JP4581660B2

JP4581660B2 - 車両用操舵装置

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Publication number: JP4581660B2
Application number: JP2004350371A
Authority: JP
Inventors: 一男原; 孝彰江口
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-12-02
Also published as: JP2006159963A; US20080230300A1; EP1838566A2; KR20070007768A; EP1838566A4; CN101863285B; WO2006059214A3; US7516812B2; CN101421147A; CN101421147B; CN101863285A; WO2006059214A2; EP1838566B1; KR100803411B1

Description

本発明は、ステア・バイ・ワイヤ方式による車両用操舵装置の技術分野に属する。

従来のステア・バイ・ワイヤシステムでは、検出した路面反力に比例して操舵反力付加量を算出し、これを操舵反力に加えることにより、運転者に路面状態を伝えている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２１７９８８号公報

しかしながら、従来の車両用操舵装置にあっては、例えば、クランク状の交差点を走行する場合など、素早いハンドル切り返しを要するシーンのとき、ハンドル切り戻し時に路面不整等による路面からのキックバックが発生した場合、操舵力が過渡的に急増してハンドルが取られ、切り返し操舵が阻害されるという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ハンドル切り戻し時において、路面からのキックバックに伴う操舵力変化を抑制できる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、
操舵入力を受けるハンドルと操向輪を転舵する操向輪転舵機構とが機械的に切り離されるとともに、路面から前記操向輪に作用する反力を取得し、前記ハンドルに対し前記取得した路面反力に基づく操舵反力付加量を付加する車両用操舵装置において、
前記ハンドルの切り増しと切り戻しを判定する切り増し切り戻し判定手段と、
前記ハンドルの切り戻し時には、切り増し時よりも前記操舵反力付加量を小さくする操舵反力補正手段と、
を備えることを特徴とする。

よって、本発明の車両用操舵装置にあっては、ハンドルが切り戻されているとき、取得した路面反力に基づく操舵反力付加量を小さくするため、路面からのキックバックに伴う操舵力変化が抑制され、運転者の素早い切り返し操舵を妨げないようにできる。

以下、本発明の車両用操舵装置を実現する実施の形態を、図面に示す実施例１〜３に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の車両用操舵装置を示す全体システム図、図２は実施例１の車両用操舵装置におけるクラッチ部とケーブルコラム部とトルクセンサー部の各詳細図である。実施例１の車両用操舵装置は、(1)反力装置、(2)バックアップ装置、(3)転舵装置、(4)制御コントローラにより構成されている。以下、それぞれの構成を詳しく説明する。

(1)反力装置
反力装置は、舵角センサー１、エンコーダ２、トルクセンサー３，３、反力モータ５とを有して構成される。

前記舵角センサー１は、ハンドル６の操作角を検出する手段で、後述するケーブルコラム７とハンドル６とを結合するコラムシャフト８ａに設けられている。つまり、舵角センサー１は、ハンドル６とトルクセンサー３，３との間に設置されており、トルクセンサー３，３の捩れによる角度変化の影響を受けることなく、操舵角を検出できるようになっている。この舵角センサー１には、アブソリュート型レゾルバ等を用いる。

前記トルクセンサー３，３は二重系を成し、前記舵角センサー１と反力モータ５との間に設置されていて、トルクセンサー１とトルクセンサー２との２つのトルクセンサーにより構成されている。図２(c)にトルクセンサー部の詳細を示す。トルクセンサー３，３は、軸方向に延在するトーションバーと、該トーションバーの一端に連結され、該トーションバーと同軸をなす第１軸と、該トーションバーの他端に連結され、該トーションバーおよび第１軸と同軸を成す第２軸と、前記第１軸に固定された第１磁性体と、前記第２軸に固定された第２磁性体と、前記第１磁性体および第２磁性体に対面するコイルと、該コイルを包囲し、前記第１磁性体および第２磁性体と共に磁気回路を形成する第３磁性体とを有し、前記コイルはトーションバーに作用する捩れに基づく第１磁性体と第２磁性体との相対変位に対応してインダクタンスが変化し、該インダクタンスに基づく出力信号によりトルクを検出する。

前記反力モータ５は、ハンドル６に反力を与える反力アクチュエータであり、前記コラムシャフト８ａを回転軸とする１ロータ・１ステータの電動モータで構成されており、そのケーシングが車体の適所に固定されている。この反力モータ５としては、ブラシレスモータが使用され、ブラシレスモータの使用に伴ってエンコーダ２とホールIC（不図示）とを追加する。その場合は、ホールICのみでもモータトルクを発生するモータ駆動は可能であるが、微細なトルク変動が発生し、操舵反力感が悪い。そこで、より繊細で滑らかな反力制御を行うため、コラムシャフト８ａの軸上にエンコーダ２を装着し、モータ制御を行うことで、微細なトルク変動を低減し、操舵反力感の向上させている。なお、エンコーダ２の代わりにレゾルバを用いても良い。

(2)バックアップ装置
バックアップ装置は、ケーブルコラム７とクラッチ９により構成されている。
前記クラッチ９は、コラムシャフト８ａとプーリシャフト８ｂとの間に介装され、実施例１では電磁クラッチを用いている。図２(a)にクラッチ部の詳細を示す。クラッチ９は、電磁コイルに通電されると、磁束Φが発生する。このとき、アーマチュアが板ばねの復帰力に抗してロータのフランジに磁気吸着されるから、入力軸であるコラムシャフト８ａと出力軸であるプーリシャフト８ｂは連結される。そして、ハンドル６が回転すると、その回転力がクラッチ９を介してケーブルコラム７のプーリに伝達され、ケーブルコラム７のプーリが回転すると、その回転力がクラッチ９を介してハンドル６に伝達される。また、電磁コイルへの通電を解除すると、磁束Φが消滅してアーマチュアが板ばねの復帰力によってロータから離間する。つまり、クラッチ９の伝達トルク容量は、電磁コイルの発生できる磁束Φを変えることで吸着力が変化するので任意に設定することができる。なお、通電するとクラッチを解除する方式を採っても良い。

前記ケーブルコラム７は、前記クラッチ９が締結されるバックアップモード時、反力装置と転舵装置との間に介在する部材との干渉を避けて迂回しながらも、トルクを伝達するコラムシャフト機能を発揮する機械式バックアップ機構である。図２(b)にケーブルコラム部の詳細を示す。ケーブルコラム７は、２つのリールに端部がリールに固定された２本のインナーケーブルを互いに逆方向へ巻き付け、２つのリールケースに２本のインナーケーブルを内挿したアウターチューブの両端を固定することにより構成されている。

(3)転舵装置
転舵装置は、エンコーダ１０、舵角センサー１１、トルクセンサー１２，１２、転舵モータ１４，１４、ステアリング機構（操向輪転舵機構）１５、操向輪１６，１６とを有して構成される。

前記舵角センサー１１とトルクセンサー１２，１２とは、ケーブルコラム７のプーリが一端に取り付けられ、他端部にピニオンギアが形成されたピニオンシャフト１７の軸上に設けられている。舵角センサー１１としては、シャフトの回転数を検出するアブソリュート式レゾルバ等が用いられる。また、トルクセンサー１２，１２としては、上記トルクセンサー３，３と同様に二重系を成し、インダクタンスの変化によりトルクを検出するものが用いられる。そして、ケーブルコラム７側に舵角センサー１１を配置し、ステアリング機構１５側にトルクセンサー１２，１２を配置することで、舵角センサー１１による転舵角検出に際してトルクセンサー１２，１２の捩りによる角度変化の影響を受けないようにしている。

前記転舵モータ１４，１４は、前記ピニオンシャフト１７の舵角センサー１１とトルクセンサー１２，１２との中間位置に設けたウォームギアに噛み合うピニオンギアをモータ軸に設けることで、モータ駆動時にピニオンシャフト１７に転舵トルクを付与するように構成されている。この転舵モータ１４，１４は、１ロータ・２ステータ構造とすることにより二重系を成し、第一転舵モータ１４と第二転舵モータ１４を構成するブラシレスモータとしている。また、上記反力モータ５と同様に、ブラシレスモータの使用に伴ってエンコーダ１０とホールIC（図外）とを追加する。

前記ステアリング機構１５は、前記ピニオンシャフト１７の回転により左右の操向輪１６，１６を転舵させる舵取り機構であって、ラックチューブ１５ａ内に内挿され、前記ピニオンシャフト１７のピニオンギアに噛み合うラックギアが形成されたラックシャフト１５ｂと、この車両左右方向に延びるラックシャフト１５ｂの両端部に結合されたタイロッド１５ｃ，１５ｃと、一端が前記タイロッド１５ｃ，１５ｃに結合され、他端が操向輪１６，１６に結合されたナックルアーム１５ｄ，１５ｄと、を有して構成されている。

(4)制御コントローラ
制御コントローラは、２つの電源１８，１８により処理演算等を行う２つの制御コントローラ１９，１９により二重系が構成されている。

前記制御コントローラ１９は、反力装置の舵角センサー１、エンコーダ２、トルクセンサー３，３、ホールICと、転舵装置のエンコーダ１０、舵角センサー１１、トルクセンサー１２，１２、ホールIC、車速センサー（車速検出手段）２１からの検出値が入力される。

制御コントローラ１９は、各センサーの検出値に基づいて、反力モータ５および転舵モータ１４の制御量を設定し、各モータ５，１４を駆動制御する。また、制御コントローラ１９は、システムが正常に作動している間は、クラッチ９を解放し、システムに異常が発生した場合には、クラッチ９を締結させ、ハンドル６と操向輪１６，１６を機械的に連結させる。

次に、作用を説明する。
［反力モータ制御量算出］
制御コントローラ１９では、下記の式(1)を用いて、反力モータ５の制御量Ｔhを設定する。
Ｔh＝Ｋp×θ＋Ｇf×Ｆ …(1)
ここで、Ｋpは操舵角分フィードバックゲイン、θは操舵角、Ｇfは路面反力分フィードバックゲイン、Ｆは路面反力であり、右辺第１項では、操舵角θに基づく操舵反力の制御量が設定され、右辺第２項では、路面反力Ｆに基づく制御量が設定されるため、路面からタイヤに作用する力の影響を操舵反力に反映させることができる。

ここで、路面反力分フィードバックゲインＧfは操舵状態により値が変化する。ハンドル切り増し時は、路面フィールを運転者に伝え、適度な操舵反力となるように値が設定されている。ハンドル切り戻し時には、キックバックなどの過度の力によりハンドル切り返し操作が阻害されないように、路面反力分のフィードバック量を小さめに設定されている。

路面反力分フィードバックゲインＧfは、
Ｇf（Low）＝（Low） …ハンドル切り戻し時
Ｇf（High）＝（High） …ハンドル切り増し時
となる。（Low），（High）は、後述するマップ（図４）に基づいてそれぞれ決定するが、あらかじめ設定された定数としても良い。

また、式(1)の右辺に、操舵角速度dθ／dt、操舵角加速度d²θ／dt²に基づく制御量を追加設定してもよい。この場合、反力モータ４の制御量Ｔhは、下記の式(2)となる。
Ｔh＝Ｋp×θ＋Ｋd×dθ／dt＋Ｋdd×d²θ／dt²＋Ｇf×Ｆ …(2)
ここで、ＫdおよびＫddはあらかじめ設定された定数である。

［路面反力分フィードバックゲイン設定］
図３は、路面反力分フィードバックゲインＧfの設定方法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。

ステップS1では、舵角センサー１からの信号を読み込み、ステップS2へ移行する。

ステップS2では、ステップS1で読み込んだセンサー信号から、操舵角と操舵角速度を演算し（操舵角速度検出手段に相当）、ハンドル切り戻し状態であるか否かを判定する（切り増し切り戻し判定手段に相当）。YESの場合にはステップS3へ移行し、NOの場合にはステップS4へ移行する。

ステップS3では、路面反力分フィードバックゲインＧfをLowとし（操舵反力補正手段に相当）、リターンへ移行する。

ステップS4では、路面反力分フィードバックゲインＧfをHighとし、リターンへ移行する。

図４は、路面反力Ｆに応じた路面反力分フィードバックゲインＧfの設定マップであり、ハンドル切り戻し（Low）の場合には、ハンドル切り増し（High）の場合と比較して、路面反力Ｆに対する路面反力分フィードバックゲインＧfが小さな値に設定される。

［操舵状態に応じた制御量の設定］
速い切り返しが必要なときほど、運転者はハンドル切り返し操作を阻害されたくないため、実施例１では、操舵角速度dθ／dtが大きいときほど、路面反力分のフィードバック量を小さめに設定する。

よって、路面反力分フィードバックゲインＧfは、
Ｇf（Low）＝（Low）×Ｌ１ …ハンドル切り戻し時
Ｇf（High）＝（High） …ハンドル切り増し時
となる。

ここで、Ｌ１は、図５に示すマップに基づいて設定される。図５のマップにおいて、Ｌ１は、操舵角速度dθ／dtが高速走行時に発生する頻度の高い範囲のときは最大値１であり、操舵角速度dθ／dtが大きくなるほど小さな値となる。そして、操舵角速度dθ／dtが緊急回避時に発生する領域に達した場合には、最小値Ｌ１minとなるように設定されている。

［車速に応じた制御量の設定］
実施例１では、車速Ｖが低いときほど速い切り返しが必要なシーンが多いことから、低速域ほどハンドル切り戻し時の路面反力分フィードバック量を小さめに設定している。すなわち、高速域になるほど、ハンドル操作に対して車両挙動が敏感となるため、ハンドル切り戻し時においても路面反力分のフィードバックが必要となってくる。一方、低速域での取り回し域などでは、スムーズなハンドル操作性が必要になってくるため、この点を考慮し、車速Ｖが小さいほどハンドル切り戻し時の路面反力分のフィードバック量が小さくなるように設定する。

よって、路面反力分フィードバックゲインＧfは、
Ｇf（Low）＝（Low）×Ｌ１×Ｌ２ …ハンドル切り戻し時
Ｇf（High）＝（High） …ハンドル切り増し時
となる。

ここで、Ｌ２は、図６に示すマップに基づいて設定される。図６のマップにおいて、Ｌ２は、車速Ｖに比例して増加し、車速Ｖが市街地走行で頻度の高い領域に達したとき、最大値１となるように設定されている。

［従来のステア・バイ・ワイヤ操舵装置の問題点］
特開平１０−２１７９８８号公報に記載の車両用操舵装置では、操舵力演算器において、操舵力センサーの検出結果を基に操舵軸（ステアリングシャフト）に付与された操舵力Ｔを演算すると共に、操舵力Ｔが付与された方向に操舵軸を回転させるための制御量ａＴ（ａは操舵力ギア比に相当する係数）を演算している。

転舵反力演算器では、ステアリングラックの両端に設けた転舵反力センサーの検出結果Ｆ１，Ｆ２の平均値を、転舵軸（ピニオンシャフト）に付与された転舵反力Ｆとしている。操舵軸モータ制御回路は、これらの演算結果を基に、操舵軸の回転制御量Ｍｍを下記の式(3)から算出し、回転制御量Ｍｍに応じた反力制御信号を、操舵軸モータに出力する。
Ｍｍ＝Ｇｍ×（ａＴ−Ｆ） …(3)
なお、Ｇｍは出力信号のゲインを示すゲイン係数である。

しかしながら、この従来技術では、転舵反力センサーによる路面反力分を操舵反力に伝える構成であるため、例えば、クランク状の交差点を走行する場合など、素早いハンドル切り返しを要するシーンのとき、路面不整（穴など）等にタイヤを落とすと、転舵反力センサーからの信号によりハンドルが取られ、素早いハンドル切り返しが阻害されるという問題があった（図７参照）。すなわち、路面からのキックバックに追従して操舵反力が付加されるため、操舵力が急に大きくなり、運転者は素早い切り返しを行うのが困難となる。

［実施例１の切り返し操舵作用］
これに対し、実施例１の車両用操舵装置では、ハンドル切り戻し時には路面反力分フィードバックゲインＧfを小さくすることにより、路面不整などにより路面反力が過渡的に増加した場合でも、キックバックに伴う操舵力の変化が抑制されるため、ハンドル取られを低減できる（図８）。

また、操舵角速度dθ／dtが大きいほど路面反力分フィードバックゲインＧfを小さくするため、速い切り返しのときほどキックバックに伴う操舵力変化を抑制することで、運転者のより速い切り返しを妨げないようにできる。さらに、車速Ｖが低いときほど路面反力分フィードバックゲインＧfを小さくするため、低速域でのハンドル取り回しの良さと、高速域での走行安定性の良さとを両立できる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用操舵装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。

(1) 操舵入力を受けるハンドル６と操向輪１６，１６を転舵するステアリング機構１５とが機械的に切り離され、ハンドル６に対し路面反力Ｆに応じた操舵反力付加量（Ｇf×Ｆ）を付加する車両用操舵装置において、ハンドル６の切り増しと切り戻しを判定する切り増し切り戻し判定手段と、ハンドル１の切り戻し時には、切り増し時よりも路面反力分フィードバックゲインＧfを小さくする操舵反力補正手段と、を備えるため、キックバックに伴う操舵力の変化を抑制でき、ハンドル取られを低減できる。

(2) 操舵反力補正手段は、ハンドル１の操舵角速度dθ／dtが高いほど路面反力分フィードバックゲインＧfを小さくするため、運転者のより速いハンドル切り返しを妨げないようにできる。

(3) 操舵反力補正手段は、車速Ｖが低いほど路面反力分フィードバックゲインＧfを小さくするため、高速域における路面反力のフィードバックと、低速域における取り回しの向上とを両立できる。

実施例２は、車両状態量に応じて路面反力フィードバック量を変化させる例である。なお、実施例２の構成は、図１，２に示した実施例１の構成と同一であるため、説明を省略する。

次に、作用を説明する。
［車両状態量に応じた制御量の設定］
ハンドル切り戻し時に路面反力分のフィードバック量を小さめに設定すると、全体の操舵反力が軽くなり過ぎる場合がある。この場合、車両状態量としてヨーレートを算出し、路面反力分のフィードバック量相当にあたる以下のゲイン定数Ｇyと、路面反力分のフィードバック量の低減相当分YDを算出し、これを反力モータ４の制御量に加えることで、操舵反力が軽くなり過ぎるのを防止できる。

実施例２では、式(2)の右辺に、車両挙動を示すヨーレートψに基づく制御量を追加設定する。よって、反力モータ５の制御量Ｔhは、下記の式(4)となる。
Ｔh＝Ｋp×θ＋Ｋd×dθ／dt＋Ｋdd×d²θ／dt²＋Ｋy×ψ＋Ｇf×Ｆ …(4)

［ヨーレート算出方法］
ヨーレートψは、操舵角θと車速Ｖと車両運動の数学モデルにより、下記の式(5)から得られる。
ψ＝｛Ｇ×ωｎ²×Ｔr（ｓ＋１/Ｔr）×θ｝／（ｓ²＋２ξωｎｓ＋ω²） …(5)
ここで、
Ｇ＝｛１/（１＋Ａ×Ｖ²）｝×（Ｖ／Ｌ）
Ｔr＝（２Ｌr×Ｋr）／（ｍ×Ｌf×Ｖ）
Ａ＝−（ｍ／２Ｌ²）×｛（Ｌf×Ｋf−Ｌr×Ｋr）×（Ｋf×Ｋr）｝
Ｌfは重心から前軸までの距離、Ｌrは重心から後軸までの距離、Ｋfは前輪のコーナリングフォース、Ｋrは後輪のコーナリングフォース、ｍは車両重量、ｓはラプラス演算子
である。
よって、上記式(5)により得られた値を、ヨーレートψの推定値として用いる。

ところで、横加速度Ｙgとヨーレートψは、車速Ｖを用いて、下記の式(6)の関係が成り立つ。
Ｙg＝ψ×Ｖ …(6)

また、路面反力Ｆは、外乱の無い定常的な円旋回を行っている場合は、下記の式(7)の関係が成り立つ。
Ｆ∝Ｙg …(7)
したがって、
Ｆ∝ψ×Ｖ …(7)'
の関係が成り立つ。

ハンドル切り戻し時における路面反力分のフィードバック量の低減相当分YDは、図９に示すマップから、ψ×Ｖに対応したＴfのHigh'値およびLow'値を読み取り、下記の式(8)となる（操舵反力補正量推定手段に相当）。
YD＝ＴfHigh'−ＴfLow' …(8)
このYDにあらかじめ設定したゲイン定数Ｇyをかけた値を、反力モータ５の制御量Ｔhに加算する。
ここで、Ｇy＝Ｇfとする（図１０）。
ただし、これに限ったものではなく、例えば、Ｇy＝ＡＧfとして、高速域ではＡ＝１とし、低速域になるほどＡの値を小さくするように設定しても良い。

また、YDも同様に、
YD＝ＴfHigh'−ＴfLow'×Ｌ１×Ｌ２ …(8)'
としても良い。

［実施例２の切り返し操舵作用］
図１１は、実施例２の切り返し操舵作用を示す図であり、実施例２では、実施例１に対し、操舵力に路面反力分のフィードバック量相当にあたるYDが加算されるため、横加速度やヨーには影響しないような路面反力変化のとき、キックバックに伴う操舵力の変化量を低減させつつ、操舵力が軽くなり過ぎるのを防止できる。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両用操舵装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(3)に加え、以下の効果が得られる。

(4) ヨーレートψから路面反力分のフィードバック量の低減相当分にあたるYDを推定する操舵反力補正量推定手段を備え、操舵反力補正手段は、YDが大きいほど、ヨーレートψに応じた操舵反力分を付加する（Ｇy×YD）ため、操舵力の変化量を低減しつつ、操舵力が軽くなる過ぎるのを防止できる。

実施例３は、車両が旋回限界域にあるとき、路面反力分のフィードバック量を補正しない例である。ここで、旋回限界域とは、タイヤの横滑りが発生するような状態を言う。なお、実施例３の構成は、図１に示した実施例１の構成と同一であるため、説明を省略する。

次に、作用を説明する。
［路面反力分フィードバックゲインの設定］
図１２は、実施例３の路面反力分フィードバックゲインＧfの設定方法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。

ステップS11では、舵角センサー１１からの信号と、車速センサー２１からの信号とを読み込み、ステップS12へ移行する。

ステップS12では、ステップS11で読み込んだ操向輪１６，１６の転舵角と、車速Ｖと、車両のヨーレートψから、図１３に示すマップを参照し、車両が旋回限界域にあるか否かを判定する（旋回限界判定手段に相当）。YESの場合にはステップS13へ移行し、NOの場合にはステップS14へ移行する。

ステップS13では、路面反力分フィードバックゲインＧfを（High）に固定し、リターンへ移行する。

ステップS14では、ハンドル切り増しと切り戻しとで路面反力分フィードバックゲインＧfを変化させる制御を継続し、リターンへ移行する。

［実施例３の切り返し操舵作用］
車両が旋回限界域にある場合、運転者は修正操舵により車両挙動を修正するが、このとき、ハンドル６の切り増しと切り戻しが頻繁かつ小刻みに行われる。このような場合には、路面反力分のフィードバック量を運転者に伝えた方が、車両挙動の修正コントロールが行いやすい。

このため、実施例３では、車両が旋回限界域にある場合には、路面反力分のフィードバック量の補正制御が解除されるため、車両挙動に応じた操舵反力を運転者に伝達できる。よって、路面反力分のフィードバック量の低減に伴い、運転者の修正操舵を妨げないようにできる。

次に、効果を説明する。
実施例３の車両用操舵装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(3)に加え、以下の効果が得られる。

(5) 操向輪１６，１６の転舵角と車両のヨーレートψに基づいて、車両が旋回限界にあるか否かを判定する旋回限界判定手段を備え、操舵反力補正手段は、車両が旋回限界にあると判定されたとき、操舵反力付加量を小さくしないため、路面反力分のフィードバック量の低減することによって運転者の修正操舵を妨げないようにできる。

（他の実施例）
以上、本発明の車両用操舵装置を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの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。

例えば、車両状態量として横加速度を用いても良いが、一般的に、ヨーレートの方が横加速度に対して位相が進んでいるため、応答性の観点からヨーレートを用いるのが好ましい。また、実施例１では、ヨーレートを数学モデルにより算出したが、ヨーレートセンサーの検出値を用いても良い。

実施例１の車両用操舵装置を示す全体システム図である。図２は実施例１の車両用操舵装置におけるクラッチ部とケーブルコラム部とトルクセンサー部の各詳細図である。実施例１の路面反力分フィードバックゲインＧfの設定方法を示すフローチャートである。路面反力Ｆに応じた路面反力分フィードバックゲインＧfの設定マップである。操舵角速度dθ／dtに応じたＬ１の設定マップである。車速Ｖに応じたＬ２の設定マップである。従来例の切り返し操舵作用を示す図である。実施例１の切り返し操舵作用を示す図である。 YDの設定マップである。Ｇyの設定マップである。実施例２の切り返し操舵作用を示す図である。実施例３の路面反力分フィードバックゲインＧfの設定方法を示すフローチャートである。ヨーレートψと転舵角に応じた旋回限界判定マップである。

符号の説明

１舵角センサー
２エンコーダ
３トルクセンサー
５反力モータ
６ハンドル
７ケーブルコラム
８ａコラムシャフト
８ｂプーリシャフト
９クラッチ
１０エンコーダ
１１舵角センサー
１２トルクセンサー
１４転舵モータ
１５ステアリング機構
１６操向輪
１７ピニオンシャフト
１８電源
１９制御コントローラ
２０双方向通信線
２１車速センサー

Claims

操舵入力を受けるハンドルと操向輪を転舵する操向輪転舵機構とが機械的に切り離されるとともに、路面から前記操向輪に作用する反力を取得し、前記ハンドルに対し前記取得した路面反力に基づく操舵反力付加量を付加する車両用操舵装置において、
前記ハンドルの切り増しと切り戻しを判定する切り増し切り戻し判定手段と、
前記ハンドルの切り戻し時には、切り増し時よりも前記操舵反力付加量を小さくする操舵反力補正手段と、
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１に記載の車両用操舵装置において、
前記ハンドルの操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段を備え、
前記操舵反力補正手段は、前記操舵角速度が高いほど前記操舵反力付加量を小さくすることを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１または請求項２に記載の車両用操舵装置において、
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記操舵反力補正手段は、車速が低いほど前記操舵反力付加量を小さくすることを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
車両状態量として車両のヨーレートと車速との積算値、または車両の横加速度を検出する車両状態量検出手段と、
前記車両状態量から前記操舵反力付加量に対する補正量を推定する操舵反力補正量推定手段とを備え、
前記操舵反力補正手段は、前記推定された補正量に応じた操舵反力付加量を付加することを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
前記操向輪の転舵角と車両のヨーレートに基づいて、車両が旋回限界にあるか否かを判定する旋回限界判定手段を備え、
前記操舵反力補正手段は、車両が旋回限界にあると判定されたとき、前記操舵反力付加量を小さくしないことを特徴とする車両用操舵装置。