算し（ステップＳ１４）、その目標操作トルクＴｈ* と検出操作トルクＴｈに応じた操作用アクチュエータ１９の目標駆動電流ｉｈ* を演算し（ステップＳ１５）、その目標駆動電流ｉｈ* に応じて操作用アクチュエータ１９の駆動信号を出力する（ステップＳ１６）。また、検出操作角δｈに応じて目標舵角δ* を演算し（ステップＳ１７）、その目標舵角δ* に応じた操舵用アクチュエータ２の目標駆動電流ｉ* を演算し（ステップＳ１８）、その目標駆動電流ｉ* に応じて操舵用アクチュエータ２の駆動信号を出力し（ステップＳ１９）、ステップＳ１３に進む。
【００２０】
上記構成によれば、舵角変化による車両の挙動変化に基づき操作用アクチュエータ１９を制御することで操作部材１にトルクを作用させることで、実際の舵角変化に適合した操舵フィーリングをドライバーに付与することができ、しかも、操舵力の伝達系における慣性、粘性、弾性、摩擦等を仮想する必要がないので操作用アクチュエータ１９の制御系の開発に要する時間や資源を大幅に低減できる。さらに、舵角変化による車両の挙動変化に基づいて操舵用アクチュエータ２を制御するので、操舵力の伝達系における慣性、粘性、弾性、摩擦等を仮想する必要がなく、操舵用アクチュエータ２の制御系の開発に要する時間や資源も大幅に低減できる。
【００２１】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、図５の変形例に示すように、操作部材であるステアリングホイールＨが車輪に機械的に連結され、且つ、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させることができる操舵装置１０１に本発明を適用してもよい。その操舵装置１０１においては、ステアリングホイールＨの操作に応じた入力シャフト１０２の回転は、回転伝達機構１３０により出力シャフト１１１に伝達され、出力シャフト１１１の回転が車輪に舵角が変化するようにステアリングギヤ（図示省略）により伝達される。そのステアリングギヤはラックピニオン式ステアリングギヤやボールスクリュー式ステアリングギヤ等の公知のものを用いることができる。入力シャフト１０２と出力シャフト１１１は互いに同軸心に隙間を介して配置され、ベアリング１０７、１０８、１１２、１１３を介してハウジング１１０により支持されている。その回転伝達機構１３０は、本変形例では遊星ギヤ機構とされ、サンギヤ１３１とリングギヤ１３２とに噛み合う遊星ギヤ１３３をキャリア１３４により保持する。サンギヤ１３１は、入力シャフト１０２の端部に同行回転するように連結されている。キャリア１３４は、出力シャフト１１１に同行回転するように連結されている。リングギヤ１３２は、入力シャフト１０２を囲むホルダー１３６にボルト３６２を介して固定されている。ホルダー１３６は、入力シャフト１０２を囲むようにハウジング１１０に固定された筒状部材１３５によりベアリング１０９を介して支持されている。そのホルダー１３６の外周にウォームホイール１３７が同行回転するように嵌め合わされている。ウォームホイール１３７に噛み合うウォーム１３８がハウジング１１０により支持されている。ウォーム１３８がハウジング１１０に取り付けられた操舵用アクチュエータ１３９により駆動される。そのステアリングホイールＨに作用するトルクを発生する操作用アクチュエータ１１９が設けられている。その操作用アクチュエータ１１９と操舵用アクチュエータ１３９が上記実施形態と同様にして制御される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変更可能な車両用操舵装置において制御系の開発に要する時間や資源を大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の車両用操舵装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の車両用操舵装置において設定車速以上である場合の制御ブロック線図
【図３】本発明の実施形態の車両用操舵装置において設定車速未満である場合の制御ブロック線図
【図４】本発明の実施形態の車両用操舵装置における操作用アクチュエータと操舵用アクチュエータの制御手順を示すフローチャート
【図５】本発明の変形例の車両用操舵装置の構成説明図
【符号の説明】
１  操作部材
２、１３９  操舵用アクチュエータ
３  ステアリングギヤ
４  車輪
１１  角度センサ
１３  舵角センサ
１７  横加速度センサ
１８  ヨーレートセンサ
１９、１１９  操作用アクチュエータ
２０  制御装置
１００  車両
Ｈ  ステアリングホイール
【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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