(57)【要約】【課題】ハンドルの切り増し時と切り戻し時の操舵反力特性にヒステリシスを持たせる場合において、ハンドルに振動が発生したときの振動レベルを抑制する。【解決手段】操舵反力指令値Ｔｐ＊が第２の特性線（例えばＢ，Ｄ）上にある場合にハンドルの切り増し切り戻しの方向が変化したときは、操舵反力指令値Ｔｐ＊の傾きがＫ２からＫ１に増大し、操舵反力指令値Ｔｐ＊が第１の特性線（例えばＡ２）上にある場合に操舵角θｈが第１の特性線と第２の特性線との交点に相当する角度に到達したときは、操舵反力指令値Ｔｐ＊の傾きがＫ１からＫ２に減少する。操舵角θｈの振動レベルが所定レベル以上である場合は、第１の特性線における傾きをＫ１より小さいＫ３に設定する。【選択図】図５
2009006742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する車載用の操舵装置であって、
前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
該検出した操舵角に基づいてハンドルの切り増しと切り戻しとを判定する切増切戻判定手段と、
前記検出した操舵角に基づいて操舵角の振動レベルを演算する振動レベル演算手段と、
前記切増切戻判定手段による判定結果と前記検出された操舵角とに基づいてヒステリシス特性をもって目標操舵反力を設定する目標操舵反力設定手段と、
該設定された目標操舵反力が出力されるよう操舵反力を出力する操舵反力出力手段と、
を備え、
前記ヒステリシス特性は、
操舵角の変化に対して操舵反力が第１の傾きで変化する第１の特性と、操舵角の変化に対して操舵反力が前記第１の傾きよりも小さい第２の傾きで変化する第２の特性と、を含み、
操舵角に対する操舵反力が前記第２の特性上にある場合にハンドルの切り増し切り戻しの方向が変化したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第２の傾きから前記第１の傾きに変化し、操舵角に対する操舵反力が前記第１の特性上にある場合に操舵角が該第１の特性と前記第２の特性との交点に相当する角度に到達したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第１の傾きから前記第２の傾きに変化する特性であり、
前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルが所定レベル以上である場合は、前記第１の特性における操舵角に対する操舵反力の傾きを、前記第１の傾きより小さい第３の傾きに設定する、操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵装置であって、
前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルが前記所定レベル以上である場合は、操舵角がその振動中心を含む設定範囲内にある条件で、前記第１の特性における操舵角に対する操舵反力の傾きを前記第３の傾きに設定する、操舵装置。
【請求項３】
請求項２に記載の操舵装置であって、
前記操舵角検出手段は、操舵角を所定の分解能Δθｈで検出する手段であり、
前記設定範囲は、操舵角の振動中心にΔθｈを足した値をその上限とし、操舵角の振動中心からΔθｈを引いた値をその下限とする範囲である、操舵装置。
【請求項４】
請求項２に記載の操舵装置であって、
前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルに応じて前記設定範囲を変更する、操舵装置。
【請求項５】
請求項４に記載の操舵装置であって、
前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルの増大に対して前記設定範囲を増大させる、操舵装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の操舵装置であって、
前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルに応じて前記第３の傾きを変更する、操舵装置。
【請求項７】
請求項６に記載の操舵装置であって、
前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルの増大に対して前記第３の傾きを減少させる、操舵装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１に記載の操舵装置であって、
前記振動レベル演算手段は、前記操舵角検出手段で検出された操舵角に対して、前記第１の傾きまたは前記第２の傾きに基づいて決まるハンドルの共振周波数を含む帯域を通過させるフィルタ処理を行ってから、操舵角の振動レベルを演算する、操舵装置。
【請求項９】
請求項８に記載の操舵装置であって、
前記目標操舵反力設定手段は、操舵角に対する操舵反力が前記第１の特性上にあるか前記第２の特性上にあるかを判定し、
前記振動レベル演算手段は、該判定結果に応じて前記フィルタ処理における通過帯域を変化させる、操舵装置。
【請求項１０】
車両のハンドルの操作に応じた操舵反力を設定する操舵反力設定方法であって、
前記ハンドルの操舵角に基づいてハンドルの切り増しか切り戻しかを判定し、
該判定結果と前記ハンドルの操舵角とに基づいてヒステリシス特性をもって操舵反力を設定する操舵反力設定方法において、
前記ヒステリシス特性は、
操舵角の変化に対して操舵反力が第１の傾きで変化する第１の特性と、操舵角の変化に対して操舵反力が前記第１の傾きよりも小さい第２の傾きで変化する第２の特性と、を含み、
操舵角に対する操舵反力が前記第２の特性上にある場合にハンドルの切り増し切り戻しの方向が変化したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第２の傾きから前記第１の傾きに変化し、操舵角に対する操舵反力が前記第１の特性上にある場合に操舵角が該第１の特性と前記第２の特性との交点に相当する角度に到達したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第１の傾きから前記第２の傾きに変化する特性であり、
前記操舵反力を設定する際には、前記ハンドルの操舵角に基づいて操舵角の振動レベルを演算し、
該演算した振動レベルが所定レベル以上である場合は、前記第１の特性における操舵角に対する操舵反力の傾きを、前記第１の傾きより小さい第３の傾きに設定する、操舵反力設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵装置及び操舵反力設定方法に関し、詳しくは、ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する車載用の操舵装置、及び車両のハンドルの操作に応じた操舵反力を設定する操舵反力設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の操舵装置としては、下記特許文献１に開示されているように、ハンドルの操舵角とハンドルの切り増し切り戻しの判定結果とに基づいてヒステリシス特性をもって操舵反力を設定するものが提案されている。ここでのヒステリシス特性は、操舵角の変化に対して操舵反力が第１の傾きＫ１で変化する第１の特性と、操舵角の変化に対して操舵反力が第１の傾きＫ１よりも小さい第２の傾きＫ２で変化する第２の特性と、を含み、操舵角に対する操舵反力が第２の特性上にある場合にハンドルの切り増し切り戻しの方向が変化したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが第２の傾きＫ２から第１の傾きＫ１に変化し、操舵角に対する操舵反力が第１の特性上にある場合に操舵角が第１の特性と第２の特性との交点に相当する角度に到達したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが第１の傾きＫ１から第２の傾きＫ２に変化する特性である。この操舵装置では、第１の傾きＫ１の値を大きくすることで、剛性（ばね定数）の高いばね要素によってクーロン摩擦を近似したヒステリシスを操舵反力特性に与え、操舵速度に依存しないヒステリシス特性を再現している。
【０００３】
【特許文献１】特許第３８８９９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の操舵装置において、ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサの最小分解能が十分に高くない場合は、ハンドルに自励振動が発生しやすくなり、自励振動のレベルが増大すると、運転者に不快感・違和感を与えることになる。ヒステリシス特性における第１の傾きＫ１の値を小さくすることで、自励振動のレベルを低減することが可能となるが、その反面、クーロン摩擦によるヒステリシス特性が十分に得られず、操舵フィーリングが低下するというトレードオフの関係となる。
【０００５】
本発明は、ハンドルの切り増し時と切り戻し時の操舵反力特性にヒステリシスを持たせる場合において、ハンドルに振動が発生したときの振動レベルを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る操舵装置及び操舵反力設定方法は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る操舵装置は、ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する車載用の操舵装置であって、前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、該検出した操舵角に基づいてハンドルの切り増しと切り戻しとを判定する切増切戻判定手段と、前記検出した操舵角に基づいて操舵角の振動レベルを演算する振動レベル演算手段と、前記切増切戻判定手段による判定結果と前記検出された操舵角とに基づいてヒステリシス特性をもって目標操舵反力を設定する目標操舵反力設定手段と、該設定された目標操舵反力が出力されるよう操舵反力を出力する操舵反力出力手段と、を備え、前記ヒステリシス特性は、操舵角の変化に対して操舵反力が第１の傾きで変化する第１の特性と、操舵角の変化に対して操舵反力が前記第１の傾きよりも小さい第２の傾きで変化する第２の特性と、を含み、操舵角に対する操舵反力が前記第２の特性上にある場合にハンドルの切り増し切り戻しの方向が変化したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第２の傾きから前記第１の傾きに変化し、操舵角に対する操舵反力が前記第１の特性上にある場合に操舵角が該第１の特性と前記第２の特性との交点に相当する角度に到達したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第１の傾きから前記第２の傾きに変化する特性であり、前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルが所定レベル以上である場合は、前記第１の特性における操舵角に対する操舵反力の傾きを、前記第１の傾きより小さい第３の傾きに設定することを要旨とする。
【０００８】
本発明の一態様では、前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルが前記所定レベル以上である場合は、操舵角がその振動中心を含む設定範囲内にある条件で、前記第１の特性における操舵角に対する操舵反力の傾きを前記第３の傾きに設定することが好適である。
【０００９】
本発明の一態様では、前記操舵角検出手段は、操舵角を所定の分解能Δθｈで検出する手段であり、前記設定範囲は、操舵角の振動中心にΔθｈを足した値をその上限とし、操舵角の振動中心からΔθｈを引いた値をその下限とする範囲であることが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルに応じて前記設定範囲を変更することが好適である。この態様では、前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルの増大に対して前記設定範囲を増大させることが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルに応じて前記第３の傾きを変更することが好適である。この態様では、前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルの増大に対して前記第３の傾きを減少させることが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、前記振動レベル演算手段は、前記操舵角検出手段で検出された操舵角に対して、前記第１の傾きまたは前記第２の傾きに基づいて決まるハンドルの共振周波数を含む帯域を通過させるフィルタ処理を行ってから、操舵角の振動レベルを演算することが好適である。この態様では、前記目標操舵反力設定手段は、操舵角に対する操舵反力が前記第１の特性上にあるか前記第２の特性上にあるかを判定し、前記振動レベル演算手段は、該判定結果に応じて前記フィルタ処理における通過帯域を変化させることが好適である。
【００１３】
また、本発明に係る操舵反力設定方法は、車両のハンドルの操作に応じた操舵反力を設定する操舵反力設定方法であって、前記ハンドルの操舵角に基づいてハンドルの切り増しか切り戻しかを判定し、該判定結果と前記ハンドルの操舵角とに基づいてヒステリシス特性をもって操舵反力を設定する操舵反力設定方法において、前記ヒステリシス特性は、操舵角の変化に対して操舵反力が第１の傾きで変化する第１の特性と、操舵角の変化に対して操舵反力が前記第１の傾きよりも小さい第２の傾きで変化する第２の特性と、を含み、操舵角に対する操舵反力が前記第２の特性上にある場合にハンドルの切り増し切り戻しの方向が変化したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第２の傾きから前記第１の傾きに変化し、操舵角に対する操舵反力が前記第１の特性上にある場合に操舵角が該第１の特性と前記第２の特性との交点に相当する角度に到達したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第１の傾きから前記第２の傾きに変化する特性であり、前記操舵反力を設定する際には、前記ハンドルの操舵角に基づいて操舵角の振動レベルを演算し、該演算した振動レベルが所定レベル以上である場合は、前記第１の特性における操舵角に対する操舵反力の傾きを、前記第１の傾きより小さい第３の傾きに設定することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ハンドルの切り増し時と切り戻し時の操舵反力特性にヒステリシスを持たせる場合において、ハンドルに振動が発生したときの振動レベルを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る操舵装置２０の概略構成を示す図である。本実施形態に係る操舵装置２０は、車両に搭載されるものであり、図示するように、運転者により操作されるハンドル２２と、ハンドル２２の角度（操舵角）を検出する操舵角センサ２４と、ハンドル２２のトルク（操舵反力）を検出するトルクセンサ２６と、運転者によるハンドル２２の操作に応じてハンドル２２にトルクを作用させることでハンドル２２の操舵反力を模擬する反力モータ４０と、ハンドル２２の操舵角に応じて操舵輪３０，３２の切り角を変更するための出力トルクを減速機３４を介してラック３６に伝達して操舵輪３０，３２へ出力する転舵モータ４２と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット５０と、を備える。
【００１７】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ５４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５６と、入出力ポート（図示せず）と、を備える。この電子制御ユニット５０には、操舵角センサ２４からの操舵角θｈ、トルクセンサ２６からのトルクＴｈ、及び車速センサ５８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット５０からは、反力モータ４０及び転舵モータ４２への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００１８】
図２は、操舵装置２０の電子制御ユニット５０が操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算する操舵反力指令値演算ブロック６０として動作するときの制御ブロックを例示する説明図である。図示するように、操舵反力指令値演算ブロック６０は、入力した操舵角θｈに基づいてハンドル２２の切り増しと切り戻しとを判定する切り増し切り戻し判定部６２と、入力した操舵角θｈに基づいてハンドル２２（操舵角θｈ）の振動のレベル（振幅）を検出する振動レベル検出部６４と、切り増し切り戻し判定部６２の判定結果と振動レベル検出部６４で検出された振動レベルと操舵角θｈと車速Ｖとに基づいて操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算する操舵反力指令値演算部６６と、を有する。電子制御ユニット５０では、この操舵反力指令値演算ブロック６０により演算された操舵反力指令値Ｔｐ＊とトルクセンサ２６により検出されるトルクＴｈとに基づいてハンドル２２に作用する操舵反力が操舵反力指令値Ｔｐ＊となるよう反力モータ４０を駆動制御する。ただし、ここでは、トルクセンサ２６を用いずに操舵反力指令値Ｔｐ＊のみに基づいて反力モータ４０を駆動制御してもよい。なお、操舵角θｈは、操舵角センサ２４により所定の分解能（最小分解能）Δθｈで検出される。
【００１９】
操舵反力指令値演算ブロック６０における切り増し切り戻し判定部６２では、操舵角センサ２４により検出される操舵角θｈに基づいて、ハンドル２２が切り増し状態にあるか切り戻し状態にあるかが判定される。より具体的には、前回入力した操舵角θｈと今回入力した操舵角θｈとの差の符号、すなわち正負により切り増しか切り戻しかが判定される。
【００２０】
振動レベル検出部６４では、入力した操舵角θｈに対して、設定された周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ処理を行う。ここでは、ハンドル２２の慣性と剛性とに基づいて決まるハンドル２２の共振周波数を含む周波数帯域を通過させるようにバンドパスフィルタの通過帯域が設定されることで、ハンドル２２の共振周波数に対応する操舵角θｈの周波数成分が抽出される。バンドパスフィルタ処理後の操舵角θｈは、振動レベル検出部６４により振動レベルを検出するために自乗処理が行われた後にローパスフィルタ処理が施される。この処理によって、ハンドル２２の共振周波数に対応する操舵角θｈの振動レベルが演算される。
【００２１】
操舵反力指令値演算部６６では、切り増し切り戻し判定部６２の判定結果と振動レベル検出部６４で検出された振動レベルと操舵角θｈと車速Ｖとに基づいてハンドル２２に作用する操舵反力が図３に例示するようなヒステリシス特性を持つように操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算する。図３中、横軸は操舵角θｈであり、縦軸は操舵反力Ｔｐである。図３に例示するヒステリシス特性は、操舵角θｈの変化に対して操舵反力Ｔｐが傾きＫ１で変化する直線Ａ，Ｃ（第１の特性線）と、操舵角θｈの変化に対して操舵反力Ｔｐが傾きＫ２（Ｋ２＜Ｋ１）で変化する直線Ｂ，Ｄ（第２の特性線）とを含む特性である。また、図３において、直線Ｂの切片はＴ０であり、直線Ｄの切片は−Ｔ０である。以下、操舵反力指令値演算部６６が操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算する処理について説明する。なお、操舵反力指令値Ｔｐ＊は、ハンドル２２を右に回転させたときと左に回転させたときとで符号が異なるだけで同様に演算されるから、操舵角θｈが正の方向（実施形態ではハンドル２２を左に回転したとき）について説明する。また、説明の容易のために、車速Ｖを用いずに操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算する処理について説明する。
【００２２】
ハンドル２２の切り始めの操舵角θｈが値０から傾きＫ１の直線上で直線Ｂと交差する角度θ１に至るまでは、操舵角θｈと操舵反力Ｔｐとを横軸と縦軸としたときの座標上で傾きＫ１で原点を通る直線の関係として操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算する。即ち、次式（１）として操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算するのである。
【００２３】
Ｔｐ＊＝Ｋ１・θｈ      （１）
【００２４】
操舵角θｈが角度θ１を超えた後の切り増しのときには、操舵角θｈが最小分解能Δθｈずつ切り増しが行われる毎に次式（２）で計算されるΔＴずつ加算する。即ち、最小分解能Δθｈのｎ倍だけ切り増しされたときは、式（３）により操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算する。
【００２５】
ΔＴ＝Ｋ２・Δθｈ      （２）
Ｔｐ＊＝Ｋ１・θ１＋ｎ・ΔＴ
＝Ｋ２・（θ１＋ｎ・Δθｈ）＋（Ｋ１−Ｋ２）・θ１      （３）
【００２６】
最小分解能Δθｈずつ操舵角θｈが増加したときの操舵反力指令値Ｔｐ＊が設定される様子を図４に示す。図示するように、操舵角θｈが角度θ１を越えた後は、演算された操舵反力指令値Ｔｐ＊は、傾きＫ２の直線Ｂ（第２の特性線）上の値となる。なお、式（３）中の右辺第２項の（Ｋ１−Ｋ２）・θ１は、図３における直線Ｂの切片Ｔ０となっている。
【００２７】
操舵角θｈが角度θ１より大きな角度θ２の状態からハンドル２２が切り戻されたときには、次式（５）により操舵反力指令値Ｔｐ＊は演算される。
【００２８】
Ｔｐ＊＝Ｋ１・θｈ−（Ｋ１−Ｋ２）・（θ２−θ１）      （５）
【００２９】
切り戻しが判定される直前の操舵反力指令値Ｔｐ＊は、前述の切り増しの演算により図４における直線Ｂ上のポイントＢ２の値となっている。切り戻しが開始されると、式（５）により操舵反力指令値Ｔｐ＊は計算され、操舵反力指令値Ｔｐ＊は、図４におけるポイントＢ２を通る傾きＫ１の直線Ａ２（第１の特性線）上の値となる。そして、操舵角θｈが直線Ａ２上において直線Ｂとの交点Ｂ２から直線Ｄとの交点Ｄ２に到達するのに要する角度だけ小さくなるまで、式（５）により操舵反力指令値Ｔｐ＊が演算される。このように、操舵角θｈに対する操舵反力指令値Ｔｐ＊が第２の特性線（例えば直線Ｂ）上にある場合にハンドル２２の切り増し切り戻しの方向が変化したときは、操舵反力指令値Ｔｐ＊が第１の特性線（例えば直線Ａ２）上の値となり、操舵角θｈに対する操舵反力指令値Ｔｐ＊の傾きがＫ２からＫ１に変化（増大）する。ここでの傾きＫ２の直線Ｂは、切り増し時の操舵反力特性に相当し、傾きＫ１の直線Ａ２は、クーロン摩擦に対応する操舵反力を与えるための操舵反力特性に相当する。傾きＫ１の値を大きくすることで、剛性（ばね定数）の高いばね要素によってクーロン摩擦を近似したヒステリシスを得ることができる。
【００３０】
次に、操舵角θｈが、図４における直線Ａ２と直線Ｄとの交点Ｄ２に相当する角度θ３まで切り戻されたときを考える。この角度θ３から更に切り戻しがなされると、操舵角θｈが最小分解能Δθｈずつ切り戻しが行われる毎に前述の式（２）で計算されるΔＴずつ減算する。即ち、角度θ３から最小分解能Δθｈのｍ倍だけ切り戻されたときは、次式（６）により操舵反力指令値Ｔｐ＊が演算されるのである。
【００３１】
Ｔｐ＊＝−Ｔ０＋Ｋ２・（θ３−ｍ・Δθｈ）      （６）
【００３２】
最小分解能Δθｈずつ操舵角θｈが減少したときの操舵反力指令値Ｔｐ＊が設定される様子を図４に示す。図示するように、操舵角θｈが角度θ３から減少した後は、演算された操舵反力指令値Ｔｐ＊は、傾きＫ２の直線Ｄ（第２の特性線）上の値となる。このように、操舵角θｈに対する操舵反力指令値Ｔｐ＊が第１の特性線（例えば直線Ａ２）上にある場合に操舵角θｈが第１の特性線と第２の特性線との交点に相当する角度（例えば直線Ａ２と直線Ｄとの交点Ｄ２に相当する角度θ３）に到達したときは、操舵反力指令値Ｔｐ＊が第２の特性線（例えば直線Ｄ）上の値となり、操舵角θｈに対する操舵反力指令値Ｔｐ＊の傾きがＫ１からＫ２に変化（減少）する。ここでの傾きＫ２の直線Ｄは、切り戻し時の操舵反力特性に相当する。本実施形態では、操舵角θｈと切り増し切り戻しの判定結果とに基づいて操舵反力指令値Ｔｐ＊を設定することで、ヒステリシス特性における現在の状態（操舵角θｈ及び操舵反力Ｔｐが直線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのどの位置にあるか）を的確に把握しながら、操舵速度に依存しないクーロン摩擦によるヒステリシス特性を再現することができる。
【００３３】
操舵角センサ２４の最小分解能Δθｈが十分に高くない場合は、ハンドル２２に自励振動が発生しやすくなり、自励振動のレベルが増大すると、運転者に不快感・違和感を与えることになる。特に、ハンドル２２の手放し状態や軽く手を添えて保舵している状態等の操舵反力Ｔｐの絶対値が小さいときに自励振動が発生しやすくなる。そこで、本実施形態では、振動レベル検出部６４で検出された振動レベルが所定レベル以上である場合は、操舵反力指令値演算部６６は、第１の特性線（例えば特性線Ａ，Ａ２，Ｃ）における傾き（操舵角θｈに対する操舵反力Ｔｐの傾き）をＫ１より小さいＫ３に設定する。これによって、ハンドル２２の自励振動のレベルを抑制する。一方、振動レベル検出部６４で検出された振動レベルが所定レベルより低い場合は、操舵反力指令値演算部６６は、第１の特性線における傾きをＫ１に設定する。
【００３４】
前述のように、振動レベル検出部６４は、ハンドル２２の共振周波数に対応する操舵角θｈの振動レベルを検出する。操舵角θｈに対する操舵反力指令値Ｔｐ＊が第１の特性線（例えば直線Ａ，Ａ２，Ｃ）上にある場合は、ハンドル２２の剛性（ばね定数）は傾きＫ１で表され、ハンドル２２の共振周波数（角周波数）ω１は次式（７）で表される。一方、操舵角θｈに対する操舵反力指令値Ｔｐ＊が第２の特性線（例えば直線Ｂ，Ｄ）上にある場合は、ハンドル２２の剛性は傾きＫ２で表され、ハンドル２２の共振周波数（角周波数）ω２は次式（８）で表される。式（７）、（８）において、Ｊｈはハンドル２２の慣性モーメントである。
【００３５】
ω１＝（Ｋ１／Ｊｈ）0.5      （７）
ω２＝（Ｋ２／Ｊｈ）0.5      （８）
【００３６】
式（７）、（８）に示すように、ハンドル２２の共振周波数は、傾きＫ１または傾きＫ２に基づいて決まる。ハンドル２２の共振周波数に対応する操舵角θｈの振動レベルを精度よく検出するためには、振動レベル検出部６４は、ハンドル２２の共振周波数ω１，ω２を含む周波数帯域を通過させる（ω１，ω２に対応する周波数成分を抽出する）ように、バンドパスフィルタ処理における通過帯域を設定することが好ましい。
【００３７】
図５に示すように、操舵角θｈが角度θ２から若干切り戻された角度θ４で保舵されたときに、ハンドル２２の慣性Ｊｈと剛性Ｋ１に応じた共振現象（自励振動）が発生し、振動レベル検出部６４で検出された振動レベルが所定レベル以上になった例を考える。ここでは、操舵反力指令値演算部６６は、操舵角θｈがその振動中心θ４を含む設定範囲内にある条件で、第１の特性線Ａ２における傾き（操舵角θｈに対する操舵反力Ｔｐの傾き）をＫ１より小さいＫ３に設定する。これによって、操舵反力指令値Ｔｐ＊の最小単位をＫ１・ΔθｈからＫ３・Δθｈに小さくすることができ、ハンドル２２に振動が発生したときの振動レベルを速やかに抑制することができる。ここでの設定範囲については、例えば図５に示すように、動作点θ４を振動中心として操舵角センサ２４の最小分解能Δθｈだけプラスマイナスしたθ４−Δθｈ（下限値）からθ４＋Δθｈ（上限値）までの範囲とすることができる。一方、操舵角θｈがθ４−Δθｈを下限値としθ４＋Δθｈを上限値とする設定範囲から外れる条件では、図５に示すように、第１の特性線Ａ２における傾きはＫ１に設定される。これによって、クーロン摩擦による摩擦感を運転者に与えることができる。なお、振動レベル検出部６４は、例えば操舵角θｈの振動波形（時系列波形）に基づいて動作点（操舵角θｈの振動中心）θ４を検出することができる。
【００３８】
さらに、操舵角θｈが角度θ４の状態からハンドル２２が切り戻されたときには、操舵角θｈが特性Ａ２（傾きＫ１の直線）上において直線Ｄとの交点Ｄ２に到達するのに要する角度だけ小さくなるまで、次式（９）により操舵反力指令値Ｔｐ＊は演算される。式（９）において、Ｔ２は角度θ４での操舵反力指令値（図５参照）である。
【００３９】
Ｔｐ＊＝Ｔ２−Ｋ３・Δθｈ−Ｋ１・（θ４−θｈ−Δθｈ）      （９）
【００４０】
操舵角θｈが角度θ４の状態から運転者がハンドル２２を手放した場合、操舵角θｈは、次式（１０）で表されるハンドル２２の運動方程式に従って角度θ５（図５参照）に収束する。ただし、操舵角θｈに対する操舵反力Ｔｐの傾き（剛性）Ｋ１は大きい値であるため、ハンドル２２には振動が発生する。なお、式（１０）において、ｄθｈ／ｄｔは操舵角速度（操舵角θｈの時間微分）、ｄ2θｈ／ｄｔ2は操舵角加速度（操舵角速度の時間微分）、ｃｈはハンドル２２の粘性摩擦係数である。
【００４１】
Ｊｈ・ｄ2θｈ／ｄｔ2＝Ｋ１・（θｈ−θ５）−ｃｈ・ｄθｈ／ｄｔ      （１０）
【００４２】
角度θ５の近傍における剛性（操舵角θｈに対する操舵反力Ｔｐの傾き）をＫ１のままに設定した場合は、図６に示すように、操舵反力指令値Ｔｐ＊の最小単位Ｋ１・Δθｈが大きくなり、操舵角θｈが制御によるハンチングを起こし、ハンドル２２の振動が減衰しにくくなる。これに対して本実施形態では、振動レベル検出部６４で検出された振動レベルが所定レベル以上になると、動作点θ５の近傍（例えばθ５−Δθｈを下限としθ５＋Δθｈを上限とする範囲）における剛性、つまり操舵角θｈに対する操舵反力Ｔｐの傾きがＫ１より小さいＫ３に設定されるため、図７に示すように、操舵反力指令値Ｔｐ＊の最小単位をＫ３・Δθｈに小さくすることができる。その結果、操舵角θｈが制御によるハンチングを起こすことなく、ハンドル２２の振動を速やかに抑制することができる。さらに、操舵反力指令値Ｔｐ＊の最小単位が小さいため、運転者がハンドル２２に触れているときもハンドル２２のトルク変動が気にならないという効果も生じる。そのためには、トルク変動分Ｋ３・Δθｈが運転者の感じることができるトルク変動より小さくなるように傾きＫ３の値を設定することが好ましい。また、運転者が操舵を行おうとして腕の筋肉がある程度緊張状態になると、ハンドル回転方向の等価慣性が大きくなり、ハンドル２２の自励振動は減衰する。本実施形態では、振動レベル検出部６４で検出された振動レベルが所定レベルより低いときは、動作点θ５周りの剛性（操舵角θｈに対する操舵反力Ｔｐの傾き）はＫ３より大きいＫ１に設定されるため、ハンドル２２を操作する運転者は、クーロン摩擦による摩擦感を十分に感じることができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、操舵速度に依存しないクーロン摩擦によるヒステリシス特性を再現することができるとともに、ハンドル２２に自励振動が生じたときの振動レベルを速やかに抑制することができる。その結果、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００４４】
以上の説明では、説明の容易のために、車速Ｖを考慮せずに操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算するものとした。ただし、実施形態に係る操舵装置２０では、図３〜５における特性線Ａ，Ａ２，Ｃの傾きＫ１や特性線Ｂ，Ｄの傾きＫ２、及び切片Ｔ０，−Ｔ０を車速Ｖに応じて変更するものとして操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、振動レベル検出部６４で検出された振動レベルが所定レベル以上である場合は、操舵反力指令値演算部６６は、この振動レベルに応じて傾きＫ３の値を変更することもできる。例えば、振動レベル検出部６４で検出された振動レベルが大きいほど、傾きＫ３の値を小さくすることもできる。このように、振動レベル検出部６４で検出された振動レベルの増大に対して傾きＫ３の値を減少させることで、ハンドル２２の振動レベルが大きいときにハンドル２２の振動を速やかに抑制することができるとともに、ハンドル２２の振動レベルが小さいときにクーロン摩擦による摩擦感を十分に運転者に与えることができる。
【００４６】
以上の説明では、振動レベル検出部６４で検出された振動レベルが所定レベル以上である場合は、操舵角の振動中心（例えば図５のθ４）から最小分解能Δθｈを引いた値θ４−Δθｈを下限とし、操舵角の振動中心θ４に最小分解能Δθｈを足した値θ４＋Δθｈを上限とする範囲において、第１の特性線（例えば特性線Ａ，Ａ２，Ｃ）の傾きをＫ３に設定するものとした。ただし、本実施形態では、振動レベル検出部６４で検出された振動レベルが所定レベル以上である場合は、操舵反力指令値演算部６６は、この振動レベルに応じて第１の特性線（例えば特性線Ａ，Ａ２，Ｃ）の傾きをＫ３に小さくする操舵角θｈの範囲を変化させることもできる。例えば、振動レベル検出部６４で検出された振動レベルが大きいほど、第１の特性線の傾きをＫ３に小さくする操舵角θｈの範囲を広げることもできる。このように、振動レベル検出部６４で検出された振動レベルの増大に対して第１の特性線の傾きをＫ３に小さくする操舵角θｈの範囲を増大させることによっても、ハンドル２２の振動レベルが大きいときにハンドル２２の振動を速やかに抑制することができるとともに、ハンドル２２の振動レベルが小さいときにクーロン摩擦による摩擦感を十分に運転者に与えることができる。
【００４７】
また、本実施形態では、振動レベル検出部６４は、バンドパスフィルタ処理における通過帯域を変化させることもできる。その場合は、操舵反力指令値演算部６６は、操舵角θｈとハンドル２２の切り増し切り戻しの判定結果とに基づいて、操舵角θｈに対する操舵反力指令値Ｔｐ＊が第１の特性線（例えば直線Ａ，Ａ２，Ｃ）上にあるか第２の特性線（例えば直線Ｂ，Ｄ）上にあるかを判定する。そして、振動レベル検出部６４は、この判定結果に応じてバンドパスフィルタ処理における通過帯域を変化させる。例えば、操舵角θｈに対する操舵反力指令値Ｔｐ＊が第１の特性線上にあるときは、振動レベル検出部６４は、ハンドル２２の共振周波数ω１を含む周波数帯域を通過させる（ω１に対応する周波数成分を抽出する）ように、バンドパスフィルタ処理における通過帯域を設定する。一方、操舵角θｈに対する操舵反力指令値Ｔｐ＊が第２の特性線上にあるときは、振動レベル検出部６４は、ハンドル２２の共振周波数ω２を含む周波数帯域を通過させる（ω２に対応する周波数成分を抽出する）ように、バンドパスフィルタ処理における通過帯域を設定する。これによって、ハンドル２２の共振周波数に対応する振動レベルをさらに精度よく検出することができる。
【００４８】
実施形態に係る操舵装置２０では、操舵反力指令値Ｔｐ＊のヒステリシス特性として図３における平行四辺形を描く特性を例示して説明したが、操舵角θｈと操舵反力指令値Ｔｐ＊との関係にヒステリシス特性が得られればよく、図８に例示するような種々の形状を描くものとしてもよい。また、ヒステリシス特性における傾きＫ１，Ｋ２についても、必ずしも一定値である必要はなく、操舵角θｈに応じて変化させることも可能である。
【００４９】
また、実施形態に係る操舵装置２０では、演算した操舵反力指令値Ｔｐ＊に基づいて反力モータ４０を駆動制御するものとしたが、図９に例示する制御ブロックに示すように、操舵角θｈの時間微分である操舵角速度にダンパゲインを乗じた値を操舵反力指令値Ｔｐ＊に加算し、この値に基づいて反力モータ４０を駆動制御するものとしてもよい。こうすれば、ハンドル２２から手を離したときの平衡点への収束特性を向上させることができる。
【００５０】
また、実施形態に係る操舵装置２０では、反力モータ４０のトルクによりハンドル２２に操舵反力を与えるものとしたが、モータ以外のアクチュエータを用いてハンドル２２に操舵反力を与えることもできる。
【００５１】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態に係る操舵装置２０の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る操舵装置２０の電子制御ユニット５０が操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算する操舵反力指令値演算ブロック６０として動作するときの制御ブロックを例示する説明図である。
【図３】操舵角θｈと操舵反力Ｔｐとの関係の一例を示す説明図である。
【図４】操舵角θｈから操舵反力指令値Ｔｐ＊が演算される様子を説明する説明図である。
【図５】操舵角θｈから操舵反力指令値Ｔｐ＊が演算される様子を説明する説明図である。
【図６】第１の特性線の傾きをＫ１に維持した場合におけるハンドル２２の振動特性の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る操舵装置２０におけるハンドル２２の振動特性の一例を示す図である。
【図８】変形例のヒステリシス特性の形状の一例を示す説明図である。
【図９】変形例の制御ブロックの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
２０  操舵装置、２２  ハンドル、２４  操舵角センサ、２６  トルクセンサ、３０，３２  操舵輪、３４  減速機、３６  ラック、４０  反力モータ、４２  転舵モータ、５０  電子制御ユニット、５２  ＣＰＵ、５４  ＲＯＭ、５６  ＲＡＭ、５８  車速センサ、６０  操舵反力指令値演算ブロック、６２  切り増し切り戻し判定部、６４  振動レベル検出部、６６  操舵反力指令値演算部。
【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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