JP2007313962A - Steering device for vehicle - Google Patents

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Tatsuo Sugitani
達夫 杉谷
Kenji Toutsu
憲司 十津
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Toyota Motor Corp
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering device for a vehicle facilitating driving of the vehicle by suitably controlling turning behavior variation of the vehicle relative to steering wheel operation by a driver. <P>SOLUTION: The maximum steering angle calculation part 41 calculates the maximum steering angle θmax(V) having exponentiation relation to a vehicle speed V. A displacement-torque conversion part 42 calculates steering torque Td using a steering angle θ and a torque-lateral acceleration conversion part 43 calculates expectation lateral acceleration Gd having exponentiation relation to steering torque Td. In this case, an exponent n of the vehicle speed V in a calculation part 41 is set to a value of inverse or less of an exponent K of the steering torque Td in the conversion part 43. Thereby, variation characteristic relative to variation of the vehicle speed V of a yaw rate gain Yg can be changed such that the driver can easily turn the vehicle. Thereby, increase of gain Yg can be effectively suppressed. Accordingly, turning behavior variation of the vehicle can be suitably controlled to facilitate driving of the vehicle. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、操舵ハンドルの操作に対して反力を付与する反力アクチュエータと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、操舵ハンドルの操作に応じて転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置に関する。   The present invention includes a steering handle operated by a driver to steer a vehicle, a reaction force actuator that applies a reaction force to the operation of the steering handle, a turning actuator for turning steered wheels, The present invention relates to a steering device for a steering-by-wire vehicle including a control device that drives and controls a steered actuator according to an operation of a steering handle.

近年、この種のステアリングバイワイヤ方式の操舵装置の開発は、積極的に行なわれるようになった。そして、例えば下記特許文献１は、操舵角および車速を検出し、操舵角の増加に従って減少するとともに車速の増加に従って増加する伝達比を計算し、この伝達比で操舵角を除算することにより前輪の転舵角（ラック軸の変位量）を計算して、同計算した転舵角に前輪を転舵するようにした操舵装置が示されている。また、この操舵装置においては、検出ハンドル操舵角を時間微分した操舵速度に応じて前記計算した転舵角を補正することにより、前輪の転舵応答性・追従性を高めるようにしている。さらに、検出車速および検出ハンドル操舵角を用いて目標ヨーレートを計算し、この計算した目標ヨーレートと検出した実ヨーレートとの差に応じて前記計算した転舵角を補正することにより、車両の挙動状態を考慮した転舵制御を実現するようにもなっている。   In recent years, the development of this type of steering-by-wire steering system has been actively carried out. For example, Patent Document 1 below detects a steering angle and a vehicle speed, calculates a transmission ratio that decreases as the steering angle increases and increases as the vehicle speed increases, and divides the steering angle by this transmission ratio, thereby dividing the front wheel A steering device is shown in which a turning angle (amount of rack shaft displacement) is calculated and the front wheels are turned to the calculated turning angle. Further, in this steering device, the steering response and followability of the front wheels are improved by correcting the calculated turning angle in accordance with the steering speed obtained by time-differentiating the detected steering angle. Further, by calculating the target yaw rate using the detected vehicle speed and the detected steering angle, and correcting the calculated turning angle according to the difference between the calculated target yaw rate and the detected actual yaw rate, the vehicle behavior state Steering control that takes into account is also realized.

また、下記特許文献２には、操舵トルクおよびハンドル操舵角を検出し、操舵トルクおよびハンドル操舵角の増加に従って増加する２つの転舵角をそれぞれ計算し、これらの計算した両転舵角を加算した転舵角に前輪を転舵するようにした操舵装置が示されている。この操舵装置においては、車速も検出して、この検出車速により前記両転舵角を補正して、転舵特性を車速に応じて変更するようにしている。   Further, in Patent Document 2 below, the steering torque and the steering angle of the steering wheel are detected, two turning angles that increase as the steering torque and the steering wheel steering angle increase are calculated, and these calculated turning angles are added. A steering device is shown in which the front wheels are steered at the steered angle. In this steering apparatus, the vehicle speed is also detected, the both turning angles are corrected based on the detected vehicle speed, and the turning characteristics are changed according to the vehicle speed.

しかし、上記従来の装置のいずれにおいても、車両を操舵するための運転者による操舵ハンドルに対する操作入力値である操舵角および操舵トルクを検出し、これらの検出した操舵角および操舵トルクを用いて前輪の転舵角を直接的に計算して、この計算した転舵角に前輪を転舵するようにしている。しかし、これらの前輪の転舵制御は、従前の操舵ハンドルと転舵輪との機械的な連結を外してはいるものの、操舵ハンドルの操作に対する前輪の操舵方法としては、操舵ハンドルの操作位置または操作力に対応させて前輪の転舵角を決定するという基本的な技術思想は全く同じであり、これらの転舵方法では、人間の感覚特性に対応して前輪の転舵角が決定されていないので、車両の運転操作が難しかった。   However, in any of the above conventional devices, the steering angle and the steering torque, which are the operation input values for the steering wheel by the driver for steering the vehicle, are detected, and the front wheels are detected using the detected steering angle and steering torque. The steering angle is directly calculated, and the front wheels are steered to the calculated steering angle. However, the steering control of these front wheels, although the mechanical connection between the conventional steering wheel and the steered wheels is removed, the steering method of the front wheel with respect to the steering wheel operation is as follows: The basic technical idea of determining the steering angle of the front wheels according to the force is exactly the same, and in these steering methods, the steering angle of the front wheels is not determined according to human sensory characteristics So it was difficult to drive the vehicle.

すなわち、上記従来の装置においては、運転者が知覚し得ない転舵角が操舵ハンドルの操作に対応させて直接的に決定され、同転舵角に応じた前輪の転舵によって車両が旋回する。そして、運転者はこの車両の旋回に起因した車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率を触覚または視覚により感じ取り、操舵ハンドルの操作にフィードバックして車両を所望の態様で旋回させていた。言い換えれば、運転者による操舵ハンドルの操作に対する前輪の転舵角は人間の知覚し得ない物理量であるので、運転者の操舵操作に対して直接的に決定される転舵角は運転者の知覚特性に合わせて決められたものではなく、これが車両の運転を難しくしていた。   That is, in the above-described conventional device, the turning angle that cannot be perceived by the driver is determined directly in response to the operation of the steering wheel, and the vehicle turns by turning the front wheels according to the turning angle. . The driver senses the lateral acceleration, yaw rate, and turning curvature of the vehicle due to the turning of the vehicle by touch or vision, and feeds back to the operation of the steering handle to turn the vehicle in a desired manner. In other words, since the turning angle of the front wheels with respect to the steering wheel operation by the driver is a physical quantity that cannot be perceived by humans, the turning angle that is directly determined by the driver's steering operation is the driver's perception. It was not determined according to the characteristics, and this made it difficult to drive the vehicle.

さらに、上記従来の装置においても、検出車速および検出ハンドル操舵角を用いて計算した目標ヨーレートと、検出した実ヨーレートとの差に応じて決定転舵角を補正するようにしているが、これは車両の挙動状態を考慮した転舵角の単なる補正であって、操舵ハンドルの操作により運転者が知覚するであろうヨーレートに応じて転舵角を決定しているわけではない。また、検出車速に基づいて、操舵ハンドルの操舵時点と転舵開始時点との間に位相差を設けるようにしているが、これは車両の旋回挙動を考慮した転舵制御の単なる補正であって、操舵ハンドルの操作により運転者の見込んだ車両の運動状態を生じさせるものではない。したがって、この場合も、運転者の操舵操作に対して決定される転舵角は運転者の知覚特性に合わせて決められたものではなく、違和感を覚えるとともに車両の運転を難しくしていた。   Further, in the above-described conventional device, the determined turning angle is corrected according to the difference between the target yaw rate calculated using the detected vehicle speed and the detected steering wheel angle and the detected actual yaw rate. This is merely correction of the turning angle in consideration of the behavior state of the vehicle, and does not determine the turning angle according to the yaw rate that the driver will perceive by operating the steering wheel. Also, based on the detected vehicle speed, a phase difference is provided between the steering time point of the steering wheel and the turning start time point, but this is merely a correction of the turning control in consideration of the turning behavior of the vehicle. The operation of the steering wheel does not cause the movement state of the vehicle as expected by the driver. Accordingly, in this case as well, the turning angle determined for the driver's steering operation is not determined in accordance with the driver's perceptual characteristics, and the driver feels uncomfortable and makes driving the vehicle difficult.

これらの問題に対して、本願出願人は、下記特許文献３に開示された車両の操舵装置を提案している。この車両の操舵装置は、人間の知覚特性に関するウェーバー・ヘフナー（Weber-Fechner）の法則に基づき、運転者による操舵ハンドルの操作に対して運転者の知覚特性に合わせて車両を旋回させることができるものである。すなわち、ウェーバー・ヘフナーの法則によれば、人間の感覚量は与えられた刺激の物理量の対数に比例すると言われており、人間の操作量に対して人間に与えられる刺激の物理量を操作量に対して、指数関数的またはべき乗関数的に変化させれば、操作量と物理量との関係を人間の知覚特性に合わせることができる。   In response to these problems, the applicant of the present application has proposed a vehicle steering apparatus disclosed in Patent Document 3 below. This vehicle steering device can turn the vehicle in accordance with the driver's perceptual characteristics in response to the driver's steering wheel operation based on Weber-Fechner's law regarding human perceptual characteristics. Is. That is, according to Weber-Hefner's law, it is said that the amount of human sensation is proportional to the logarithm of the physical quantity of the given stimulus, and the physical quantity of the stimulus given to the human is used as the manipulated variable. On the other hand, if it is changed exponentially or exponentially, the relationship between the manipulated variable and the physical quantity can be matched to human perceptual characteristics.

したがって、本願出願人が下記特許文献３に開示する車両の操舵装置においては、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、運転者が知覚し得る車両の運動状態量（横加速度、ヨーレート、旋回曲率など）を指数関数的またはべき乗関数的に変化させるようにしている。そして、指数関数的またはべき乗関数的に変化する車両の運動状態量を実現するために、転舵輪を非線形的に転舵制御するようにしている。これにより、運転者は、知覚特性に合わせて操舵ハンドルを操作して車両を運転することができるため、操舵ハンドルと転舵輪との機械的な連結を外した場合であっても、極めて容易に車両を旋回させることができる。
特開２０００−８５６０４号公報 特開平１１−１２４０４７号公報 特開２００５−１９３７８３号公報 Therefore, in the vehicle steering apparatus disclosed by the applicant of the present invention in the following Patent Document 3, the amount of vehicle motion state (lateral acceleration, yaw rate, turning curvature) that the driver can perceive in response to the steering wheel operation by the driver. Etc.) is changed exponentially or exponentially. In order to realize a vehicle motion state quantity that changes exponentially or exponentially, the steered wheels are steered non-linearly. As a result, the driver can operate the vehicle by operating the steering wheel in accordance with the perceptual characteristics, so even when the mechanical connection between the steering wheel and the steered wheels is removed, it is very easy. The vehicle can be turned.
JP 2000-85604 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-124047 JP 2005-193783 A

ところで、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、転舵輪が非線形的に転舵制御される場合には、運転者による操舵ハンドルの操作状態や車両の車速に依存して、操舵ハンドルの操作に対して車両が極めて俊敏に旋回し、車両の旋回挙動が乱れる可能性がある。したがって、この状況においては、運転者は、操舵ハンドルを慎重に操作する必要がある。   By the way, when the steered wheels are steered non-linearly with respect to the steering wheel operation by the driver, the steering wheel operation depends on the steering wheel operation state and the vehicle speed by the driver. On the other hand, there is a possibility that the vehicle turns extremely quickly and the turning behavior of the vehicle is disturbed. Therefore, in this situation, the driver needs to carefully operate the steering wheel.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、運転者による操舵ハンドルの操作に対して転舵輪が非線形的に転舵制御される車両の操舵装置において、運転者による操舵ハンドル操作に対する車両の旋回挙動変化を適切に制御して、車両の運転を易しくした車両の操舵装置を提供することにある。     SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a driver for a vehicle steering apparatus in which steered wheels are steered non-linearly in response to an operation of a steering wheel by the driver. It is an object of the present invention to provide a vehicle steering device that makes it easy to drive the vehicle by appropriately controlling the change in the turning behavior of the vehicle in response to the steering wheel operation.

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、同操舵ハンドルの操作に対して反力を付与する反力アクチュエータと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動して前記転舵輪を非線形的に転舵制御する制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記制御装置を、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、車両の車速を検出する車速検出手段と、前記操舵ハンドルの操作可能範囲を決定するための値であって、車両の車速とべき乗関係にある最大操作入力値を、前記検出された車速を用いて計算する最大操作入力値計算手段と、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて運転者によって入力された操作入力値と所定の非線形関係にある車両の見込み運動状態量を、前記検出された操作入力値と前記計算された最大操作入力値とを用いて計算する運動状態量計算手段と、前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な前記転舵輪の転舵角を、前記計算された見込み運動状態量を用いて計算する転舵角計算手段と、前記計算された転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算された転舵角に転舵する転舵制御手段とで構成したことにある。この場合、前記見込み運動状態量は、車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率のうちのいずれか一つであるとよい。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a steering handle operated by a driver to steer a vehicle, a reaction force actuator that applies a reaction force to the operation of the steering handle, and a steered wheel A steering-by-wire vehicle comprising: a steering actuator for steering the steering wheel; and a control device that drives the steering actuator in response to an operation of the steering handle to nonlinearly control the steered wheels. In the steering device, the control device determines an operation input value detection means for detecting a driver's operation input value for the steering handle, a vehicle speed detection means for detecting a vehicle speed of the vehicle, and an operable range of the steering handle. A maximum operation input value calculating means for calculating a maximum operation input value that is a power-related relationship with the vehicle speed of the vehicle using the detected vehicle speed; The detected operation is a predicted motion state amount of the vehicle that represents a motion state of the vehicle that can be perceived by the driver in relation to both turns and has a predetermined nonlinear relationship with an operation input value input by the driver. The motion state quantity calculating means for calculating using the input value and the calculated maximum operation input value, and the turning angle of the steered wheels necessary for the vehicle to move with the calculated expected motion state quantity, A turning angle calculation means for calculating using the calculated expected motion state quantity, and controlling the turning actuator in accordance with the calculated turning angle so that the turning wheel has the same calculated turning angle. This is because it is configured with a steering control means for steering. In this case, the expected motion state quantity may be any one of a lateral acceleration, a yaw rate, and a turning curvature of the vehicle.

また、前記見込み運動状態量は、運転者によって入力された操作入力値とべき乗関係にあり、前記車両の車速と前記最大操作入力値とは、前記見込み運動状態量と操作入力値との間のべき乗関係を決定するべき指数の逆数をべき指数とするべき乗関係であるとよい。また、前記車両の車速と前記最大操作入力値との間のべき乗関係を決定するべき指数は、所定の値以下に設定されるとよい。   The expected motion state quantity is in a power relation with the operation input value input by the driver, and the vehicle speed of the vehicle and the maximum operation input value are between the expected motion state quantity and the operation input value. It is preferable that the power relation be a power exponent that is the reciprocal of the exponent to determine the power relation. Further, an index for determining a power relation between the vehicle speed of the vehicle and the maximum operation input value may be set to a predetermined value or less.

また、前記操作入力値検出手段を、例えば、前記操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサで構成するとともに、前記運動状態量計算手段を、前記計算された最大操作入力値を用いて前記検出された変位量を前記操舵ハンドルに付与される操作力に変換する操作力変換手段と、前記変換された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段とを備えて構成するとよい。   Further, the operation input value detection means is constituted by, for example, a displacement amount sensor for detecting the displacement amount of the steering wheel, and the motion state quantity calculation means is detected by using the calculated maximum operation input value. It is preferable to comprise an operation force conversion means for converting the displacement amount thus converted into an operation force applied to the steering handle, and an exercise state quantity conversion means for converting the converted operation force into the expected exercise state quantity. .

さらに、前記制御装置は、前記最大操作入力値計算手段によって計算された最大操作入力値と前記検出された操作入力値とを用いて、前記操舵ハンドルに付与する反力を計算する反力計算手段と、前記計算された反力に応じて前記反力アクチュエータを制御して前記操舵ハンドルに同計算された反力を付与する反力制御手段とを備えるとよい。   Further, the control device uses a maximum operation input value calculated by the maximum operation input value calculation unit and the detected operation input value to calculate a reaction force calculation unit that calculates a reaction force applied to the steering wheel. And a reaction force control means for controlling the reaction force actuator according to the calculated reaction force to apply the calculated reaction force to the steering handle.

上記のように構成した本発明においては、最大操作入力値計算手段が検出された車速とべき乗関係にある最大操作入力値を計算することによって、運転者が操舵ハンドルに入力し得る操作入力値（例えば、操舵角）の操作可能範囲は車速に応じて変更される。そして、この変更された操作可能範囲内で入力された操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値は、操作力変換手段によって操作力に変換され、運動状態量変換手段によって車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて操舵ハンドルに対する操作入力値と所定の非線形関係（例えば、べき乗関係）にある車両の見込み運動状態量（横加速度、ヨーレート、旋回曲率など）に変換される。さらに、転舵角計算手段は、この変換された見込み運動状態量に基づいて、同見込み運動状態量で車両が運動するために必要な転舵輪の転舵角を、操舵ハンドルの操作入力値に対して非線形的に変化するように計算する。   In the present invention configured as described above, the maximum operation input value calculating means calculates the maximum operation input value that is in a power relation with the detected vehicle speed, so that the driver can input the operation input value ( For example, the operable range of the steering angle is changed according to the vehicle speed. Then, the operation input value of the driver for the steering wheel input within the changed operable range is converted into the operation force by the operation force conversion means, and the driving is performed in relation to the turning of the vehicle by the motion state amount conversion means. Expresses the motion state of the vehicle that can be perceived by the user and is converted into the expected motion state quantity (lateral acceleration, yaw rate, turning curvature, etc.) of the vehicle that has a predetermined nonlinear relationship (for example, a power relationship) with the operation input value to the steering wheel Is done. Further, the turning angle calculation means converts the turning angle of the steered wheels necessary for the vehicle to move with the expected movement state quantity to the operation input value of the steering wheel based on the converted expected movement state quantity. On the other hand, it is calculated so as to change nonlinearly.

したがって、転舵輪が計算された転舵角に転舵されて車両が旋回すると、この旋回により、運転者には、前記ウェーバー・ヘフナーの法則による「与えられた刺激の物理量」として前記見込み運動状態量が与えられる。そして、この見込み運動状態量は操舵ハンドルへの操作入力値に対してべき乗関数的に変化するものであるので、運転者は、人間の知覚特性に合った運動状態量を知覚しながら、操舵ハンドルを操作できる。なお、横加速度およびヨーレートについては、運転者が車両内の各部位との接触により触覚的に感じ取ることができる。また、旋回曲率については、運転者が車両の視野内の状況の変化により視覚的に感じ取ることができる。その結果、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドルを操作できるので、車両の運転が簡単になる。   Therefore, when the steered wheels are steered to the calculated steered angle and the vehicle turns, this turn gives the driver the expected motion state as the “physical quantity of the given stimulus” according to the Weber-Hefner law. A quantity is given. Since this expected motion state quantity changes in a power function with respect to the operation input value to the steering wheel, the driver can recognize the motion state quantity suitable for human perception characteristics while Can be operated. The lateral acceleration and yaw rate can be sensed tactilely by the driver in contact with each part in the vehicle. Further, the turning curvature can be visually perceived by the driver due to changes in the situation within the field of view of the vehicle. As a result, the driver can operate the steering wheel in accordance with human perceptual characteristics, so that driving of the vehicle is simplified.

ところで、転舵輪が非線形に転舵された場合には、運転者による操舵ハンドルの操作に応じて旋回する車両に発生するヨーレートの変化量を表すヨーレートゲインが、車速の変化に依存して変化する。そして、このようにヨーレートゲインが例えば増大すると、運転者による操舵ハンドルの操作に応じて車両が急峻に旋回するようになる。   By the way, when the steered wheels are steered non-linearly, the yaw rate gain representing the amount of change in the yaw rate generated in the vehicle turning in response to the operation of the steering wheel by the driver changes depending on the change in the vehicle speed. . When the yaw rate gain increases, for example, the vehicle turns sharply according to the operation of the steering wheel by the driver.

これに対して、運転者による操舵ハンドルの操作可能範囲は、最大操作入力値が計算されることによって車速に対してべき乗関数的に変更される。そして、この操作可能範囲内の操作入力値は同操作入力値とべき乗関係ある見込み運動状態量に変換される。ここで、車速と最大操作入力値とのべき乗関係を決定するべき指数を、見込み運動状態量と操作入力値との間のべき乗関係を決定するべき指数の逆数以下の値に設定することにより、車速の変化に対する見込み運動状態量の変化特性を緩やかとすることができる。これにより、この見込み運動状態量を用いて計算される転舵角の車速に対する変化特性も緩やかとすることができる。   On the other hand, the operable range of the steering wheel by the driver is changed in a power function with respect to the vehicle speed by calculating the maximum operation input value. Then, the operation input value within this operable range is converted into a predicted motion state quantity that has a power relation with the operation input value. Here, by setting the exponent to determine the power relationship between the vehicle speed and the maximum operation input value to a value equal to or less than the reciprocal of the index to determine the power relationship between the expected motion state quantity and the operation input value, The change characteristic of the expected motion state quantity with respect to the change in the vehicle speed can be made gradual. Thereby, the change characteristic with respect to the vehicle speed of the turning angle calculated using this estimated motion state quantity can also be moderated.

したがって、車速と最大操作入力値とのべき乗関係を決定するべき指数を任意に設定することにより、ヨーレートゲインの車速の変化に対する変化特性を、運転者が車両を容易に旋回させることができるように、変更することが可能となる。このように、ヨーレートゲインの車速に対する変化特性を任意に変更できることにより、ヨーレートゲインの増大を効果的に抑制することができる。この結果、車両が急峻に旋回することが確実に防止され、運転者は、車両の旋回挙動の乱れを気にすることなく、操舵ハンドルを操作することができる。したがって、運転者は、車両を簡単に運転することができる。   Therefore, by arbitrarily setting an index for determining the power relation between the vehicle speed and the maximum operation input value, the driver can easily turn the vehicle with respect to the change characteristic with respect to the change in the vehicle speed of the yaw rate gain. Can be changed. As described above, since the change characteristic of the yaw rate gain with respect to the vehicle speed can be arbitrarily changed, an increase in the yaw rate gain can be effectively suppressed. As a result, it is possible to reliably prevent the vehicle from turning sharply, and the driver can operate the steering handle without worrying about disturbance of the turning behavior of the vehicle. Therefore, the driver can drive the vehicle easily.

また、反力計算手段は、操作可能範囲内における適切な反力を計算することができ、反力制御手段は、計算された反力を操舵ハンドルに付与することができる。これにより、運転者は、操舵ハンドルを操作することによって、ヨーレートゲインの変化特性が変更された場合であっても、適切に操舵ハンドルを操作することができる。   In addition, the reaction force calculation unit can calculate an appropriate reaction force within the operable range, and the reaction force control unit can apply the calculated reaction force to the steering wheel. As a result, the driver can operate the steering wheel appropriately even when the change characteristic of the yaw rate gain is changed by operating the steering wheel.

ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態に係る車両の操舵装置について図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態の車両の操舵装置を概略的に示している。 a. First Embodiment Hereinafter, a vehicle steering apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a steering apparatus for a vehicle according to a first embodiment.

この操舵装置は、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するために、運転者によって回動操作される操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は操舵入力軸１２の上端に固定され、操舵入力軸１２の下端は電動モータおよび減速機構からなる反力アクチュエータ１３に接続されている。反力アクチュエータ１３は、運転者の操舵ハンドル１１の回動操作に対して反力を付与する。   This steering device includes a steering handle 11 that is turned by a driver to steer left and right front wheels FW1 and FW2 as steered wheels. The steering handle 11 is fixed to the upper end of the steering input shaft 12, and the lower end of the steering input shaft 12 is connected to a reaction force actuator 13 including an electric motor and a speed reduction mechanism. The reaction force actuator 13 applies a reaction force to the turning operation of the steering handle 11 by the driver.

また、この操舵装置は、電動モータおよび減速機構からなる転舵アクチュエータ２１を備えている。この転舵アクチュエータ２１による転舵力は、転舵出力軸２２、ピニオンギア２３およびラックバー２４を介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に伝達される。この構成により、転舵アクチュエータ２１からの回転力は転舵出力軸２２を介してピニオンギア２３に伝達され、ピニオンギア２３の回転によりラックバー２４が軸線方向に変位して、このラックバー２４の軸線方向の変位により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は左右に転舵される。   In addition, the steering device includes a steering actuator 21 including an electric motor and a speed reduction mechanism. The turning force by the turning actuator 21 is transmitted to the left and right front wheels FW1 and FW2 via the turning output shaft 22, the pinion gear 23, and the rack bar 24. With this configuration, the rotational force from the steering actuator 21 is transmitted to the pinion gear 23 via the steering output shaft 22, and the rack bar 24 is displaced in the axial direction by the rotation of the pinion gear 23. Due to the displacement in the axial direction, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered left and right.

次に、これらの反力アクチュエータ１３および転舵アクチュエータ２１の作動を制御する電気制御装置について説明する。電気制御装置は、操舵角センサ３１、転舵角センサ３２、車速センサ３３および横加速度センサ３４を備えている。   Next, an electric control device that controls the operation of the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 will be described. The electric control device includes a steering angle sensor 31, a turning angle sensor 32, a vehicle speed sensor 33, and a lateral acceleration sensor 34.

操舵角センサ３１は、操舵入力軸１２に組み付けられて、操舵ハンドル１１の中立位置からの回転角を検出して操舵角θとして出力する。転舵角センサ３２は、転舵出力軸２２に組み付けられて、転舵出力軸２２の中立位置からの回転角を検出して実転舵角δ（左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角に対応）として出力する。ここで、本明細書において、中立位置とは、車両が直進状態を維持するための操舵ハンドル１１、操舵入力軸１２、転舵出力軸２２および左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の位置をいう。そして、操舵角θおよび実転舵角δは、中立位置を「０」とし、左方向の回転角を正の値で表すとともに、右方向の回転角を負の値でそれぞれ表す。車速センサ３３は、車速Vを検出して出力する。横加速度センサ３４は、車両の実横加速度Gを検出して出力する。なお、実横加速度Gも、左方向の加速度を正の値で表し、右方向の加速度を負の値で表す。   The steering angle sensor 31 is assembled to the steering input shaft 12, detects the rotation angle from the neutral position of the steering handle 11, and outputs it as the steering angle θ. The steered angle sensor 32 is assembled to the steered output shaft 22, detects the rotational angle from the neutral position of the steered output shaft 22, and corresponds to the actual steered angle δ (the steered angle of the left and right front wheels FW1, FW2). ). Here, in this specification, the neutral position refers to the positions of the steering handle 11, the steering input shaft 12, the steering output shaft 22, and the left and right front wheels FW1 and FW2 for maintaining the vehicle in a straight traveling state. The steering angle θ and the actual turning angle δ are represented by setting the neutral position to “0”, the left rotation angle as a positive value, and the right rotation angle as a negative value. The vehicle speed sensor 33 detects and outputs the vehicle speed V. The lateral acceleration sensor 34 detects and outputs the actual lateral acceleration G of the vehicle. The actual lateral acceleration G also represents leftward acceleration as a positive value and rightward acceleration as a negative value.

これらのセンサ３１〜３４は、電子制御ユニット３５に接続されている。電子制御ユニット３５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするもので、プログラムの実行により反力アクチュエータ１３および転舵アクチュエータ２１の作動をそれぞれ制御する。電子制御ユニット３５の出力側には、反力アクチュエータ１３および転舵アクチュエータ２１を駆動するための駆動回路３６，３７がそれぞれ接続されている。駆動回路３６，３７内には、反力アクチュエータ１３および転舵アクチュエータ２１内の電動モータに流れる駆動電流を検出するための電流検出器３６ａ，３７ａが設けられている。電流検出器３６ａ，３７ａによって検出された駆動電流は、両電動モータの駆動を制御するために、電子制御ユニット３５にフィードバックされている。   These sensors 31 to 34 are connected to the electronic control unit 35. The electronic control unit 35 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like as main components, and controls the operations of the reaction force actuator 13 and the turning actuator 21 by executing a program. Drive circuits 36 and 37 for driving the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 are connected to the output side of the electronic control unit 35, respectively. In the drive circuits 36 and 37, current detectors 36a and 37a for detecting a drive current flowing through the electric motor in the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 are provided. The drive current detected by the current detectors 36a and 37a is fed back to the electronic control unit 35 in order to control the drive of both electric motors.

次に、上記のように構成した第１実施形態の動作について、電子制御ユニット３５内にてコンピュータプログラム処理により実現される機能を表す図２の機能ブロック図を用いて説明する。電子制御ユニット３５は、操舵ハンドル１１の回動操作に基づいて運転者の感覚特性に対応した左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを決定するための感覚適合制御部４０と、目標転舵角δdに基づいて左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵制御するための転舵制御部５０と、操舵ハンドル１１への反力付与を制御するための反力制御部６０とからなる。   Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described with reference to the functional block diagram of FIG. 2 showing functions realized by computer program processing in the electronic control unit 35. The electronic control unit 35 includes a sensory adaptation control unit 40 for determining the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1 and FW2 corresponding to the driver's sensory characteristics based on the turning operation of the steering handle 11, and the target turning. The steering control unit 50 includes a steering control unit 50 that controls the steering of the left and right front wheels FW1 and FW2 based on the angle δd, and a reaction force control unit 60 that controls the application of a reaction force to the steering handle 11.

運転者によって操舵ハンドル１１が回動操作されると、操舵角センサ３１は操舵ハンドル１１の回転角である操舵角θを検出し、同検出した操舵角θを感覚適合制御部４０および反力制御部６０にそれぞれ出力する。感覚適合制御部４０においては、最大操舵角計算部４１が、下記式１を用いて、車速センサ３３によって検出された車速Vとべき乗関係にある操舵ハンドル１１の最大操作入力値としての最大操舵角θmax(V)を計算する。
θmax(V)＝θmax0・V0／Vn …式１
ここで、前記式１中のθmax0は予め設定された所定の基準操舵角の絶対値を表すものであり、V0は予め設定された所定の車速である。また、前記式１中のnは車速Vの任意のべき指数であり、後述する所定値Kを用いて、n≦1／Kに設定されるパラメータである。なお、べき指数nの設定にあたっては、特に、高速走行時において、オーバーステアやアンダーステアが生じにくい値に設定されるとよい。 When the steering handle 11 is turned by the driver, the steering angle sensor 31 detects the steering angle θ, which is the rotation angle of the steering handle 11, and uses the detected steering angle θ to control the sensory adaptation control unit 40 and the reaction force control. Output to the unit 60. In the sensory adaptation control unit 40, the maximum steering angle calculation unit 41 uses the following equation 1 to calculate the maximum steering angle as the maximum operation input value of the steering handle 11 that is in a power relation with the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 33. Calculate θmax (V).
θmax (V) = θmax0 · V0 / V n Equation 1
Here, θmax0 in the equation 1 represents an absolute value of a predetermined reference steering angle set in advance, and V0 is a predetermined vehicle speed set in advance. Further, n in the formula 1 is an arbitrary exponent of the vehicle speed V, and is a parameter set to n ≦ 1 / K using a predetermined value K described later. It should be noted that the exponent n should be set to a value at which oversteer and understeer are unlikely to occur, particularly during high-speed driving.

前記式１によれば、最大操舵角θmax(V)は、車速Vに対してべき乗関数的に変化し、この最大操舵角θmax(V)によって操舵ハンドル１１を操作し得る操舵可能範囲が規定される。すなわち、前記式１によれば、車速Vが小さくなるに伴って最大操舵角θmax(V)は大きな値に変化し、操舵ハンドル１１の操舵可能範囲は増大する。一方、車速Vが大きくなるに伴って最大操舵角θmax(V)は小さな値に変化し、操舵ハンドル１１の操舵可能範囲は減少する。   According to Equation 1, the maximum steering angle θmax (V) changes in a power function with respect to the vehicle speed V, and the steerable range in which the steering wheel 11 can be operated is defined by the maximum steering angle θmax (V). The That is, according to Equation 1, as the vehicle speed V decreases, the maximum steering angle θmax (V) changes to a large value, and the steerable range of the steering handle 11 increases. On the other hand, as the vehicle speed V increases, the maximum steering angle θmax (V) changes to a smaller value, and the steerable range of the steering handle 11 decreases.

このように検出車速Vに応じて変更された最大操舵角θmax(V)は、変位−トルク変換部４２に供給される。変位−トルク変換部４２は、供給された最大操舵角θmax(V)を用いた下記式２に従って、操舵角θの関数である操舵トルクTdを計算する。
Td＝(Tmax／θmax(V))・θ …式２
ただし、前記式２中のTmaxは、実験によって予め決定される操舵トルクの最大値である。なお、前記式２中の操舵角θは、前記検出操舵角θの絶対値を表すものである。 Thus, the maximum steering angle θmax (V) changed in accordance with the detected vehicle speed V is supplied to the displacement-torque converter 42. The displacement-torque converter 42 calculates a steering torque Td that is a function of the steering angle θ according to the following equation 2 using the supplied maximum steering angle θmax (V).
Td = (Tmax / θmax (V)) · θ Equation 2
However, Tmax in the formula 2 is the maximum value of the steering torque determined in advance by experiments. Note that the steering angle θ in Equation 2 represents the absolute value of the detected steering angle θ.

この計算された操舵トルクTdは、トルク−横加速度変換部４３に供給される。トルク−横加速度変換部４３は、運転者が操舵ハンドル１１の回動操作により見込んでいる見込み横加速度Gdを、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg未満であれば下記式３に従って計算し、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg以上であれば下記式４に従って計算する。ここで、式３は操舵トルクTdの一次関数式であって操舵トルクTdが「０」のときに見込み横加速度Gdが「０」となる関数である。また、式４は操舵トルクTdのべき乗関数であり、式４と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
Gd＝a・Td （｜Td｜＜Tg） …式３
Gd＝C・TdK （Tg≦｜Td｜） …式４ The calculated steering torque Td is supplied to the torque-lateral acceleration conversion unit 43. The torque-lateral acceleration converter 43 calculates the expected lateral acceleration Gd that the driver expects by turning the steering wheel 11 according to the following equation 3 if the absolute value of the steering torque Td is less than a positive predetermined value Tg. If the absolute value of the steering torque Td is equal to or greater than the positive predetermined value Tg, the calculation is performed according to the following equation 4. Here, Expression 3 is a linear function expression of the steering torque Td, and is a function in which the expected lateral acceleration Gd becomes “0” when the steering torque Td is “0”. Equation 4 is a power function of the steering torque Td, and is continuously connected to Equation 4 at a predetermined value Tg.
Gd = a · Td (| Td | <Tg) Equation 3
Gd = C · Td K (Tg ≦ | Td |) Equation 4

ただし、式３中のaは一次関数の傾きを表す定数であり、式４中のC，Kは定数である。また、前記式３，４中の操舵トルクTdは前記式２を用いて計算した操舵トルクTdの絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数aおよび定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数aおよび定数Cを前記正の定数aおよび定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合、前記式３，４の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込み横加速度Gdを記憶した図３に示すような特性の変換テーブルを用いて、見込み横加速度Gdを計算するようにしてもよい。   However, a in Equation 3 is a constant representing the slope of the linear function, and C and K in Equation 4 are constants. Further, the steering torque Td in the equations 3 and 4 represents the absolute value of the steering torque Td calculated using the equation 2, and if the calculated steering torque Td is positive, the constant a and the constant If C is a positive value and the calculated steering torque Td is negative, the constant a and the constant C are negative values having the same absolute value as the positive constant a and the constant C. In this case, the expected lateral acceleration Gd is calculated using a conversion table having a characteristic as shown in FIG. 3 in which the expected lateral acceleration Gd with respect to the steering torque Td is stored instead of the calculations of the equations 3 and 4. May be.

次に、前記式４で用いたパラメータK，C（所定値K，C）の決め方について説明しておく。なお、このパラメータK，Cの決め方についての説明では、前記式４の操舵トルクTdおよび見込み横加速度Gdについては、単に操舵トルクTおよび横加速度Gとして扱う。前述したウェーバー・ヘフナーの法則によれば、「人間の知覚できる最小の物理量変化ΔSとその時点での物理量Ｓとの比ΔＳ／Ｓは、物理量Ｓの値によらず一定となり、その比ΔＳ／Ｓをウェーバー比という」ことになっている。本発明者等は、操舵トルクおよび横加速度に関し、前記ウェーバー・ヘフナーの法則が成立することを確認するとともに、ウェーバー比を決定するために、次のような実験を、男女、年齢、車両の運転歴などの異なる種々の人間に対して行った。   Next, how to determine the parameters K and C (predetermined values K and C) used in Equation 4 will be described. In the description of how to determine the parameters K and C, the steering torque Td and the expected lateral acceleration Gd in the equation 4 are simply treated as the steering torque T and the lateral acceleration G. According to the above-mentioned Weber-Hefner law, “the ratio ΔS / S between the minimum physical quantity change ΔS perceivable by humans and the physical quantity S at that time is constant regardless of the value of the physical quantity S, and the ratio ΔS / S S is called the Weber ratio. The present inventors confirmed that the above-mentioned Weber-Hefner's law is established with respect to steering torque and lateral acceleration, and in order to determine the Weber ratio, the following experiments were conducted for men and women, age, and vehicle driving. I went to various people with different histories.

操舵トルクに関しては、車両の操舵ハンドルにトルクセンサを組付け、操舵ハンドルに検査用のトルクを外部から付与するとともに同検査用トルクを種々の態様で変化させながら、この検査用トルクに抗して人間が操舵ハンドルに操作力を加えて同操舵ハンドルを回転させないように調整する人間の操舵トルク調整能力を計測した。すなわち、前記状況下で、ある時点での検出操舵トルクをTとし、同検出操舵トルクTからの変化を知覚し得る最小の操舵トルク変化量をΔTとしたときの比の値ΔT／Tすなわちウェーバー比を種々の人間に対して計測した。この実験の結果によれば、操舵ハンドルの操作方向、操舵ハンドルを把持する手の状態、検査用トルクの大きさおよび方向によらず、種々の人間に対してウェーバー比ΔT／Tはほぼ一定の値αとなった。   Regarding the steering torque, a torque sensor is assembled to the steering handle of the vehicle, and an inspection torque is applied to the steering handle from the outside and the inspection torque is changed in various manners against this inspection torque. The human's steering torque adjustment ability was adjusted so that a human does not rotate the steering handle by applying an operating force to the steering handle. That is, in the above situation, the value of the ratio ΔT / T, that is, Weber, where T is the detected steering torque at a certain time and ΔT is the minimum amount of change in steering torque that can be perceived as a change from the detected steering torque T. The ratio was measured for various humans. According to the results of this experiment, the Weber ratio ΔT / T is almost constant for various humans regardless of the direction of operation of the steering wheel, the state of the hand holding the steering wheel, and the magnitude and direction of the inspection torque. The value α was obtained.

横加速度に関しては、運転席の側方に壁部材を設けて同壁部材に人間の肩の押圧力を検出する力センサを組付け、人間に操舵ハンドルを把持させるとともに壁部材の力センサに肩を接触させ、壁部材に検査用の力を人間に対して横方向に外部から付与するとともに同検査用の力を種々の態様で変化させながら、この検査用の力に抗して人間が壁部材を押して壁部材が移動しないように調整する、すなわち姿勢を維持する人間の横力調整能力を計測した。すなわち、前記状況下で、ある時点での外部からの横力に耐えて姿勢を維持する検出力をFとし、同検出力Fからの変化を知覚し得る最小の力変化量をΔFしたときの比の値ΔF／Fすなわちウェーバー比を種々の人間に対して計測した。この実験の結果によれば、壁部材に付与される基準力の大きさおよび方向によらず、種々の人間に対してウェーバー比ΔF／Fはほぼ一定の値βとなった。   Regarding the lateral acceleration, a wall member is provided on the side of the driver's seat, and a force sensor for detecting the pressing force of the human shoulder is assembled to the wall member to allow the human to grasp the steering handle and to the wall member force sensor. The wall is applied to the wall member with the inspection force from the outside in the lateral direction, and the wall is against the inspection force while changing the inspection force in various modes. We adjusted the lateral force adjustment ability of the human to push the member so that the wall member does not move, that is, maintain the posture. That is, under the above situation, when F is the detection force that can withstand lateral force from the outside at a certain time and maintain the posture, and ΔF is the minimum force change amount that can perceive the change from the detection force F The ratio value ΔF / F, the Weber ratio, was measured for various humans. According to the results of this experiment, the Weber ratio ΔF / F was a substantially constant value β for various people regardless of the magnitude and direction of the reference force applied to the wall member.

一方、前記式４を微分するとともに、同微分した式において式４を考慮すると、下記式５が成立する。
ΔG＝C・K・TK−1・ΔT＝G・K・ΔT／T …式５
この式５を変形し、かつ前記実験により求めた操舵トルクに関するウェーバー比ΔT／TをKtとするとともに、横加速度に関するウェーバー比ΔF／FをKaとすると下記式６，７が成立する。
ΔG／G＝K・ΔT／T …式６
K＝Ka／Kt …式７
この式７において、Ktは操舵トルクに関するウェーバー比であるとともに、Kaは横加速度に関するウェーバー比であって、共に定数として与えられるものであるので、これらのウェーバー比Kt，Kaを用いて、前記式７に基づいて係数Kが計算できる。 On the other hand, when the equation 4 is differentiated and the equation 4 is considered in the differentiated equation, the following equation 5 is established.
ΔG = C ・ K ・ T K−1・ ΔT = G ・ K ・ ΔT / T Equation 5
When Expression 5 is modified and the Weber ratio ΔT / T related to the steering torque obtained by the experiment is set to Kt, and the Weber ratio ΔF / F related to the lateral acceleration is set to Ka, the following Expressions 6 and 7 are established.
ΔG / G = K · ΔT / T Equation 6
K = Ka / Kt ... Formula 7
In Equation 7, Kt is the Weber ratio related to the steering torque, and Ka is the Weber ratio related to the lateral acceleration, both of which are given as constants. Therefore, using these Weber ratios Kt and Ka, the above equation is used. The coefficient K can be calculated based on 7.

また、横加速度の設定最大値をGmaxとし、操舵トルクの設定最大値をTmaxとすれば、前記式４から下記式８が導かれる。
C＝Gmax／TmaxK …式８
そして、この式１５においては、GmaxおよびTmaxは予め設定できる定数であり、かつKは前記式７によって計算されるものであるので、定数（係数）Cも計算できる。 Further, if the set maximum value of the lateral acceleration is Gmax and the set maximum value of the steering torque is Tmax, the following expression 8 is derived from the above expression 4.
C = Gmax / Tmax K ... Formula 8
In Equation 15, Gmax and Tmax are constants that can be set in advance, and K is calculated by Equation 7, so that a constant (coefficient) C can also be calculated.

以上のように、操舵トルクTの最大値Tmax、横加速度Gの最大値Gmax、操舵トルクTに関するウェーバー比Kt、および横加速度に関するウェーバー比Kaを設定すれば、前記式４における係数K，Cを計算することができる。したがって、操舵角範囲変換部４１、変位−トルク変換部４２およびトルク−横加速度変換部４３においては、前記式１〜４を用いて、運転者の知覚特性に合った見込み横加速度Gdを計算できる。   As described above, if the maximum value Tmax of the steering torque T, the maximum value Gmax of the lateral acceleration G, the Weber ratio Kt related to the steering torque T, and the Weber ratio Ka related to the lateral acceleration are set, the coefficients K and C in the equation 4 are set. Can be calculated. Therefore, in the steering angle range conversion unit 41, the displacement-torque conversion unit 42, and the torque-lateral acceleration conversion unit 43, the expected lateral acceleration Gd that matches the driver's perceptual characteristics can be calculated using the above-described equations 1-4. .

ふたたび、図２の説明に戻ると、トルク−横加速度変換部４３にて計算された見込み横加速度Gdは、転舵角変換部４４に供給される。転舵角変換部４４は、見込み横加速度Gdを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを計算するものであり、図４に示すように車速Vに応じて変化して見込み横加速度Gdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δと横加速度Gとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部４４は、このテーブルを参照して前記入力した見込み横加速度Gdと車速センサ３３から入力した検出車速Vとに応じた目標転舵角δdを計算する。ただし、前記テーブルに記憶されている横加速度G（見込み横加速度Gd）と目標転舵角δdはいずれも正であるが、転舵角変換部４４から供給される見込み横加速度Gdが負であれば、出力される目標転舵角δdも負となる。   Returning to the description of FIG. 2 again, the expected lateral acceleration Gd calculated by the torque-lateral acceleration conversion unit 43 is supplied to the turning angle conversion unit 44. The turning angle conversion unit 44 calculates the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1 and FW2 necessary for generating the expected lateral acceleration Gd, and changes according to the vehicle speed V as shown in FIG. And a table representing a change characteristic of the target turning angle δd with respect to the expected lateral acceleration Gd. This table is a set of data collected by running the vehicle while changing the vehicle speed V and actually measuring the turning angle δ and the lateral acceleration G of the left and right front wheels FW1, FW2. Then, the turning angle conversion unit 44 calculates a target turning angle δd according to the input expected lateral acceleration Gd and the detected vehicle speed V input from the vehicle speed sensor 33 with reference to this table. However, the lateral acceleration G (expected lateral acceleration Gd) and the target turning angle δd stored in the table are both positive, but the expected lateral acceleration Gd supplied from the turning angle conversion unit 44 is negative. In this case, the output target turning angle δd is also negative.

なお、目標転舵角δdは下記式９に示すように車速Vと横加速度Gに関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、下記式９の演算の実行によっても計算することができる。
δd＝Ｌ・(１＋Ａ・V2)・Ｇd／V2 …式９
ただし、前記式９中のLはホイールベースを示す予め決められた所定値であり、Aは車両の運動性能を示す予め決められた所定値である。 Since the target turning angle δd is a function of the vehicle speed V and the lateral acceleration G as shown in the following formula 9, it can be calculated by executing the calculation of the following formula 9 instead of referring to the table. it can.
δd = L · (1 + A · V 2 ) · Gd / V 2 Equation 9
In Equation 9, L is a predetermined value indicating the wheel base, and A is a predetermined value indicating the motion performance of the vehicle.

このように計算された目標転舵角δdは、転舵制御部５０の転舵角補正部５１に供給される。転舵角補正部５１は、トルク−横加速度変換部４３から見込み横加速度Gdを入力するとともに、横加速度センサ３４によって検出された実横加速度Gをも入力しており、下記式１０の演算を実行して入力した目標転舵角δdを補正し、補正目標転舵角δdaを計算する。
δda＝δd＋H1・(Gd−G) …式１０
ただし、係数H1は予め決められた正の定数であり、実横加速度Gが見込み横加速度Gdに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実横加速度Gが見込み横加速度Gdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込み横加速度Gdに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角がより精度よく確保される。 The target turning angle δd calculated in this way is supplied to the turning angle correction unit 51 of the turning control unit 50. The turning angle correction unit 51 receives the expected lateral acceleration Gd from the torque-lateral acceleration conversion unit 43 and also the actual lateral acceleration G detected by the lateral acceleration sensor 34, and calculates the following equation (10). The target turning angle δd input after execution is corrected, and the corrected target turning angle δda is calculated.
δda = δd + H1 (Gd−G) Equation 10
However, the coefficient H1 is a predetermined positive constant, and when the actual lateral acceleration G is less than the expected lateral acceleration Gd, the coefficient H1 is corrected so that the absolute value of the corrected target turning angle Δda is increased. When the actual lateral acceleration G exceeds the expected lateral acceleration Gd, the correction target turning angle δda is corrected to be smaller. By this correction, the turning angles of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for the expected lateral acceleration Gd are more accurately ensured.

この計算された補正目標転舵角δdaは、駆動制御部５２に供給される。駆動制御部５２は、転舵角センサ３２によって検出された実転舵角δを入力し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が補正目標転舵角δdaに転舵されるように転舵アクチュエータ２１内の電動モータの回転をフィードバック制御する。また、駆動制御部５２は、駆動回路３７から同電動モータに流れる駆動電流も入力し、転舵トルクに対応した大きさの駆動電流が同電動モータに適切に流れるように駆動回路３７をフィードバック制御する。この転舵アクチュエータ２１内の電動モータの駆動制御により、同電動モータの回転は、転舵出力軸２２を介してピニオンギア２３に伝達され、ピニオンギア２３によりラックバー２４を軸線方向に変位させる。そして、このラックバー２４の軸線方向の変位により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は補正目標転舵角δdaに転舵される。   The calculated corrected target turning angle δda is supplied to the drive control unit 52. The drive control unit 52 inputs the actual turning angle δ detected by the turning angle sensor 32, and the electric power in the turning actuator 21 is turned so that the left and right front wheels FW1, FW2 are turned to the corrected target turning angle δda. Feedback control of motor rotation. The drive control unit 52 also inputs a drive current that flows from the drive circuit 37 to the electric motor, and feedback-controls the drive circuit 37 so that a drive current having a magnitude corresponding to the steering torque appropriately flows to the electric motor. To do. By the drive control of the electric motor in the steering actuator 21, the rotation of the electric motor is transmitted to the pinion gear 23 via the steering output shaft 22, and the rack bar 24 is displaced in the axial direction by the pinion gear 23. The left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda by the displacement of the rack bar 24 in the axial direction.

ところで、転舵角変換部４４が目標転舵角δdを決定するために用いる前記式９は、前記式２，４を用いて、下記式１１に示すように変形することができる。
δd＝(Ｌ・(１＋Ａ・V2)／V2)・C・TdK＝(Ｌ・(１＋Ａ・V2)／V2)・C・((Tmax／θmax(V))・θ)K …式１１
これによれば、目標転舵角δdは、車速Vおよび操舵角θに依存し、ウェーバー・ヘフナーの法則に従って非線形的に（べき乗関数的に）変化する。一般的に、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が非線形に変化する転舵角δに基づいて転舵制御される場合には、車速Vの変化に対して転舵角δの変化特性が変化するため、運転者による車両の旋回制御が難しくなる場合がある。 By the way, the equation 9 used by the turning angle conversion unit 44 to determine the target turning angle δd can be modified as shown in the following equation 11 using the equations 2 and 4.
δd = (L ・ (1 + A ・ V 2 ) / V 2 ) ・ C ・ Td K = (L ・ (1 + A ・ V 2 ) / V 2 ) ・ C ・ ((Tmax / θmax (V)) ・ θ) K ... Formula 11
According to this, the target turning angle δd depends on the vehicle speed V and the steering angle θ, and changes nonlinearly (power function) according to the Weber-Hefner law. In general, when the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered based on a non-linearly varying turning angle δ, the change characteristic of the turning angle δ changes with respect to the change in the vehicle speed V. It may be difficult for a person to turn the vehicle.

このような車両の旋回制御の難しさは、運転者による操舵操作に伴って発生するヨーレートの変化量（以下、この変化量をヨーレートゲインという）の大きさを用いて評価することができる。すなわち、転舵角δが非線形に変化する状況では、車速Vの変化に応じてヨーレートゲインが大きくなる場合があり、このヨーレートゲインの増大が車両の旋回制御を難しくする。これに対して、本実施形態における車両の操舵装置においては、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が非線形に変化する目標転舵角δdに基づいて転舵制御されるものの、前記式１１に示したように、目標転舵角δdが車速Vとべき乗関係にある操舵ハンドル１１の操舵可能範囲に基づいて計算されることにより、車速Vの変化に対するヨーレートゲインの増大を効果的に抑制することができる。以下、このヨーレートゲインの抑制について詳細に説明する。   Such difficulty in turning control of the vehicle can be evaluated by using a magnitude of a change amount of the yaw rate generated in accordance with the steering operation by the driver (hereinafter, this change amount is referred to as a yaw rate gain). That is, in a situation where the turning angle δ changes nonlinearly, the yaw rate gain may increase in accordance with the change in the vehicle speed V, and this increase in yaw rate gain makes it difficult to control the turning of the vehicle. In contrast, in the vehicle steering apparatus according to the present embodiment, the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered based on the target turning angle δd that changes nonlinearly. By calculating the target turning angle δd based on the steerable range of the steering handle 11 having a power-law relationship with the vehicle speed V, an increase in the yaw rate gain with respect to the change in the vehicle speed V can be effectively suppressed. Hereinafter, the suppression of the yaw rate gain will be described in detail.

ヨーレートゲインは、上述したように、運転者による操舵操作に伴って発生するるヨーレートの変化量であるため、単位操舵角θあたりのヨーレートの変化量として定義することができる。ここで、ヨーレートγは、横加速度Gと車速Vとを用いた下記式１２によって表すことができる。
γ＝G／V …式１２
そして、この式１２の横加速度Gに対して、前記式４によって表される見込み横加速度Gdを代入するとともに、前記式１，２を用いて式を整理すると、見込み横加速度Gdに対応するヨーレートγは、下記式１３によって表すことができる。
γ＝Gd／V＝C・((Tmax／(θmax0・V0))・θ・Vn)K／V …式１３ As described above, the yaw rate gain is the amount of change in the yaw rate that occurs in association with the steering operation by the driver, and thus can be defined as the amount of change in the yaw rate per unit steering angle θ. Here, the yaw rate γ can be expressed by the following equation 12 using the lateral acceleration G and the vehicle speed V.
γ = G / V (12)
Then, while substituting the expected lateral acceleration Gd represented by the equation 4 into the lateral acceleration G of the equation 12 and rearranging the equations using the equations 1 and 2, the yaw rate corresponding to the expected lateral acceleration Gd. γ can be expressed by Equation 13 below.
γ = Gd / V = C · ((Tmax / (θmax0 · V0)) · θ · V n ) K / V Equation 13

これにより、見込み横加速度Gdで旋回する車両におけるヨーレートゲインYgは、前記式１３の両辺を操舵角θで除した下記式１４に従って計算することができる。
Yg＝γ／θ＝C・((Tmax／(θmax0・V0))・θ・Vn)K／(V・θ) …式１４
そして、前記式１４をさらに整理すると、ヨーレートゲインYgは下記式１５のように示すことができる。
Yg＝C・(Tmax／(θmax0・V0))K・θ(K−1)・V(n・K−1) …式１５ As a result, the yaw rate gain Yg in a vehicle turning at the expected lateral acceleration Gd can be calculated according to the following equation 14 obtained by dividing both sides of the equation 13 by the steering angle θ.
Yg = γ / θ = C · ((Tmax / (θmax0 · V0)) · θ · V n ) K / (V · θ) (14)
Further, when the above equation 14 is further arranged, the yaw rate gain Yg can be expressed as the following equation 15.
Yg = C ・ (Tmax / (θmax0 ・ V0)) K・ θ (K−1)・ V (n ・ K−1)

ここで、前記式１５中のV(n・K−1)のべき指数nは、1／K以下の値に設定される。この場合、例えば、nを1／Kに設定すると、ヨーレートゲインYgは下記式１６にように示すことができる。
Yg＝C・(Tmax／(θmax0・V0)) K・θ(K−1) …式１６
前記式１６によれば、検出車速Vの変化に依存する項がなくなり、ヨーレートゲインYgは、操舵角θの変化にのみ依存して変化するものとなる。より具体的に説明すると、ヨーレートゲインYgは、図５に示すように、車速依存性に関して車速Vの変化に対して一定の値で変化する。また、操舵角依存性に関して、ヨーレートゲインYgは、操舵角θの減少に伴って小さな値に変化し、操舵角θの増大に伴ってある程度大きな値に変化する。 Here, the exponent n of V (n · K−1) in the equation 15 is set to a value of 1 / K or less. In this case, for example, when n is set to 1 / K, the yaw rate gain Yg can be expressed by the following equation 16.
Yg = C · (Tmax / (θmax0 · V0)) K · θ (K−1) Equation 16
According to the equation 16, there is no term depending on the change in the detected vehicle speed V, and the yaw rate gain Yg changes only depending on the change in the steering angle θ. More specifically, as shown in FIG. 5, the yaw rate gain Yg changes at a constant value with respect to the change in the vehicle speed V with respect to the vehicle speed dependency. Regarding the steering angle dependency, the yaw rate gain Yg changes to a small value as the steering angle θ decreases, and changes to a large value as the steering angle θ increases.

一方、nを1／K未満の値として1／(b・K)に設定した場合には、前記式１５に従って、ヨーレートゲインYgは下記式１７によって示すことができる。なお、bは、１よりも大きな値である。
Yg＝C・(Tmax／(θmax0・V0))K・θ(K−1)／V(1−(1／b)) …式１７
前記式１７によれば、ヨーレートゲインYgは、検出車速Vと操舵角θとに依存して変化するものとなる。より具体的に説明すると、ヨーレートゲインYgは、図６に示すように、車速依存性に関して、車速Vが小さくなるのに伴ってある程度大きな値に変化し、車速Vが大きくなるに伴って小さな値に変化する。また、操舵角依存性に関して、ヨーレートゲインYgは、操舵角θの減少に伴って小さな値に変化し、操舵角θの増大に伴ってある程度大きな値に変化する。 On the other hand, when n is set to 1 / (b · K) as a value less than 1 / K, the yaw rate gain Yg can be expressed by the following Expression 17 according to Expression 15. Note that b is a value larger than 1.
Yg = C ・ (Tmax / (θmax0 ・ V0)) K・ θ (K−1) / V (1− (1 / b)) Equation 17
According to the equation 17, the yaw rate gain Yg changes depending on the detected vehicle speed V and the steering angle θ. More specifically, as shown in FIG. 6, the yaw rate gain Yg changes to a certain value as the vehicle speed V decreases, and decreases as the vehicle speed V increases, as shown in FIG. To change. Regarding the steering angle dependency, the yaw rate gain Yg changes to a small value as the steering angle θ decreases, and changes to a large value as the steering angle θ increases.

このように、操舵ハンドル１１の操舵可能範囲を、車速Vに応じて変化させる、すなわち、車速Vとべき乗関係にある最大操舵角θmax(V)によって規定することによって、見込み横加速度Gdで旋回するときのヨーレートゲインYgの増大を抑制することができる。言い換えれば、車速Vのべき指数nを1／K以下の値に設定することによって、ヨーレートゲインYgを車速Vの増大に対して減少させたり、車速Vの変化に対してヨーレートゲインYgが一定となるように、ヨーレートゲインYgの変化特性を任意に設定することができる。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が非線形に変化する目標転舵角δdで転舵制御される場合であっても、全車速域に渡り、旋回に伴うヨーレートゲインYgの増大を効果的に抑制することができ、運転者は、極めて容易に、車両の旋回制御を行うことができる。   In this way, the steerable range of the steering wheel 11 is changed according to the vehicle speed V, that is, by being defined by the maximum steering angle θmax (V) that is in a power relation with the vehicle speed V, the vehicle turns with the expected lateral acceleration Gd. The increase in yaw rate gain Yg at the time can be suppressed. In other words, by setting the exponent n of the vehicle speed V to a value equal to or less than 1 / K, the yaw rate gain Yg is decreased as the vehicle speed V increases, or the yaw rate gain Yg is constant as the vehicle speed V changes. As described above, the change characteristic of the yaw rate gain Yg can be arbitrarily set. As a result, even when the left and right front wheels FW1, FW2 are steered at a target turning angle δd that changes nonlinearly, the increase in the yaw rate gain Yg accompanying turning is effectively suppressed over the entire vehicle speed range. Thus, the driver can control the turning of the vehicle very easily.

次に、反力制御部６０を説明する。操舵角センサ３１によって検出された操舵角θは、最大操舵角計算部６１に供給される。最大操舵角計算部６１は、前記式１と同様な下記式１８に従って操舵ハンドル１１の最大操舵角θmax(V)を計算する。
θmax(V)＝θmax0・V0／Vn …式１８
この場合も、前記式１８中のθmax0は予め設定された所定の基準操舵角の絶対値を表し、V0は予め設定された所定の車速である。また、前記式１８中のnも、前記式１と同様に、車速Vの任意のべき指数であり、n≦1／Kに設定されるパラメータである。 Next, the reaction force control unit 60 will be described. The steering angle θ detected by the steering angle sensor 31 is supplied to the maximum steering angle calculator 61. The maximum steering angle calculation unit 61 calculates the maximum steering angle θmax (V) of the steering wheel 11 according to the following equation 18 similar to the equation 1.
θmax (V) = θmax0 · V0 / V n Equation 18
Also in this case, θmax0 in the equation 18 represents an absolute value of a predetermined reference steering angle set in advance, and V0 is a predetermined vehicle speed set in advance. Further, n in the equation 18 is also an arbitrary exponent of the vehicle speed V, as in the equation 1, and is a parameter set to n ≦ 1 / K.

このように計算された最大操舵角θmax(V)は、変位−トルク変換部６２に供給される。変位−トルク変換部６１は、供給された最大操舵角θmax(V)を用いて、前記式２と同様な下記式１９に従って、操舵角θの関数である反力トルクTzを計算する。
Tz＝(Tmax／θmax(V))・θ …式１９
ただし、前記式１９中のTmaxは、前記式２と同様に、実験によって予め決定される反力トルクの最大値である。なお、前記式１９中の操舵角θは、前記検出操舵角θの絶対値を表すものである。 The maximum steering angle θmax (V) calculated in this way is supplied to the displacement-torque converter 62. The displacement-torque converter 61 uses the supplied maximum steering angle θmax (V) to calculate a reaction force torque Tz that is a function of the steering angle θ according to the following equation 19 similar to the equation 2.
Tz = (Tmax / θmax (V)) · θ Equation 19
However, Tmax in the equation 19 is the maximum value of the reaction torque determined in advance by experiments, as in the equation 2. Note that the steering angle θ in the equation 19 represents the absolute value of the detected steering angle θ.

このように、計算された反力トルクTzは、駆動制御部６３に供給される。駆動制御部６３は、駆動回路３６から反力アクチュエータ１３内の電動モータに流れる駆動電流を入力し、同電動モータに反力トルクTzに対応した駆動電流が流れるように駆動回路３６をフィードバック制御する。この反力アクチュエータ１３内の電動モータの駆動制御により、同電動モータは、操舵入力軸１２を介して操舵ハンドル１１に反力トルクTzを付与する。したがって、運転者は、このように変化する反力トルクTzと等しいトルクを操舵ハンドル１１に加えながら、操舵ハンドル１１を回動操作することになる。   Thus, the calculated reaction force torque Tz is supplied to the drive control unit 63. The drive control unit 63 inputs a drive current that flows from the drive circuit 36 to the electric motor in the reaction force actuator 13 and feedback-controls the drive circuit 36 so that a drive current corresponding to the reaction force torque Tz flows through the electric motor. . By the drive control of the electric motor in the reaction force actuator 13, the electric motor applies a reaction force torque Tz to the steering handle 11 via the steering input shaft 12. Therefore, the driver turns the steering wheel 11 while applying a torque equal to the reaction force torque Tz that changes in this way to the steering wheel 11.

以上の説明からも理解できるように、第１実施形態によれば、感覚適合制御部４０の最大操舵角計算部４１が、前記式１に従って、検出された車速Vとべき乗関係にある最大操舵角θmax(V)を計算する。これにより、運転者が操舵ハンドル１１に入力し得る操舵角θの操舵可能範囲を車速Vに応じて変更することができる。そして、この変更された操舵可能範囲内で入力された操舵ハンドル１１に対する操舵角θは、変位−トルク変換部４２により、前記式２に従って操舵トルクTdに変換される。この変換された操舵トルクTdは、トルク−横加速度変換部４３により、前記式４に従って操舵トルクTdとべき乗関係にある見込み横加速度Gdに変換される。そして、転舵角変換部４４は、前記式９に従い、見込み横加速度Gdに基づいて目標転舵角δdを計算する。   As can be understood from the above description, according to the first embodiment, the maximum steering angle calculation unit 41 of the sensory adaptation control unit 40 has a maximum steering angle that is in a power relation with the detected vehicle speed V according to the equation (1). Calculate θmax (V). Thus, the steerable range of the steering angle θ that can be input to the steering handle 11 by the driver can be changed according to the vehicle speed V. Then, the steering angle θ with respect to the steering wheel 11 input within the changed steerable range is converted into the steering torque Td by the displacement-torque conversion unit 42 according to the equation (2). The converted steering torque Td is converted by the torque-lateral acceleration conversion unit 43 into the expected lateral acceleration Gd that is in a power relation with the steering torque Td according to the equation 4. Then, the turning angle conversion unit 44 calculates the target turning angle δd based on the expected lateral acceleration Gd according to the equation 9.

したがって、転舵制御部５０によって、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標転舵角δd（補正目標転舵角δda）に転舵されて車両が旋回すると、この旋回により、運転者には、前記ウェーバー・ヘフナーの法則による「与えられた刺激の物理量」として見込み横加速度Gdが与えられる。そして、この見込み横加速度Gdは操舵ハンドル１１への操舵角θに対してべき乗関数的に変化するものであるので、運転者は、人間の知覚特性に合った横加速度Gを知覚しながら、操舵ハンドル１１を操作できる。その結果、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドル１１を操作できるので、車両の運転が簡単になる。   Therefore, when the vehicle is turned by turning the left and right front wheels FW1, FW2 to the target turning angle δd (corrected target turning angle δda) by the turning control unit 50, the turning causes the Weber Expected lateral acceleration Gd is given as “physical quantity of given stimulus” according to Hefner's law. The expected lateral acceleration Gd changes in a power function with respect to the steering angle θ to the steering handle 11, so that the driver can perform steering while perceiving the lateral acceleration G that matches human perception characteristics. The handle 11 can be operated. As a result, the driver can operate the steering handle 11 in accordance with human perceptual characteristics, and thus driving of the vehicle is simplified.

ところで、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が非線形に転舵された場合には、運転者による操舵ハンドル１１の操作に応じて旋回する車両に発生するヨーレートγの変化量を表すヨーレートゲインYgが、車速Vの変化に依存して変化する。そして、このようにヨーレートゲインYgが例えば増大すると、運転者による操舵ハンドル１１の操作に応じて車両が急峻に旋回するようになる。   By the way, when the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered nonlinearly, the yaw rate gain Yg representing the amount of change in the yaw rate γ generated in the vehicle turning according to the operation of the steering handle 11 by the driver is the vehicle speed V. It changes depending on the change. When the yaw rate gain Yg increases, for example, the vehicle turns sharply according to the operation of the steering handle 11 by the driver.

これに対して、運転者による操舵ハンドル１１の操舵可能範囲は、最大操舵角θmax(V)が計算されることによって車速Vに対してべき乗関数的に変更される。そして、この操舵可能範囲内の操舵角θは、べき乗関係ある見込み横加速度Gdに変換される。ここで、前記式１中のべき指数nは、前記式４中のべき指数Kの逆数(1／K)以下の値に設定することにより、車速Vの変化に対する見込み横加速度Gdの変化特性を緩やかとすることができる。これにより、この見込み横加速度Gdを用いて計算した目標転舵角δdの車速Vに対する変化特性も緩やかとすることができる。   On the other hand, the steerable range of the steering wheel 11 by the driver is changed in a power function with respect to the vehicle speed V by calculating the maximum steering angle θmax (V). Then, the steering angle θ within the steerable range is converted into a predicted lateral acceleration Gd having a power relationship. Here, the exponent n in Equation 1 is set to a value equal to or less than the reciprocal (1 / K) of the exponent K in Equation 4, so that the change characteristic of the expected lateral acceleration Gd with respect to the change in the vehicle speed V can be obtained. It can be gradual. Thereby, the change characteristic with respect to the vehicle speed V of the target turning angle δd calculated by using the expected lateral acceleration Gd can also be moderated.

したがって、べき指数nを任意に設定することにより、前記式１５に示したヨーレートゲインYgの車速Vの変化に対する変化特性を、運転者が車両を容易に旋回させることができるように変更することが可能となる。このように、ヨーレートゲインYgの車速Vに対する変化特性を任意に変更できることにより、ヨーレートゲインYgの増大を効果的に抑制することができる。この結果、車両が急峻に旋回することが確実に防止され、運転者は、車両の旋回挙動の乱れを気にすることなく、操舵ハンドル１１を操作することができる。したがって、運転者は、車両を簡単に運転することができる。   Therefore, by arbitrarily setting the exponent n, the change characteristic of the yaw rate gain Yg shown in the equation 15 with respect to the change in the vehicle speed V can be changed so that the driver can easily turn the vehicle. It becomes possible. As described above, since the change characteristic of the yaw rate gain Yg with respect to the vehicle speed V can be arbitrarily changed, an increase in the yaw rate gain Yg can be effectively suppressed. As a result, it is reliably prevented that the vehicle turns sharply, and the driver can operate the steering handle 11 without worrying about disturbance of the turning behavior of the vehicle. Therefore, the driver can drive the vehicle easily.

また、反力制御部６０においては、最大操舵角計算部６１が前記式１８に従って最大操舵角θmax(V)を計算し、変位−トルク変換部６２が前記式１９に従って操舵可能範囲内における適切な反力トルクTzを計算する。これにより、運転者は、操舵ハンドル１１を操作することによって、ヨーレートゲインYgの変化特性が変更された場合であっても、適切に操舵ハンドル１１を操作することができる。   Further, in the reaction force control unit 60, the maximum steering angle calculation unit 61 calculates the maximum steering angle θmax (V) according to the equation 18, and the displacement-torque conversion unit 62 performs an appropriate operation within the steerable range according to the equation 19. Calculate reaction torque Tz. Thus, the driver can operate the steering handle 11 appropriately by operating the steering handle 11 even when the change characteristic of the yaw rate gain Yg is changed.

b．第２実施形態
次に、上記第１実施形態における運動状態量としての横加速度に代えて、ヨーレートを用いた本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態においては、図１に破線で示すように、上記第１実施形態における横加速度センサ３４に代えて、運転者が知覚し得る運動状態量である実ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ３８を備えている。他の構成については上記第１実施形態と同じであるが、電子制御ユニット３５にて実行されるコンピュータプログラムは上記第１実施形態の場合と若干異なる。 b. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention using a yaw rate instead of the lateral acceleration as the motion state quantity in the first embodiment will be described. In the second embodiment, as indicated by a broken line in FIG. 1, instead of the lateral acceleration sensor 34 in the first embodiment, a yaw rate sensor that detects an actual yaw rate γ that is a motion state quantity that can be perceived by the driver. 38. Other configurations are the same as those in the first embodiment, but the computer program executed by the electronic control unit 35 is slightly different from that in the first embodiment.

この第２実施形態においては、電子制御ユニット３５にて実行されるコンピュータプログラムが図７の機能ブロック図により示されている。この場合、感覚適合制御部７０において、最大操舵角計算部７１は、下記式２０を用いて、車速センサ３３によって検出された車速Vに応じた操舵ハンドル１１の最大操舵角θmax(V)を計算する。
θmax(V)＝θmax0・Vn …式２０
ここで、前記式２０中のθmax0は予め設定された所定の基準操舵角の絶対値を表し、V0は予め設定された所定の車速である。また、前記式２０中のnは車速Vの任意のべき指数であり、n≦1／Kに設定されるパラメータである。なお、べき指数nは、「１」よりも小さな値に設定されるとよい。そして、前記式２０によれば、最大操舵角θmax(V)は、車速Vに対してべき乗関数的に変化し、この最大操舵角θmax(V)によって操舵ハンドル１１を操作し得る操舵可能範囲が規定される。 In the second embodiment, the computer program executed by the electronic control unit 35 is shown by the functional block diagram of FIG. In this case, in the sensory adaptation control unit 70, the maximum steering angle calculation unit 71 calculates the maximum steering angle θmax (V) of the steering handle 11 according to the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 33 using the following equation 20. To do.
θmax (V) = θmax0 · V n Equation 20
Here, θmax0 in the equation 20 represents an absolute value of a predetermined reference steering angle set in advance, and V0 is a predetermined vehicle speed set in advance. Further, n in the equation 20 is an arbitrary exponent of the vehicle speed V, and is a parameter set to n ≦ 1 / K. The power index n is preferably set to a value smaller than “1”. According to the equation 20, the maximum steering angle θmax (V) changes in a power function with respect to the vehicle speed V, and a steerable range in which the steering handle 11 can be operated with the maximum steering angle θmax (V) is obtained. It is prescribed.

このように計算された最大操舵角θmax(V)は、上記第１実施形態の変位−トルク変換部４２と同様に機能する変位−トルク変換部７２に供給される。変位−トルク変換部７２は、前記式２を用いて、操舵トルクTdを計算する。   The maximum steering angle θmax (V) calculated in this way is supplied to the displacement-torque converter 72 that functions in the same manner as the displacement-torque converter 42 of the first embodiment. The displacement-torque conversion unit 72 calculates the steering torque Td using the equation (2).

また、この第２実施形態においては、上記第１実施形態のトルク−横加速度変換部４３に代えてトルク−ヨーレート変換部７３が設けられている。このトルク−ヨーレート変換部７３は、変位−トルク変換部７２にて計算された操舵トルクTdを用いて、運転者が操舵ハンドル１１の回動操作により見込んでいる見込みヨーレートγdを、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg未満であれば下記式２１従って計算し、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg以上であれば下記式２２に従って計算する。ここで、式２１は上記第１実施形態と同じく操舵トルクTdの一次関数式であって操舵トルクTdが「０」のときに見込みヨーレートγdが「０」となる関数である。また、式２２は上記第１実施形態と同じく操舵トルクTdのべき乗関数であり、式２１と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
γd＝a・Td （｜Td｜＜Tg） …式２１
γd＝C・TdK （Tg≦｜Td｜） …式２２ In the second embodiment, a torque-yaw rate conversion unit 73 is provided instead of the torque-lateral acceleration conversion unit 43 of the first embodiment. The torque-yaw rate conversion unit 73 uses the steering torque Td calculated by the displacement-torque conversion unit 72 to calculate the expected yaw rate γd that the driver expects by the turning operation of the steering handle 11 as the steering torque Td. If the absolute value is less than the positive predetermined value Tg, the calculation is performed according to the following equation 21. If the absolute value of the steering torque Td is greater than the positive predetermined value Tg, the calculation is performed according to the following equation 22. Here, Expression 21 is a linear function expression of the steering torque Td as in the first embodiment, and is a function in which the expected yaw rate γd becomes “0” when the steering torque Td is “0”. Further, Expression 22 is a power function of the steering torque Td as in the first embodiment, and is continuously connected to Expression 21 at a predetermined value Tg.
γd = a · Td (| Td | <Tg) Equation 21
γd = C · Td K (Tg ≦ | Td |) Equation 22

ただし、式２１中のaは一次関数の傾きを表す定数であり、式２２中のC，Kは，上記第１実施形態と同じく定数である。また、前記式２１，２２中の操舵トルクTdは前記式２を用いて計算された操舵トルクTdの絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数aおよび定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数aおよび定数Cを前記正の定数aおよび定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合も、前記式２１，２２の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込みヨーレートγdを記憶した図８に示すような特性の変換テーブルを用いて、見込みヨーレートγdを計算するようにしてもよい。   However, a in Expression 21 is a constant representing the slope of the linear function, and C and K in Expression 22 are constants as in the first embodiment. The steering torque Td in the equations 21 and 22 represents the absolute value of the steering torque Td calculated using the equation 2. If the calculated steering torque Td is positive, the constant a and The constant C is a positive value, and if the calculated steering torque Td is negative, the constant a and the constant C are negative values having the same absolute value as the positive constant a and the constant C. In this case, the expected yaw rate γd is calculated using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 8 in which the expected yaw rate γd with respect to the steering torque Td is stored instead of the calculations of the equations 21 and 22. Also good.

また、転舵角変換部７４は、見込みヨーレートγdを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを計算するものであり、図９に示すように車速Vに応じて変化して見込みヨーレートγdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δとヨーレートγとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部７４は、このテーブルを参照して、前記入力した見込みヨーレートγdと車速センサ３３から入力した検出車速Vに対応した目標転舵角δdを計算する。また、前記テーブルに記憶されているヨーレートγ（見込みヨーレートγd）と目標転舵角δdはいずれも正であるが、トルク−ヨーレート変換部７３から供給される見込みヨーレートγdが負であれば、出力される目標転舵角δdも負となる。   Further, the turning angle conversion unit 74 calculates the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for generating the expected yaw rate γd, and changes according to the vehicle speed V as shown in FIG. And a table representing the change characteristic of the target turning angle δd with respect to the expected yaw rate γd. This table is a set of data collected by actually measuring the turning angle δ and the yaw rate γ of the left and right front wheels FW1 and FW2 while running the vehicle while changing the vehicle speed V. Then, the turning angle conversion unit 74 refers to this table, and calculates the target turning angle δd corresponding to the input expected yaw rate γd and the detected vehicle speed V input from the vehicle speed sensor 33. The yaw rate γ (estimated yaw rate γd) and the target turning angle δd stored in the table are both positive, but if the expected yaw rate γd supplied from the torque-yaw rate converter 73 is negative, the output The target turning angle δd to be performed is also negative.

なお、下記式２３に示すように、転舵角δは車速Vとヨーレートγの関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、下記式２３の演算の実行によって見込みヨーレートγdを発生させる目標転舵角δdを計算することができる。
δd＝Ｌ・(１＋Ａ・V2)・γd／V …式２３
ただし、前記式２３においても、Lはホイールベースを示す予め決められた所定値であり、Aは車両の運動性能を表す予め決められた所定値である。 Since the turning angle δ is a function of the vehicle speed V and the yaw rate γ as shown in the following equation 23, the expected yaw rate γd is generated by executing the calculation of the following equation 23 instead of referring to the table. The target turning angle δd can be calculated.
δd = L · (1 + A · V 2 ) · γd / V Equation 23
In Equation 23, L is a predetermined value indicating the wheel base, and A is a predetermined value indicating the motion performance of the vehicle.

そして、この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部５０の転舵角補正部５３に供給される。転舵角補正部５３は、トルク−ヨーレート変換部７３から見込みヨーレートγdを入力するとともに、ヨーレートセンサ３８によって検出された実ヨーレートγをも入力しており、下記式２４の演算を実行して、入力した目標転舵角δdを補正して補正目標転舵角δdaを計算する。
δda＝δd＋H2・(γd−γ) …式２４
ただし、係数H2は予め決められた正の定数であり、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込みヨーレートγdに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δがより精度よく確保される。 Then, the calculated target turning angle δd is supplied to the turning angle correction unit 53 of the turning control unit 50. The turning angle correction unit 53 receives the expected yaw rate γd from the torque-yaw rate conversion unit 73 and also the actual yaw rate γ detected by the yaw rate sensor 38, and executes the calculation of the following equation 24. The corrected target turning angle δda is calculated by correcting the input target turning angle δd.
δda = δd + H 2 (γd−γ) Equation 24
However, the coefficient H2 is a predetermined positive constant, and when the actual yaw rate γ is less than the expected yaw rate γd, the coefficient H2 is corrected so that the absolute value of the corrected target turning angle δda becomes larger. Further, when the actual yaw rate γ exceeds the expected yaw rate γd, the correction target turning angle δda is corrected to be smaller. By this correction, the turning angle δ of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for the expected yaw rate γd is more accurately ensured.

そして、この第２実施形態においても、車両の旋回時におけるヨーレートゲインYgの変化特性は車速Vに応じて任意に設定することができる。このことを、以下に具体的に説明する。   Also in the second embodiment, the change characteristic of the yaw rate gain Yg when the vehicle is turning can be arbitrarily set according to the vehicle speed V. This will be specifically described below.

見込みヨーレートγdで旋回する車両におけるヨーレートゲインYgは、下記式２５に従って計算することができる。
Yg＝γ／θ＝C・(Tmax／(θmax0・Vn)・θ)K／θ …式２５
そして、前記式２５をさらに整理すると、ヨーレートゲインYgは下記式２６のように示すことができる。
Yg＝C・(Tmax／θmax0)K・θ(K−1)／V(n・K) …式２６ The yaw rate gain Yg in a vehicle turning at the expected yaw rate γd can be calculated according to the following equation 25.
Yg = γ / θ = C · (Tmax / (θmax0 · V n ) · θ) K / θ Equation 25
Further, when formula 25 is further arranged, the yaw rate gain Yg can be expressed as the following formula 26.
Yg = C ・ (Tmax / θmax0) K・ θ (K−1) / V (n ・ K)

ここで、前記式２６中のV(n・K)のべき指数nも、上記第１実施形態と同様に、1／K以下の値に設定される。この場合、例えば、nを1／Kに設定すると、ヨーレートゲインYgは下記式２７にように示すことができる。
Yg＝C・(Tmax／θmax0)K・θ(K−1)／V …式２７
一方、nを1／K未満の値として、上記第１実施形態と同様に、1／(b・K)に設定した場合には、前記式２６に従って、ヨーレートゲインYgは下記式２８によって示すことができる。なお、bは、１よりも大きな値である。
Yg＝C・((Tmax／θmax0)K・θ(K−1)／V(1／b) …式２８ Here, the exponent n of V (n · K) in the equation 26 is also set to a value of 1 / K or less, as in the first embodiment. In this case, for example, when n is set to 1 / K, the yaw rate gain Yg can be expressed by the following Expression 27.
Yg = C · (Tmax / θmax0) K · θ (K−1) / V Equation 27
On the other hand, when n is set to a value less than 1 / K and set to 1 / (b · K) as in the first embodiment, the yaw rate gain Yg is expressed by the following equation 28 according to the equation 26. Can do. Note that b is a value larger than 1.
Yg = C ・ ((Tmax / θmax0) K・ θ (K−1) / V (1 / b)

このように、前記式２７，２８によれば、ヨーレートゲインYgは、検出車速Vと操舵角θとに依存して変化するものとなる。より具体的に説明すると、ヨーレートゲインYgは、車速依存性に関して、車速Vが小さくなるのに伴って大きな値に変化し、車速Vが大きくなるに伴って小さな値に変化する。また、操舵角依存性に関して、ヨーレートゲインYgは、操舵角θの減少に伴って小さな値に変化し、操舵角θの増大に伴ってある程度大きな値に変化する。   As described above, according to the equations 27 and 28, the yaw rate gain Yg changes depending on the detected vehicle speed V and the steering angle θ. More specifically, the yaw rate gain Yg changes to a larger value as the vehicle speed V becomes smaller and changes to a smaller value as the vehicle speed V becomes larger with respect to the vehicle speed dependency. Regarding the steering angle dependency, the yaw rate gain Yg changes to a small value as the steering angle θ decreases, and changes to a large value as the steering angle θ increases.

したがって、上記第１実施形態と同様に、操舵ハンドル１１の操舵可能範囲を、車速Vに応じて変化させる、すなわち、車速Vとべき乗関係にある最大操舵角θmax(V)によって規定することによって、見込みヨーレートγdで旋回するときのヨーレートゲインYgの増大を抑制することができる。より具体的には、車速Vのべき指数nを1／K以下の値に設定することによって、ヨーレートゲインYgを車速Vの増大に対して減少させるように、ヨーレートゲインYgの変化特性を任意に設定することができる。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が非線形に変化する目標転舵角δdで転舵制御される場合であっても、全車速域に渡り、旋回に伴うヨーレートゲインYgの増大を効果的に抑制することができ、運転者は、極めて容易に、車両の旋回制御を行うことができる。   Therefore, as in the first embodiment, by changing the steerable range of the steering handle 11 according to the vehicle speed V, that is, by defining the maximum steering angle θmax (V) that is in a power relation with the vehicle speed V, An increase in the yaw rate gain Yg when turning at the expected yaw rate γd can be suppressed. More specifically, the change characteristic of the yaw rate gain Yg is arbitrarily set so that the yaw rate gain Yg is decreased as the vehicle speed V increases by setting the exponent n of the vehicle speed V to 1 / K or less. Can be set. As a result, even when the left and right front wheels FW1, FW2 are steered at a target turning angle δd that changes nonlinearly, the increase in the yaw rate gain Yg accompanying turning is effectively suppressed over the entire vehicle speed range. Thus, the driver can control the turning of the vehicle very easily.

また、この第２実施形態における反力制御部６０においては、最大操舵角計算部６４が、前記式２０と同様な下記式２９に従って操舵ハンドル１１の最大操舵角θmax(V)を計算する。
θmax(V)＝θmax0・Vn …式２９
この場合も、前記式２９中のθmax0は予め設定された所定の基準操舵角の絶対値を表し、V0は予め設定された所定の車速である。また、前記式２９中のnも、前記式２０と同様に、車速Vの任意のべき指数であり、n≦1／Kに設定されるパラメータである。 Further, in the reaction force control unit 60 in the second embodiment, the maximum steering angle calculation unit 64 calculates the maximum steering angle θmax (V) of the steering wheel 11 according to the following equation 29 similar to the equation 20.
θmax (V) = θmax0 · V n Equation 29
Also in this case, θmax0 in the equation 29 represents an absolute value of a predetermined reference steering angle set in advance, and V0 is a predetermined vehicle speed set in advance. Further, n in the equation 29 is also an arbitrary exponent of the vehicle speed V, as in the equation 20, and is a parameter set to n ≦ 1 / K.

また、電子制御ユニット３５にて実行される他のプログラム処理については上記第１実施形態の場合と同じである。そして、図７の機能ブロック図において、上記第１実施形態の図２と同じ符号を付してその説明を省略する。   The other program processing executed by the electronic control unit 35 is the same as that in the first embodiment. In the functional block diagram of FIG. 7, the same reference numerals as those in FIG. 2 of the first embodiment are given, and the description thereof is omitted.

このように、第２実施形態においても、ヨーレートゲインYgの変化特性を車速Vに応じて任意に変更することができる。したがって、運転者は、容易に車両を旋回させることができて、簡単に運転することができる。さらに、その他の具体的な作用効果についても、上記第１実施形態の横加速度をヨーレートに換えた点を除けば、同じである。   Thus, also in the second embodiment, the change characteristic of the yaw rate gain Yg can be arbitrarily changed according to the vehicle speed V. Therefore, the driver can easily turn the vehicle and can drive easily. Further, other specific functions and effects are the same except that the lateral acceleration of the first embodiment is changed to the yaw rate.

c．第３実施形態
次に、上記第１実施形態における運動状態量としての横加速度に代えて、旋回曲率を用いた本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態においても、上記第１実施形態と同様に図１に示すように構成されている。ただし、電子制御ユニット３５にて実行されるコンピュータプログラムが上記第１実施形態の場合とは若干異なる。 c. Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention using a turning curvature instead of the lateral acceleration as the motion state quantity in the first embodiment will be described. The third embodiment is also configured as shown in FIG. 1 as in the first embodiment. However, the computer program executed by the electronic control unit 35 is slightly different from the case of the first embodiment.

この第３実施形態においては、電子制御ユニット３５にて実行されるコンピュータプログラムが図１０の機能ブロック図により示されている。この場合、感覚適合制御部８０において、最大操舵角計算部７１は、前記式１と同様の下記式３０を用いて、車速センサ３３によって検出された車速Vとべき乗関係にある操舵ハンドル１１の最大操舵角θmax(V)を計算する。
θmax(V)＝θmax0・V0／Vn …式３０
ただし、この第３実施形態においては、前記式３０中の車速Vのべき指数nは、n≦−(1／K)に設定されるパラメータである。そして、この第３実施形態においても、前記式３０によれば、最大操舵角θmax(V)は、車速Vに対してべき乗関数的に変化し、この最大操舵角θmax(V)によって操舵ハンドル１１を操作し得る操舵可能範囲が規定される。 In the third embodiment, the computer program executed by the electronic control unit 35 is shown by the functional block diagram of FIG. In this case, in the sensory adaptation control unit 80, the maximum steering angle calculation unit 71 uses the following equation 30 similar to the equation 1 to calculate the maximum of the steering handle 11 having a power relationship with the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 33. Calculate the steering angle θmax (V).
θmax (V) = θmax0 · V0 / V n Equation 30
However, in this third embodiment, the exponent n of the vehicle speed V in the equation 30 is a parameter set to n ≦ − (1 / K). Also in the third embodiment, according to the equation 30, the maximum steering angle θmax (V) changes in a power function with respect to the vehicle speed V, and the steering handle 11 is changed by the maximum steering angle θmax (V). A steerable range in which can be operated is defined.

このように計算された最大操舵角θmax(V)は、上記第１実施形態の変位−トルク変換部４２と同様に機能する変位−トルク変換部８２に供給される。変位−トルク変換部８２は、前記式２を用いて、操舵トルクTdを計算する。   The maximum steering angle θmax (V) calculated in this way is supplied to a displacement-torque converter 82 that functions in the same manner as the displacement-torque converter 42 of the first embodiment. The displacement-torque conversion unit 82 calculates the steering torque Td using the equation (2).

また、この第３実施形態においては、上記第１実施形態のトルク−横加速度変換部４３に代えてトルク−旋回曲率変換部８３が設けられている。このトルク−旋回曲率変換部８３は、変位−トルク変換部８２にて計算された操舵トルクTdを用いて、運転者が操舵ハンドル１１の回動操作により見込んでいる見込み旋回曲率ρdを、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg未満であれば下記式３１に従って計算し、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値Tg以上であれば下記式３２に従って計算する。ここで、式３１は上記第１実施形態と同じく操舵トルクTdの一次関数であって操舵トルクTdが「０」のときに見込み旋回曲率ρdが「０」となる関数である。また、式３２は、上記各実施形態と同じく操舵トルクTdのべき乗関数であり、式３１と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
ρd＝a・Td （｜Td｜＜Tg） …式３１
ρd＝C・TdK （Tg≦｜Td｜） …式３２ In the third embodiment, a torque-turning curvature converter 83 is provided in place of the torque-lateral acceleration converter 43 of the first embodiment. The torque-turning curvature conversion unit 83 uses the steering torque Td calculated by the displacement-torque conversion unit 82 to calculate the expected turning curvature ρd that the driver expects by turning the steering handle 11 as the steering torque. If the absolute value of Td is less than the positive predetermined value Tg, the calculation is performed according to the following formula 31. If the absolute value of the steering torque Td is greater than the positive small predetermined value Tg, the calculation is performed according to the following formula 32. Here, Expression 31 is a linear function of the steering torque Td as in the first embodiment, and is a function in which the expected turning curvature ρd becomes “0” when the steering torque Td is “0”. Further, Expression 32 is a power function of the steering torque Td as in the above-described embodiments, and is continuously connected to Expression 31 with a predetermined value Tg.
ρd = a · Td (| Td | <Tg) Equation 31
ρd = C · Td K (Tg ≦ | Td |) Equation 32

ただし、式３１中のaは一次関数の傾きを表す定数であり、式３２中のC，Kは，上記第１実施形態と同じく定数である。また、この場合も、前記式３１，３２中の操舵トルクTdは前記式２を用いて計算した操舵トルクTdの絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数aおよび定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数aおよび定数Cを前記正の定数aおよび定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合も、前記式３１，３２の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込み旋回曲率ρdを記憶した図１１に示すような特性の変換テーブルを用いて、見込み旋回曲率ρdを計算するようにしてもよい。 However, a in Equation 31 is a constant representing the slope of the linear function, and C and K in Equation 32 are constants as in the first embodiment. Also in this case, the steering torque Td in the equations 31 and 32 represents the absolute value of the steering torque Td calculated using the equation 2, and if the calculated steering torque Td is positive, The constants a and C are set to positive values, and if the calculated steering torque Td is negative, the constants a and C are set to negative values having the same absolute value as the positive constants a and C. In this case as well, the expected turning curvature ρd is calculated by using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 11 in which the expected turning curvature ρd with respect to the steering torque Td is stored instead of the calculations of the equations 31 and 32. It may be.

また、転舵角変換部８４は、見込み旋回曲率ρdを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを計算するものであり、図１２に示すように車速Vに応じて変化して見込み旋回曲率ρdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δと旋回曲率ρとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部８４は、このテーブルを参照して、前記入力した見込み旋回曲率ρdと車速センサ３３から入力した検出車速Vとに対応した目標転舵角δdを計算する。また、前記テーブルに記憶されている旋回曲率ρ（見込み旋回曲率ρd）と目標転舵角δdはいずれも正であるが、トルク−旋回曲率変換部８３から供給される見込み旋回曲率ρdが負であれば、出力される目標転舵角δdも負となる。   Further, the turning angle conversion unit 84 calculates the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1 and FW2 necessary for generating the expected turning curvature ρd, according to the vehicle speed V as shown in FIG. There is a table that changes and represents the change characteristic of the target turning angle δd with respect to the expected turning curvature ρd. This table is a set of data collected by actually measuring the turning angle δ and the turning curvature ρ of the left and right front wheels FW1 and FW2 while the vehicle is running while changing the vehicle speed V. Then, the turning angle conversion unit 84 refers to this table and calculates a target turning angle δd corresponding to the input expected turning curvature ρd and the detected vehicle speed V input from the vehicle speed sensor 33. The turning curvature ρ (expected turning curvature ρd) and the target turning angle δd stored in the table are both positive, but the expected turning curvature ρd supplied from the torque-turning curvature conversion unit 83 is negative. If so, the output target turning angle δd is also negative.

なお、目標転舵角δdは下記式３３に示すように車速Vと旋回曲率ρの関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、下記式３３の演算の実行によっても計算することができる。
δd＝Ｌ・(１＋Ａ・V2)・ρd …式３３
ただし、前記式３２においても、Lはホイールベースを示す予め決められた所定値であり、Ａは車両の運動性能を表す予め決められた所定値である。 Since the target turning angle δd is a function of the vehicle speed V and the turning curvature ρ as shown in the following equation 33, it can be calculated by executing the operation of the following equation 33 instead of referring to the table. it can.
δd = L · (1 + A · V 2 ) · ρd Equation 33
However, also in the equation 32, L is a predetermined value indicating the wheel base, and A is a predetermined value indicating the motion performance of the vehicle.

この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部５０の転舵角補正部５４に供給される。転舵角補正部５４は、トルク−旋回曲率変換部８３から見込み旋回曲率ρdを入力するとともに、旋回曲率計算部５５から実旋回曲率ρも入力する。旋回曲率計算部５５は、横加速度センサ３４によって検出された横加速度Gと、または、ヨーレートセンサ３８によって検出されたヨーレートγと、車速センサ３３によって検出された車速Vとを用いて、下記式３３の演算の実行により実旋回曲率ρを計算して転舵角補正部５４に出力する。
ρ＝G／V2またはρ＝γ／V …式３４ The calculated target turning angle δd is supplied to the turning angle correction unit 54 of the turning control unit 50. The turning angle correction unit 54 receives the expected turning curvature ρd from the torque-turning curvature conversion unit 83 and also receives the actual turning curvature ρ from the turning curvature calculation unit 55. The turning curvature calculation unit 55 uses the lateral acceleration G detected by the lateral acceleration sensor 34, the yaw rate γ detected by the yaw rate sensor 38, and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 33, and the following equation 33 By executing this calculation, the actual turning curvature ρ is calculated and output to the turning angle correction unit 54.
ρ = G / V 2 or ρ = γ / V Equation 34

そして、転舵角補正部５４は、下記式３４の演算を実行して、入力した目標転舵角δdを補正して補正目標転舵角δdaを計算する。
δda＝δd＋H3・(ρd−ρ) …式３５
ただし、係数H3は予め決められた正の定数であり、実旋回曲率ρが見込み旋回曲率ρに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実旋回局率ρが見込み旋回曲率ρdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込み旋回曲率ρdに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角がより精度よく確保される。 And the turning angle correction | amendment part 54 performs the calculation of following formula 34, correct | amends the input target turning angle (delta) d, and calculates corrected target turning angle (delta) da.
δda = δd + H3 · (ρd−ρ) Equation 35
However, the coefficient H3 is a positive constant determined in advance. When the actual turning curvature ρ is less than the expected turning curvature ρ, the coefficient H3 is corrected so that the absolute value of the corrected target turning angle δda becomes larger. When the actual turning station rate ρ exceeds the expected turning curvature ρd, the absolute value of the corrected target turning angle δda is corrected to be smaller. By this correction, the turning angles of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for the expected turning curvature ρd are more accurately ensured.

また、電子制御ユニット３５にて実行される他のプログラム処理については上記第１実施形態の場合と同じである。そして、図１０の機能ブロック図において、上記第１実施形態の図２と同一の符号を付してその説明を省略する。   The other program processing executed by the electronic control unit 35 is the same as that in the first embodiment. In the functional block diagram of FIG. 10, the same reference numerals as those in FIG. 2 of the first embodiment are given, and the description thereof is omitted.

そして、この第３実施形態においても、車両の旋回時におけるヨーレートゲインYgの変化特性は車速Vに応じて任意に設定することができる。このことを、以下に具体的に説明する。   Also in the third embodiment, the change characteristic of the yaw rate gain Yg when the vehicle is turning can be arbitrarily set according to the vehicle speed V. This will be specifically described below.

ヨーレートγは、前記式３４に基づき、旋回曲率ρと車速Vとを用いた下記式３６によって表すことができる。
γ＝ρ・V …式３６
そして、この式３６の旋回曲率ρに対して、前記式３２によって表される見込み旋回曲率ρdを代入するとともに、前記式３０および前記式２を用いて式を整理すると、見込み旋回曲率ρdに対応するヨーレートγは、下記式３７によって表すことができる。
γ＝ρd・V＝C・((Tmax／(θmax0・V0))・θ・Vn)K・V …式３７ The yaw rate γ can be expressed by the following equation 36 using the turning curvature ρ and the vehicle speed V based on the equation 34.
γ = ρ · V Equation 36
When the expected turning curvature ρd represented by the expression 32 is substituted for the turning curvature ρ of the expression 36, and the expression is rearranged using the expression 30 and the expression 2, it corresponds to the expected turning curvature ρd. The yaw rate γ to be expressed can be expressed by the following equation 37.
γ = ρd · V = C · ((Tmax / (θmax0 · V0)) · θ · V n) K · V ... formula 37

これにより、見込み旋回曲率ρdで旋回する車両におけるヨーレートゲインYgは、前記式３７の両辺を操舵角θで除した下記式３８に従って計算することができる。
Yg＝γ／θ＝C・((Tmax／(θmax0・V0))・θ・Vn)K・V／θ …式３８
そして、前記式３８をさらに整理すると、ヨーレートゲインYgは下記式３９のように示すことができる。
Yg＝C・((Tmax／(θmax0・V0))K・θ(K−1)・V(n・K＋1) …式３９ Thereby, the yaw rate gain Yg in a vehicle turning with the expected turning curvature ρd can be calculated according to the following equation 38 obtained by dividing both sides of the equation 37 by the steering angle θ.
Yg = γ / θ = C · ((Tmax / (θmax0 · V0)) · θ · V n ) K · V / θ Equation 38
Further, when the equation 38 is further arranged, the yaw rate gain Yg can be expressed as the following equation 39.
Yg = C ・ ((Tmax / (θmax0 ・ V0)) K・ θ (K−1)・ V (n ・ K + 1)

ここで、前記式３９中のV(n・K＋1)のべき指数nは、−(1／K)以下の値に設定される。この場合、例えば、nを−(1／K)に設定すると、ヨーレートゲインYgは下記式４０にように示すことができる。
Yg＝C・(Tmax／θmax0)K・θ(K−1) …式４０
前記式４０によれば、検出車速Vの変化に依存する項がなくなり、ヨーレートゲインYgは、操舵角θの変化にのみ依存して変化するものとなる。より具体的に説明すると、ヨーレートゲインYgは、車速依存性に関して車速Vの変化に対して一定の値で変化する。また、操舵角依存性に関して、ヨーレートゲインYgは、操舵角θの減少に伴って小さな値に変化し、操舵角θの増大に伴ってある程度大きな値に変化する。 Here, the exponent n of V (n · K + 1) in the equation 39 is set to a value of − (1 / K) or less. In this case, for example, when n is set to − (1 / K), the yaw rate gain Yg can be expressed by the following equation 40.
Yg = C ・ (Tmax / θmax0) K・ θ (K−1) Equation 40
According to the equation 40, there is no term depending on the change in the detected vehicle speed V, and the yaw rate gain Yg changes depending only on the change in the steering angle θ. More specifically, the yaw rate gain Yg changes at a constant value with respect to the change in the vehicle speed V with respect to the vehicle speed dependency. Regarding the steering angle dependency, the yaw rate gain Yg changes to a small value as the steering angle θ decreases, and changes to a large value as the steering angle θ increases.

一方、nを−(1／K)未満の値として−(b／K)に設定した場合には、前記式３９に従って、ヨーレートゲインYgは下記式４１によって示すことができる。なお、bは、１よりも大きな値である。
Yg＝C・((Tmax／(θmax0・V0))K・θ(K−1)／V(b−1) …式４１
前記式４１によれば、ヨーレートゲインYgは、検出車速Vと操舵角θとに依存して変化するものとなる。より具体的に説明すると、ヨーレートゲインYgは、車速依存性に関して、車速Vが小さくなるのに伴ってある程度大きな値に変化し、車速Vが大きくなるに伴って小さな値に変化する。また、操舵角依存性に関して、ヨーレートゲインYgは、操舵角θの減少に伴って小さな値に変化し、操舵角θの増大に伴ってある程度大きな値に変化する。 On the other hand, when n is set to − (b / K) as a value less than − (1 / K), the yaw rate gain Yg can be expressed by the following equation 41 according to the equation 39. Note that b is a value larger than 1.
Yg = C · ((Tmax / (θmax0 · V0)) K · θ (K−1) / V (b−1) Equation 41
According to the equation 41, the yaw rate gain Yg changes depending on the detected vehicle speed V and the steering angle θ. More specifically, regarding the vehicle speed dependency, the yaw rate gain Yg changes to a large value to some extent as the vehicle speed V decreases, and changes to a small value as the vehicle speed V increases. Regarding the steering angle dependency, the yaw rate gain Yg changes to a small value as the steering angle θ decreases, and changes to a large value as the steering angle θ increases.

このように、第３実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、ヨーレートゲインYgの変化特性を車速Vに応じて任意に変更することができる。したがって、運転者は、容易に車両を旋回させることができて、簡単に運転することができる。さらに、その他の具体的な作用効果についても、上記第１実施形態の横加速度を旋回曲率に換えた点を除けば、同じである。   As described above, also in the third embodiment, the change characteristic of the yaw rate gain Yg can be arbitrarily changed according to the vehicle speed V, as in the first embodiment. Therefore, the driver can easily turn the vehicle and can drive easily. Further, other specific operational effects are the same except that the lateral acceleration of the first embodiment is replaced with the turning curvature.

次に、操舵ハンドル１１の操作入力値として操舵トルクTを利用するようにした上記第１、第２および第３実施形態の変形例について説明する。この変形例においては、図１に破線で示すように、操舵入力軸１２に組み付けられて操舵ハンドル１１に入力された操舵トルクを検出して操舵トルクTとして出力する操舵トルクセンサ３９を備えている。他の構成については上記第１、第２および第３実施形態と同じであるが、電子制御ユニット３５にて実行されるコンピュータプログラムは上記第１、第２および第３実施形態の場合と若干異なる。なお、この変形例の説明においては、上記第１実施形態を代表的に例示して説明するが、第２および第３実施形態においても同様に構成することにより同様の効果を得ることができる。   Next, modifications of the first, second, and third embodiments in which the steering torque T is used as the operation input value of the steering handle 11 will be described. In this modification, as shown by a broken line in FIG. 1, a steering torque sensor 39 that is assembled to the steering input shaft 12 and detects the steering torque input to the steering handle 11 and outputs the steering torque T is provided. . Other configurations are the same as those in the first, second, and third embodiments, but the computer program executed by the electronic control unit 35 is slightly different from those in the first, second, and third embodiments. . In the description of this modification, the first embodiment will be described as a representative example, but the same effect can be obtained by similarly configuring the second and third embodiments.

この変形例の場合には、前記コンピュータプログラムを表す図２の機能ブロック図において、感覚適合制御部４０に変位−トルク変換部４２は設けられておらず、トルク−横加速度変換部４３が、上記第１実施形態における変位−トルク変換部４２にて計算される操舵トルクTdに代えて、操舵トルクセンサ３９によって検出された操舵トルクTを用いた式３，４の演算の実行により見込み横加速度Gdを計算する。なお、この場合も、式３，４の演算の実行に代え、図４に示す特性を表すテーブルを用いて見込み横加速度Gdを計算するようにしてもよい。また、電子制御ユニット３５にて実行される他のプログラム処理については上記第１実施形態の場合と同じである。   In the case of this modification, in the functional block diagram of FIG. 2 representing the computer program, the sensory adaptation control unit 40 is not provided with the displacement-torque conversion unit 42, and the torque-lateral acceleration conversion unit 43 is Instead of the steering torque Td calculated by the displacement-torque converter 42 in the first embodiment, the expected lateral acceleration Gd is obtained by executing the calculations of equations 3 and 4 using the steering torque T detected by the steering torque sensor 39. Calculate In this case as well, the expected lateral acceleration Gd may be calculated using a table representing the characteristics shown in FIG. The other program processing executed by the electronic control unit 35 is the same as that in the first embodiment.

この変形例によれば、最大操舵角計算部４１によって計算された操作可能範囲内で検出された操舵トルクTがトルク−横加速度変換部４３によって見込み横加速度Gdに変換され、転舵角変換部４４、転舵角補正部５１および駆動制御部５２により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は補正目標転舵角δdaに転舵される。したがって、この変形例においても、変位−トルク変換部４２が省略されたこと以外、上記第１実施形態と同様に作動するため、上記第1実施形態と同様の効果が期待される。   According to this modification, the steering torque T detected within the operable range calculated by the maximum steering angle calculation unit 41 is converted to the expected lateral acceleration Gd by the torque-lateral acceleration conversion unit 43, and the turning angle conversion unit 44. The left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda by the turning angle correction unit 51 and the drive control unit 52. Therefore, also in this modified example, since the operation is the same as in the first embodiment except that the displacement-torque conversion unit 42 is omitted, the same effect as in the first embodiment is expected.

さらに、上記第１、第２および第３実施形態による車両の操舵制御と、前記変形例による車両の操舵制御とを切り替え可能にしてもよい。すなわち、操舵角センサ３１と操舵トルクセンサ３９の両方を備え、例えば、上記第１実施形態のように変位−トルク変換部４２にて計算される操舵トルクTdを用いて見込み横加速度Ｇdを計算する場合と、操舵トルクセンサ３９によって出力された操舵トルクTを用いて見込み横加速度Ｇdを計算する場合とを切り替えて利用可能とすることもできる。この場合、前記切り替えを、運転者の意思により、または車両の車速Vに応じて自動的に切り替えるようにするとよい。この場合においても、操舵角θに基づいて計算される操舵トルクTdまたは操舵トルクセンサ３９から出力された操舵トルクTは、トルク−横加速度変換部４３によって、例えば、図４に示す変換テーブルに基づいて見込み横加速度Gdが計算されるため、前記切り替えに伴う違和感を覚えることがない。   Furthermore, the vehicle steering control according to the first, second, and third embodiments and the vehicle steering control according to the modification may be switchable. That is, both the steering angle sensor 31 and the steering torque sensor 39 are provided, and for example, the expected lateral acceleration Gd is calculated using the steering torque Td calculated by the displacement-torque conversion unit 42 as in the first embodiment. It is also possible to switch between the case and the case where the expected lateral acceleration Gd is calculated using the steering torque T output by the steering torque sensor 39. In this case, the switching may be performed automatically according to the driver's intention or according to the vehicle speed V of the vehicle. Also in this case, the steering torque Td calculated based on the steering angle θ or the steering torque T output from the steering torque sensor 39 is based on, for example, the conversion table shown in FIG. Therefore, since the expected lateral acceleration Gd is calculated, there is no sense of discomfort associated with the switching.

さらに、本発明の実施にあたっては、上記第１ないし第３実施形態及びそれらの変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。   Furthermore, in carrying out the present invention, the present invention is not limited to the first to third embodiments and modifications thereof, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

例えば、上記第１ないし第３実施形態およびそれらの変形例においては、車両を操舵するために回動操作される操舵ハンドル１１を用いるようにした。しかし、これに代えて、例えば、直線的に変位するジョイスティックタイプの操舵ハンドルを用いてもよいし、その他、運転者によって操作されるとともに車両に対する操舵を指示できるものであれば、いかなるものを用いてもよい。   For example, in the first to third embodiments and the modifications thereof, the steering handle 11 that is turned to steer the vehicle is used. However, instead of this, for example, a joystick-type steering handle that is linearly displaced may be used, or any other one that can be operated by the driver and instructed to steer the vehicle is used. May be.

また、上記第１ないし第３実施形態およびそれらの変形例においては、転舵アクチュエータ２１を用いて転舵出力軸２２を回転させることにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するようにした。しかし、これに代えて、転舵アクチュエータ１３を用いてラックバー２３をリニアに変位させることにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するようにしてもよい。   In the first to third embodiments and the modifications thereof, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered by rotating the steered output shaft 22 using the steered actuator 21. However, instead of this, the left and right front wheels FW1, FW2 may be steered by linearly displacing the rack bar 23 using the steered actuator 13.

さらに、上記第１ないし第３実施形態およびそれらの変形例においては、人間が知覚し得る車両の運動状態量として、横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率をそれぞれ単独で用いるようにした。しかし、これらの車両の運動状態量を、運転者による選択操作により切り換え、または車両の走行状態に応じて自動的に切り換えて、車両の操舵制御を行なうようにしてもよい。車両の走行状態に応じて自動的に切り換える場合、例えば、車両の低速走行時には前記運動状態量として旋回曲率を用い、車両の中速走行時には前記運動状態量としてヨーレートを用い、かつ車両の高速走行時には前記運動状態量として横加速度を用いるようにする。これによれば、車両の走行状態に応じて適切な車両の操舵制御がなされ、車両の運転がより易しくなる。   Further, in the first to third embodiments and the modifications thereof, the lateral acceleration, the yaw rate, and the turning curvature are each independently used as the motion state quantity of the vehicle that can be perceived by a human. However, the vehicle steering control may be performed by switching the amount of motion state of these vehicles by a selection operation by the driver or by automatically switching according to the traveling state of the vehicle. When switching automatically according to the running state of the vehicle, for example, the turning curvature is used as the motion state quantity when the vehicle is running at low speed, the yaw rate is used as the motion state quantity when the vehicle is running at medium speed, and the vehicle is running at high speed. Sometimes, lateral acceleration is used as the motion state quantity. According to this, appropriate steering control of the vehicle is performed according to the running state of the vehicle, and the driving of the vehicle becomes easier.

本発明の第１ないし第３実施形態に共通の車両の操舵装置の概略図である。It is the schematic of the steering apparatus of the vehicle common to 1st thru | or 3rd embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係り、図１の電子制御ユニットにて実行されるコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram functionally representing computer program processing executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention. 操舵トルクと見込み横加速度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between steering torque and estimated lateral acceleration. 見込み横加速度と目標転舵角の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a prospective lateral acceleration and a target turning angle. 車速の変化に対するヨーレートゲインの変化特性であって、車速Vのべき指数nが1／Kに設定された場合の変化特性を示すグラフである。5 is a graph showing a change characteristic of a yaw rate gain with respect to a change in vehicle speed when the exponent n of the vehicle speed V is set to 1 / K. 車速の変化に対するヨーレートゲインの変化特性であって、車速Vのべき指数nが1／K未満に設定された場合の変化特性を示すグラフである。6 is a graph showing a change characteristic of a yaw rate gain with respect to a change in vehicle speed when the exponent n of the vehicle speed V is set to be less than 1 / K. 本発明の第２実施形態に係り、図１の電子制御ユニットにて実行されるコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。FIG. 9 is a functional block diagram functionally representing computer program processing executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to the second embodiment of the present invention. 操舵トルクと見込みヨーレートの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between steering torque and estimated yaw rate. 見込みヨーレートと目標転舵角の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an expected yaw rate and a target turning angle. 本発明の第３実施形態に係り、図１の電子制御ユニットにて実行されるコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram functionally representing computer program processing executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to a third embodiment of the present invention. 操舵トルクと見込み旋回曲率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between steering torque and prospective turning curvature. 見込み旋回曲率と目標転舵角の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a prospective turning curvature and a target turning angle.

符号の説明Explanation of symbols

ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、１１…操舵ハンドル、１２…操舵入力軸、１３…反力アクチュエータ、２１…転舵アクチュエータ、２２…転舵出力軸、３１…操舵角センサ、３２…転舵角センサ、３３…車速センサ、３４…横加速度センサ、３５…電子制御ユニット、３８…操舵トルクセンサ、３９…ヨーレートセンサ、４０…感覚適合制御部、４１，７１，８１…最大操舵角計算部、４２，７２，８２…変位−トルク変換部、４３…トルク−横加速度変換部、４４，７４，８４…転舵角変換部、７３…トルク−ヨーレート変換部、８３…トルク−旋回曲率変換部、５０…転舵制御部、５１，５３，５４…転舵角補正部、６０…反力制御部、６１，６４…最大操舵角計算部、６２…変位−トルク変換部。
FW1, FW2 ... front wheels, 11 ... steering handle, 12 ... steering input shaft, 13 ... reaction actuator, 21 ... steering actuator, 22 ... steering output shaft, 31 ... steering angle sensor, 32 ... steering angle sensor, 33 ... Vehicle speed sensor, 34 ... Lateral acceleration sensor, 35 ... Electronic control unit, 38 ... Steering torque sensor, 39 ... Yaw rate sensor, 40 ... Sensory adaptation control unit, 41, 71, 81 ... Maximum steering angle calculation unit, 42, 72, DESCRIPTION OF SYMBOLS 82 ... Displacement-torque conversion part, 43 ... Torque-lateral acceleration conversion part, 44, 74, 84 ... Steering angle conversion part, 73 ... Torque-yaw rate conversion part, 83 ... Torque-turning curvature conversion part, 50 ... Steering Control part, 51, 53, 54 ... Steering angle correction part, 60 ... Reaction force control part, 61, 64 ... Maximum steering angle calculation part, 62 ... Displacement-torque conversion part.

Claims (6)

車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、同操舵ハンドルの操作に対して反力を付与する反力アクチュエータと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動して前記転舵輪を非線形的に転舵制御する制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記制御装置を、
前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、
車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記操舵ハンドルの操作可能範囲を決定するための値であって、車両の車速とべき乗関係にある最大操作入力値を、前記検出された車速を用いて計算する最大操作入力値計算手段と、
車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて運転者によって入力された操作入力値と所定の非線形関係にある車両の見込み運動状態量を、前記検出された操作入力値と前記計算された最大操作入力値とを用いて計算する運動状態量計算手段と、
前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な前記転舵輪の転舵角を、前記計算された見込み運動状態量を用いて計算する転舵角計算手段と、
前記計算された転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算された転舵角に転舵する転舵制御手段とで構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。 A steering handle that is operated by a driver to steer the vehicle, a reaction force actuator that applies a reaction force to the operation of the steering handle, a turning actuator for turning steered wheels, and the steering handle In a steering-by-wire vehicle steering apparatus comprising a control device that drives the steering actuator in response to the operation of the steering wheel to control the steered wheels in a non-linear manner, the control device comprises:
An operation input value detecting means for detecting an operation input value of a driver for the steering wheel;
Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed of the vehicle;
A maximum operation input value calculation means for calculating a maximum operation input value that is a value for determining an operable range of the steering wheel and that is in a power relation with a vehicle speed of the vehicle, using the detected vehicle speed;
The detected operation is a predicted motion state quantity of the vehicle that represents a motion state of the vehicle perceived by the driver in relation to the turning of the vehicle and has a predetermined nonlinear relationship with an operation input value input by the driver. An exercise state quantity calculating means for calculating using an input value and the calculated maximum operation input value;
A turning angle calculation means for calculating a turning angle of the steered wheels necessary for the vehicle to move with the calculated expected motion state quantity, using the calculated expected motion state quantity;
A steering-by-wire system comprising: a steering control unit configured to control the steering actuator according to the calculated turning angle and to turn the steered wheels to the calculated turning angle. Vehicle steering device. 請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記見込み運動状態量は、運転者によって入力された操作入力値とべき乗関係にあり、
前記車両の車速と前記最大操作入力値とは、前記見込み運動状態量と操作入力値との間のべき乗関係を決定するべき指数の逆数をべき指数とするべき乗関係であることを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。 The steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to claim 1,
The expected motion state quantity is in a power relation with the operation input value input by the driver,
Steering characterized in that the vehicle speed of the vehicle and the maximum operation input value are a power relationship in which a reciprocal of an index for determining a power relationship between the expected motion state quantity and the operation input value is a power index. A steering device for a by-wire vehicle. 請求項１または請求項２に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記車両の車速と前記最大操作入力値との間のべき乗関係を決定するべき指数は、所定の値以下に設定されることを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。 In the steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to claim 1 or 2,
An index for determining a power relation between the vehicle speed of the vehicle and the maximum operation input value is set to be equal to or less than a predetermined value. 請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記操作入力値検出手段を、前記操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサで構成するとともに、
前記運動状態量計算手段を、
前記計算された最大操作入力値を用いて前記検出された変位量を前記操舵ハンドルに付与される操作力に変換する操作力変換手段と、前記変換された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段とを備えて構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。 The steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to claim 1,
The operation input value detection means includes a displacement amount sensor that detects the displacement amount of the steering wheel,
The motion state quantity calculating means,
An operation force converting means for converting the detected displacement amount into an operation force applied to the steering handle using the calculated maximum operation input value, and converting the converted operation force into the expected motion state amount. A steering-by-wire vehicle steering apparatus characterized by comprising a motion state quantity converting means. 請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記見込み運動状態量は、車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率のうちのいずれか一つであるステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。 The steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to claim 1,
The predicted motion state quantity is a steering-by-wire vehicle steering apparatus that is one of a lateral acceleration, a yaw rate, and a turning curvature of the vehicle. 請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記制御装置は、さらに、
前記最大操作入力値計算手段によって計算された最大操作入力値と前記検出された操作入力値とを用いて、前記操舵ハンドルに付与する反力を計算する反力計算手段と、
前記計算された反力に応じて前記反力アクチュエータを制御して前記操舵ハンドルに同計算された反力を付与する反力制御手段とを備えることを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
The steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to claim 1,
The control device further includes:
Reaction force calculation means for calculating a reaction force applied to the steering wheel using the maximum operation input value calculated by the maximum operation input value calculation means and the detected operation input value;
A steering-by-wire vehicle steering apparatus comprising: a reaction force control unit that controls the reaction force actuator according to the calculated reaction force to apply the calculated reaction force to the steering handle. .
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