JP4231422B2 - Vehicle steering device - Google Patents

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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、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転舵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 relates to a steering wheel operated by a driver to steer a vehicle, a steering actuator for steering a steered wheel, and a steered wheel by driving and controlling the steered actuator according to the operation of the steering handle. The present invention relates to a steering device for a steering-by-wire vehicle including a steering control device for steering the vehicle.

近年、この種のステアリングバイワイヤ方式を採用した操舵装置の開発は、積極的に行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なっている。   In recent years, the development of steering devices that employ this type of steering-by-wire 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 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転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、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なっている。   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.

しかしながら、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の応答性としては、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-described 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, although the steering control of these front wheels has removed the mechanical connection between the conventional steering wheel and the steered wheels, the response of the steering of the front wheels to the operation of the steering wheel is the operation position of the steering wheel. Alternatively, the basic technical idea of determining the front wheel turning angle according to the operating force is exactly the same, and in these turning methods, the front wheel turning angle is determined according to human sensory characteristics. 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.

また、上記従来の装置においては、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。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、車両の運転を難しくしていた。   Further, in the above-described conventional apparatus, 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. 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, making it difficult to drive the vehicle.

また、上記従来の装置においては、操舵装置自体に異常が発生した場合に、運転者に対して発生した異常を知らせる手段を備えていない。一般的に、ステアリングバイワイヤ方式を採用した操舵装置においては、フェールセーフ機構としてシステムを多重化することが行われている。そして、通常使用される主転舵系に異常が発生した場合には、例えば、待機系に切り替えることにより車両を安全に走行させることが可能となる。このとき、異常が発生していることを運転者に知らせる手段としては、例えば、操舵ハンドルの反力トルク（操舵トルク）を大きく（所謂、重く）することが考えられる。   Further, the conventional apparatus does not include means for notifying the driver of the abnormality that has occurred when an abnormality has occurred in the steering device itself. In general, in a steering apparatus that employs a steering-by-wire system, a system is multiplexed as a fail-safe mechanism. If an abnormality occurs in the main steering system that is normally used, for example, the vehicle can be safely driven by switching to the standby system. At this time, as means for notifying the driver that an abnormality has occurred, for example, increasing the reaction torque (steering torque) of the steering wheel can be considered.

しかしながら、上記従来の操舵装置において、単に操舵ハンドルの反力トルク（操舵トルク）を大きく変更する場合には、この変更に併せて操舵装置の転舵アクチュエータの作動状態も変更される場合がある。すなわち、上記従来の操舵装置は、操舵ハンドルの操作に対する転舵輪の応答性として、操舵ハンドルの操作位置または操作力に対応させて転舵輪の転舵角を決定しているため、運転者が操舵ハンドルを操舵し難くなると、これに併せて転舵アクチュエータの作動量が制限されることになる。このため、車両性能（例えば、操舵ハンドルの戻り、直進性など）に多大な影響を与える場合があり、車両の運動特性が悪化する可能性がある。また、一方で、車両性能に影響を与えない程度に操舵トルクを大きくする場合には、運転者に対する異常発生の警報として機能しない場合がある。   However, in the conventional steering device, when the reaction torque (steering torque) of the steering wheel is simply changed, the operating state of the steering actuator of the steering device may be changed in accordance with this change. In other words, the conventional steering device determines the turning angle of the steered wheels in response to the steering wheel operating position or operating force as the response of the steered wheels to the steering wheel operation. When it becomes difficult to steer the steering wheel, the operation amount of the steering actuator is limited accordingly. For this reason, the vehicle performance (for example, the return of the steering wheel, the straightness, etc.) may be greatly affected, and the motion characteristics of the vehicle may be deteriorated. On the other hand, if the steering torque is increased to such an extent that it does not affect the vehicle performance, it may not function as an abnormality alarm for the driver.

特開２０００−８５６０４号公報JP 2000-85604 A 特開平１１−１２４０４７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-124047

本発明者等は、上記問題に対処するために、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、人間の知覚特性に合わせて車両を操舵することができる車両の操舵装置の研究に取り組んだ。このような人間の知覚特性に関し、ウェーバー・ヘフナー（Weber-Fechner）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いわれている。言い換えれば、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指数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。本発明者等は、このウェーバー・ヘフナーの法則を車両の操舵装置に適用し、次のようなことを発見した。   In order to cope with the above problem, the present inventors have worked on research on a vehicle steering apparatus that can steer a vehicle in accordance with human perceptual characteristics in response to a steering wheel operation by a driver. Regarding such human perception characteristics, according to Weber-Fechner's law, it is said that the human sensory quantity is proportional to the logarithm of the physical quantity of the given stimulus. In other words, if the physical quantity of a stimulus given to a human being is changed exponentially with respect to the human operating quantity, the relationship between the operating quantity and the physical quantity can be matched to the human perceptual characteristics. The present inventors have applied the Weber-Hefner's law to a vehicle steering system and discovered the following.

車両の運転にあたっては、操舵ハンドルの操作によって車両は旋回し、この車両の旋回によって横加速度、ヨーレート、旋回曲率などの車両の運動状態量が変化し、運転者はこの車両の運動状態量を触覚および視覚により感じ取るものである。したがって、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作に対して、運転者が知覚し得る車両の運動状態量を指数関数的に変化させるようにすれば、運転者の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運転操作できることになる。   When driving a vehicle, the vehicle turns by operating the steering handle, and the vehicle's motion state quantities such as lateral acceleration, yaw rate, and turning curvature change as the vehicle turns, and the driver senses the motion state quantity of the vehicle. And it feels more visually. Accordingly, if the amount of motion state of the vehicle that can be perceived by the driver is changed exponentially with respect to the driver's operation on the steering wheel, the driver's operation on the steering wheel is not changed by the driver. The vehicle can be operated according to the perceptual characteristics.

本発明は、上記発見に基づくもので、その目的は、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、人間の知覚特性に合わせて車両を操舵させることにより、車両の運転をやさしくするとともに、異常発生時においても人間の知覚特性および車量の運動特性を損なうことなく発生した異常を確実に報知可能な車両の操舵装置を提供することにある。   The present invention is based on the above discovery. The purpose of the present invention is to make the vehicle easier to drive and to generate an abnormality by steering the vehicle in accordance with human perceptual characteristics in response to the operation of the steering wheel by the driver. An object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus capable of reliably reporting an abnormality that has occurred without impairing human perception characteristics and vehicle movement characteristics.

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、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制御して転舵輪を転舵する転舵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、前記転舵制御装置は、前記操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサと、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変換手段と、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運転状態量を表していて、前記運動状態量に関する予め決められたウェーバー比を前記操作力に関する予め決められたウェーバー比で除算した値を指数とする前記操作力のべき乗関数として定義される車両の見込み運動状態量を、前記変換された操作力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、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、転舵輪の転舵に関する異常を検出する異常検出手段と、前記操作力と前記車両の見込み運動状態量との前記べき乗関数を維持して、前記異常検出手段によって検出した異常を前記操舵ハンドルを介して運転者に報知する異常報知手段とを備えていることにある。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。 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 steering actuator for turning a steered wheel, and an operation of the steering handle. a vehicle steering apparatus of a steer-by-wire system and a steering control system for steering the steerable wheels of the steering actuator drive control to Te, the steering control system detects a displacement amount of the steering wheel A displacement amount sensor, conversion means for converting the detected displacement amount into an operating force applied to the steering wheel, and a vehicle driving state amount that can be perceived by the driver in relation to turning of the vehicle. And a power function of the operating force with an index obtained by dividing a predetermined Weber ratio related to the motion state quantity by a predetermined Weber ratio related to the operating force. The anticipated motion state quantity of the vehicle that is, rotation of the the motion state quantity calculating means for calculating using the converted operation force, the steerable wheels necessary for the vehicle to move in anticipated motion state quantity that is the calculated A turning angle calculation means for calculating a steering angle using the calculated expected motion state quantity, and the turning wheel is controlled by controlling the turning actuator according to the calculated turning angle. Steering control means for steering to a steered angle, and steered control means for controlling the steered actuator in accordance with the calculated steered angle and steering the steered wheels to the steered angle calculated. If, by keeping an abnormality detecting means for detecting an abnormality relating to the steering of the steered wheels, the power function of the operating force and the anticipated motion state quantity of the previous SL vehicle, the steering anomalies detected by said abnormality detecting means An error to notify the driver via the steering wheel In that it includes a notification unit. In this case, the expected motion state quantity is one of a lateral acceleration, a yaw rate, and a turning curvature of the vehicle .

上記のように構成した本発明においては、まず、操舵ハンドルに対する運転者の操作力が、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、前記運動状態量に関する予め決められたウェーバー比を前記操作力に関する予め決められたウェーバー比で除算した値を指数とする前記操作力のべき乗関数として定義され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。そして、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が計算されて、この計算された転舵角に転舵輪が転舵される。したがって、転舵輪の転舵によっ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力に対してべき乗関係で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、本発明によれば、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。 In the present invention configured as described above, first, the operation force of the driver against the steering wheel is, the driver in relation to the turning of the vehicle is represent a motion state of the vehicle that may be perceived, to the motion state quantity Expected motion state quantity of the vehicle (lateral acceleration, yaw rate, turning curvature, etc.) defined as a power function of the operating force with an index obtained by dividing a predetermined Weber ratio by a predetermined Weber ratio related to the operating force ). Then, based on the converted expected motion state quantity, the turning angle of the steered wheel necessary for the vehicle to move with the expected motion state quantity is calculated, and the steered wheel is added to the calculated turning angle. Steered. Therefore, when the vehicle turns by turning the steered wheels, the driver is given the expected motion state quantity as the “physical quantity of the applied stimulus” according to the Weber-Hefner law. Then, the anticipated motion state quantity, since it is intended to change in the base Ki-th power relationship to the operation force of the steering wheel, the driver, while perceiving the motion state quantity that matches the human perception characteristics, steering The handle 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, according to the present invention, the driver can operate the steering wheel in accordance with human perceptual characteristics, so that driving of the vehicle is simplified.

また、転舵輪の転舵に関する異常を検出した場合には、上述した操舵ハンドルに対する運転者の操作力と運転者が知覚し得る見込み運動状態量とのべき乗関数を維持した状態で、検出した異常が操舵ハンドルを介して報知される。このため、運転者は、操舵ハンドルを介して、異常の発生を確実に認識することができるとともに、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。したがって、転舵輪の転舵に関する異常の発生を報知するために、車両の運動特性を悪化させることなく、確実に運転者に報知することができて、好適である。 Further, when an abnormality relating to turning of the steered wheels is detected, the detected abnormality is maintained in a state in which a power function of the driver's operating force with respect to the steering wheel and the expected motion state quantity that can be perceived by the driver is maintained. Is notified via the steering wheel. For this reason, the driver can reliably recognize the occurrence of an abnormality through the steering wheel and can operate the steering wheel while perceiving a motion state amount that matches human perception characteristics. Therefore, in order to notify the occurrence of an abnormality related to turning of the steered wheels, it is possible to notify the driver with certainty without deteriorating the motion characteristics of the vehicle, which is preferable.

また、本発明の他の特徴は、前記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、前記変位量センサによって検出した操舵ハンドルの変位量と指数関係にある反力を前記操舵ハンドルの操作に対して付与する反力付与手段を設け、前記異常報知手段は、前記異常検出手段によって転舵輪の転舵に関する異常を検出すると、前記操舵ハンドルの変位量と前記反力付与手段によって前記操舵ハンドルに付与する前記反力との指数関係を変更するとともに、前記反力付与手段によって前記変更した指数関係にある反力を前記操舵ハンドルに付与することにもある。この場合、前記異常報知手段は、前記操舵ハンドルの変位量と前記反力付与手段によって前記操舵ハンドルに付与する前記反力との指数関係を、前記反力付与手段が前記操舵ハンドルの操作に対して所定量大きな反力を付与するための指数関係に変更するとよい。 According to another aspect of the present invention, in the steering device for a steering-by-wire vehicle, a reaction force having an exponential relationship with a displacement amount of the steering wheel detected by the displacement amount sensor is applied to the operation of the steering wheel. Reaction force applying means is provided, and when the abnormality detecting means detects an abnormality related to turning of a steered wheel by the abnormality detecting means, the amount of displacement of the steering wheel and the reaction force applying means are applied to the steering handle. While changing the exponential relationship with the reaction force, the reaction force applying means may apply the changed reaction force in the changed exponential relationship to the steering wheel. In this case, the abnormality notifying means indicates an exponential relationship between the displacement amount of the steering handle and the reaction force applied to the steering handle by the reaction force applying means, with respect to the operation of the steering handle by the reaction force applying means. It is better to change to an exponential relationship for applying a predetermined amount of reaction force.

これによれば、転舵輪の転舵に関する異常は、前記ウェーバー・ヘフナーの法則に従って操舵ハンドルに付与される反力の大きさを適宜変化させることによって報知される。このため、運転者は、車両走行中に操舵ハンドルの反力（または操舵力）の大きさが人間の知覚特性に従って変化することによって、確実に異常が発生したことを認識することができる。この場合、反力（または操舵力）を正常時に比して大きくなるように変化させて異常の発生を報知することにより、運転者は、より確実に異常発生を認識することができる。この場合においても、運転者は、操舵ハンドルを介して、異常の発生を確実に認識することができるとともに、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。したがって、転舵輪の転舵に関する異常の発生を報知するために、車両の運動特性を悪化させることなく、確実に運転者に報知することができて、好適である。   According to this, the abnormality related to the turning of the steered wheels is notified by appropriately changing the magnitude of the reaction force applied to the steering wheel in accordance with the Weber-Hefner law. For this reason, the driver can recognize that an abnormality has occurred reliably when the magnitude of the reaction force (or steering force) of the steering wheel changes according to human perceptual characteristics while the vehicle is traveling. In this case, the driver can recognize the occurrence of the abnormality more reliably by notifying the occurrence of the abnormality by changing the reaction force (or the steering force) to be larger than that in the normal state. Even in this case, the driver can surely recognize the occurrence of the abnormality through the steering wheel and can operate the steering wheel while perceiving the amount of motion state that matches human perceptual characteristics. Therefore, in order to notify the occurrence of an abnormality related to turning of the steered wheels, it is possible to notify the driver with certainty without deteriorating the motion characteristics of the vehicle.

また、本発明の他の特徴は、前記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、前記異常報知手段は、前記異常検出手段によって転舵輪の転舵に関する異常を検出すると、前記操舵ハンドルの中立位置を変更することにもある。この場合、前記異常報知手段は、前記異常検出手段によって検出した転舵輪の転舵に関する異常の程度に応じて、段階的に前記操舵ハンドルの中立位置を変更するとよい。   According to another aspect of the present invention, in the steering device for a steering-by-wire vehicle, when the abnormality notification unit detects an abnormality related to turning of the steered wheels by the abnormality detection unit, the neutral position of the steering handle is set. There are also changes. In this case, the abnormality notification unit may change the neutral position of the steering handle in a stepwise manner in accordance with the degree of abnormality related to turning of the steered wheels detected by the abnormality detection unit.

これらによれば、転舵輪の転舵に関する異常は、操舵ハンドルの中立位置を変更することによって報知される。このため、運転者は、操舵ハンドルの中立位置が変更されたことを視覚的な違和感として認識するため、確実に異常の発生を報知することができる。また、発生した異常の程度に応じて、段階的に操舵ハンドルの中立位置を変更することによって、運転者は、視覚的な違和感を通して異常の程度を認識することができる。このとき、転舵装置は、操舵ハンドルと転舵輪との機械的な連結が外されているため、操舵ハンドルの中立位置変更に伴って転舵輪の中立位置が変更されることはない。このため、車両の運動特性が悪化することもない。したがって、この場合においても、運転者は、操舵ハンドルを介して、異常の発生を確実に認識することができるとともに、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。   According to these, the abnormality relating to the turning of the steered wheels is notified by changing the neutral position of the steering wheel. For this reason, since the driver recognizes that the neutral position of the steering wheel has been changed as a visual discomfort, it is possible to reliably notify the occurrence of an abnormality. In addition, by changing the neutral position of the steering wheel in a stepwise manner according to the degree of abnormality that has occurred, the driver can recognize the degree of abnormality through visual discomfort. At this time, since the steering apparatus and the steered wheels are mechanically disconnected from each other, the neutral position of the steered wheels is not changed with the change of the neutral position of the steering handle. For this reason, the motion characteristics of the vehicle are not deteriorated. Therefore, in this case as well, the driver can reliably recognize the occurrence of abnormality via the steering handle and can operate the steering handle while perceiving the amount of motion state that matches human perceptual characteristics.

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実施形態に係る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 vehicle steering apparatus according to the 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作部としての操舵ハンドル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。   The steering apparatus includes a steering handle 11 as an operation unit 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を軸線方向に変位させて、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.

さらに、この操舵装置は、電動モータ、減速機構およびクラッチからなり、転舵アクチュエータ２１に異常（フェイル）が発生したときに動作を開始するフェールセーフとしての待機系転舵アクチュエータ２５を備えている。この待機系転舵アクチュエータ２５は、後述する電気制御装置によって転舵アクチュエータ２１の作動にフェイルが検出されるとクラッチが作動するようになっていて、待機系転舵アクチュエータ２５による転舵力が転舵出力軸２２を介してピニオンギア２３に伝達されるようになっている。なお、この待機系転舵アクチュエータ２５の作動に関しては、同アクチュエータ２３が転舵アクチュエータ２１にフェイルが発生した場合に作動することを除いて、転舵アクチュエータ２１の作動と同一である。このため、この待機系転舵アクチュエータ２５の詳細な作動説明については、転舵アクチュエータ２１の作動説明を行うことによって省略する。   Furthermore, this steering device includes an electric motor, a speed reduction mechanism, and a clutch, and includes a standby system steering actuator 25 as a fail safe that starts operation when an abnormality (failure) occurs in the steering actuator 21. The standby system steering actuator 25 is configured such that the clutch is operated when a failure is detected in the operation of the steering actuator 21 by an electric control device to be described later, and the steering force by the standby system steering actuator 25 is changed. It is transmitted to the pinion gear 23 via the rudder output shaft 22. The operation of the standby system steering actuator 25 is the same as the operation of the steering actuator 21 except that the actuator 23 operates when a failure occurs in the steering actuator 21. For this reason, a detailed description of the operation of the standby system steering actuator 25 will be omitted by describing the operation of the steering actuator 21.

次に、これらの反力アクチュエータ１３、転舵アクチュエータ２１および待機系転舵アクチュエータ２５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 operations of the reaction force actuator 13, the turning actuator 21, and the standby turning actuator 25 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。なお、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で表し、右方向の加速度を負で表す。   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). ). Note that 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 positive and rightward acceleration as negative.

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、転舵アクチュエータ２１および待機系転舵アクチュエータ２５の作動をそれぞれ制御する。そして、ＲＯＭには、後述する異常報知プログラムが予め記憶されており、電子制御ユニット３５（詳しくは、ＣＰＵ）は、同プログラムの各ステップを実行して、発生したフェイルを運転者に報知する。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（待機系転舵アクチュエータ２５）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（待機系転舵アクチュエータ２５）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 operations of the reaction force actuator 13, the steering actuator 21, and the standby system steering actuator 25 by executing a program. To do. An abnormality notification program described later is stored in advance in the ROM, and the electronic control unit 35 (specifically, the CPU) executes each step of the program to notify the driver of the failure that has occurred. Drive circuits 36 and 37 for driving the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 (standby steering actuator 25) 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 turning actuator 21 (standby turning actuator 25) 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実施形態の転舵装置に関し、まず、同装置の転舵動作について、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への反力付与を制御するための反力制御部４０と、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５０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６０とからなる。   Next, regarding the steering device of the first embodiment configured as described above, first, the function of FIG. 2 representing the function realized by computer program processing in the electronic control unit 35 for the steering operation of the device. This will be described with reference to a block diagram. The electronic control unit 35 includes a reaction force control unit 40 for controlling the reaction force applied to the steering handle 11, and 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. A sensory adaptation control unit 50 for determining the target turning angle δd and a steering control unit 60 for controlling the steering of the left and right front wheels FW1, FW2 based on the target turning angle δd.

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によって操舵ハンドル１１の回転角である操舵角θが検出されて、同検出された操舵角θを反力制御部４０および感覚適合制御部５０にそれぞれ出力する。反力制御部４０においては、変位−トルク変換部４１が、下記式１を用いて、操舵角θの指数関数である反力トルクTzを計算する。
Tz＝To・exp(K1・θ) …式１
ただし、前記式１中のTo，K1は定数であり、これらの値に関しては後述する感覚適合制御部５０の説明時に詳しく説明する。また、前記式１中の操舵角θは前記検出操舵角θの絶対値を表しているものとし、検出操舵角θが正であれば定数Toを負の値とするとともに、検出操舵角θが負であれば定数Toを前記負の定数Toと同じ絶対値を有する正の値とする。ここで、前記式１の演算に代えて、操舵角θに対する反力トルクTz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、反力トルクTzを計算することも可能である。このため、本明細書にて後に詳述する異常報知プログラムの説明においては、この変換テーブルを用いて説明する。 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 as the reaction force control unit 40 and the sense. Each is output to the matching control unit 50. In the reaction force control unit 40, the displacement-torque conversion unit 41 calculates a reaction force torque Tz that is an exponential function of the steering angle θ by using the following equation (1).
Tz ＝ To ・ exp (K1 ・ θ)… Formula 1
However, To and K1 in the formula 1 are constants, and these values will be described in detail when the sensory adaptation control unit 50 described later is described. Further, the steering angle θ in the equation 1 represents the absolute value of the detected steering angle θ. If the detected steering angle θ is positive, the constant To is set to a negative value, and the detected steering angle θ is If negative, the constant To is a positive value having the same absolute value as the negative constant To. Here, it is also possible to calculate the reaction force torque Tz using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 3 in which the reaction force torque Tz with respect to the steering angle θ is stored, instead of the calculation of the equation (1). For this reason, in the description of the abnormality notification program detailed later in this specification, the conversion table will be used for description.

この計算された反力トルクTzは、駆動制御部４２に供給される。駆動制御部４２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、この操舵角θに対して指数関数的に変化する反力トルクTzを感じながら、言い換えればこの反力トルクTzに等しい操舵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。この操舵角θと反力トルクTzの関係も上述したウェーバー・ヘフナーの法則に従うものであり、運転者は、操舵ハンドル１１から人間の知覚特性に合った感覚を受けながら、操舵ハンドル１１を回動操作できる。   The calculated reaction force torque Tz is supplied to the drive control unit 42. The drive control unit 42 inputs a drive current flowing 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 feels the reaction force torque Tz that changes exponentially with respect to the steering angle θ, in other words, while applying a steering torque equal to the reaction force torque Tz to the steering handle 11, It will rotate. The relationship between the steering angle θ and the reaction torque Tz also follows the above-mentioned Weber-Hefner law, and the driver rotates the steering handle 11 while receiving a sense from the steering handle 11 that matches human perception characteristics. Can be operated.

一方、感覚適合制御部５０に入力された操舵角θは、変位−トルク変換部５１にて前記式１と同様な下記式２に従って操舵トルクTdを計算する。
Td＝To・exp(K1・θ) …式２
この場合も、前記式２中のTo，K1は、前記式１と同様な定数である。ただし、前記式２中の操舵角θは前記検出操舵角θの絶対値を表しているものであるが、検出操舵角θが正であれば定数Toを正の値とするとともに、検出操舵角θが負であれば定数Toを前記正の定数Toと同じ絶対値を有する負の値とする。ここで、この場合も、前記式２の演算に代えて、操舵角θに対する操舵トルクTd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、操舵トルクTdを計算するようにしてもよい。このため、本明細書にて、後に詳述する異常報知プログラムにおいては、この変換テーブルを用いて説明する。 On the other hand, with respect to the steering angle θ input to the sensory adaptation control unit 50, the displacement-torque conversion unit 51 calculates the steering torque Td according to the following equation 2 similar to the equation 1.
Td ＝ To ・ exp (K1 ・ θ)… Formula 2
Also in this case, To and K1 in the formula 2 are constants similar to those in the formula 1. However, the steering angle θ in Equation 2 represents the absolute value of the detected steering angle θ. If the detected steering angle θ is positive, the constant To is set to a positive value, and the detected steering angle is If θ is negative, the constant To is a negative value having the same absolute value as the positive constant To. Here, in this case as well, the steering torque Td may be calculated using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 3 in which the steering torque Td with respect to the steering angle θ is stored, instead of the calculation of the expression 2. Good. For this reason, in this specification, the abnormality notification program described in detail later will be described using this conversion table.

この計算された操舵トルクTdは、トルク−横加速度変換部５２に供給される。トルク−横加速度変換部５２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の絶対値が正の小さな所定値To未満であれば下記式３のように「０」とし、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To以上であれば下記式４に従って操舵トルクTdのべき乗関数である見込み横加速度Gdを計算する。
Gd＝0 (｜Td｜＜To) …式３
Gd＝C・TdK2 (To≦｜Td｜) …式４
ただし、式４中のC，K2は定数である。また、前記式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Cを前記正の定数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４に示すような特性の変換テーブルを用いて、操舵トルクTdを計算するようにしてもよい。 The calculated steering torque Td is supplied to the torque-lateral acceleration conversion unit 52. If the absolute value of the steering torque Td is less than a predetermined positive value To, the torque-lateral acceleration conversion unit 52 calculates the expected lateral acceleration Gd that the driver expects through the turning operation of the steering handle 11 according to the following formula 3. Thus, when the absolute value of the steering torque Td is not less than a predetermined positive value To, the expected lateral acceleration Gd, which is a power function of the steering torque Td, is calculated according to the following equation 4.
Gd = 0 (| Td | <To)… Formula 3
Gd = C · Td K2 (To ≦ | Td |) Equation 4
However, C and K2 in Formula 4 are constants. Further, the steering torque Td in the equation 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 C is a positive value. If the calculated steering torque Td is negative, the constant C is set to a negative value having the same absolute value as the positive constant C. In this case as well, the steering torque Td is calculated by using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 4 in which the expected lateral acceleration Gd with respect to the steering torque Td is stored instead of the calculations of the expressions 3 and 4. May be.

ここで、前記式４について説明しておく。前記式２を用いて操舵トルクTdを消去すると、下記式５に示すようになる。
Gd＝C(To・exp(K1・θ))K2＝C・ToK2・exp(K1・K2・θ)＝Go・exp(K1・K2・θ)…式５
前記式５において、Goは定数C・ToK2であり、式５は、運転者による操舵ハンドル１１の操舵角θに対して見込み横加速度Gdが指数関数的に変化していることを示す。そして、この見込み横加速度Gdは、車内の所定部位への運転者の体の一部の接触によって運転者が知覚し得る物理量であり、前述したウェーバー・ヘフナーの法則に従ったものである。したがって、運転者が、この見込み横加速度Gdに等しい横加速度を知覚しながら操舵ハンドル１１を回動操作することができれば、操舵ハンドル１１の回動操作と車両の操舵との関係を人間の知覚特性に対応させることができる。 Here, Formula 4 will be described. When the steering torque Td is eliminated using the above equation 2, the following equation 5 is obtained.
Gd = C (To · exp (K1 · θ)) K2 = C · To K2 · exp (K1, K2 · θ) = Go · exp (K1, K2 · θ)
In Equation 5, Go is a constant C · To K2 , and Equation 5 indicates that the expected lateral acceleration Gd varies exponentially with respect to the steering angle θ of the steering wheel 11 by the driver. The expected lateral acceleration Gd is a physical quantity that can be perceived by the driver due to the contact of a part of the driver's body with a predetermined part in the vehicle, and follows the aforementioned Weber-Hefner law. Therefore, if the driver can turn the steering handle 11 while perceiving a lateral acceleration equal to the expected lateral acceleration Gd, the relationship between the turning operation of the steering handle 11 and the steering of the vehicle can be expressed by human perception characteristics. It can be made to correspond.

このように、前記式４（すなわち式５）に示された見込み横加速度Gdは操舵ハンドル１１の操作量である操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、人間の知覚特定に合ったものである。さらに、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作にとって最も簡単な方法は操舵ハンドル１１を一定速度ω（θ＝ω・t）で回動することであり、この回動操作によれば、見込み横加速度Gdは下記式６に示すように時間tに対して指数関数的に変化する。したがって、これからも、前記見込み横加速度Gdに等しい横加速度を知覚しながら操舵ハンドル１１を回動操作することができれば、運転者の操舵ハンドル１１の回動操作が簡単になることがわかる。
Gd＝Go・exp(K0・ω・t) …式６
ただし、K0は、K0＝K1・K2の関係にある定数である。 As described above, the expected lateral acceleration Gd shown in the equation 4 (that is, the equation 5) changes exponentially with respect to the steering angle θ, which is the operation amount of the steering wheel 11, and thus the human perception specification is performed. It is suitable for. Further, the simplest method for the turning operation of the steering handle 11 by the driver is to turn the steering handle 11 at a constant speed ω (θ = ω · t). The acceleration Gd changes exponentially with respect to time t as shown in the following equation (6). Therefore, it will be understood that if the steering handle 11 can be rotated while perceiving a lateral acceleration equal to the expected lateral acceleration Gd, the driver can easily rotate the steering handle 11.
Gd = Go · exp (K0 · ω · t) ... Equation 6
However, K0 is a constant having a relationship of K0 = K1 · K2.

また、前記式３に示されるように、操舵トルクTdが所定値To未満である場合、見込み横加速度Gdは「０」に保たれている。これは、操舵角θが「０」のとき、すなわち操舵ハンドル１１が中立位置に保たれる場合でも、前記式２の演算により、操舵トルクTdは正の所定値Toになり、この操舵トルクTd（＝To）を前記式４の演算に適用してしまうと、見込み横加速度Gdは正の値C・ToK2になって、これは現実的でない。しかしながら、前述のように、操舵トルクTdが所定値To未満であれば、見込み横加速度Gdは「０」であるので、この問題は解決される。 Further, as shown in Equation 3, when the steering torque Td is less than the predetermined value To, the expected lateral acceleration Gd is kept at “0”. This is because, even when the steering angle θ is “0”, that is, when the steering wheel 11 is kept at the neutral position, the steering torque Td becomes a positive predetermined value To by the calculation of the above equation 2, and this steering torque Td If (= To) is applied to the calculation of Equation 4, the expected lateral acceleration Gd becomes a positive value C · To K2 , which is not realistic. However, as described above, if the steering torque Td is less than the predetermined value To, the expected lateral acceleration Gd is “0”, so this problem is solved.

また、この場合、運転者が知覚し得る最小感知横加速度をGoとし、かつ所定値ToがGo＝C・ToK2の関係になるようにすれば、操舵トルクTdが所定値Toになるまで、すなわち運転者が操舵ハンドル１１の操作によって車両が旋回して運転者が車両に発生する横加速度を感じるまで、車両の見込み横加速度Gdが「０」に保たれる。これによれば、最小操舵トルクTo以上で操舵ハンドル１１を操舵したときのみ、見込み横加速度Gdを発生させるために必要な転舵角だけ左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は転舵制御され、この転舵制御が車両の操舵に的確に対応したものとなる。 In this case, if the minimum perceived lateral acceleration that the driver can perceive is Go and the predetermined value To has a relationship of Go = C · To K2 , the steering torque Td becomes the predetermined value To. That is, the expected lateral acceleration Gd of the vehicle is kept at “0” until the driver feels the lateral acceleration generated in the vehicle by turning the vehicle by operating the steering handle 11. According to this, only when the steering handle 11 is steered at the minimum steering torque To or more, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered by the steered angle required to generate the expected lateral acceleration Gd. Will correspond exactly to the steering of the vehicle.

次に、前記式１〜６で用いたパラメータK1，K2，C（所定値K1，K2，C）の決め方について説明しておく。なお、このパラメータK1，K2，Cの決め方についての説明では、前記式２〜６の操舵トルクTdおよび見込み横加速度Gdについては、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、車両の運転履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 K1, K2, and C (predetermined values K1, K2, and C) used in the expressions 1 to 6 will be described. In the description of how to determine the parameters K1, K2, and C, the steering torque Td and the expected lateral acceleration Gd in the expressions 2 to 6 are handled as the steering torque T and the lateral acceleration G. According to the aforementioned 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 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み付け、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作トルクを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、ウェーバー比ΔT／Tはほぼ一定の０．０３程度であった。   Regarding the steering torque, a torque sensor is assembled to the steering handle of the vehicle, a test torque is applied to the steering handle from the outside, and the test torque is changed in various manners, and a human being resists this test torque. Measured the human's ability to adjust the steering torque to adjust the steering handle so that it does not rotate by applying an operating force to the steering handle. That is, in the above situation, when the detected operation torque at a certain time is T, and the minimum steering torque change amount that can be perceived as a change from the detected steering torque T is ΔT, the ratio value ΔT / T, that is, Weber The ratio was measured for various humans. According to this experimental result, the Weber ratio ΔT / T was approximately constant 0.03 regardless of the operation direction of the steering wheel, the state of the hand holding the steering wheel, and the magnitude and direction of the inspection torque. .

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み付け、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方を接触させ、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ΔFとしたときの比の値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、ウェーバー比ΔF／Fはほぼ一定の０．０９程度の値であった。   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. The wall member is made to contact the wall member against the inspection force while applying the inspection force to the wall member from the outside in the lateral direction and changing the inspection force in various modes. It was adjusted so that the wall member does not move by pushing, that is, the human side force adjustment ability to maintain the posture was measured. That is, under the above situation, F is the detection force that can withstand lateral force from the outside at a certain time and maintain the posture, and the minimum force change amount ΔF 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 of about 0.09 regardless of the magnitude and direction of the reference force applied to the wall member.

一方、前記式２を微分するとともに、同微分した式において式２を考慮すると、下記式７が成立する。
ΔT＝To・exp(K1・θ)・K1・Δθ＝T・K1・Δθ …式７
この式７を変形するとともに、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、下記式８が成立する。
K1＝ΔT／(T・Δθ)＝Kt／Δθ …式８ On the other hand, when the formula 2 is differentiated and the formula 2 is considered in the differentiated formula, the following formula 7 is established.
ΔT ＝ To ・ exp (K1 ・ θ) ・ K1 ・ Δθ = T ・ K1 ・ Δθ
When the equation 7 is modified and the Weber ratio ΔT / T related to the steering torque obtained by the experiment is Kt, the following equation 8 is established.
K1 = ΔT / (T · Δθ) = Kt / Δθ Equation 8

また、最大操舵トルクをTmaxとすれば、前記式２より下記式９が成立する。
Tmax＝To・exp(K1・θmax) …式９
この式９を変形すれば、下記式１０が成立する。
K1＝log(Tmax／To)／θmax …式１０
そして、前記式８および式１０から下記式１１が導かれる。
Δθ＝Kt／K1＝Kt・θmax／log(Tmax／To) …式１１
この式１１において、Ktは操舵トルクTのウェーバー比であり、θmaxは操舵角の最大値であり、Tmaxは操舵トルクの最大値であり、Toは前記したように人間が知覚し得る最小感知横加速度Goに対応するように計算されたものであり、これらの値Kt，θmax，Tmax，Toはいずれも実験およびシステムによって決定される定数であるので、前記微分値Δθを前記式１１を用いて計算できる。そして、この微分値Δθをウェーバー比Ktを用いて、前記式８に基づいて所定値（係数）K1も計算できる。 If the maximum steering torque is Tmax, the following formula 9 is established from the above formula 2.
Tmax ＝ To ・ exp (K1 ・ θmax) ... Equation 9
If Equation 9 is modified, the following Equation 10 is established.
K1 = log (Tmax / To) / θmax Equation 10
Then, the following formula 11 is derived from the formula 8 and the formula 10.
Δθ = Kt / K1 = Kt · θmax / log (Tmax / To) (Formula 11)
In Equation 11, Kt is the Weber ratio of the steering torque T, θmax is the maximum value of the steering angle, Tmax is the maximum value of the steering torque, and To is the minimum perceptible horizontal that can be perceived by humans as described above. Since the values Kt, θmax, Tmax, and To are all constants determined by experiments and the system, the differential value Δθ is calculated using the equation (11). Can be calculated. Then, a predetermined value (coefficient) K1 can also be calculated based on Equation 8 using the differential value Δθ using the Weber ratio Kt.

また、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１２が成立する。
ΔG＝C・K2・TK2-1ΔT＝G・K2・ΔT／T …式１２
この式１２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１３，１４が成立する。
ΔG／G＝K2・ΔT／T …式１３
K2＝Ka／Kt …式１４
この式１４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１４に基づいて係数K2も計算できる。 In addition, when the expression 4 is differentiated and the expression 4 is considered in the differentiated expression, the following expression 12 is established.
ΔG = C ・ K2 ・ T K2-1 ΔT = G ・ K2 ・ ΔT / T
When Expression 12 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 13 and 14 are established.
ΔG / G = K2 · ΔT / T Equation 13
K2 = Ka / Kt ... Formula 14
In this equation 14, 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. 14 can also calculate the coefficient K2.

また、横加速度の最大値をGmaxとし、操舵トルクの最大値をTmaxとすれば、前記式４から下記式１５が導かれる。
C＝Gmax／TmaxK2 …式１５
そして、この式１５においては、GmaxおよびTmaxは実験およびシステムによって決定される定数であり、かつK2は前記式１４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。 If the maximum value of the lateral acceleration is Gmax and the maximum value of the steering torque is Tmax, the following equation 15 is derived from the equation 4.
C = Gmax / Tmax K2 Equation 15
In Equation 15, Gmax and Tmax are constants determined by experiments and systems, and K2 is calculated by Equation 14, so that a constant (coefficient) C can also be calculated.

以上のように、操舵角θの最大値θmax、操舵トルクTの最大値Tmax、横加速度Gの最大値Gmax、最小操舵トルクTo、最小感知横加速度Go、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、実験およびシステムによって決定すれば、前記式１〜５における係数K1，K2，Cを予め計算により決定しておくことができる。ここで、実験による好適な数値例を示しておくと、ホイールベースLが２．６７ｍの車両において、θmax＝π／２、Tmax＝３．５Nm、Gmax＝９．８m/s/s、To＝０．７６Nm、Go＝０．１m/s/s、Kt＝０．０３、Ka＝０．０９であり、この場合には、K1＝０．１７、K2＝３．０、C＝０．２３である。なお、この場合、Δθ＝０．１８である。したがって、変位−トルク変換部４１，５１およびトルク−横加速度変換部５２においては、前記式１〜５を用いて、運転者の知覚特性に合った反力トルクTz、操舵トルクTdおよび見込み横加速度Gdを計算できる。   As described above, the maximum value θmax of the steering angle θ, the maximum value Tmax of the steering torque T, the maximum value Gmax of the lateral acceleration G, the minimum steering torque To, the minimum sensed lateral acceleration Go, the Weber ratio Kt and the lateral acceleration relating to the steering torque T. If the Weber ratio Ka is determined by experiment and system, the coefficients K1, K2, and C in the equations 1 to 5 can be determined in advance by calculation. Here, a preferable numerical example by experiment is shown. In a vehicle having a wheelbase L of 2.67 m, θmax = π / 2, Tmax = 3.5 Nm, Gmax = 9.8 m / s / s, To = 0.76 Nm, Go = 0.1 m / s / s, Kt = 0.03, Ka = 0.09. In this case, K1 = 0.17, K2 = 3.0, C = 0.23 It is. In this case, Δθ = 0.18. Accordingly, in the displacement-torque conversion units 41 and 51 and the torque-lateral acceleration conversion unit 52, the reaction force torque Tz, the steering torque Td, and the expected lateral acceleration that match the driver's perceptual characteristics are obtained using the equations 1-5. Gd can be calculated.

ふたたび、図２の説明に戻ると、トルク−横加速度変換部５２にて計算された見込み横加速度Gdは、転舵角変換部５３に供給される。転舵角変換部５３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５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５３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５３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 52 is supplied to the turning angle conversion unit 53. The turning angle conversion unit 53 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 53 refers to this table and calculates a target turning angle δd corresponding to the input expected lateral acceleration Gd and the detected vehicle speed V input from the vehicle speed sensor 33. Further, 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 53 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１６に示すように車速Ｖと横加速度G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１６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１６
ただし、前記式１６中のLは車両のホイールベースを示す予め決められた所定値（例えば、２．６７ｍ）であり、Aは予め決められた所定値（例えば、０．００１８７）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 16, it can be calculated by executing the calculation of the following formula 16 instead of referring to the table. it can.
δd = L · (1 + A · V 2 ) · Gd / V 2 Equation 16
However, L in the equation 16 is a predetermined value (for example, 2.67 m) indicating the wheel base of the vehicle, and A is a predetermined value (for example, 0.00187).

この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部６０の転舵角補正部６１に供給される。転舵角補正部６１は、トルク−横加速度変換部５２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１７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＋K3・(Gd−G) …式１７
ただし、係数K3は予め決められた正の定数であり、これにより実横加速度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は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の目標転舵角δdがより精度よく確保される。 The calculated target turning angle δd is supplied to the turning angle correction unit 61 of the turning control unit 60. The turning angle correction unit 61 receives the expected lateral acceleration Gd from the torque-lateral acceleration conversion unit 52 and also the actual lateral acceleration G detected by the lateral acceleration sensor 34, and calculates the following equation (17). The corrected target turning angle δda is calculated by correcting the inputted target turning angle δd.
δda = δd + K3 · (Gd−G) Equation 17
However, the coefficient K3 is a predetermined positive constant. When the actual lateral acceleration G is less than the expected lateral acceleration Gd, the coefficient K3 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 corrected target turning angle δda is corrected to be smaller. By this correction, the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for the expected lateral acceleration Gd can be ensured with higher accuracy.

この計算された補正目標転舵角δdaは、駆動制御部６２に供給される。駆動制御部６２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（待機系転舵アクチュエータ２５）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６２は、駆動回路３７から転舵アクチュエータ２１（待機系転舵アクチュエータ２５）内の電動モータに流れる駆動電流も入力し、同電動モータに転舵トルクに対応した大きさの駆動電流が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（待機系転舵アクチュエータ２５）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が軸線方向に変位することにより、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 62. The drive control unit 62 inputs the actual turning angle δ detected by the turning angle sensor 32, and turns the steering actuator 21 (standby system) so that the left and right front wheels FW1, FW2 are turned to the corrected target turning angle δda. The rotation of the electric motor in the steering actuator 25) is feedback controlled. The drive control unit 62 also inputs a drive current flowing from the drive circuit 37 to the electric motor in the steering actuator 21 (standby system steering actuator 25), and drives the electric motor with a magnitude corresponding to the steering torque. The drive circuit 37 is feedback controlled so that the current flows appropriately. Due to the drive control of the electric motor in the steered actuator 21 (standby steered actuator 25), the rotation of the electric motor is transmitted to the pinion gear 23 via the steered output shaft 22, and the rack bar is rotated by the pinion gear 23. 24 is displaced in the axial direction. As the rack bar 24 is displaced in the axial direction, the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered to the corrected target turning angle δda.

次に、上記したように運転者の操舵ハンドル１１に入力した操舵角θに対し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が補正目標転舵角δdaに転舵制御されている状態において、電子制御ユニット３５は、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵に関する異常（フェイル）を検出して運転者に報知する、図６に示す異常報知プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。以下、この異常報知プログラムについて詳細に説明する。   Next, in the state where the left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda with respect to the steering angle θ input to the steering handle 11 of the driver as described above, the electronic control unit 35 is An abnormality notification program shown in FIG. 6 is repeatedly executed every predetermined short time to detect an abnormality (failure) related to turning of the left and right front wheels FW1 and FW2 as the steered wheels and notify the driver. Hereinafter, the abnormality notification program will be described in detail.

この異常報知プログラムは、ステップＳ１０にてその実行が開始され、ステップＳ１１にて、電子制御ユニット３５は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵に関してフェイルが発生しているか否かを判定する。すなわち、電子制御ユニット３５は、駆動回路３７から取得したフェイル判定フラグＦＲＧが”１”であるか否かを判定する。なお、フェイル判定フラグＦＲＧは、”１”に設定されることによりフェイル発生状態を表し、”０”に設定されることにより正常状態を表すフラグである。   The abnormality notification program starts to be executed in step S10, and in step S11, the electronic control unit 35 determines whether or not a failure has occurred regarding the steering of the left and right front wheels FW1 and FW2. That is, the electronic control unit 35 determines whether or not the fail determination flag FRG acquired from the drive circuit 37 is “1”. The fail determination flag FRG is a flag indicating a failure occurrence state by being set to “1” and indicating a normal state by being set to “0”.

具体的に例示して説明すると、駆動回路３７は、転舵アクチュエータ２１内の電動モータの作動に問題があり、電流検出器３７ａによって検出された同電動モータの駆動電流が異常であれば、フェイル判定フラグＦＲＧを”１”に設定する。そして、”１”に設定したフェイル判定フラグＦＲＧを電子制御ユニット３５に出力する。このように、出力されたフェイル判定フラグＦＲＧが”１”であれば、操舵装置の転舵アクチュエータ２１にフェイルが発生しているため、電子制御ユニット３５は、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１２に進む。   Specifically, the drive circuit 37 will fail if there is a problem with the operation of the electric motor in the steering actuator 21 and the drive current of the electric motor detected by the current detector 37a is abnormal. The determination flag FRG is set to “1”. Then, the fail determination flag FRG set to “1” is output to the electronic control unit 35. Thus, if the output failure determination flag FRG is “1”, the electronic control unit 35 determines “Yes” because the failure has occurred in the steering actuator 21 of the steering device, and the step Proceed to S12.

ステップＳ１２においては、電子制御ユニット３５は、図３に示した操舵角θに対する操舵トルクTd（反力トルクTz）の変換テーブルに基づき、操舵トルクTd（反力トルクTz）が大きく（所謂、重く）なるマップM２を採用して変更する。このマップＭ２は、通常時すなわちフェイルが発生していないときに採用する破線で示すマップＭ１と同様に、操舵角θに対して操舵トルクTd（反力トルクTz）が指数関数的に増加する特性を有しており、操舵ハンドル１１の中立位置にてマップＭ１と同一の操舵トルクTd（反力トルクTz）の値であり、操舵角θが大きくなるに従ってマップＭ１の操舵トルクTd（反力トルクTz）よりも大きな値を有する。   In step S12, the electronic control unit 35 has a large steering torque Td (reaction force torque Tz) based on the conversion table of the steering torque Td (reaction force torque Tz) with respect to the steering angle θ shown in FIG. The map M2 is adopted and changed. This map M2 has a characteristic that the steering torque Td (reaction force torque Tz) increases exponentially with respect to the steering angle θ, similarly to the map M1 indicated by a broken line that is adopted when normal, that is, when no failure occurs. The steering torque Td (reaction torque Tz) is the same as that of the map M1 at the neutral position of the steering handle 11, and the steering torque Td (reaction torque) of the map M1 increases as the steering angle θ increases. Greater than (Tz).

このため、フェイルが発生した状態すなわちフェイル判定フラグＦＲＧが”１”に設定された状態においては、運転者は通常時に比して、大きな操舵トルクTdによって操舵ハンドル１１を操舵し、操作入力値としての操舵角θを入力するようになる。そして、電子制御ユニット３５は、操舵角θに対する操舵トルクTd（反力トルクTz）の変換テーブルのマップＭ２を採用して変更するとともに、同採用したマップＭ２に基づいて入力された操舵角θに対する操舵トルクTd（反力トルクTz）を決定してステップＳ１４に進む。ここで、操舵装置は、ステアバイワイヤ方式を採用しているため、操舵トルクTdが大きく変更されても、上述した転舵アクチュエータ２１の作動状態に関しては、全く影響を与えない。すなわち、運転者は、操舵トルクTdが大きくなったことを除き、入力した操舵角θに対応するウェーバー・ヘフナーの法則に従った見込み横加速度Gdを感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作して、車両を旋回させることができる。   For this reason, in a state where a failure has occurred, that is, in a state where the failure determination flag FRG is set to “1”, the driver steers the steering handle 11 with a larger steering torque Td than the normal time, and uses it as an operation input value. The steering angle θ is input. Then, the electronic control unit 35 adopts and changes the map M2 of the conversion table of the steering torque Td (reaction torque Tz) with respect to the steering angle θ, and changes the steering angle θ input based on the adopted map M2. The steering torque Td (reaction force torque Tz) is determined, and the process proceeds to step S14. Here, since the steering device employs the steer-by-wire system, even if the steering torque Td is largely changed, the operation state of the steering actuator 21 described above is not affected at all. That is, the driver turns the steering wheel 11 according to human perceptual characteristics while feeling the expected lateral acceleration Gd according to the Weber-Hefner law corresponding to the inputted steering angle θ, except that the steering torque Td is increased. The vehicle can be turned by moving the vehicle.

一方、電子制御ユニット３５は、前記ステップＳ１１にて、フェイル判定フラグＦＲＧが”１”でなければすなわちフェイル判定フラグＦＲＧが”０”であれば、ファイルが発生していないため、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３においては、電子制御ユニット３５は、操舵角θに対する操舵トルクTd（反力トルクTz）の変換テーブルに基づき、操舵トルクTd（反力トルクTz）が通常の大きさとなるマップＭ１を採用する。そして、電子制御ユニット３５は、採用したマップＭ１に基づいて入力された操舵角θに対する操舵トルクTd（反力トルクTz）を決定してステップＳ１４に進む。   On the other hand, if the fail determination flag FRG is not “1” in step S11, that is, if the fail determination flag FRG is “0”, the electronic control unit 35 determines “No” because no file is generated. Determine and proceed to step S13. In step S13, the electronic control unit 35 employs a map M1 in which the steering torque Td (reaction torque Tz) has a normal magnitude based on the conversion table of the steering torque Td (reaction torque Tz) with respect to the steering angle θ. . Then, the electronic control unit 35 determines the steering torque Td (reaction force torque Tz) for the steering angle θ input based on the adopted map M1, and proceeds to step S14.

ステップＳ１４およびステップＳ１５においては、上述した転舵装置の転舵動作の説明と同様に、見込み横加速度Gdおよび目標転舵角δdを決定する。すなわち、ステップＳ１４においては、前記ステップＳ１２またはステップＳ１３にて決定した操舵トルクTd（反力トルクTz）に基づいて、図４に示した変換テーブルを利用して見込み横加速度Gdを決定する。また、ステップＳ１５においては、前記ステップＳ１４にて決定した見込み横加速度Gdに基づいて、図５に示した変換テーブルを利用して目標転舵角δdを決定する。   In step S14 and step S15, the expected lateral acceleration Gd and the target turning angle δd are determined in the same manner as the description of the turning operation of the turning device described above. That is, in step S14, the expected lateral acceleration Gd is determined using the conversion table shown in FIG. 4 based on the steering torque Td (reaction torque Tz) determined in step S12 or step S13. In step S15, the target turning angle δd is determined using the conversion table shown in FIG. 5 based on the expected lateral acceleration Gd determined in step S14.

前記ステップＳ１４およびステップＳ１５の処理後、ステップＳ１６に進み、電子制御ユニット３５は、フェイル判定フラグＦＲＧを一旦リセットすなわち”０”に設定し、ステップＳ１７にて、異常報知プログラムの実行を一旦終了する。   After the processing of step S14 and step S15, the process proceeds to step S16, and the electronic control unit 35 once resets the fail determination flag FRG, that is, sets it to “0”, and temporarily ends the execution of the abnormality notification program in step S17. .

上記作動説明から理解できるように、第１実施形態によれば、操舵ハンドル１１に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部５１によって操舵トルクTdに変換されるとともに、同変換された操舵トルクTdはトルク−横加速度変換部５２によって見込み横加速度Gdに変換され、転舵角変換部５３、転舵角補正部６１および駆動制御部６２により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は見込み横加速度Gdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。   As can be understood from the above description of the operation, according to the first embodiment, the steering angle θ as the operation input value of the driver with respect to the steering handle 11 is converted into the steering torque Td by the displacement-torque conversion unit 51 and the same. The converted steering torque Td is converted into the expected lateral acceleration Gd by the torque-lateral acceleration conversion unit 52, and the left and right front wheels FW1, FW2 are estimated by the turning angle conversion unit 53, the turning angle correction unit 61, and the drive control unit 62. The vehicle is steered to the corrected target turning angle δda necessary for generating the lateral acceleration Gd.

この場合、操舵トルクTdは、反力トルクTzと等しいため、反力アクチュエータ１３の作用によって運転者が操舵ハンドル１１から知覚し得る物理量であるとともに、操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作できる。また、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵によって車両に発生する実横加速度Gも知覚し得る物理量であるとともに、この実横加速度Gは見込み横加速度Gdに等しくなるように制御される。さらに、この見込み横加速度Gdも運転者が入力した操舵角θに対してべき乗関数的（式４を式５に変形することにより指数関数的）に変化する。したがって、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った横加速度を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作して、車両を旋回させることができる。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１１を操作できるので、車両の運転が簡単になる。   In this case, since the steering torque Td is equal to the reaction force torque Tz, it is a physical quantity that can be perceived by the driver from the steering wheel 11 due to the action of the reaction force actuator 13 and changes exponentially with respect to the steering angle θ. Therefore, the driver can turn the steering handle 11 according to the human perceptual characteristic while feeling the reaction force according to the Weber-Hefner law. The actual lateral acceleration G generated in the vehicle by turning the left and right front wheels FW1 and FW2 is a physical quantity that can be perceived, and the actual lateral acceleration G is controlled to be equal to the expected lateral acceleration Gd. Further, the expected lateral acceleration Gd also changes exponentially with respect to the steering angle θ input by the driver (exponentially by changing Expression 4 to Expression 5). Accordingly, the driver can turn the steering wheel 11 by turning the steering handle 11 according to the human perceptual characteristic while feeling the lateral acceleration according to the Weber-Hefner law. 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.

また、転舵角補正部６１は、車両に実際に発生している実横加速度Gが操舵ハンドル１１の操舵角θに正確に対応するように目標転舵角δdを補正するので、車両には操舵ハンドル１１の操舵角θに正確に対応した実横加速度Gが発生する。その結果、運転者は、人間の知覚特性により正確に合った横加速度を知覚しながら、操舵ハンドル１１を操作できるようになるので、車両の運転がより簡単になる。   Further, the turning angle correction unit 61 corrects the target turning angle δd so that the actual lateral acceleration G actually generated in the vehicle accurately corresponds to the steering angle θ of the steering handle 11, so that the vehicle An actual lateral acceleration G accurately corresponding to the steering angle θ of the steering handle 11 is generated. As a result, the driver can operate the steering wheel 11 while perceiving the lateral acceleration more accurately according to the human perceptual characteristics, so that the driving of the vehicle becomes easier.

さらに、操舵装置の操舵に関する異常（フェイル）が発生した場合には、運転者は、通常時に比して大きな操舵トルクTdを感じながら、操舵入力値としての操舵角θを入力する。これにより、運転者は、指数関数的に変化する、通常時とは異なる操舵フィーリングを感じることにより、フェイルが発生していることを認識することができる。この場合、操舵トルクTdが大きくなっても、その他の知覚特性すなわち見込み横加速度Gdの知覚特性を変化させることなく、車両を旋回させることができる。この結果、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、フェイル発生前後にて車両の運動特性を損なうことなく、確実に運転者に報知することができて、好適である。   Further, when an abnormality (failure) related to steering of the steering apparatus occurs, the driver inputs the steering angle θ as a steering input value while feeling a steering torque Td that is larger than that in the normal state. Thus, the driver can recognize that a failure has occurred by feeling a steering feeling that changes exponentially and is different from the normal time. In this case, even if the steering torque Td increases, the vehicle can be turned without changing other perceptual characteristics, that is, the perceptual characteristics of the expected lateral acceleration Gd. As a result, the driver can operate the steering handle 11 in accordance with the human perceptual characteristics, so that the driver can be surely notified without damaging the motion characteristics of the vehicle before and after the occurrence of a failure. is there.

ｂ．第２実施形態
上記第１実施形態においては、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵に関するフェイルを検出して運転者に報知する際に、操舵トルクTd（反力トルクTz）の大きさ（重さ）を大きく（重く）して、運転者の操舵フィーリングに違和感を与えることにより、フェイルが発生していることを報知するように実施した。これに代え、または加えて、発生したフェイルのレベルに応じて、運転者に対して段階的に報知し、発生した故障を予見させるように実施することも可能である。以下、この第２実施形態について、詳細に説明するが、操舵装置の構成および転舵動作に関しては、上記第１実施形態と同一であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。 b. Second Embodiment In the first embodiment described above, the magnitude of the steering torque Td (reaction torque Tz) is detected when a failure related to the steering of the left and right front wheels FW1, FW2 as the steered wheels is detected and notified to the driver. By increasing (heavy) (heavy) and giving a sense of incongruity to the driver's steering feeling, a notification was made that a failure occurred. Instead of this, or in addition to this, it is also possible to notify the driver in a stepwise manner according to the level of the failure that has occurred and to predict the failure that has occurred. Hereinafter, although this 2nd Embodiment is described in detail, since it is the same as that of the said 1st Embodiment regarding the structure and steering operation of a steering device, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

この第２実施形態においては、フェイル発生時に、電子制御ユニット３５によって、図７に示す異常報知プログラムが実行される。この異常報知プログラムは、その実行がステップＳ５０にて開始され、ステップＳ５１にて、電子制御ユニット３５は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵に関してフェイルが発生しているか否かを判定する。すなわち、電子制御ユニット３５は、駆動回路３７から取得したフェイル判定フラグＦＲＧが”１”であるか否かを判定する。なお、このフェイル判定フラグＦＲＧは、上記第１実施形態の異常報知プログラムと同一のフラグである。そして、フェイル判定フラグＦＲＧが”０”すなわちフェイルが発生していなければ、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ５２に進み、人間の知覚特性に従って、上述した第１実施形態と同様に正常時の転舵動作によって左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵し、ステップＳ６０にて異常報知プログラムの実行を一旦終了する。   In the second embodiment, the abnormality notification program shown in FIG. 7 is executed by the electronic control unit 35 when a failure occurs. The abnormality notification program is started in step S50, and in step S51, the electronic control unit 35 determines whether or not a failure has occurred regarding the steering of the left and right front wheels FW1 and FW2. That is, the electronic control unit 35 determines whether or not the fail determination flag FRG acquired from the drive circuit 37 is “1”. The fail determination flag FRG is the same flag as the abnormality notification program of the first embodiment. Then, if the fail determination flag FRG is “0”, that is, if no failure has occurred, the determination is “No”, and the process proceeds to step S 52, in accordance with the human perceptual characteristics, as in the first embodiment described above. The left and right front wheels FW1, FW2 are steered by the turning operation, and the execution of the abnormality notification program is temporarily terminated in step S60.

一方、前記ステップＳ５１にて、フェイル判定フラグＦＲＧが”１”すなわちフェイルが発生していれば、「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ５３にて、電子制御ユニット３５は、発生しているフェイルのレベルを判定して車両の走行が継続可能であるか否かを判定する。このレベル判定は、発生したフェイルが車両走行を不能とするものであるか否かを判定するとともに、走行可能である場合には、走行不能となるまでの余裕度に応じてフェイルレベル判定する。   On the other hand, if the fail determination flag FRG is “1” in step S51, that is, if a failure has occurred, “Yes” is determined, and in step S53, the electronic control unit 35 determines the level of the failure that has occurred. To determine whether or not the vehicle can continue to travel. In this level determination, it is determined whether or not the generated failure makes the vehicle travel impossible. When the travel is possible, the fail level is determined according to a margin until the travel is impossible.

すなわち、電子制御ユニット３５は、転舵アクチュエータ２１が作動可能であるものの、例えば、転舵アクチュエータ２１との間に設定された３回線からなる多重通信回線のうちの主回線が断線したり（余裕度大につきフェイルレベル１）、主回線および第２回線が断線したり（余裕度小につきフェイルレベル２）した場合には、継続して車両走行が可能と判断して「Ｙｅｓ」と判定する。そして、ステップＳ５４にて、操舵ハンドル１１の中立位置をオフセット量θoff（例えば、０＜θoff＜π／６）だけオフセットして変更する。これについて、上記した多重通信回線の断線を例に挙げて、図８および図９を用いて詳細に説明する。   That is, the electronic control unit 35 can operate the steering actuator 21, but, for example, the main line of the multiple communication lines including three lines set between the electronic control unit 35 and the steering actuator 21 may be disconnected (allowance). If the fail level is 1), the main line and the second line are disconnected (fail level 2 if the margin is small), it is determined that the vehicle can continue to travel and “Yes” is determined. In step S54, the neutral position of the steering wheel 11 is changed by offset by an offset amount θoff (for example, 0 <θoff <π / 6). This will be described in detail with reference to FIGS. 8 and 9 by taking the disconnection of the multiplex communication line as an example.

電子制御ユニット３５は、多重通信回線が正常すなわち多重通信回線に断線が発生していない状態においては、図８の正常領域に示すように、オフセット量θoffを「０」に設定し、操舵ハンドル１１の中立位置を、図９（ａ）に示すように、正常状態に設定している。この正常状態から、多重通信回線の主回線が断線した状態すなわちフェイルレベル１を検出すると、電子制御ユニット３５は、図８の報知領域に示すように、フェイルレベル１に対応したオフセット量θoffを設定し、操舵ハンドル１１を、図９（ｂ）に示すように、報知状態として設定したオフセット量θoffだけ中立位置をオフセットさせる。   When the multiplex communication line is normal, that is, when the multiplex communication line is not disconnected, the electronic control unit 35 sets the offset amount θoff to “0” as shown in the normal region of FIG. The neutral position is set to a normal state as shown in FIG. When the state where the main line of the multiplex communication line is disconnected, that is, the fail level 1 is detected from this normal state, the electronic control unit 35 sets the offset amount θoff corresponding to the fail level 1 as shown in the notification area of FIG. Then, as shown in FIG. 9B, the neutral position of the steering handle 11 is offset by the offset amount θoff set as the notification state.

より詳細に説明すると、電子制御ユニット３５は、駆動回路３６を介して、反力アクチュエータ１３を駆動させて、操舵ハンドル１１をその中立位置が前記設定したオフセット量θoffとなるまで回動させる。これにより、電子制御ユニット３５は、オフセット量θoffだけ回動させたオフセット位置を新たな中立位置として再設定し、運転者によって入力される操舵角θを、θ＝θ−θoffとして検出する。このように、操舵ハンドル１１の中立位置をオフセットさせることにより、運転者は、視覚的に違和感を感じ、操舵装置に異常が発生していることを認識することができる。この場合、操舵装置は、ステアバイワイヤ方式を採用しているため、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の中立位置に対しては、全く影響を与えない。このため、運転者は、新たに設定された中立位置から操舵ハンドル１１を開度操作することにより、ウェーバー・ヘフナーの法則に従った横加速度を感じ、人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作して、車両を旋回させることができる。   More specifically, the electronic control unit 35 drives the reaction force actuator 13 via the drive circuit 36 to rotate the steering handle 11 until the neutral position becomes the set offset amount θoff. Thereby, the electronic control unit 35 resets the offset position rotated by the offset amount θoff as a new neutral position, and detects the steering angle θ input by the driver as θ = θ−θoff. In this way, by offsetting the neutral position of the steering handle 11, the driver can visually feel a sense of incongruity and recognize that an abnormality has occurred in the steering device. In this case, since the steering device employs a steer-by-wire system, it does not affect the neutral positions of the left and right front wheels FW1, FW2. For this reason, the driver feels the lateral acceleration according to the Weber-Hefner's law by opening the steering handle 11 from the newly set neutral position, and rotates the steering handle 11 according to the human perceptual characteristics. It can be operated to turn the vehicle.

また、電子制御ユニット３５は、通信回線の主回線および第２回線が断線した状態すなわちフェイルレベル２を検出すると、電子制御ユニット３５は、図８の報知領域に示すように、フェイルレベル２に対応したオフセット量θoffを設定する。そして、上記したフェイルレベル１と同様に、操舵ハンドル１１の中立位置を前記設定したフェイルレベル２に対応するオフセット量θoffとなるまで回動させ、同回動位置を新たな中立位置として設定する。ここで、フェイルレベル２のオフセット量θoffは、フェイルレベル１のオフセット量θoffに比して、大きく設定されている。このように、フェイルレベルが大きくなるに従って、オフセット量θoffを大きくすることにより、運転者は、視覚的により違和感を覚えることになり、操舵装置に発生しているフェイルを段階的に認識することができる。   Further, when the electronic control unit 35 detects the state where the main line and the second line of the communication line are disconnected, that is, the fail level 2, the electronic control unit 35 supports the fail level 2 as shown in the notification area of FIG. Set the offset amount θoff. Then, similarly to the above-described fail level 1, the neutral position of the steering handle 11 is rotated until the offset amount θoff corresponding to the set fail level 2 is reached, and the rotational position is set as a new neutral position. Here, the offset amount θoff of the fail level 2 is set larger than the offset amount θoff of the fail level 1. As described above, by increasing the offset amount θoff as the fail level increases, the driver feels visually more uncomfortable and can recognize the failure occurring in the steering device step by step. it can.

ここで、多重通信回線の主回線が断線してフェイルレベル１が検出され、その後、多重通信回線の第２回線が断線してフェイルレベル２が検出された場合には、電子制御ユニット３５は、段階的に操舵ハンドル１１の中立位置をオフセットさせる。すなわち、フェイルレベル１を検出した時点で、電子制御ユニット３５は、フェイルレベル１に対応したオフセット量θoffを決定して操舵ハンドル１１の中立位置をオフセットさせる。この状態から、さらに第２回線が断線してフェイルレベル２を検出すると、電子制御ユニット３５は、前記フェイルレベル１に対応した中立位置からフェイルレベル２に対応した中立位置まで操舵ハンドル１１を回動させる。このように、電子制御ユニット３５は、発生したフェイルレベルに応じて、段階的に、操舵ハンドル１１をオフセットさせる。   Here, when the main line of the multiplex communication line is disconnected and fail level 1 is detected, and then the second line of the multiplex communication line is disconnected and fail level 2 is detected, the electronic control unit 35 The neutral position of the steering handle 11 is offset in stages. That is, when the fail level 1 is detected, the electronic control unit 35 determines the offset amount θoff corresponding to the fail level 1 and offsets the neutral position of the steering wheel 11. In this state, when the second line is further disconnected and the fail level 2 is detected, the electronic control unit 35 rotates the steering handle 11 from the neutral position corresponding to the fail level 1 to the neutral position corresponding to the fail level 2. Let As described above, the electronic control unit 35 offsets the steering handle 11 stepwise in accordance with the generated fail level.

前記ステップＳ５４の設定処理後、ステップＳ５５にて、電子制御ユニット３５は、操舵角θに対する操舵トルクTd（反力トルクTz）の変換テーブルを、前記ステップＳ５４にて設定したオフセット量θoffを考慮して変更するとともに、同変更した変換テーブルに基づいて、操舵トルクTd（反力トルクTz）を決定する。すなわち、電子制御ユニット３５は、前記ステップＳ５４にて、操舵ハンドル１１の中立位置をオフセットした場合には、オフセット量θoffだけ変換テーブルを操舵角θに対して平行移動（本実施形態においては、操舵角θの正方向に平行移動）させて変更する。そして、電子制御ユニット３５は、変更した変換テーブルに基づいて、入力された操舵角θに対応した操舵トルクTd（反力トルクTz）を決定する   After the setting process in step S54, in step S55, the electronic control unit 35 considers the offset amount θoff set in step S54 in the conversion table of the steering torque Td (reaction torque Tz) with respect to the steering angle θ. The steering torque Td (reaction force torque Tz) is determined based on the changed conversion table. That is, when the neutral position of the steering wheel 11 is offset in step S54, the electronic control unit 35 translates the conversion table by the offset amount θoff relative to the steering angle θ (in this embodiment, steering) (Change in parallel to the positive direction of the angle θ). Then, the electronic control unit 35 determines the steering torque Td (reaction force torque Tz) corresponding to the input steering angle θ based on the changed conversion table.

続く、ステップＳ５６およびステップＳ５７においては、上記第１実施形態における異常報知プログラムのステップＳ１４およびステップＳ１５と同様に、見込み横加速度Gdおよび目標転舵角δdを決定する。すなわち、ステップＳ５６においては、前記ステップＳ５５にて決定した操舵トルクTd（反力トルクTz）に基づいて、見込み横加速度Gdを決定する。また、ステップＳ５７においては、前記ステップＳ５６にて決定した見込み横加速度Gdに基づいて、目標転舵角δdを決定する。   In subsequent steps S56 and S57, the expected lateral acceleration Gd and the target turning angle δd are determined in the same manner as in steps S14 and S15 of the abnormality notification program in the first embodiment. That is, in step S56, the expected lateral acceleration Gd is determined based on the steering torque Td (reaction torque Tz) determined in step S55. In step S57, the target turning angle δd is determined based on the expected lateral acceleration Gd determined in step S56.

前記ステップＳ５６およびステップＳ５７の処理後、ステップＳ５８に進み、電子制御ユニット３５は、フェイル判定フラグＦＲＧを一旦リセットすなわち”０”に設定し、ステップＳ６０にて、異常報知プログラムの実行を一旦終了する。   After the processing of step S56 and step S57, the process proceeds to step S58, where the electronic control unit 35 temporarily resets the fail determination flag FRG, that is, sets it to “0”, and temporarily ends the execution of the abnormality notification program in step S60. .

一方、電子制御ユニット３５は、前記ステップＳ５３にて、例えば、転舵アクチュエータ２１との間に設定された多重通信回線が全て断線した（通信不能であるためフェイルレベル３）ことにより転舵アクチュエータ２１の作動が不能となった場合には、同アクチュエータ２１の作動不全によって車両走行の継続が不能と判断して、「Ｎｏ」と判定する。そして、ステップＳ５９にて、故障処理として、待機系転舵アクチュエータ２５の作動に切り替えるとともに、操舵ハンドル１１の中立位置を最大にオフセットさせることによって操舵系に故障が発生したことを報知する。すなわち、電子制御ユニット３５は、多重通信回線がすべて断線しているため、図８の故障領域に示すように、操舵ハンドル１１の中立位置を最大オフセット量θoffだけオフセットさせる。これにより、ユーザは、現在車両の操舵装置に異常が発生していることを、視覚的な違和感を通じて知ることができる。そして、ステップＳ６０にて異常報知プログラムの実行を一旦終了する。   On the other hand, in step S53, the electronic control unit 35, for example, disconnects all the multiple communication lines set between the electronic control unit 35 and the steering actuator 21 (failure level 3 because communication is not possible), thereby turning the steering actuator 21. When the operation of the vehicle is impossible, it is determined that the vehicle cannot continue running due to the malfunction of the actuator 21, and the determination is “No”. In step S59, as a failure process, the operation is switched to the operation of the standby system turning actuator 25, and the neutral position of the steering handle 11 is offset to the maximum to notify that a failure has occurred in the steering system. That is, since all the multiple communication lines are disconnected, the electronic control unit 35 offsets the neutral position of the steering handle 11 by the maximum offset amount θoff as shown in the failure region of FIG. Thereby, the user can know through the visual sense of incongruity that an abnormality has occurred in the steering apparatus of the vehicle. In step S60, the execution of the abnormality notification program is temporarily terminated.

以上の説明から理解することができるように、この第２実施形態によれば、発生したフェイルのレベルに応じて、操舵ハンドル１１の中立位置をオフセットすることができる。これにより、運転者に対して、視覚的な違和感を与え、発生したフェイルを確実に報知することができる。また、操舵ハンドル１１をオフセットした後、このオフセット位置を中立位置として再設定するため、運転者の操作入力値としての操舵角θに対する見込み横加速度Gdは、操舵ハンドル１１の中立位置のオフセット前後において、運転者により同様に知覚される。このため、運転者に対して、効果的にフェイルを報知した状態であっても、車両の運動特性を良好に確保することができる。   As can be understood from the above description, according to the second embodiment, the neutral position of the steering handle 11 can be offset according to the level of the generated failure. Thereby, it is possible to give a visually uncomfortable feeling to the driver and to reliably notify the generated failure. In addition, after the steering handle 11 is offset, this offset position is reset as the neutral position. Therefore, the expected lateral acceleration Gd with respect to the steering angle θ as the operation input value of the driver is before and after the neutral position offset of the steering handle 11. Perceived by the driver as well. For this reason, even if it is in the state where the failure was effectively notified to the driver, the motion characteristic of the vehicle can be ensured satisfactorily.

ｃ．第１変形例
上記第１実施形態および第２実施形態における異常報知プログラムは、運動状態量としての横加速度を採用した操舵装置に適用して実施した。これらに代えて、運動状態量としてのヨーレートを採用した操舵装置に異常報知プログラムを適用して実施することも可能である。以下、この第１変形例について説明する。この第１変形例においては、操舵装置は、図１に破線で示すように、上記第１実施形態および第２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実施形態および第２実施形態と同じであるが、転舵操作に関し、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は上記第１実施形態および第２実施形態の場合とは若干異なる。また、この第１変形例に係るヨーレートを運動状態量とする操舵装置に適用される異常報知プログラムは、上記第１実施形態および第２実施形態の異常報知プログラムと同一であるため、その詳細な説明を省略する。 c. First Modification The abnormality notification program according to the first embodiment and the second embodiment is applied to a steering apparatus that employs lateral acceleration as a motion state quantity. Instead of this, it is also possible to implement the abnormality notification program by applying it to a steering device that employs a yaw rate as the amount of motion state. Hereinafter, this first modification will be described. In the first modification, as shown by a broken line in FIG. 1, the steering device is an amount of motion state that can be perceived by the driver instead of the lateral acceleration sensor 34 in the first embodiment and the second embodiment. A yaw rate sensor 38 for detecting a certain actual yaw rate γ is provided. About another structure, it is the same as the said 1st Embodiment and 2nd Embodiment, However Regarding the steering operation, the computer program run in the electronic control unit 35 is the said 1st Embodiment and 2nd Embodiment. The case is slightly different. Moreover, since the abnormality notification program applied to the steering device that uses the yaw rate according to the first modification as the motion state quantity is the same as the abnormality notification program of the first embodiment and the second embodiment, the details thereof are described. Description is omitted.

この第１変形例においては、転舵動作に関し、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５０において、変位−トルク変換部５１は上記第１実施形態および第２実施形態と同様に機能するが、上記第１実施形態および第２実施形態のトルク−横加速度変換部５２に代えてトルク−ヨーレート変換部５４が設けられている。   In the first modification, the computer program executed by the electronic control unit 35 with respect to the steering operation is shown in the functional block diagram of FIG. In this case, in the sensory adaptation control unit 50, the displacement-torque conversion unit 51 functions in the same manner as in the first embodiment and the second embodiment, but the torque-lateral acceleration conversion in the first embodiment and the second embodiment. Instead of the unit 52, a torque-yaw rate conversion unit 54 is provided.

このトルク−ヨーレート変換部５４は、変位−トルク変換部５１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の絶対値が正の小さな所定値To未満であれば下記式１８のように「０」とし、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To以上であれば下記式１９に従って計算する。
γd＝0 (｜Td｜＜To) …式１８
γd＝C・TdK2 (To≦｜Td｜) …式１９
ただし、式１９中のC，K2は、上記第１実施形態および第２実施形態と同じく定数である。また、この場合も、前記式１９中の操舵トルクTdは上記式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Cを前記正の定数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１８，１９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１１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。 The torque-yaw rate conversion unit 54 uses the steering torque Td calculated by the displacement-torque conversion unit 51 to calculate the expected yaw rate γd that the driver expects from the turning operation of the steering handle 11 to the steering torque Td. If the absolute value is less than the positive small predetermined value To, the value is set to “0” as shown in the following formula 18. If the absolute value of the steering torque Td is greater than the positive small predetermined value To, the calculation is performed according to the following formula 19.
γd = 0 (| Td | <To) Equation 18
γd = C · Td K2 (To ≦ | Td |) Equation 19
However, C and K2 in Equation 19 are constants as in the first and second embodiments. Also in this case, the steering torque Td in the equation 19 represents the absolute value of the steering torque Td calculated using the above equation 2. If the calculated steering torque Td is positive, the constant C Is a positive value, and if the calculated steering torque Td is negative, the constant C is a negative value having the same absolute value as the positive constant C. In this case, the expected yaw rate γd may be calculated using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 11 in which the expected yaw rate γd with respect to the steering torque Td is stored instead of the calculations of the equations 18 and 19. Good.

また、転舵角変換部５５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１２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５５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、転舵角変換部５５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 55 calculates the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1 and 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 yaw rate γ of the left and right front wheels FW1 and FW2 while driving the vehicle while changing the vehicle speed V. Then, the turning angle conversion unit 55 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. Further, the yaw rate γ (expected 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 turning angle conversion unit 55 is negative, The output target turning angle δd is also negative.

なお、目標転舵角δdは下記式２０に示すように車速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２０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)・γd／V …式２０
ただし、前記式２０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（例えば、２．６７ｍ）であり、Aは予め決められた所定値（例えば、０．００１８７）である。 Since the target turning angle δd is a function of the vehicle speed V and the yaw rate γ as shown in the following equation 20, it can be calculated by executing the calculation of the following equation 20 instead of referring to the table. .
δd = L · (1 + A · V 2 ) · γd / V Equation 20
However, also in Equation 20, L is a predetermined value (for example, 2.67 m) indicating the wheel base, and A is a predetermined value (for example, 0.00187).

この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部６０の転舵角補正部６３に供給される。転舵角補正部６３は、トルク−ヨーレート変換部５４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２１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＋K4・(γd−γ) …式２１
ただし、係数K4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の転舵角がより精度よく確保される。 The calculated target turning angle δd is supplied to the turning angle correction unit 63 of the turning control unit 60. The turning angle correction unit 63 receives the expected yaw rate γd from the torque-yaw rate conversion unit 54 and also the actual yaw rate γ detected by the yaw rate sensor 38, and executes the calculation of the following equation (21). The corrected target turning angle δda is calculated by correcting the input target turning angle δd.
δda = δd + K4 · (γd−γ) Equation 21
However, the coefficient K4 is a predetermined positive constant, and when the actual yaw rate γ is less than the expected yaw rate γd, the coefficient K4 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 angles of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for the expected yaw rate γd 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実施形態および第２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実施形態および第２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。   Further, other program processes executed by the electronic control unit 35 are the same as those in the first embodiment and the second embodiment. In the functional block diagram of FIG. 10, the same reference numerals as those in FIG. 2 of the first embodiment and the second embodiment are attached, and the description thereof is omitted.

そして、上記説明した第１変形例においても、操舵ハンドル１１に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部５１によって操舵トルクTdに変換されるとともに、同変換された操舵トルクTdはトルク−ヨーレート変換部５４によって見込みヨーレートγdに変換され、転舵角変換部５５、転舵角補正部６３および駆動制御部６２により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は見込みヨーレートγdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。この場合も、操舵トルクTdは、反力トルクTzと等しいため、反力アクチュエータ１３の作用によって運転者が操舵ハンドル１１から知覚し得る物理量であるとともに、操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作できる。   In the first modified example described above, the steering angle θ as an operation input value of the driver with respect to the steering handle 11 is converted into the steering torque Td by the displacement-torque converter 51, and the converted steering torque is also converted. Td is converted to the expected yaw rate γd by the torque-yaw rate conversion unit 54, and the left and right front wheels FW1, FW2 are corrected to generate the expected yaw rate γd by the turning angle conversion unit 55, the turning angle correction unit 63, and the drive control unit 62. The vehicle is steered to the target turning angle δda. Also in this case, since the steering torque Td is equal to the reaction force torque Tz, it is a physical quantity that can be perceived by the driver from the steering handle 11 by the action of the reaction force actuator 13, and changes exponentially with respect to the steering angle θ. Therefore, the driver can turn the steering handle 11 according to the human perceptual characteristic while feeling the reaction force according to the Weber-Hefner law.

また、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵によって車両に発生するヨーレートγも知覚し得る物理量であるとともに、このヨーレートγは見込みヨーレートγdに等しくなるように制御され、さらに、この見込みヨーレートγdも操舵角θに対してべき乗関数的（上記第１実施形態の式４から式５への変形と同様に式１９を変形することにより指数関数的）に変化する。したがって、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従ったヨーレートを感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作して、車両を旋回させることができる。その結果、運転者は、上記第１実施形態および第２実施形態の場合と同様に、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。   Further, the yaw rate γ generated in the vehicle by the steering of the left and right front wheels FW1 and FW2 is a physical quantity that can be perceived, and the yaw rate γ is controlled to be equal to the expected yaw rate γd. It changes exponentially with respect to θ (exponentially by changing equation 19 in the same way as changing from equation 4 to equation 5 in the first embodiment). Therefore, the driver can turn the steering wheel 11 by turning the steering handle 11 according to the human perception characteristic while feeling the yaw rate according to the Weber-Hefner law. As a result, the driver can operate the steering handle 11 in accordance with the human perceptual characteristics, as in the case of the first embodiment and the second embodiment, so that the driving of the vehicle is simplified.

また、この第１変形例においても、操舵装置の操舵に関する異常（フェイル）が発生した場合には、運転者は、通常時に比して大きな操舵トルクTdに抗して、操舵入力値としての操舵角θを入力する。これにより、運転者は、指数関数的に変化する、通常時とは異なる操舵フィーリングを感じることにより、フェイルが発生していることを確実に知ることができる。この場合、操舵トルクTdが大きくなっても、その他の知覚特性すなわち見込み横加速度Gdの知覚特性を変化させることなく、車両を旋回させることができる。この結果、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、車両の運動特性を損なうことなく、車両の運転を簡単に行うことができる。   Also in this first modified example, when an abnormality (failure) related to steering of the steering apparatus occurs, the driver resists the steering torque Td that is larger than the normal time, and steers as a steering input value. Enter the angle θ. As a result, the driver can surely know that a failure has occurred by feeling a steering feeling that changes exponentially and is different from the normal time. In this case, even if the steering torque Td increases, the vehicle can be turned without changing other perceptual characteristics, that is, the perceptual characteristics of the expected lateral acceleration Gd. As a result, the driver can operate the steering handle 11 in accordance with the human perceptual characteristics, and thus can easily drive the vehicle without impairing the motion characteristics of the vehicle.

さらに、発生したフェイルのレベルに応じて、操舵ハンドル１１の中立位置をオフセットすることができる。これにより、運転者に対して、視覚的な違和感を与え、発生したフェイルを確実に報知することができる。また、操舵ハンドル１１をオフセットした後、このオフセット位置を中立位置として再設定するため、運転者の操作入力値としての操舵角θに対する見込み横加速度Gdは、操舵ハンドル１１の中立位置のオフセット前後において、運転者により同様に知覚される。このため、運転者に対して、効果的にフェイルを報知した状態であっても、車両の運動特性を良好に確保することができる。   Furthermore, the neutral position of the steering handle 11 can be offset according to the level of the failure that has occurred. Thereby, it is possible to give a visually uncomfortable feeling to the driver and to reliably notify the generated failure. In addition, after the steering handle 11 is offset, this offset position is reset as the neutral position. Therefore, the expected lateral acceleration Gd with respect to the steering angle θ as the operation input value of the driver is before and after the neutral position offset of the steering handle 11. Perceived by the driver as well. For this reason, even if it is in the state where the failure was effectively notified to the driver, the motion characteristic of the vehicle can be ensured satisfactorily.

ｃ．第２変形例
次に、上記第１実施形態および第２実施形態における異常報知プログラムは、運動状態量としての横加速度を採用した操舵装置に適用して実施した。また、上記第１変形例における異常報知プログラムは、運動状態量としてのヨーレートを採用した操舵装置に適用して実施した。これらに代えて、運動状態量としての旋回曲率を採用した操舵装置に適用して実施することも可能である。以下、この第２変形例について説明する。この第２変形例においても、操舵装置は、上記第１実施形態および第２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、転舵動作に関し、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実施形態および第２実施形態の場合とは若干異なる。また、この第２変形例に係る旋回曲率を運動状態量とする操舵装置に適用される異常報知プログラムは、上記第１実施形態および第２実施形態の異常報知プログラムと同一であるため、その詳細な説明を省略する。 c. Second Modification Next, the abnormality notification program in the first embodiment and the second embodiment is applied to a steering apparatus that employs lateral acceleration as a motion state quantity. In addition, the abnormality notification program in the first modified example is applied to a steering apparatus that employs a yaw rate as a motion state quantity. Instead of these, the present invention can also be applied to a steering apparatus that employs a turning curvature as a motion state quantity. Hereinafter, this second modification will be described. Also in the second modified example, the steering device is configured as shown in FIG. 1 as in the first and second embodiments. However, regarding the turning operation, the computer program executed by the electronic control unit 35 is slightly different from the case of the first embodiment and the second embodiment. Further, the abnormality notification program applied to the steering device having the turning curvature as the motion state quantity according to the second modification is the same as the abnormality notification program of the first embodiment and the second embodiment, and therefore the details thereof. The detailed explanation is omitted.

この第２変形例においては、転舵動作に関し、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図１３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５０において、変位−トルク変換部５１は上記第１実施形態および第２実施形態と同様に機能するが、上記第１実施形態および第２実施形態のトルク−横加速度変換部５２に代えてトルク−旋回曲率変換部５６が設けられている。   In the second modification, the computer program executed by the electronic control unit 35 with respect to the steering operation is shown in the functional block diagram of FIG. In this case, in the sensory adaptation control unit 50, the displacement-torque conversion unit 51 functions in the same manner as in the first embodiment and the second embodiment, but the torque-lateral acceleration conversion in the first embodiment and the second embodiment. Instead of the unit 52, a torque-turning curvature converting unit 56 is provided.

このトルク−旋回曲率変換部５６は、変位−トルク変換部５１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の絶対値が正の小さな所定値To未満であれば下記式２２にように「０」とし、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To以上であれば下記式２３に従って計算する。
ρd＝0 (｜Td｜＜To) …式２２
ρd＝C・TdK2 (To≦｜Td｜) …式２３
ただし、式２３中のC，K2は、上記第１実施形態および第２実施形態と同じく定数である。また、この場合も、前記式２３中の操舵トルクTdは上記式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が正であれば定数Cを前記正の定数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２２，２３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１４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。 The torque-turning curvature conversion unit 56 uses the steering torque Td calculated by the displacement-torque conversion unit 51 to convert the expected turning curvature ρd that the driver expects by turning the steering handle 11 into the steering torque. If the absolute value of Td is less than a small positive predetermined value To, it is set to “0” as shown in Equation 22 below, and if the absolute value of the steering torque Td is greater than or equal to a positive small predetermined value To, it is calculated according to Equation 23 below.
ρd = 0 (| Td | <To) Equation 22
ρd = C · Td K2 (To ≦ | Td |) Equation 23
However, C and K2 in Equation 23 are constants as in the first and second embodiments. Also in this case, the steering torque Td in the equation 23 represents the absolute value of the steering torque Td calculated using the above equation 2. If the calculated steering torque Td is positive, the constant C Is a positive value, and if the calculated steering torque Td is positive, the constant C is a negative value having the same absolute value as the positive constant C. In this case, the expected turning curvature ρd is calculated using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 14 in which the expected turning curvature ρd with respect to the steering torque Td is stored in place of the calculations of the equations 22 and 23. May be.

また、転舵角変換部５７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１５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５７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５６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 57 calculates the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for generating the expected turning curvature ρd, and 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 57 refers to this table and calculates the 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 56 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２４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２４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２４
ただし、前記式２４においても、Lはホイールベースを表す予め決められた所定値（例えば、２．６７ｍ）であり、Aは予め決められた所定値（例えば、０．００１８７）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 24, the target turning angle δd can be calculated by executing the operation of the following equation 24 instead of referring to the table. it can.
δd = L · (1 + A · V 2 ) · ρd Equation 24
However, also in the formula 24, L is a predetermined value (eg, 2.67 m) representing the wheel base, and A is a predetermined value (eg, 0.00187).

この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部６０の転舵角補正部６４に供給される。転舵角補正部６４は、トルク−旋回曲率変換部５６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６５から実旋回曲率ρも入力する。旋回曲率計算部６５は、横加速度センサ３４によって検出された横加速度G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２５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６４に出力する。
ρ＝G／V2またはρ＝γ／V …式２５ The calculated target turning angle δd is supplied to the turning angle correction unit 64 of the turning control unit 60. The turning angle correction unit 64 receives the expected turning curvature ρd from the torque-turning curvature conversion unit 56 and also receives the actual turning curvature ρ from the turning curvature calculation unit 65. The turning curvature calculation unit 65 uses the lateral acceleration G detected by the lateral acceleration sensor 34 or the yaw rate γ detected by the yaw rate sensor 38 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 33 to calculate the following Expression 25. The actual turning curvature ρ is calculated by execution and output to the turning angle correction unit 64.
ρ = G / V 2 or ρ = γ / V Equation 25

そして、転舵角補正部６４は、下記式２６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＋K5・(ρd−ρ) …式２６
ただし、係数K5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ρd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、実旋回曲率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 64 performs the calculation of following formula 26, correct | amends the input target turning angle (delta) d, and calculates corrected target turning angle (delta) da.
δda = δd + K5 · (ρd−ρ) Equation 26
However, the coefficient K5 is a predetermined positive constant, and when the actual turning curvature ρ is less than the expected turning curvature ρd, the coefficient K5 is corrected so that the absolute value of the corrected target turning angle δda is increased. When the actual turning curvature 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実施形態および第２実施形態の場合と同じである。そして、図１３の機能ブロック図において、上記第１実施形態および第２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。   Further, other program processes executed by the electronic control unit 35 are the same as those in the first embodiment and the second embodiment. And in the functional block diagram of FIG. 13, the code | symbol same as FIG. 2 of the said 1st Embodiment and 2nd Embodiment is attached | subjected, and the description is abbreviate | omitted.

そして、上記説明した第２変形例においても、操舵ハンドル１１に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部５１によって操舵トルクTdに変換されるとともに、同変換された操舵トルクTdはトルク−旋回曲率変換部５６によって見込み旋回曲率ρdに変換され、転舵角変換部５７、転舵角補正部６４および駆動制御部６２により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は見込み旋回曲率ρdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。この場合も、操舵トルクTdは、反力トルクTzと等しいため、反力アクチュエータ１３の作用によって運転者が操舵ハンドル１１から知覚し得る物理量であるとともに、操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作できる。   Also in the second modified example described above, the steering angle θ as the operation input value of the driver with respect to the steering handle 11 is converted into the steering torque Td by the displacement-torque converter 51, and the converted steering torque is also converted. Td is converted to the expected turning curvature ρd by the torque-turning curvature conversion unit 56, and the left and right front wheels FW1, FW2 generate the expected turning curvature ρd by the turning angle conversion unit 57, the turning angle correction unit 64, and the drive control unit 62. To the corrected target turning angle δda required for Also in this case, since the steering torque Td is equal to the reaction force torque Tz, it is a physical quantity that can be perceived by the driver from the steering handle 11 by the action of the reaction force actuator 13, and changes exponentially with respect to the steering angle θ. Therefore, the driver can turn the steering handle 11 according to the human perceptual characteristic while feeling the reaction force according to the Weber-Hefner law.

また、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵による旋回曲率も視覚によって知覚し得る物理量であるとともに、この旋回曲率ρは見込み旋回曲率ρdに等しくなるように制御され、さらに、この見込み旋回曲率ρdも操舵角θに対してべき乗関数的（上記第１実施形態の式４から式５への変形と同様に式２３を変形することにより指数関数的）に変化する。したがって、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った旋回曲率を視覚により知覚しながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作して、車両を旋回させることができる。その結果、運転者は上記第１実施形態および第２実施形態の場合と同様に、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。   Further, the turning curvature due to the turning of the left and right front wheels FW1 and FW2 is also a physical quantity that can be visually perceived, and this turning curvature ρ is controlled to be equal to the expected turning curvature ρd, and the expected turning curvature ρd is also steered. It changes exponentially with respect to the angle θ (exponentially by changing the expression 23 in the same way as changing the expression 4 to the expression 5 in the first embodiment). Accordingly, the driver can turn the vehicle by turning the steering handle 11 according to human perceptual characteristics while visually perceiving the turning curvature according to the Weber-Hefner's law. As a result, the driver can operate the steering wheel 11 in accordance with the human perceptual characteristics, as in the first and second embodiments, so that driving of the vehicle is simplified.

また、転舵角補正部６４は、車両に実際に発生している実旋回曲率ρが操舵ハンドル１１の操舵角θに正確に対応するように目標転舵角δdを補正するので、車両は操舵ハンドル１１の操舵角θに正確に対応した実旋回曲率ρで旋回する。その結果、運転者は、人間の知覚特性にさらに正確に合った旋回曲率を知覚しながら、操舵ハンドル１１を操作できるようになるので、車両の運転がさらに簡単になる。さらに、具体的な作用効果についても、上記第１実施形態および第２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。   Further, the turning angle correction unit 64 corrects the target turning angle δd so that the actual turning curvature ρ actually generated in the vehicle accurately corresponds to the steering angle θ of the steering handle 11, so that the vehicle is steered. The vehicle turns with an actual turning curvature ρ that accurately corresponds to the steering angle θ of the handle 11. As a result, the driver can operate the steering wheel 11 while perceiving a turning curvature that more accurately matches the human perceptual characteristics, and thus the driving of the vehicle is further simplified. Further, the specific operational effects are the same except that the lateral acceleration of the first embodiment and the second embodiment is changed to the turning curvature.

また、この第２変形例においても、操舵装置の操舵に関する異常（フェイル）が発生した場合には、運転者は、通常時に比して大きな操舵トルクTdに抗して、操舵入力値としての操舵角θを入力する。これにより、運転者は、指数関数的に変化する、通常時とは異なる操舵フィーリングを感じることにより、フェイルが発生していることを確実に知ることができる。この場合、操舵トルクTdが大きくなっても、その他の知覚特性すなわち見込み横加速度Gdの知覚特性を変化させることなく、車両を旋回させることができる。この結果、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、車両の運動特性を損なうことなく、車両の運転を簡単に行うことができる。   Also in this second modified example, when an abnormality (failure) related to the steering of the steering device occurs, the driver resists the steering torque Td which is larger than the normal time, and steers as a steering input value. Enter the angle θ. As a result, the driver can surely know that a failure has occurred by feeling a steering feeling that changes exponentially and is different from the normal time. In this case, even if the steering torque Td increases, the vehicle can be turned without changing other perceptual characteristics, that is, the perceptual characteristics of the expected lateral acceleration Gd. As a result, the driver can operate the steering handle 11 in accordance with human perceptual characteristics, so that the vehicle can be easily driven without impairing the motion characteristics of the vehicle.

さらに、発生したフェイルのレベルに応じて、操舵ハンドル１１の中立位置をオフセットすることができる。これにより、運転者に対して、視覚的な違和感を与え、発生したフェイルを確実に報知することができる。また、操舵ハンドル１１をオフセットした後、このオフセット位置を中立位置として再設定するため、運転者の操作入力値としての操舵角θに対する見込み横加速度Gdは、操舵ハンドル１１の中立位置のオフセット前後において、運転者により同様に知覚される。このため、運転者に対して、効果的にフェイルを報知した状態であっても、車両の運動特性を良好に確保することができる。   Furthermore, the neutral position of the steering handle 11 can be offset according to the level of the failure that has occurred. Thereby, it is possible to give a visually uncomfortable feeling to the driver and to reliably notify the generated failure. In addition, after the steering handle 11 is offset, this offset position is reset as the neutral position. Therefore, the expected lateral acceleration Gd with respect to the steering angle θ as the operation input value of the driver is before and after the neutral position offset of the steering handle 11. Perceived by the driver as well. For this reason, even if it is in the state where the failure was effectively notified to the driver, the motion characteristic of the vehicle can be ensured satisfactorily.

さらに、本発明の実施にあたっては、上記第１、第２実施形態および各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 and second embodiments and the respective modifications, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

例えば、上記第１、第２実施形態および各変形例においては、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 and second embodiments and the modifications, 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、第２実施形態および各変形例においては、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２１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 and second embodiments and the modifications, the left and right front wheels FW1 and 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 21.

さらに、上記第１、第２実施形態および各変形例においては、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替え、または車両の走行状態に応じて自動的に切り替えて、車両の操舵制御を行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替える場合、例えば、車両の低速走行時（例えば、４０Ｋｍ／ｈ未満）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（例えば、４０Ｋｍ／ｈ以上１００Ｋｍ／ｈ未満）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（例えば、１００Ｋｍ／ｈ以上）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 and second embodiments and the modifications, the lateral acceleration, the yaw rate, and the turning curvature are each independently used as the vehicle motion state quantity that can be perceived by humans. 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 automatically switching according to the traveling state of the vehicle. When switching automatically according to the traveling state of the vehicle, for example, when the vehicle is traveling at a low speed (for example, less than 40 km / h), the turning curvature is used as the motion state quantity, and the vehicle is traveling at a medium speed (for example, 40 km). / H or more and less than 100 km / h), the yaw rate is used as the motion state quantity, and lateral acceleration is used as the motion state quantity when the vehicle is traveling at a high speed (for example, 100 km / h or more). 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および第２実施形態に共通の車両の操舵装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a vehicle steering apparatus common to first and second embodiments of the present invention. FIG. 本発明の第１および第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転舵制御の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. 4 is a functional block diagram functionally representing a computer program process of turning control executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to the first and second embodiments of the present invention. 操舵角と操舵トルクの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a steering angle and a steering torque. 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. 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異常報知プログラムを示すフローチャートである。2 is a flowchart showing an abnormality notification program executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention. 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異常報知プログラムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the abnormality alerting program which concerns on 2nd Embodiment of this invention and is performed in the electronic control unit of FIG. フェイルレベルに応じて設定されるオフセット量を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the offset amount set according to a fail level. （ａ）は、正常状態の操舵ハンドルの中立位置を示しており、（ｂ）は、フェイル時の操舵ハンドルの中立位置を示す概略図である。(A) has shown the neutral position of the steering wheel of a normal state, (b) is the schematic which shows the neutral position of the steering wheel at the time of a failure. 本発明の第１変形例に係り、図１の電子制御ユニットにて実行される転舵制御の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。It is a functional block diagram functionally showing the computer program process of the steering control performed in the electronic control unit of FIG. 1 according to the first modification 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２変形例に係り、図１の電子制御ユニットにて実行される転舵制御の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 a computer program process of turning control executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to a second modification 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…左右前輪、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、２５…待機系転舵アクチュエータ、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…ヨーレートセンサ、４０…反力制御部、５０…感覚適合制御部、５１…変位−トルク変換部、５２…トルク−横加速度変換部、５３，５５，５７…転舵角変換部、５４…トルク−ヨーレート変換部、５６…トルク−旋回曲率変換部、６０…転舵制御部、６１，６３，６４…転舵角補正部
FW1, FW2 ... front left and right wheels, 11 ... steering handle, 12 ... steering input shaft, 13 ... reaction force actuator, 21 ... steering actuator, 22 ... steering output shaft, 25 ... standby steering actuator, 31 ... steering angle sensor 32 ... Steering angle sensor, 33 ... Vehicle speed sensor, 34 ... Lateral acceleration sensor, 35 ... Electronic control unit, 38 ... Yaw rate sensor, 40 ... Reaction force control unit, 50 ... Sensory adaptation control unit, 51 ... Displacement-torque conversion , 52 ... torque-lateral acceleration converter, 53, 55, 57 ... turning angle converter, 54 ... torque-yaw rate converter, 56 ... torque-turning curvature converter, 60 ... steering controller, 61, 63 , 64 ... Steering angle correction unit

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、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制御して転舵輪を転舵する転舵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、前記転舵制御装置は、
前記操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサと、
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変換手段と、
車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運転状態量を表していて、前記運動状態量に関する予め決められたウェーバー比を前記操作力に関する予め決められたウェーバー比で除算した値を指数とする前記操作力のべき乗関数として定義される車両の見込み運動状態量を、前記変換された操作力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、
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、
転舵輪の転舵に関する異常を検出する異常検出手段と、
前記操作力と前記車両の見込み運動状態量との前記べき乗関数を維持して、前記異常検出手段によって検出した異常を前記操舵ハンドルを介して運転者に報知する異常報知手段とを備えてい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。 A steering wheel operated by a driver to steer the vehicle, a steering actuator for steering the steered wheel, and the steered actuator according to the operation of the steering handle to drive and control the steered wheel. In a steering device for a steering-by-wire vehicle equipped with a steering control device for steering, the steering control device includes :
A displacement amount sensor for detecting a displacement amount of the steering wheel;
Conversion means for converting the detected displacement amount into an operating force applied to the steering wheel;
A vehicle driving state quantity that can be perceived by the driver in relation to turning of the vehicle, and a value obtained by dividing a predetermined Weber ratio related to the movement state quantity by a predetermined Weber ratio related to the operating force. A motion state quantity calculating means for calculating a predicted motion state quantity of the vehicle, which is defined as a power function of the operating force as an index , using the converted operating force ;
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;
Steering control means for controlling the steered actuator according to the calculated steered angle and steering the steered wheel to the steered angle calculated by the same,
Steering control means for controlling the steered actuator according to the calculated steered angle and steering the steered wheel to the steered angle calculated by the same,
An abnormality detection means for detecting an abnormality related to turning of the steered wheels;
And maintaining the power function of the operating force and the anticipated motion state quantity of the previous SL vehicle, the abnormality detected by the abnormality detecting means comprises an abnormality informing means for informing the driver through the steering wheel A steering-by-wire vehicle steering apparatus characterized by the above. 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、
前記変位量センサによって検出した操舵ハンドルの変位量と指数関係にある反力を前記操舵ハンドルの操作に対して付与する反力付与手段を設け、
前記異常報知手段は、
前記異常検出手段によって転舵輪の転舵に関する異常を検出すると、前記操舵ハンドルの変位量と前記反力付与手段によって前記操舵ハンドルに付与する前記反力との指数関係を変更するとともに、前記反力付与手段によって前記変更した指数関係にある反力を前記操舵ハンドルに付与す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,
A reaction force applying means for applying a reaction force in an exponential relationship with a displacement amount of the steering wheel detected by the displacement amount sensor to the operation of the steering wheel;
The abnormality notification means includes
When an abnormality relating to turning of the steered wheels is detected by the abnormality detection means, the exponential relationship between the amount of displacement of the steering wheel and the reaction force applied to the steering handle by the reaction force application means is changed, and the reaction force A steering-by-wire steering apparatus for a vehicle, wherein a reaction force having the changed exponential relationship is applied to the steering handle by an applying means. 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、
前記異常報知手段は、
前記操舵ハンドルの変位量と前記反力付与手段によって前記操舵ハンドルに付与する前記反力との指数関係を、前記反力付与手段が前記操舵ハンドルの操作に対して所定量大きな反力を付与するための指数関係に変更す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 device for a steering-by-wire vehicle according to claim 2,
The abnormality notification means includes
The reaction force applying means gives a reaction force larger by a predetermined amount to the operation of the steering handle, as an exponential relationship between the displacement amount of the steering handle and the reaction force applied to the steering handle by the reaction force applying means. A steering-by-wire vehicle steering apparatus characterized by changing to an exponential relationship. 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、
前記異常報知手段は、前記異常検出手段によって転舵輪の転舵に関する異常を検出すると、前記操舵ハンドルの中立位置を変更す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 abnormality notification means changes a neutral position of the steering handle when the abnormality detection means detects an abnormality related to turning of the steered wheels. 請求項４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、
前記異常報知手段は、前記異常検出手段によって検出した転舵輪の転舵に関する異常の程度に応じて、段階的に前記操舵ハンドルの中立位置を変更す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 device for a steering-by-wire vehicle according to claim 4,
The abnormality notification means changes the neutral position of the steering handle stepwise according to the degree of abnormality related to turning of the steered wheels detected by the abnormality detection means. apparatus. 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.
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