JP5157508B2

JP5157508B2 - 操舵装置、操舵反力模擬装置、及び操舵反力設定方法

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Publication number: JP5157508B2
Application number: JP2008035628A
Authority: JP
Inventors: 英一小野; 洋嶋内; 大介山田; 彰司浅井
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2028-02-18
Also published as: JP2009029399A

Description

本発明は、操舵装置、操舵反力模擬装置、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操舵装置及び操舵反力模擬装置と、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。

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。

特許第３８８９９１６号公報

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。例えばハンドルの手放し時に自励振動が発生しやすくなる。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。

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、ハンドルの手放し時に発生するハンドル振動のレベルを抑制することを目的とする。

本発明に係る操舵装置、操舵反力模擬装置、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。

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、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前記目標操舵反力が０付近の設定範囲内にあるときは、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。

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、前記第３の傾きをＫ３とすると、Ｋ３×Δθｈをその上限とし、−Ｋ３×Δθｈをその下限とする範囲であ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、Ｋ３×Δθｈの値がハンドルの振動周波数に応じて変化する振動許容値よりも小さくなるように前記第３の傾きＫ３を設定することが好適である。

本発明の一態様では、ハンドルの操作者により操作され、前記第３の傾きの設定に関する操作入力を受け付ける傾き設定受付手段をさらに備え、前記目標操舵反力設定手段は、前記傾き設定受付手段による第３の傾きの設定に関する操作入力に基づいて前記第３の傾きを設定することが好適である。

また、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操舵装置であって、前記ハンドルの操舵角を所定の分解能Δθｈで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、前記第１の傾きをＫ１とすると、Ｋ１×Δθｈの値がハンドルの振動周波数に応じて変化する振動許容値よりも小さくなるように前記第１の傾きＫ１を設定することを要旨とする。

また、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、ハンドルの操作者により操作され、前記第１の傾きの設定に関する操作入力を受け付ける傾き設定受付手段をさらに備え、前記目標操舵反力設定手段は、前記傾き設定受付手段による第１の傾きの設定に関する操作入力に基づいて前記第１の傾きを設定することを要旨とする。

また、本発明に係る操舵反力模擬装置は、ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する操舵反力模擬装置であって、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、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前記目標操舵反力が０付近の設定範囲内にあるときは、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。

また、本発明に係る操舵反力模擬装置は、ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する操舵反力模擬装置であって、前記ハンドルの操舵角を所定の分解能Δθｈで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、前記第１の傾きをＫ１とすると、Ｋ１×Δθｈの値がハンドルの振動周波数に応じて変化する振動許容値よりも小さくなるように前記第１の傾きＫ１を設定することを要旨とする。

また、本発明に係る操舵反力模擬装置は、ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する操舵反力模擬装置であって、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、ハンドルの操作者により操作され、前記第１の傾きの設定に関する操作入力を受け付ける傾き設定受付手段をさらに備え、前記目標操舵反力設定手段は、前記傾き設定受付手段による第１の傾きの設定に関する操作入力に基づいて前記第１の傾きを設定することを要旨とする。

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、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反力が０付近の設定範囲内にあるときは、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。

また、本発明に係る操舵反力設定方法は、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を所定の分解能Δθｈで検出し、該検出した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、前記第１の傾きをＫ１とすると、Ｋ１×Δθｈの値がハンドルの振動周波数に応じて変化する振動許容値よりも小さくなるように前記第１の傾きＫ１を設定することを要旨とする。

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、ハンドルの手放し時に発生するハンドル振動のレベルを抑制することができる。

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。

「実施形態１」
図１は、本発明の実施形態１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。

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。

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、切り増し切り戻し判定部６２の判定結果と操舵角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。

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。

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で変化する特性線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）で変化する特性線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、特性線（直線）Ｂの切片はＴ０であり、特性線（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。

ハンドル２２の切り始めの操舵角θｈが値０から操舵角センサ２４の最小分解能Δθｈ増加したときには、傾きＫ３（Ｋ３＜Ｋ１）の勾配で操舵反力指令値Ｔｐ＊を増加させる。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。

Ｔｐ＊＝Ｋ３・Δθｈ（１）

さらに、ハンドル２２が切り増しされ、操舵角θｈが角度Δθｈ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で点（Δθｈ，Ｋ３・Δθｈ）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（２）として操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算するのである。

Ｔｐ＊＝Ｋ３・Δθｈ＋Ｋ１・（θｈ−Δθｈ）（２）

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（３）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（４）により操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算する。

ΔＴ＝Ｋ２・Δθｈ（３）
Ｔｐ＊＝Ｋ３・Δθｈ＋Ｋ１・（θ１−Δθｈ）＋ｎ・ΔＴ
＝Ｋ２・（θ１＋ｎ・Δθｈ）＋Ｔ０（４）
Ｔ０＝（Ｋ１−Ｋ２）・θ１−（Ｋ１−Ｋ３）・Δθｈ

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。

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、操舵反力指令値Ｔｐ＊は次式（５）を満たすまで次式（６）に従って傾きＫ１の勾配で減少する。なお、式（６）は、角度θ２の状態から最小分解能Δθｈのｎ倍だけ切り戻しされたときの操舵反力指令値Ｔｐ＊を示している。

｜Ｔｐ＊｜≦Ｋ３・Δθｈ（５）
Ｔｐ＊＝Ｋ３・Δθｈ＋Ｋ１・（θ１−Δθｈ）
＋Ｋ２・（θ２−θ１）−Ｋ１・ｎ・Δθｈ（６）

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における特性線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（６）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の特性線Ａ２（第１の特性線）上の値となる。そして、操舵角θｈが特性線Ａ２上において特性線Ｂとの交点Ｂ２から式（５）を満たすまで、式（６）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（例えば特性線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（例えば特性線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の特性線Ｂは、切り増し時の操舵反力特性に相当し、傾きＫ１の特性線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。

式（５）が成立してからハンドル２２がさらに切り戻しされたときには、操舵角θｈが最小分解能Δθｈの２倍（２・Δθｈ）切り戻しされるまでは（式（５）が成立する間は）、傾きＫ３（Ｋ３＜Ｋ１）の勾配で操舵反力指令値Ｔｐ＊を減少させる。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（例えば特性線Ａ，Ａ２，Ｃ）上にある場合に操舵反力指令値Ｔｐ＊が０付近の設定範囲内にあるときは、第１の特性線における傾き（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。ここでの設定範囲については、例えば図４に示すように、−Ｋ３×Δθｈを下限としＫ３×Δθｈを上限とする範囲とすることができる。

さらに、ハンドル２２が切り戻しされたときには、操舵角θｈが特性線Ａ２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、操舵反力指令値Ｔｐ＊は次式（７）に従って傾きＫ１の勾配で減少する。式（７）において、θ３は、特性線Ａ２上において操舵反力指令値Ｔｐ＊が０になるときの角度（図４参照）である。

Ｔｐ＊＝−Ｋ３・Δθｈ−Ｋ１・（θ３−Δθｈ−θｈ）（７）

次に、操舵角θｈが、図４における特性線Ａ２と特性線Ｄとの交点Ｄ２に相当する角度θ４まで切り戻されたときを考える。この角度θ４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（３）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（８）により操舵反力指令値Ｔｐ＊が演算されるのである。

Ｔｐ＊＝−Ｔ０＋Ｋ２・（θ４−ｍ・Δθｈ）（８）

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θ４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（例えば特性線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（例えば特性線Ａ２と特性線Ｄとの交点Ｄ２に相当する角度θ４）に到達したときは、操舵反力指令値Ｔｐ＊が第２の特性線（例えば特性線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の特性線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が特性線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。

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の絶対値が小さく０付近である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、操舵反力指令値演算部６６は、操舵反力指令値Ｔｐ＊が０付近の設定範囲内（例えば−Ｋ３×Δθｈ≦Ｔｐ＊≦Ｋ３×Δθｈ）にあるときは、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、操舵反力Ｔｐが０付近のときに発生するハンドル２２の自励振動のレベルを抑制する。一方、操舵反力指令値Ｔｐ＊が０付近の設定範囲から外れているときは、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。

操舵角θｈが角度θ２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（９）で表されるハンドル２２の運動方程式に従って角度θ３（図４参照）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（９）において、Ｊｈはハンドル２２の慣性モーメント、ｃｈはハンドル２２の粘性摩擦係数である。

角度θ３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５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、角度θ３の近傍（例えばθ３−Δθｈを下限としθ３＋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６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。一方、操舵反力指令値Ｔｐ＊が０付近から外れているときは、操舵角θｈに対する操舵反力Ｔｐの傾きが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。なお、操舵角θｈが角度θ４の状態から運転者がハンドル２２を手放した場合も、前述の式（９）の運動方程式に従って操舵角θｈが角度θ３に収束し、図６と同様の振動抑制効果が得られる。

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の手放し状態等においてハンドル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。

また、本実施形態では、運転者が不快に感じるトルク振動振幅よりもトルク変動分Ｋ３・Δθｈが若干小さくなるように傾きＫ３の値を設定することもできる。ただし、人間のトルク振動知覚特性は振動周波数に応じて変化し、運転者が不快に感じるトルク振動振幅は振動周波数に応じて変化する。そこで、操舵反力指令値演算部６６は、トルク変動分Ｋ３・Δθｈがハンドル２２の振動周波数に応じて変化する振動許容値ＴＬよりも小さくなるように傾きＫ３の値を決定する。以下、その場合の処理について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。

図７に示すフローチャートのステップＳ１０１では、傾きＫ３の初期値が設定される。ここでは、傾きＫ３の初期値を十分な摩擦感が得られる高い値に設定し、例えば５０〜１００Ｎ・ｍ／ｄｅｇ程度の値に設定することができる。ステップＳ１０２では、操舵反力Ｔｐが０付近のときに発生するハンドル２２の自励振動のトルク振幅と周波数が演算される。ハンドル２２の自励振動のトルク振幅は、Ｋ３・Δθｈで表される。ハンドル２２の自励振動の周波数はハンドル２２の共振周波数で表すことができ、ハンドル２２の共振周波数（角周波数）ωは以下の式（１０）で表される。式（１０）において、Ｊｈはハンドル２２の慣性モーメントである。式（１０）に示すように、ハンドル２２の共振周波数（自励振動の周波数）は、傾きＫ３の値に応じて変化する。

ω＝（Ｋ３／Ｊｈ）^0.5 （１０）

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で演算された自励振動の周波数ωにおいて、自励振動のトルク振幅Ｋ３・Δθｈが振動許容値ＴＬよりも小さいか否かが判定される。運転者が不快に感じるトルク振動振幅はハンドル２２の振動周波数に応じて変化するため、ここでの振動許容値ＴＬは、運転者がトルク振動を不快に感じる閾値として自励振動の周波数に応じて設定され、例えば図８に示すように周波数重み付けされた特性を有する。ここでの周波数重み付けとしては、例えばＩＳＯ５３４９−１「手腕振動の測定規格」に開示されている周波数重み付けを用いることができる。また、被験者の官能評価実験で得られた結果から、振動許容値ＴＬの周波数特性（周波数重み付け）を設定することもできる。より具体的には、振幅が０から徐々に大きくなる正弦波トルクを評価入力としてハンドルに与えることで運転者（被験者）に提示し、その提示された評価入力（正弦波トルク）を運転者が初めて不快に感じた時点での正弦波トルクの振幅値を周波数を変化させながら各周波数毎に調べ、各周波数毎の正弦波トルク振幅値から振動許容値ＴＬの周波数特性（周波数重み付け）を求めることもできる。図８に示すような振動許容値ＴＬの周波数特性は、電子制御ユニット５０内の記憶装置に予め記憶される。操舵反力指令値演算部６６は、この記憶された振動許容値ＴＬの周波数特性において、与えられた自励振動の周波数ωに対応する振動許容値ＴＬよりもトルク振幅Ｋ３・Δθｈが小さいか否かを判定する。例えば図８の点Ｐ１に示すように、トルク振幅Ｋ３・Δθｈの値が自励振動の周波数ωに対応する振動許容値ＴＬ以上である場合（ステップＳ１０３の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ１０４において傾きＫ３の値を現在値よりも小さい値に変更し、ステップＳ１０２に戻る。一方、例えば図８の点Ｐ２に示すように、トルク振幅Ｋ３・Δθｈの値が自励振動の周波数ωに対応する振動許容値ＴＬよりも小さい場合（ステップＳ１０３の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０５において、傾きＫ３の値が現在値に決定される。なお、図７のフローチャートの処理については、操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算する処理を開始する前に予め行うこともできるし、操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算する処理の実行中に行うこともできる。

図７のフローチャートの処理によれば、自励振動のトルク振幅Ｋ３・Δθｈが運転者にとって不快に感じる閾値よりもわずかに小さい値になるように、傾きＫ３の値が決定される。したがって、操舵反力Ｔｐが０付近のときに発生するハンドル２２の自励振動レベルをクーロン摩擦による摩擦感を損なわずに抑制することができる。

また、本実施形態では、図９に示すように、傾きＫ３の設定に関する運転者の操作入力を受け付ける傾き設定受付部６５を設け、操舵反力指令値演算部６６は、傾き設定受付部６５による傾きＫ３の設定に関する操作入力に基づいて傾きＫ３の値を決定することもできる。ここでの傾き設定受付部６５については、例えば、傾きＫ３の値を変更するために運転者により操作されるスイッチや目盛調節ダイヤルを含んで構成することができ、スイッチや目盛調節ダイヤルの操作状態に応じた傾きＫ３の目標値を示す信号を電子制御ユニット５０（操舵反力指令値演算部６６）へ出力する。そして、操舵反力指令値演算部６６は、傾きＫ３の値を、傾き設定受付部６５からの傾きＫ３の目標値に一致するように設定する。この構成例によれば、運転者は、クーロン摩擦による摩擦感を損なわず、且つ操舵反力Ｔｐが０付近のときに発生するハンドル２２の自励振動を不快に感じないように、傾きＫ３の値を調節することができる。

「実施形態２」
次に、本発明の実施形態２に係る操舵装置２０について説明する。本実施形態では、操舵反力指令値演算部６６は、切り増し切り戻し判定部６２の判定結果と操舵角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１０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１０中、横軸は操舵角θｈであり、縦軸は操舵反力Ｔｐである。図１０に例示するヒステリシス特性も、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１０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。以下の説明でも、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）について説明し、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。

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（１１）として操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算するのである。

Ｔｐ＊＝Ｋ１・θｈ（１１）

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（１２）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（１３）により操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算する。

ΔＴ＝Ｋ２・Δθｈ（１２）
Ｔｐ＊＝Ｋ１・θ１＋ｎ・ΔＴ
＝Ｋ２・（θ１＋ｎ・Δθｈ）＋（Ｋ１−Ｋ２）・θ１（１３）

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１１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（１３）中の右辺第２項の（Ｋ１−Ｋ２）・θ１は、図１０における直線Ｂの切片Ｔ０となっている。

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（１４）により操舵反力指令値Ｔｐ＊は演算される。

Ｔｐ＊＝Ｋ１・θｈ−（Ｋ１−Ｋ２）・（θ２−θ１）（１４）

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１１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（１４）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１１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（１４）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。

次に、操舵角θｈが、図１１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（１２）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（１５）により操舵反力指令値Ｔｐ＊が演算されるのである。

Ｔｐ＊＝−Ｔ０＋Ｋ２・（θ３−ｍ・Δθｈ）（１５）

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１１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。

例えばハンドル２２の切り始めや手放し状態や軽く手を添えて保舵している状態等、操舵反力Ｔｐの絶対値が小さく０付近であるときには、操舵角θｈのわずかな変化によって、操舵角センサ２４の最小分解能Δθｈに応じたＫ１・Δθｈ（操舵反力指令値Ｔｐ＊の最小単位）のトルク変動が生じる。このような操舵角θｈの変化は、運転者の操舵操作によるものもあるが、上記のトルク変動によってハンドル２２が動かされる場合もある。トルク変動によってハンドル２２が動かされる場合には、操舵反力Ｔｐが０付近で操舵角θｈが制御によるハンチングを起こし、ハンドル２２に自励振動が発生する。傾きＫ１の値を大きく設定すると、クーロン摩擦による摩擦感を運転者に十分に与えることができるものの、操舵反力指令値Ｔｐ＊の最小単位Ｋ１・Δθｈが大きくなる。そのため、操舵角θｈが制御によるハンチングを起こしたときの自励振動のトルク振幅も大きくなり、運転者に不快感・違和感を与えることになる。そこで、本実施形態では、運転者が不快に感じるトルク振動振幅よりもトルク変動Ｋ１・Δθｈが若干小さくなるように傾きＫ１の値を設定する。ただし、運転者が不快に感じるトルク振動振幅は振動周波数に応じて変化するため、操舵反力指令値演算部６６は、トルク変動Ｋ１・Δθｈがハンドル２２の振動周波数に応じて変化する振動許容値ＴＬよりも小さくなるように傾きＫ１の値を決定する。以下、その場合の処理について、図１２に示すフローチャートを用いて説明する。

図１２に示すフローチャートのステップＳ２０１では、傾きＫ１の初期値が設定される。ここでは、傾きＫ１の初期値を十分な摩擦感が得られる高い値に設定し、例えば５０〜１００Ｎ・ｍ／ｄｅｇ程度の値に設定することができる。ステップＳ２０２では、操舵反力Ｔｐが０付近のときに発生するハンドル２２の自励振動のトルク振幅と周波数が演算される。ハンドル２２の自励振動のトルク振幅は、Ｋ１・Δθｈで表される。ハンドル２２の自励振動の周波数はハンドル２２の共振周波数で表すことができ、ハンドル２２の共振周波数（角周波数）ωは以下の式（１６）で表される。式（１６）に示すように、ハンドル２２の共振周波数（自励振動の周波数）は、傾きＫ１の値に応じて変化する。

ω＝（Ｋ１／Ｊｈ）^0.5 （１６）

ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で演算された自励振動の周波数ωにおいて、自励振動のトルク振幅Ｋ１・Δθｈが振動許容値ＴＬよりも小さいか否かが判定される。ここでの振動許容値ＴＬも、図７のフローチャートのステップＳ１０３と同様に、運転者がトルク振動を不快に感じる閾値として自励振動の周波数に応じて設定され、例えば図８に示すように周波数重み付けされた特性を有する。ここでの周波数重み付けについても、例えばＩＳＯ５３４９−１「手腕振動の測定規格」に開示されている周波数重み付けを用いることもできるし、被験者の官能評価実験で得られた周波数重み付けを用いることもできる。操舵反力指令値演算部６６は、電子制御ユニット５０内の記憶装置に記憶された振動許容値ＴＬの周波数特性において、与えられた自励振動の周波数ωに対応する振動許容値ＴＬよりもトルク振幅Ｋ１・Δθｈが小さいか否かを判定する。例えば図８の点Ｐ１に示すように、トルク振幅Ｋ１・Δθｈの値が自励振動の周波数ωに対応する振動許容値ＴＬ以上である場合（ステップＳ２０３の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ２０４において傾きＫ１の値を現在値よりも小さい値に変更し、ステップＳ２０２に戻る。一方、例えば図８の点Ｐ２に示すように、トルク振幅Ｋ１・Δθｈの値が自励振動の周波数ωに対応する振動許容値ＴＬよりも小さい場合（ステップＳ２０３の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ２０５において、傾きＫ１の値が現在値に決定される。なお、図１２のフローチャートの処理についても、操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算する処理を開始する前に予め行うこともできるし、操舵反力指令値Ｔｐ＊を演算する処理の実行中に行うこともできる。

傾きＫ１の値を大きく設定した場合は、図１３に示すように、操舵反力指令値Ｔｐ＊の最小単位Ｔｍｉｎ＝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の自励振動が減衰しにくくなる。これに対して図１２のフローチャートの処理によれば、図１４に示すように、操舵反力指令値Ｔｐ＊の最小単位Ｔｍｉｎ＝Ｋ１・Δθｈを小さくすることができるので、操舵角θｈが制御によるハンチングを起こすのを抑制してハンドル２２の自励振動を抑制することができる。そして、自励振動のトルク振幅Ｋ１・Δθｈが運転者にとって不快に感じる閾値よりもわずかに小さい値になるように傾きＫ１の値が決定されるため、操舵反力Ｔｐが０付近のときに発生するハンドル２２の自励振動レベルをクーロン摩擦による摩擦感を損なわずに抑制することができる。

また、本実施形態でも、図９に示すように、傾きＫ１の設定に関する運転者の操作入力を受け付ける傾き設定受付部６５を設け、操舵反力指令値演算部６６は、傾き設定受付部６５による傾きＫ１の設定に関する操作入力に基づいて傾きＫ１の値を決定することもできる。ここでの傾き設定受付部６５についても、例えば、傾きＫ１の値を変更するために運転者により操作されるスイッチや目盛調節ダイヤルを含んで構成することができ、スイッチや目盛調節ダイヤルの操作状態に応じた傾きＫ１の目標値を示す信号を電子制御ユニット５０（操舵反力指令値演算部６６）へ出力する。そして、操舵反力指令値演算部６６は、傾きＫ１の値を、傾き設定受付部６５からの傾きＫ１の目標値に一致するように設定する。この構成例によれば、運転者は、クーロン摩擦による摩擦感を損なわず、且つ操舵反力Ｔｐが０付近のときに発生するハンドル２２の自励振動を不快に感じないように、傾きＫ１の値を調節することができる。

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１，２に係る操舵装置２０では、図３，４，１０，１１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。

実施形態１，２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３，１０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１５，１６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。

また、実施形態１，２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１７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。

また、実施形態１，２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。

以上の実施形態１，２の説明では、本発明を車載用の操舵装置２０に適用した場合について説明した。ただし、本発明をドライビングシミュレータ等において用いられる操舵反力模擬装置に適用することも可能である。その場合は、以上の実施形態１または実施形態２で説明したハンドル２２と操舵角センサ２４と反力モータ４０と電子制御ユニット５０とを含んで実施形態１または実施形態２に係る操舵反力模擬装置を構成することができる。

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。

本発明の実施形態１，２に係る操舵装置２０の概略構成を示す図である。本発明の実施形態１，２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。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。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。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。本発明の実施形態１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。本発明の実施形態１に係る操舵装置２０において電子制御ユニット５０により実行される処理を説明するフローチャートである。振動許容値ＴＬの周波数特性の一例を示す図である。変形例の制御ブロックの一例を示す説明図である。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。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。本発明の実施形態２に係る操舵装置２０において電子制御ユニット５０により実行される処理を説明するフローチャートである。第１の特性線の傾きＫ１を大きい値に設定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。本発明の実施形態２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。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。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。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

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、５２ＣＰＵ、５４ＲＯＭ、５６ＲＡＭ、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、６５傾き設定受付部、６６操舵反力指令値演算部。

Claims

ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する操舵装置であって、
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、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前記目標操舵反力が０付近の設定範囲内にあるときは、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１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、前記第３の傾きをＫ３とすると、Ｋ３×Δθｈをその上限とし、−Ｋ３×Δθｈをその下限とする範囲である、操舵装置。
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、Ｋ３×Δθｈの値がハンドルの振動周波数に応じて変化する振動許容値よりも小さくなるように前記第３の傾きＫ３を設定する、操舵装置。
請求項１または２に記載の操舵装置であって、
ハンドルの操作者により操作され、前記第３の傾きの設定に関する操作入力を受け付ける傾き設定受付手段をさらに備え、
前記目標操舵反力設定手段は、前記傾き設定受付手段による第３の傾きの設定に関する操作入力に基づいて前記第３の傾きを設定する、操舵装置。
ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する操舵装置であって、
前記ハンドルの操舵角を所定の分解能Δθｈで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、前記第１の傾きをＫ１とすると、Ｋ１×Δθｈの値がハンドルの振動周波数に応じて変化する振動許容値よりも小さくなるように前記第１の傾きＫ１を設定する、操舵装置。
ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する操舵装置であって、
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、
ハンドルの操作者により操作され、前記第１の傾きの設定に関する操作入力を受け付ける傾き設定受付手段をさらに備え、
前記目標操舵反力設定手段は、前記傾き設定受付手段による第１の傾きの設定に関する操作入力に基づいて前記第１の傾きを設定する、操舵装置。
ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する操舵反力模擬装置であって、
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、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前記目標操舵反力が０付近の設定範囲内にあるときは、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、操舵反力模擬装置。
請求項７に記載の操舵反力模擬装置であって、
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、前記第３の傾きをＫ３とすると、Ｋ３×Δθｈをその上限とし、−Ｋ３×Δθｈをその下限とする範囲である、操舵反力模擬装置。
請求項８に記載の操舵反力模擬装置であって、
前記目標操舵反力設定手段は、Ｋ３×Δθｈの値がハンドルの振動周波数に応じて変化する振動許容値よりも小さくなるように前記第３の傾きＫ３を設定する、操舵反力模擬装置。
請求項７または８に記載の操舵反力模擬装置であって、
ハンドルの操作者により操作され、前記第３の傾きの設定に関する操作入力を受け付ける傾き設定受付手段をさらに備え、
前記目標操舵反力設定手段は、前記傾き設定受付手段による第３の傾きの設定に関する操作入力に基づいて前記第３の傾きを設定する、操舵反力模擬装置。
ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する操舵反力模擬装置であって、
前記ハンドルの操舵角を所定の分解能Δθｈで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、前記第１の傾きをＫ１とすると、Ｋ１×Δθｈの値がハンドルの振動周波数に応じて変化する振動許容値よりも小さくなるように前記第１の傾きＫ１を設定する、操舵反力模擬装置。
ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する操舵反力模擬装置であって、
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、
ハンドルの操作者により操作され、前記第１の傾きの設定に関する操作入力を受け付ける傾き設定受付手段をさらに備え、
前記目標操舵反力設定手段は、前記傾き設定受付手段による第１の傾きの設定に関する操作入力に基づいて前記第１の傾きを設定する、操舵反力模擬装置。
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、
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反力が０付近の設定範囲内にあるときは、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。
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を所定の分解能Δθｈで検出し、該検出した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、
前記第１の傾きをＫ１とすると、Ｋ１×Δθｈの値がハンドルの振動周波数に応じて変化する振動許容値よりも小さくなるように前記第１の傾きＫ１を設定する、操舵反力設定方法。