JP2006347286A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動挙動修正制御時における操舵反力の変動を抑制できる車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】 運転者が操舵するハンドル１と独立に操向輪を転舵可能なステアリングコントローラ１３と、運転者の制駆動操作と独立に車輪に制駆動力を付与可能なブレーキコントローラ１７と、アンダーステアまたはオーバーステア時に、ステアリングコントローラ１３とブレーキコントローラ１７の少なくとも一方でアンダーステアまたはオーバーステアを低減するように車両挙動を修正する自動挙動修正制御手段と、ハンドル１に少なくとも前輪５，５の転舵状態量に応じた操舵反力を付与する操舵反力制御手段と、を備えた車両用操舵装置において、操舵反力制御手段は、自動挙動修正制御が実行されているとき、転舵状態量に応じた操舵反力を小さくするとともに、車両挙動状態量に応じた操舵反力を大きくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用操舵装置の技術分野に属する。

従来の車両用操舵装置では、タイヤ切れ角やステアリングアクチュエータ負荷を操舵反力にフィードバックすることで、前輪の転舵状態に応じた操舵反力を模擬している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２４７４号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、アンダーステアやオーバーステアを修正する自動挙動修正制御によって運転者のハンドル操作とは別に前輪が転舵されたとき、転舵状態量（タイヤ切れ角やステアリングアクチュエータ負荷）の変化に伴い操舵反力が変動するため、ハンドル取られが発生す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、自動挙動修正制御時における操舵反力の変動を抑制できる車両用操舵装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、
運転者が操舵するハンドルと独立に操向輪を転舵可能な操舵制御手段と、
運転者の制駆動操作と独立に車輪に制駆動力を付与可能な制駆動力制御手段と、
アンダーステアまたはオーバーステア時に、前記操舵制御手段と前記制駆動力制御手段の少なくとも一方でアンダーステアまたはオーバーステアを低減するように車両挙動を修正する自動挙動修正制御手段と、
前記ハンドルに少なくとも前記操向輪の転舵状態量に応じた操舵反力を付与する操舵反力制御手段と、
を備えた車両用操舵装置において、
前記操舵反力制御手段は、前記自動挙動修正制御手段による自動挙動修正制御が実行されているとき、前記転舵状態量に応じた操舵反力を小さくするとともに、車両挙動状態量と操舵状態量の少なくとも一方に応じた操舵反力を大きくすることを特徴とする。

本発明にあっては、自動挙動修正制御が実行されているとき、転舵状態量に応じた操舵反力を小さくするため、自動挙動修正制御時における操舵反力の変動を抑制できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１，２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の車両用操舵装置の構成図であり、実施例１の車両用操舵装置は、ハンドル１の回転に応じて駆動される転舵アクチュエータ２，２の動作を、舵取り機構３のステアリングギア４，４によって前輪（操向輪）５，５の転舵運動に変換することによって、ハンドル１と舵取り機構３とを機械的に連結することなく、操舵を達成している。ステアリングギア４，４のピニオン軸６，６には、転舵トルクを検出するトルクセンサー７，７と、前輪５，５の転舵角を検出する転舵角センサー８とが設けられている。なお、実施例１の車両用操舵装置は、転舵アクチュエータ２、ステアリングギア４、ピニオン軸６、トルクセンサー７、転舵角センサー８を左右にそれぞれ設け、前輪５，５を左右独立に転舵可能な構成であるが、以下では、簡単のため１つとみなして説明する。

ハンドル１は、車体に対して回転可能に支持された回転シャフト９に連結されている。この回転シャフト９には、ハンドル１に操舵反力を与えるための反力アクチュエータ１０が付設されている。また、回転シャフト９には、ハンドル１の操作入力値を検出するために、回転シャフト９の回転角に対応する操舵角θを検出する操舵角センサー１１が設けられている。また、回転シャフト９には、ハンドル１に加えられた操舵トルクＴを検出するトルクセンサー１２が設けられている。

各センサーの出力信号は、ステアリングコントローラ（操舵制御手段）１３に接続されている。ステアリングコントローラ１３は、駆動回路を介して転舵アクチュエータ２と反力アクチュエータ１０とを制御する。ステアリングコントローラ１３には、さらに、車両の横加速度Ｇyを検出する横加速度センサー１４と、車両のヨーレートｙを検出するヨーレートセンサー１５と、車速を検出する車速センサー１６とが接続されている。

一方、ステアリングコントローラ１３は、車両の制動を制御するためのブレーキコントローラ（制駆動力制御手段）１７と、通信回路１８を介して通信を行い、データを授受する。そして、横加車速センサー１４、ヨーレートセンサー１５および車速センサー１６で検出された横加速度Ｇy、ヨーレートｙおよび車速をあらわすデータは、ステアリングコントローラ１３内で利用されるとともに、通信回路１８を介してブレーキコントローラ１７にも伝送される。

回転シャフト９とピニオン軸６との間には、ケーブル式コラム１９とクラッチ２０とからなるバックアップ手段が介装されており、転舵アクチュエータ２や反力アクチュエータ１０が故障した場合には、クラッチ２０を締結してハンドル１と舵取り機構３とを機械的に連結する。

ブレーキペダルの踏力に応じた制動圧は、マスターシリンダによって発生され、この制動圧は、図外の制動圧制御ユニットによって増幅されるとともに、前輪および後輪の各ブレーキ装置に分配され、各ブレーキ装置が各車輪に制動力を作用させる。

そして、制動圧制御ユニットが、ブレーキコントローラ１７によって制御されることにより、各車輪の制動圧は各々個別に制御される。ブレーキコントローラ１７には、各車輪の制動力を個別に検出する制動力センサーと、各車輪の各回転速度を個別に検出する車輪速センサーとが接続されている（不図示）。

ブレーキコントローラ１７は、車輪速センサーによって検出される各車輪の回転速度と制動力センサーによるフィードバック値とに応じて、制動圧を増幅するとともに分配することができるよう、制動圧制御ユニットを制御する。これにより、各車輪の制動力を個別に制御することが可能となっている。なお、制動圧制御ユニットは、ブレーキペダルの操作がなされていない場合でも、内蔵のギアポンプにより制動圧を発生可能である。

ステアリングコントローラ１３およびブレーキコントローラ１７は、それぞれ、車両挙動の安定化のための自動挙動修正制御を行う。すなわち、ステアリングコントローラ１３は、転舵アクチュエータ２を制御することによって、車両挙動の安定化を図る。具体的には、ハンドル１の操舵角θhに基づいて、前輪５，５の転舵角δと目標ヨーレートｙIが演算され、ヨーレートセンサー１５によって検出される車両のヨーレートｙがしきい値（±Δｙth）を外れると、実ヨーレートｙRを目標ヨーレートｙIに収束させるべく、前輪５，５を修正転舵制御する。

これに対して、ブレーキコントローラ１７は、車両の旋回内輪または旋回外輪における制動圧の大小を制御することによって、車両のヨーレートｙを目標ヨーレートｙIに収束させ、車両の姿勢制御を実現する。車両がアンダーステア状態である場合は、旋回内輪の制動力を旋回外輪の制動力よりも大きくし、車両がオーバーステア状態である場合には、旋回外輪の制動力を旋回内輪の制動力よりも大きくするように、左右の車輪の制動力を個別に制御する。

ブレーキペダルの操作を、図示しないブレーキペダルスイッチによる判別や、発生した制動力を制動力センサーが判別することで、制動指令が入力されると、ブレーキコントローラ１７は、通信回路１８を介してステアリングコントローラ１３からの情報を得ることにより、ステアリングコントローラ１３による自動挙動修正制御が作動中であるか否かを判断する。

図２は、実施例１のステアリングコントローラ１３の制御ブロック図である。ステアリングコントローラ１３は、基本転舵演算部１３ａと、転舵制御部１３ｂと、旋回状態判定部１３ｃと、自動挙動修正量演算部１３ｄと、基本反力演算部１３ｅと、反力制御部１３ｆと、自動挙動修正時反力演算部１３ｇと、を有している。

基本転舵演算部１３ａは、車速信号、ヨーレート信号、横加速度信号、操舵角信号、操舵トルク信号、転舵角信号および転舵トルク信号に基づいて、車両の目標ヨーレートｙIを生成し、この目標ヨーレートｙIを得る前輪５，５の転舵角指令値δIを演算する。転舵制御部１３ｂは、演算された転舵角指令値δIに基づいて、転舵アクチュエータ２を駆動制御する。

旋回状態判定部１３ｃは、各センサー信号に基づいて、旋回状態を判定する。自動挙動修正量演算部１３ｄは、旋回状態と目標ヨーレートｙIと実ヨーレートｙRとの差分Δｙに応じた自動修正転舵量と、ブレーキコントローラ１７による自動修正制動量とに応じて、自動挙動修正量を演算し、転舵角指令値δIを修正する。

基本反力演算部１３ｅは、各センサー信号に基づいて、ハンドル１に付加する目標操舵反力を生成し、この目標操舵反力を得る反力アクチュエータ１０の反力指令値Ｔhを演算する。反力制御部１３ｆは、演算された反力指令値Ｔhに基づいて、反力アクチュエータ１０を駆動制御する。自動挙動修正時反力演算部１３ｇは、自動挙動修正量（自動修正制動量＋自動修正転舵量）に応じて、自動挙動修正制御時の反力指令値Ｔhを演算する。

次に、作用を説明する。
［自動修正転舵制御処理］
図３は、実施例１のステアリングコントローラ１３で実行される自動修正転舵制御処理の流れを示すフローチャート（自動挙動修正制御手段に相当）で、以下、各ステップについて説明する。

ステップS1では、各センサー信号を読み込み、ステップS2へ移行する。

ステップS2では、ステップS1で読み込んだ各センサー信号に基づいて、目標ヨーレートｙIを算出し、ステップS3へ移行する。

ステップS3では、実ヨーレートｙRがゼロ以下であり、かつ、目標ヨーレートの絶対値|ｙI|と実ヨーレートの絶対値|ｙR|との偏差Δｙが負のしきい値−Δｙth以下である場合には、ステップS4へ移行し、それ以外の場合には、ステップS5へ移行する。

ステップS4では、アンダーステアを修正する自動挙動修正制御を実施し、リターンへ移行する。

ステップS5では、実ヨーレートｙRがゼロ以上であり、かつ、目標ヨーレートの絶対値|ｙI|と実ヨーレートの絶対値|ｙR|との偏差Δｙが正のしきい値Δｙth以上である場合には、ステップS4へ移行し、それ以外の場合には、ステップS6へ移行する。

ステップS6では、実ヨーレートｙRがゼロ以上であり、かつ、目標ヨーレートの絶対値|ｙI|と実ヨーレートの絶対値|ｙR|との偏差Δｙが負のしきい値−Δｙth以下である場合には、ステップS7へ移行し、それ以外の場合にはステップS8へ移行する。

ステップS7では、オーバーステアを修正する自動挙動修正制御を実施し、リターンへ移行する。

ステップS8では、実ヨーレートｙRがゼロ以下であり、かつ、目標ヨーレートの絶対値|ｙI|と実ヨーレートの絶対値|ｙR|との偏差Δｙが正のしきい値Δｙth以上である場合には、ステップS7へ移行し、それ以外の場合には、ステップS9へ移行する。

ステップS9では、通常の転舵制御を実施し、リターンへ移行する。
［自動修正制動制御処理］
図４は、実施例１のブレーキコントローラ１７で実行されるアンダーステア状態での自動修正制動制御処理の流れを示すフローチャート（自動挙動修正制御手段に相当）で、以下、各ステップについて説明する。

ステップS11では、各センサー信号を読み込み、ステップS12へ移行する。

ステップS12では、ステップS11で読み込んだ各センサー信号に基づいて、アンダーステア修正を行うか否かを判定する。YESの場合にはステップS13へ移行し、NOの場合にはリターンへ移行する。

ステップS13では、偏差Δｙに応じた自動修正制動量に基づき、旋回内輪の制動圧を増加させるとともに、旋回外輪の制動圧を減少させ、リターンへ移行する。

図５は、実施例１のブレーキコントローラ１７で実行されるオーバーステア状態での自動修正制動制御処理の流れを示すフローチャート（自動挙動修正制御手段に相当）で、以下、各ステップについて説明する。

ステップS21では、各センサー信号を読み込み、ステップS22へ移行する。

ステップS22では、ステップS21で読み込んだ各センサー信号に基づいて、オーバーステア修正を行うか印加を判定する。YESの場合にはステップS23へ移行し、NOの場合にはリターンへ移行する。

ステップS23では、偏差Δｙに応じた自動修正制動量に基づき、旋回外輪の制動圧の増加と旋回内輪の制動圧の減少に加え、自動修正転舵量を増加させ、リターンへ移行する。

［自動挙動修正制御時の反力指令値演算制御処理］
図６は、自動挙動修正制御（自動修正転舵制御または自動修正制動制御）時に自動挙動修正時反力演算部１３ｇで実行される反力指令値演算制御処理の流れを示すフローチャート（操舵反力制御手段に相当）で、以下、各ステップについて説明する。

ステップS31では、各センサー信号を読み込み、ステップS32へ移行する。

ステップS32では、ステップS31で読み込んだ各センサー信号に基づいて、基本反力指令値を算出するための係数ａ〜ｈを算出するとともに、算出した係数ａ〜ｈに基づいて、基本反力指令値を演算し、ステップS33へ移行する。なお、基本反力指令値の演算方法および係数ａ〜ｈの算出方法は後述する。

ステップS33では、自動挙動修正量演算部１３ｄから自動挙動修正演算結果を読み込み、ステップS34へ移行する。

ステップS34では、ステップS34で読み込んだ自動挙動修正演算結果に基づいて、反力指令値Ｔhを求めるための係数Ａ，Ｂ，Ｃを算出し、ステップS35へ移行する。なお、係数Ａ，Ｂ，Ｃの算出方法は後述する。

ステップS35では、ステップS34で算出した係数Ａ，Ｂ，Ｃに基づいて、反力指令値Ｔhを演算し、リターンへ移行する。なお、反力指令値Ｔhの演算方法は後述する。

［自動挙動修正制御ロジック］
例えば、車両の進行方向の右側が乾いたアスファルトの路面のような高μ路面であり、車両の進行方向の左側の路面が、氷面のような低μ路面であるμスプリット路面などでは、車両の右側車輪が高μ路面上にあり、左側車輪が低μ路面上にある状態で、ブレーキペダルを踏み込んだとき、駆動力左右差によって、車両にはヨーモーメントが生じる。このヨーモーメントを打ち消すべく、ステアリングコントローラ１３およびブレーキコントローラ１７がそれぞれ自動挙動修正制御動作を行う。

ステアリングコントローラ１３による自動挙動修正制御（自動修正転舵）が行われていない状態で、最大制動圧を車輪に与えると、μスプリット路面上では、車両は容易に強オーバーステアとなってしまう。従来、ステアリングコントローラ１３が自動挙動修正制御を行わない場合には、ブレーキコントローラ１７が自動挙動修正制御（自動修正制動）を行いつつ、車両の制動を行うようにしている。したがって、車両の挙動が不安定になることがないので、車両が制御不能な状態に陥ることはないが、ブレーキコントローラ１７は、車両挙動の安定化を図りながら制動を行うための制御指令を、制動圧制御ユニットに与えるため、この場合には、最大制動力が発生されるとは限らず、制動距離が伸びる場合がある。

よって、上記自動修正制動に加え、ステアリングコントローラ１３による自動挙動修正制御（自動修正転舵）を行うことで、ブレーキコントローラ１７は車輪がロック兆候を示すまで増圧の指令信号を入力しても車両が制御不能な状態に陥ることがない。これにより、舵取り機構３の制御による自動挙動修正制御（自動修正転舵）が行われつつ、最大制動力となる制御が実施可能となる。したがって、μスプリット路面上で制動操作を行った場合であっても、車両は強オーバーステアとならず、短い距離で車両を停止させることができ、車両の安全性が向上される。

［ステア状態の判定ロジック］
ステア状態の判断は、車速Ｖと操舵角θhとから算出した目標ヨーレートｙIと、ヨーレートセンサー１５により実測された実ヨーレートｙRとを比較して行うことができる。実施例１では、左回りのヨーレートｙを負、右回りのヨーレートｙを正としている。

ステアリングコントローラ１３の旋回状態判定部１３ｃでは、実ヨーレートｙRの大きさ|ｙR|と目標ヨーレートｙIの大きさ|ｙI|との偏差Δｙ（＝|ｙI|−|ｙR|）を、旋回状態を示すパラメータとして算出し、この偏差Δｙが車線維持が困難となるような所定値以上の正の値（正のしきい値Δｙthよりも大きい値）であればアンダーステア状態であると判定し、車線維持が困難となるような所定値以下の負の値（負のしきい値−Δｙthよりも小さい値）であればオーバーステア状態であると判定する。

もちろん、いずれでもなければニュートラルステア状態であると判定することができる。目標ヨーレートｙIは、車速Ｖと操舵角θhとに基づいて、公知の手法によって演算から求めることができる。

また、アンダーステア、オーバーステアの強さは、目標ヨーレートｙIと実ヨーレートｙRとの差分Δｙに対応するため、自動挙動修正制御では、オーバーステア状態の場合に、この差に応じた自動修正転舵量を付加することになる。

上述したように、オーバーステア状態と判別した場合には、ブレーキコントローラ１７は旋回外輪の制動力を旋回内輪の制動力よりも大きくするように、左右の車輪の制動力を個別に制御する。かつ、ステアリングコントローラ１３は、図７のマップに従って自動修正転舵制御を行う。図７のマップは、偏差Δｙが負のしきい値Δｙthと正のしきい値Δｙthとの間にある場合には、自動修正転舵量をゼロとし、それを超える場合には、偏差の大きさに従って自動修正転舵量を大きくするように設定されている。

路面とタイヤとの摩擦には限界があるため、車両が摩擦限界に達し、過度のアンダーステア状態となった場合には、運転者が意図する走行旋回半径を維持するためには、車両のヨー運動、つまり車両走行面上における車両姿勢を制御するだけではなく、車両を減速することが必要となる。

アンダーステア状態と判別した場合には、ブレーキコントローラ１７は旋回内輪の制動力を偏差Δｙに応じて旋回外輪の制動力よりも大きくする。このとき、ステアリングコントローラ１３は、自動修正転舵を行わない。

［自動挙動修正制御時の反力指令値生成ロジック］
自動挙動修正制御時における反力指令値Ｔhは、以下の演算により算出される。
反力指令値Ｔh＝Ａ×操舵状態フィードバック分＋Ｂ×転舵状態フィードバック分
＋Ｃ×車両挙動フィードバック分
ここで、Ａ，Ｂ，Ｃは係数である。

操舵状態フィードバック分（操舵状態量に応じた操舵反力）は、以下により算出される。
操舵状態フィードバック分＝ａ×操舵角＋ｂ×操舵角速度＋ｃ×操舵角加速度
＋ｄ×操舵トルク
転舵状態フィードバック分（転舵状態量に応じた操舵反力）は、以下により算出される。
転舵状態フィードバック分＝ｅ×転舵角＋ｆ×転舵角速度＋ｇ×転舵角加速度
＋ｈ×転舵トルク
車両挙動フィードバック分（車両挙動状態量に応じた操舵反力）は、以下により算出される。
車両挙動フィードバック分＝ヨーレート or 横加速度Ｇy

ここで、係数ａ〜ｈは、図８に示すように、車速Ｖと各検出値に応じたマップから算出する。ａ〜ｈは、検出値が大きいほど、かつ低速ほど大きな値となるように設定されている。

係数Ｂ，Ｃは、図９，１０のマップに従って決定する。
図９，１０に示すように、（自動修正転舵量＋自動修正制動量）が大きいほど、係数Ｂは減少し、係数Ｃは増加するように設定されている。すなわち、日常的な強ヨーレート挙動が発生しない運転では、自動修正転舵が行われないため、このような場合には、転舵に対し遅れを伴って発生する車両挙動フィードバック分は小さくし、転舵状態フィードバック分を大きくすることで、車両挙動事前感知性が向上するため、運転者はフィードフォワード的なハンドル操作を行いやすくなり、運転性が向上する。

一方、雪路など強オーバーステア挙動が発生しやすく、自動修正転舵が行われる場合は、転舵により変化する転舵状態フィードバック分を小さくし、車両挙動フィードバック分を大きくする。これにより自動修正転舵による操舵トルク変化を低減でき、従って運転者がハンドル１を取られる感覚を低減できる。また、車両挙動フィードバック分を大きくすることで、運転者は操舵トルクＴを通して現在の車両挙動状態を感知できる。

また、係数Ｂ，Ｃは、自動挙動修正量に応じて、その大きさを変化させるようにしている。例えば、自動修正転舵時は転舵状態フィードバックを中止し、車両挙動フィードバックに切り替えるような方法では、その切り替え時に操舵トルクＴの急変が発生して違和感となるが、これに対し自動修正転舵時の操舵トルク変化を滑らかにすることができる。
なお、実施例１では、係数Ａを、ばね性、ダンピング性を付加する程度の定数、例えば0.2とする。

また、係数Ｂは、自動挙動修正量が非常に大きい場合でも、ゼロにならない0.1以上の一定ゲインとなるように設定した。このようにすることで、自動修正転舵中において、運転者が修正操舵を行う場合、運転者は転舵状態を感知可能であるため、フィードフォワード的なハンドル修正操舵が可能であり、的確な修正操舵を行いやすくなる。

図１１に、定常旋回中に自動修正制動制御と自動修正転舵制御を行った場合の、操舵角θh、ヨーレートｙおよび横加速度Ｇyの時間変化を示す。そして、図１２(b)は、自動修正転舵時に転舵状態フィードバックから横加速度フィードバックに切り替える制御例を示す。図１２(b)に示すように、自動修正転舵制御時、転舵状態フィードバックから横加速度フィードバックに切り替える制御では、切り替え時に操舵トルクＴの急変が発生し、運転者に違和感を与えてしまう。

これに対し、実施例１では、自動挙動修正量に応じて、係数Ｂ，Ｃを変化させ、反力指令値Ｔhに対する転舵状態フィードバック分と車両挙動フィードバック分の重み変更を行うことにより、操舵トルク変化を滑らかにすることができる（図１２(c)）。実施例１では、従来の制御無しの場合（図１２(a)）と比較して、操舵反力の変動幅を、24%程度低減している。

なお、図１３は、横加速度Ｇyに代えてヨーレートｙを用いた例であり、この場合も、自動修正転舵時の操舵トルク変化を滑らかにすることができる（図１３(c)）。また、従来の制御無しの場合（図１３(a)）と比較して、操舵反力の変動幅を、30%程度低減している。

実施例１では、前輪横滑り角（転舵角）βfが小さいほど、タイヤコーナリングパワーが高く単位修正転舵量あたりの転舵状態フィードバック分の操舵トルク変化が大きいため、自動修正転舵を加えているとき、前輪横滑り角βfの絶対値が小さいほど、操舵トルクＴの路面フィードバック低減量を大きくし、車両挙動フィードバック分の増加量を小さくするようにした。

車両の前後速度Ｖbおよび横速度Ｖyを計測することで、車体の横滑り角βを、
β＝ｔａｎ^-1(Ｖy／Ｖb)
により算出することができる。これより前輪横滑り角βfは、ヨーレートｙ、前後速度Ｖb、転舵角δ、前軸〜後軸ｌfとすると、
βf≒β＋ｌf×ｙ／Ｖb−δ
により求められる。

［従来技術］
特開２００２−２４７４号公報に記載の車両用操舵装置では、反力指令値の算出に、転舵アクチュエータ荷重センサー、車輪滑り角センサー、操舵角センサー、ヨーレートセンサー、横加速度Ｇyセンサー、車速センサーを用い、操舵反力トルクを生成している。

ここで、スプリットμ路上における良好な制動動作を実現するために、ステアリングコントローラによる車両挙動安定化の制御を行う場合、運転者のハンドル操作とは別にステアリングコントローラが転舵操作を行う。このため、上記従来技術では、転舵アクチュエータ荷重センサー値が変化し、ハンドル操舵トルクが変動してハンドル取られが発生するという問題があった（図１５(a)）。また、転舵位置を検出できないため、可変ギア制御などを行った場合には、操舵系の減衰が不適切となり、ハンドル復元性（収斂性）が悪化するという問題があった。

例えば、円旋回中（図１４(a)）にカウンターステア（図１４(b)）を当てると同時に、車両を減速させることで、横加速度Ｇyが減少し（図１４(c)）、車両挙動の安定化を図ることができる。ところが、カウンターステア開始時におけるセルフアライニングトルクの急増（図１４(d)）が操舵反力にフィードバックされるため、ハンドル取られが生じてしまう。

［自動挙動修正制御時の反力指令値修正作用］
これに対し、実施例１の車両用操舵装置では、ステアリングコントローラ１３が自動修正転舵を行うときは、操舵トルクＴへの路面フィードバック量を低減し、その他のフィードバック量を増加させる。これにより、車線維持が困難となるアンダーステア、オーバーステアなどを修正するような自動修正転舵を行うような制御を行ったときのハンドル取られを低減できる（図１５(c)）。

また、実施例１では、自動挙動修正量の大きさに応じて操舵トルクＴへの路面フィードバック低減量を大きくし、車両挙動のフィードバック増加量を大きくする。これにより、自動挙動修正量の大きさに応じて自動修正転舵開始時の操舵トルク変動が低減され、違和感が低減する。例えば、自動修正転舵時は転舵状態フィードバックを中止し、車両挙動フィードバック（横加速度フィードバック）に切り替えるような方法では、その切り替え時に操舵トルクＴの急変が発生して違和感となる（図１５(b)）。

よって、自動挙動修正量の大きさに応じて操舵トルクＴへの路面フィードバック低減量を大きくし、車両挙動フィードバック増加量を大きくすることで、操舵トルク変化の急変が低減され滑らかになる。

また、実施例１では、自動修正転舵を加えているとき、前輪横滑り角βfが小さいほど、操舵トルクＴの路面フィードバック低減量を大きくし、車両挙動フィードバック増加量を大きくする。これにより、前輪横滑り角βfが小さいほど、タイヤコーナリングパワーが高く、単位修正転舵量あたりの転舵状態フィードバック分ハンドル変化を大きくできる。

実施例１では、転舵角δと転舵角速度の検出値を用いて操舵トルクＴを生成する。これにより、可変ギアなど操舵角θhと転舵角δの関係を可変するような場合においても、適切な操舵系減衰特性を設定でき、適度なハンドル復元性が得られる。

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、以下に列挙する効果が得られる。

(1) 運転者が操舵するハンドル１と独立に操向輪を転舵可能なステアリングコントローラ１３と、運転者の制駆動操作と独立に車輪に制駆動力を付与可能なブレーキコントローラ１７と、アンダーステアまたはオーバーステア時に、ステアリングコントローラ１３とブレーキコントローラ１７の少なくとも一方でアンダーステアまたはオーバーステアを低減するように車両挙動を修正する自動挙動修正制御手段（図３，４，５）と、ハンドル１に少なくとも前輪５，５の転舵状態量に応じた操舵反力を付与する操舵反力制御手段（図６）と、を備えた車両用操舵装置において、操舵反力制御手段は、自動挙動修正制御が実行されているとき、転舵状態量に応じた操舵反力を小さくするとともに、車両挙動状態量に応じた操舵反力を大きくする。よって、自動挙動修正制御時における操舵反力の変動を抑制できる。

(2) 操舵反力制御手段は、自動挙動修正制御の車両挙動修正量が大きいほど、転舵状態量に応じた操舵反力をより小さくするとともに、車両挙動状態量と操舵状態量の少なくとも一方に応じた操舵反力をより大きくする。よって、自動挙動修正制御時の操舵トルク変化を滑らかにでき、運転者に与える違和感を抑制できる。

(3) 操舵反力制御手段は、前輪横滑り角βfが小さいほど、転舵状態量に応じた操舵反力をより小さくするとともに、車両挙動状態量に応じた操舵反力をより大きくする。よって、前輪横滑り角βfに応じて変動する操舵トルクＴの路面フィードバック分を効果的に抑制できる。

実施例２では、反力指令値Ｔhを決める車両挙動フィードバック分を可変する例である。すなわち、反力指令値Ｔhの車両挙動フィードバック分が、横加速度Ｇyによる反力分とヨーレートｙによる反力分との和により算出されるようにした。これにより、低速ではヨーレートゲイン反力分が多く、横加速度ゲイン反力分が少なくなるため、ヨーレートｙに応じた反力を発生でき、高速では、逆に横加速度Ｇyに応じた操舵反力を発生でき、操舵反力に占めるヨーレートｙと横加速度Ｇyの割合が、車速Ｖによって自動的に変化する。

次に、作用を説明する。
［反力指令値の車両挙動フィードバック分算出方法］
実施例２では、反力指令値Ｔhの車両挙動フィードバック分を、以下のように設定する。
車両挙動フィードバック＝ｉ×ヨーレートｙ＋ｊ×横加速度Ｇy

係数ｉは、図１６のマップを用いて算出する。図１６に示すように、係数ｉは、ヨーレートｙが大きいほど大きくなるように設定されている。さらに、オーバーステア低減制御量（オーバーステア時の自動挙動修正量）が大、または車速Ｖが高いほど小さくなるように設定されている。

係数ｊは、図１７のマップを用いて算出する。図１７に示すように、係数ｊは、横加速度Ｇyが大きいほど大きくなるように設定されている。さらに、オーバーステア低減制御量（オーバーステア時の自動挙動修正量）が大、または車速Ｖが高いほど大きくなるように設定されている。

［車速に応じた車両挙動フィードバック分可変作用］
ヨーレートｙは、低速走行においては大きな値を発生するが、高速走行では小さな値となる。一方、横加速度Ｇyは、高速走行では大きな値を発生するが、低速走行では小さな値となる。

図１８は、40km/hで走行している場合の操舵角θに対する(a)ヨーレートｙおよび(b)横加速度Ｇyである。図１９は、120km/hで走行している場合の操舵角θに対する(a)ヨーレートｙおよび(b)横加速度Ｇyである。図１８，１９に示すように、40km/hで走行している場合と、120km/hで走行している場合とを比較すると、日常的に使用する横加速度Ｇyを発生するために必要な操舵角範囲（40km/hで150度、120km/hで40度）におけるヨーレートｙの発生範囲は、低速の方が大きい。

実施例２では、車両挙動フィードバック量のヨーレートｙ、横加速度Ｇyそれぞれの割合を車速Ｖが高いほど、ヨーレート分を低減し、横加速度分を増加させる。すなわち、高い車速域でのヨーレート検出値の分解能が低下するため、高い車速Ｖでゲインを大きくする必要があるが、ノイズ成分も大きくなるため、操舵トルクＴが振動的になる。よって、高速域では分解能の高い横加速度Ｇyの検出値を用いることで、ノイズ成分を低減でき、操舵トルクＴの振動を抑制できる。

［自動挙動修正制御方向に応じた車両挙動フィードバック分可変作用］
実施例２では、車両挙動フィードバック量のヨーレートｙ、横加速度Ｇyそれぞれの割合をステアリングコントローラ１３およびブレーキコントローラ１７がオーバーステア低減方向に制御を作用させている場合はヨーレート分を低減し、横加速度分を増加させる。アンダーステア低減方向に制御を作用させている場合は、ヨーレート分を増加し、横加速度分を低減させる。

オーバーステア時のヨーレートｙは増加方向であり、横加速度Ｇyは車体スリップ角がタイヤコーナリングフォースMAX（最大値）をとる角度を超えており、暫減方向である。この状態でステアリングコントローラ１３およびブレーキコントローラ１７がオーバーステア低減に制御を作用させると、ヨーレートｙは減少し、オーバーステア減少により車体スリップ角がタイヤコーナリングフォースMAXをとる角度に近くなるため、横加速度Ｇyは増加する。このような場合はヨーレートゲイン反力分が多いと、オーバーステア低減に従って操舵反力が減少することとなり好ましくない。

これに対し、実施例２では、ヨーレートゲイン反力分を少なく横加速度ゲイン反力分を多くすることで、オーバーステア低減、横加速度増加につれて操舵反力が大きくなり、タイヤグリップの復帰を感じることができるようになる。

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、以下に列挙する効果が得られる。

(4) 操舵反力制御手段は、自動挙動修正制御がオーバーステアを修正しているとき、車両挙動状態量に応じた操舵反力のうち、横加速度Ｇyに応じた操舵反力分をヨーレートｙに応じた操舵反力分よりも大きくする。よって、オーバーステア低減時におけるタイヤのグリップ感を操舵反力に付与できる。

(5) 操舵反力制御手段は、自動挙動修正制御がアンダーステアを修正しているとき、車両挙動状態量に応じた操舵反力のうち、ヨーレートｙに応じた操舵反力分を横加速度Ｇyに応じた操舵反力分よりも大きくする。よって、アンダーステア低減時におけるタイヤのグリップ感を操舵反力に付与できる。

(6) 操舵反力制御手段は、車速Ｖが高いほど、車両挙動状態量に応じた操舵反力のうち、ヨーレートｙに応じた操舵反力分をより小さくするとともに、横加速度Ｇyに応じた操舵反力分をより大きくする。よって、高速域で分解能の高い横加速度センサー１４の検出値を用いることで、ノイズ成分を低減でき、操舵反力の振動を抑制できる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１，２に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

実施例では、車両に制動力左右差を与えることで車両に補助ヨーモーメントを付与し、実ヨーレートを目標ヨーレートに近づける例を示したが、車両に駆動力左右差を与えることで、アンダーステア、オーバーステアを修正する構成としてもよい。

実施例では、反力指令値の操舵状態フィードバック分の係数Ａを一定値（0.2）としたが、操舵状態量に応じて可変としてもよい。
転舵トルクを検出するトルクセンサーに変えて、舵取り機構のラック軸に入力されるラック軸力を検出する軸力センサーを設けてもよい。

実施例では、ハンドルと前輪とが機械的に切り離されたステア・バイ・ワイヤシステムに本発明を適用した例を示したが、本発明は、ハンドルと前輪とが機械的に連結された操舵装置で、ハンドル操作とは独立に転舵可能な操舵機構（例えば、可変ギア比機構）を持つ操舵装置にも適用できる。

実施例１の車両用操舵装置の構成図である。 実施例１のステアリングコントローラ１３の制御ブロック図である。 実施例１のステアリングコントローラ１３で実行される自動修正転舵制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１のブレーキコントローラ１７で実行されるアンダーステア状態での自動修正制動制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１のブレーキコントローラ１７で実行されるオーバーステア状態での自動修正制動制御処理の流れを示すフローチャートである。 自動挙動修正制御（自動修正転舵制御または自動修正制動制御）時に自動挙動修正時反力演算部１３ｇで実行される反力指令値演算制御処理の流れを示すフローチャートである。 自動修正転舵量設定マップである。 車速Ｖと各センサーの検出値に応じた係数ａ〜ｈの設定マップである。 自動挙動修正量に応じた係数Ｂの設定マップである。 自動挙動修正量に応じた係数Ｃの設定マップである。 定常旋回中に自動修正制動制御と自動修正転舵制御を行った場合の、操舵角、ヨーレートおよび横加速度の時間変化を示す図である。 実施例１の自動挙動修正量に応じた反力指令値修正作用を示す図である。 実施例１の自動挙動修正量に応じた反力指令値修正作用を示す図である。 円旋回中の車両軌跡、転舵アクチュエータのモータ角、横加速度およびセルフアライニングトルクを示す図である。 実施例１の自動挙動修正制御時の反力指令値修正作用を示す図である。 実施例２のオーバーステア低減制御量、車速Ｖおよびヨーレートｙに応じた係数ｉの設定マップである。 実施例２のオーバーステア低減制御量、車速Ｖおよび横加速度Ｇyに応じた係数ｊの設定マップである。 低速走行時の操舵角θに対するヨーレートｙおよび横加速度Ｇyを示す図である。 高速走行時の操舵角θに対するヨーレートｙおよび横加速度Ｇyを示す図である。

符号の説明

１ ハンドル
２ 転舵アクチュエータ
３ 舵取り機構
４ ステアリングギア
５ 前輪
６ ピニオン軸
７ トルクセンサー
８ 転舵角センサー
９ 回転シャフト
１０ 反力アクチュエータ
１１ 操舵角センサー
１２ トルクセンサー
１３ ステアリングコントローラ
１３ａ 基本転舵演算部
１３ｂ 転舵制御部
１３ｃ 旋回状態判定部
１３ｄ 自動挙動修正量演算部
１３ｅ 基本反力演算部
１３ｆ 反力制御部
１３ｇ 自動挙動修正時反力演算部
１４ 横加速度センサー
１５ ヨーレートセンサー
１６ 車速センサー
１７ ブレーキコントローラ
１８ 通信回路
１９ ケーブル式コラム
２０ クラッチ

Claims (7)

1. 運転者が操舵するハンドルと独立に操向輪を転舵可能な操舵制御手段と、
   運転者の制駆動操作と独立に車輪に制駆動力を付与可能な制駆動力制御手段と、
   アンダーステアまたはオーバーステア時に、前記操舵制御手段と前記制駆動力制御手段の少なくとも一方でアンダーステアまたはオーバーステアを低減するように車両挙動を修正する自動挙動修正制御手段と、
   前記ハンドルに少なくとも前記操向輪の転舵状態量に応じた操舵反力を付与する操舵反力制御手段と、
   を備えた車両用操舵装置において、
   前記操舵反力制御手段は、前記自動挙動修正制御手段による自動挙動修正制御が実行されているとき、前記転舵状態量に応じた操舵反力を小さくするとともに、車両挙動状態量と操舵状態量の少なくとも一方に応じた操舵反力を大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
   前記操舵反力制御手段は、前記自動挙動修正制御の車両挙動修正量が大きいほど、前記転舵状態量に応じた操舵反力をより小さくするとともに、前記車両挙動状態量と前記操舵状態量の少なくとも一方に応じた操舵反力をより大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。
3. 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、
   前記操舵反力制御手段は、前記自動挙動修正制御がオーバーステアを修正しているとき、前記車両挙動状態量に応じた操舵反力のうち、横加速度に応じた操舵反力分をヨーレートに応じた操舵反力分よりも大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。
4. 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、
   前記操舵反力制御手段は、前記自動挙動修正制御がアンダーステアを修正しているとき、前記車両挙動状態量に応じた操舵反力のうち、ヨーレートに応じた操舵反力分を横加速度に応じた操舵反力分よりも大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。
5. 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、
   前記操舵反力制御手段は、前記操向輪の横滑り角が小さいほど、前記転舵状態量に応じた操舵反力をより小さくするとともに、前記車両挙動状態量と前記操舵状態量の少なくとも一方に応じた操舵反力をより大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
   前記操舵反力制御手段は、車速が高いほど、前記車両挙動状態量に応じた操舵反力のうち、ヨーレートに応じた操舵反力分をより小さくするとともに、横加速度に応じた操舵反力分をより大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。
7. 車両に補助ヨーモーメントを付与するヨーモーメント制御と、操向輪の転舵状態量に応じた操舵反力をハンドルに付与する操舵反力制御と、を行う車両用操舵装置において、
   車両に補助ヨーモーメントが付与されているとき、前記転舵状態量に応じた操舵反力分を小さくするとともに、車両挙動状態量と操舵状態量の少なくとも一方に応じた操舵反力分を大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。
   

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