JP4352246B2

JP4352246B2 - Vehicle steering device

Info

Publication number: JP4352246B2
Application number: JP2004190747A
Authority: JP
Inventors: 一平山崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2024-06-29
Also published as: JP2006008032A

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。この種のステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、操舵ハンドルと転舵輪との機械的な連結が外されており、操舵ハンドルに対して反力を付与するとともに同操舵ハンドルの回動操作に応じて転舵輪を転舵制御するようになっている。そして、例えば下記特許文献１には、反力ばねにより反力が付与される操舵ハンドルの回動操作に応じて、主操舵アクチュエータおよび副操舵アクチュエータを作動制御し、舵取り車輪（転舵輪）を転舵制御する車両用操舵装置が示されている。また、下記特許文献２には、操舵ハンドルを直進操舵位置に復帰させる弾力（反力）を付与する弾性部材を備えていて、この操舵ハンドルの回動操作に応じて、転舵用アクチュエータを作動させて、車輪（転舵輪）を転舵制御する車両の操舵装置が示されている。 In recent years, the development of steering devices that employ this type of steering-by-wire system has been actively carried out. In this type of steering-by-wire steering device, the mechanical connection between the steering wheel and the steered wheels is removed, and a reaction force is applied to the steering wheel and the steering wheel is turned according to the turning operation. The steered wheel is steered. For example, in Patent Document 1 below, the main steering actuator and the sub-steering actuator are actuated and controlled according to the turning operation of the steering handle to which the reaction force is applied by the reaction force spring, and the steering wheel (steering wheel) is rotated. A vehicle steering apparatus for steering control is shown. Further, the following Patent Document 2 includes an elastic member that gives an elastic force (reaction force) for returning the steering handle to the straight-ahead steering position, and the steering actuator is operated according to the turning operation of the steering handle. Thus, there is shown a vehicle steering apparatus that performs steering control of wheels (steered wheels).

しかしながら、上記従来の操舵装置においては、操舵ハンドルに対して、反力ばねや弾性部材（コイルばね）によって反力（反力トルク）が付与されるため、例えば、運転者が操舵ハンドルを大きく回動した場合には、付与される反力トルクが大きくなりすぎて、運転者に対して負担を強いる場合がある。一方、この負担を軽減するために、付与する反力トルクを小さくした場合には、特に、操舵ハンドルの中立位置近傍で、操舵ハンドルが容易に回動しやすくなり、その結果、転舵輪が不意に転舵して車両がふらつく（蛇行する）可能性がある。 However, in the conventional steering device described above, a reaction force (reaction torque) is applied to the steering handle by a reaction force spring or an elastic member (coil spring). When it moves, the reaction torque to be applied becomes too large, which may impose a burden on the driver. On the other hand, if the reaction torque to be applied is reduced in order to reduce this burden, the steering wheel easily turns, especially in the vicinity of the neutral position of the steering wheel. There is a possibility that the vehicle will wobble (meander).

特開２００３−１１２６４７号公報JP 2003-112647 A 特開２０００−５３００８号公報JP 2000-53008 A

本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、運転者による操舵ハンドルの回動操作を容易とするとともに、中立位置近傍における操舵ハンドルの不意な回動を防止する車両の操舵装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to cope with the above-described problems, and an object of the present invention is to make it easier for the driver to turn the steering wheel and to prevent the steering wheel from turning unexpectedly near the neutral position. An object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus.

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回動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、操舵ハンドルの回動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おいて、前記操舵ハンドルに対する運転者の回動操作に伴って弾性変形し、同弾性変形に基づく復元力を前記操舵ハンドルに反力として付与する操舵反力付与手段を備え、前記転舵制御装置を、前記操舵ハンドルに対する運転者の回動操作により入力された操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、前記検出された操作入力値に対応した前記転舵輪の転舵角を、前記操作入力値が小さいときに前記転舵角の変化量が小さくなり、前記操作入力値が大きいときに前記転舵角の変化量が大きくなる関係に基づいて計算する転舵角計算手段と、前記計算された転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算された転舵角に転舵する転舵制御手段とで構成したことにある。この場合、前記転舵角計算手段は、前記転舵輪の転舵角を、前記操作入力値の増大に伴って指数関数的に前記転舵角の変化量が増大する関係に基づいて計算するとよい。また、この場合、前記操作入力値検出手段を、例えば、前記操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサで構成することができる。また、前記操作入力値検出手段を、例えば、前記操舵ハンドルに付与される操作力を検出する操作力センサで構成することもできる。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized by a steering handle that is turned by a driver to steer a vehicle, a steering actuator for turning steered wheels, and turning of the steering handle. In a steering device for a steering-by-wire type vehicle having a steering control device that drives a steering actuator according to an operation to steer a steered wheel, elasticity according to a turning operation of the driver with respect to the steering handle A steering reaction force applying means that deforms and applies a restoring force based on the elastic deformation as a reaction force to the steering handle, and the steering control device is operated by a rotation operation of the driver with respect to the steering handle. operation input value detecting means for detecting the input value, the steering angle of the steered wheels corresponding to the detected operation input value, the change of the steering angle when the operation input value is small Is reduced, the turning angle calculating means for calculating, based on the change amount of the steering angle increases relevant when the large operation input value, said steering actuator in accordance with a turning angle which is the calculated The present invention resides in that it is constituted by a steering control means for controlling and turning the steered wheels to the calculated steered angle. In this case, before Symbol turning angle calculation hand stage, calculated based on the steering angle of the steered wheels, the relationship variation of exponentially the steering angle with an increase of the operation input value increases it may be. Further, in this case, the operation input value detection means can be constituted by, for example, a displacement amount sensor that detects the displacement amount of the steering wheel. Further, the operation input value detecting means may be constituted by, for example, an operation force sensor that detects an operation force applied to the steering wheel.

上記のように構成した本発明においては、まず、運転者よって操舵ハンドルが回動操作されると、操舵反力付与手段によって操舵ハンドルに反力が付与される。この付与される反力は、弾性変形に基づく復元力に等しく、運転者による回動操作が大きくなるに伴って、例えば、比例関数的に増大するものである。一方、運転者の回動操作により入力された操作入力値は操作入力値検出手段により検出され、転舵角計算手段は同検出された操作入力値に対応した転舵角を計算する。そして、転舵制御手段は、計算された転舵角となるように転舵輪を転舵する。 In the present invention configured as described above, when the steering handle is turned by the driver, a reaction force is applied to the steering handle by the steering reaction force applying means. This applied reaction force is equal to a restoring force based on elastic deformation, and increases, for example, in a proportional function as the turning operation by the driver increases. On the other hand, the operation input value input by the driver's turning operation is detected by the operation input value detection means, and the turning angle calculation means calculates the turning angle corresponding to the detected operation input value. And a steering control means steers a steered wheel so that it may become the calculated turning angle.

ここで、転舵角の計算においては、操作入力値が小さいときに転舵角の変化量が小さくなり、操作入力値が大きいときに転舵角の変化量が大きくなる関係、または、操作入力値の増大に伴って指数関数的に転舵角の変化量が増大する関係に基づいて計算される。このため、計算される転舵角は、操作入力値の値が小さいとき、例えば、操舵ハンドルが中立位置近傍にあるときは小さな変化量で計算される。したがって、操作入力値が僅かに変化した場合であっても、この操作入力値の変化に基づいて計算される転舵角が小さいため、中立位置近傍にて操舵ハンドルが不意に回動しても、車両のふらつきを防止することができる。 Here, in the calculation of the turning angle change amount of the steering angle becomes smaller when the operation input value is small, the change amount of the steering angle becomes large when a large operation input value relationship, or operating It is calculated based on the relationship in which the amount of change in the turning angle increases exponentially as the input value increases. For this reason, the calculated turning angle is calculated with a small amount of change when the value of the operation input value is small, for example, when the steering handle is in the vicinity of the neutral position. Therefore, even if the operation input value changes slightly, the turning angle calculated based on the change in the operation input value is small, so even if the steering handle rotates unexpectedly near the neutral position. This can prevent the vehicle from wobbling.

また、計算される転舵角は、操作入力値の値が大きいとき、例えば、操舵ハンドルが中立位置近傍外にあるときは大きな変化量で計算される。このため、操舵ハンドルが中立位置近傍外で操作入力値が変化した場合には、この操作入力値の変化に基づいて計算される転舵角は大きくなる。ここで、運転者は、例えば視覚により、操舵ハンドルの回動操作に伴って旋回する車両の旋回状態を認識することができ、旋回に必要な操舵ハンドルの回動操作量を適宜調整する。これにより、操作入力値の変化に対する変化量の大きな転舵角が計算されれば、運転者の操舵ハンドルの回動操作量が小さくても、旋回に必要な転舵角を確保することができる。したがって、操舵ハンドルの回動操作範囲を小さくすることができ、その結果、操舵反力付与手段により、例えば、比例関数的に操舵ハンドルに付与される反力が極めて大きくなることを防止できる。 Further, the calculated turning angle is calculated with a large change amount when the value of the operation input value is large, for example, when the steering handle is outside the vicinity of the neutral position. For this reason, when the operation input value changes outside the vicinity of the neutral position of the steering handle, the turning angle calculated based on the change in the operation input value increases. Here, the driver can visually recognize, for example, the turning state of the vehicle turning along with the turning operation of the steering handle, and appropriately adjusts the turning operation amount of the steering handle necessary for turning. Thus, if a turning angle having a large change amount with respect to a change in the operation input value is calculated, a turning angle necessary for turning can be ensured even if the turning amount of the steering handle of the driver is small. . Therefore, the turning operation range of the steering wheel can be reduced, and as a result, the reaction force applied to the steering wheel in a proportional function can be prevented from being extremely increased by the steering reaction force applying means.

また、本発明の他の特徴は、ステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置が、さらに、車速を検出する車速検出手段を備えていて、前記転舵角計算手段は、前記検出された車速の増大に伴って前記転舵角の変化量が小さくなる関係に基づいて計算することができる。このため、例えば、中高速域においては運転者の操作入力値に対して小さな転舵角とすることにより、中高速域での走行に適した操舵安定性を確保することができ、運転者は良好な操舵感覚を得ることができる。一方、例えば、低速域においては運転者の操作入力値に対して大きな転舵角とすることにより、低速域で車両を容易に旋回させることができ、運転者は良好な操舵感覚を得ることができる。 Another feature of the present invention, vehicle steering apparatus of a steer-by-wire system is further provided with a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, the steering angle calculation hand stage, the increase in the detected vehicle speed Accordingly, the calculation can be performed based on the relationship that the change amount of the turning angle becomes small. For this reason, for example, by setting a small turning angle with respect to the operation input value of the driver in the middle and high speed range, it is possible to ensure steering stability suitable for traveling in the middle and high speed range. A good steering feeling can be obtained. On the other hand, for example, by setting a large turning angle with respect to the operation input value of the driver in the low speed range, the vehicle can be easily turned in the low speed range, and the driver can obtain a good steering feeling. it can.

また、本発明の他の特徴は、前記操舵反力付与手段は、さらに、前記操舵ハンドルの回動操作に伴って発生する摩擦力を前記操舵ハンドルに反力として付与することにもある。これによれば、操作入力値の値が小さいとき、例えば、操舵ハンドルが中立位置近傍にあるときの不意な操舵ハンドルの回動を防止するために、操舵ハンドルに対して所定の摩擦力を加えることができる。この場合、上述した復元力に加えて摩擦力が加えられると、運転者が操舵ハンドルを介して知覚する反力は増大する。しかしながら、上述したように、操作入力値の変化に対する変化量の大きな転舵角が計算されることにより、操舵ハンドルの回動操作範囲を小さくすることができ、その結果、操舵反力付与手段によって操舵ハンドルに付与される反力（詳しくは、復元力と摩擦力を合わせた反力）が極めて大きくなることを防止できる。 Another feature of the present invention is that the steering reaction force applying means further applies a frictional force generated in accordance with a turning operation of the steering handle as a reaction force to the steering handle. According to this, when the value of the operation input value is small, for example, a predetermined frictional force is applied to the steering handle in order to prevent unexpected turning of the steering handle when the steering handle is in the vicinity of the neutral position. be able to. In this case, when a frictional force is applied in addition to the restoring force described above, the reaction force perceived by the driver via the steering wheel increases. However, as described above, the turning angle of the steering handle can be reduced by calculating the turning angle having a large change amount with respect to the change of the operation input value. It is possible to prevent the reaction force applied to the steering wheel (specifically, the reaction force combining the restoring force and the frictional force) from becoming extremely large.

以下、本発明の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、実施形態に係る車両の操舵装置を概略的に示している。 Hereinafter, a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a vehicle steering apparatus according to an 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の下端は操舵反力付与装置１３に接続されている。操舵反力付与装置１３は、図２に示すように、操舵入力軸１２に一端部が固着された連結部１３ａと、同連結部１３ａの他端部と車体とを連結する２本の巻きバネ１３ｂから構成されている。 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 the steering reaction force applying device 13. As shown in FIG. 2, the steering reaction force applying device 13 includes a connecting portion 13a having one end fixed to the steering input shaft 12, and two winding springs connecting the other end of the connecting portion 13a and the vehicle body. 13b.

このように構成された操舵反力付与装置１３においては、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作が操舵入力軸１２の回転により連結部１３ａに伝達される。そして、操舵反力付与装置１３は、連結部１３ａの回動に従って巻きばね１３ｂが伸縮することにより、図３に示すように、操舵ハンドル１１の回転角（操舵角θ）に比例した反力トルクTzを付与する。これにより、運転者は、反力トルクTzを感じながら、すなわち反力トルクTzに等しい操舵トルクを付与しながら、操舵ハンドル１１を回動操作する。 In the steering reaction force applying device 13 configured as described above, the turning operation of the steering handle 11 by the driver is transmitted to the connecting portion 13 a by the rotation of the steering input shaft 12. As shown in FIG. 3, the steering reaction force imparting device 13 expands and contracts the winding spring 13b according to the rotation of the connecting portion 13a, so that the reaction force torque proportional to the rotation angle (steering angle θ) of the steering handle 11 is obtained. Grant Tz. Thus, the driver rotates the steering handle 11 while feeling the reaction force torque Tz, that is, while applying a steering torque equal to the reaction force torque Tz.

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

次に、運転者の操舵ハンドル１１の回動操作に基づいて転舵アクチュエータ２１の作動を制御する電気制御装置について説明する。電気制御装置は、操舵角センサ３１、転舵角センサ３２、車速センサ３３および横加速度センサ３４を備えている。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、右方向の回転角を正の値で表すとともに、左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、右方向の加速度を正の値で表し、左方向の加速度を負の値で表す。 Next, an electric control device that controls the operation of the turning actuator 21 based on the turning operation of the steering handle 11 by the driver 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. 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 set to “0” for the neutral position, the right rotation angle is represented by a positive value, and the left rotation angle is represented by 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 rightward acceleration as a positive value and leftward acceleration as a negative value.

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

次に、上記のように構成した実施形態の転舵制御に関し、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４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、運転者の操舵ハンドル１１の回動操作に基づいて左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを決定するための転舵角計算部４１と、目標転舵角δdを補正目標転舵角δdaに補正する転舵角補正部４２と、補正目標転舵角δdaに基づいて転舵アクチュエータ２１を駆動制御する駆動制御部４３とからなる。 Next, the steering control of the embodiment configured as described above will be described with reference to the functional block diagram of FIG. 4 representing functions realized by computer program processing in the electronic control unit 35. The electronic control unit 35 corrects the target turning angle δd and the turning angle calculation unit 41 for determining the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1 and FW2 based on the turning operation of the steering handle 11 by the driver. A turning angle correction unit 42 that corrects to the target turning angle δda and a drive control unit 43 that drives and controls the turning actuator 21 based on the corrected target turning angle δda.

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を転舵角計算部４１に出力する。転舵角計算部４１は、出力された操舵角θが正の値すなわち操舵ハンドル１１が右方向に回動されていれば操舵角θの指数関数で表される下記式１を用いて目標転舵角δdを計算する。また、転舵角計算部４１は、操舵角θが負の値すなわち操舵ハンドル１１が左方向に回動されていれば操舵角θの指数関数で表される下記式２を用いて目標転舵角δdを計算する。
δd＝a・(exp(θ)−1) (θ≧０) …式１
δd＝−a・(exp(−θ)−1) (θ＜０) …式２ When the steering handle 11 is turned by the driver, the steering angle sensor 31 detects the steering angle θ that is the rotation angle of the steering handle 11, and the detected steering angle θ is supplied to the turning angle calculation unit 41. Output. If the output steering angle θ is a positive value, that is, if the steering handle 11 is rotated rightward, the turning angle calculation unit 41 uses the following formula 1 represented by an exponential function of the steering angle θ. The steering angle δd is calculated. Further, the turning angle calculation unit 41 uses the following equation 2 expressed by an exponential function of the steering angle θ if the steering angle θ is a negative value, that is, if the steering handle 11 is turned leftward. Calculate the angle δd.
δd = a · (exp (θ) −1) (θ ≧ 0) Equation 1
δd = −a · (exp (−θ) −1) (θ <0) Equation 2

ただし、前記式１および式２中のaは、車速Vに依存して変化する変数であり、図５に示すように、車速Vが大きくなるに伴ってその値は小さくなり、車速Vが小さくなるに伴ってその値は大きくなる特性を有している。これにより、前記式１，２に従って計算される目標転舵角δdは、車速Vが大きくなるに伴って、検出操舵角θに対して小さくなる。その結果、中高速域における操舵安定性が好適に確保されるため、運転者は良好な操舵感覚を得ることができる。一方、前記式１，２に従って計算される目標転舵角δdは、車速Vが小さくなるに伴って、検出操舵角θに対して大きくなる。その結果、低速域において車両を容易に旋回させることができるため、運転者は良好な操舵感覚を得ることができる。ここで、目標転舵角δdの計算においては、上述した指数関数によって計算することに限定されるものではない。すなわち、操舵角θがある程度小さい範囲で変化するとき、言い換えれば操舵ハンドル１１が中立位置近傍で回動されるときには計算される目標転舵角δdの変化量が小さくなり、操舵角θがある程度大きい範囲で変化するとき、言い換えれば操舵ハンドル１１が中立位置近傍外で回動されるときには計算される目標転舵角δdの変化量が大きくなる関数を採用することができる。なお、前記式１，２の演算に代えて操舵角θに対する目標転舵角δdを記憶した図６に示すような特性の変換テーブルを用いて、目標転舵角δdを計算するようにしてもよい。 However, a in Equation 1 and Equation 2 is a variable that changes depending on the vehicle speed V. As shown in FIG. 5, the value decreases as the vehicle speed V increases, and the vehicle speed V decreases. Accordingly, the value has a characteristic of increasing. As a result, the target turning angle δd calculated according to Equations 1 and 2 decreases with respect to the detected steering angle θ as the vehicle speed V increases. As a result, the steering stability in the middle and high speed range is suitably ensured, so that the driver can obtain a good steering feeling. On the other hand, the target turning angle δd calculated according to the equations 1 and 2 increases with respect to the detected steering angle θ as the vehicle speed V decreases. As a result, the vehicle can be turned easily in the low speed range, and the driver can obtain a good steering feeling. Here, the calculation of the target turning angle δd is not limited to the calculation using the exponential function described above. That is, when the steering angle θ changes within a certain small range, in other words, when the steering handle 11 is rotated in the vicinity of the neutral position, the calculated change amount of the target turning angle δd becomes small, and the steering angle θ becomes large to some extent. A function that increases the amount of change in the target turning angle δd calculated when the steering wheel 11 is rotated outside the vicinity of the neutral position when changing in the range can be employed. It should be noted that the target turning angle δd may be calculated using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 6 in which the target turning angle δd with respect to the steering angle θ is stored instead of the calculations of the expressions 1 and 2 above. Good.

このように、前記式１または前記式２に従って操舵角θに対する目標転舵角δdが計算されることにより、大きな操舵角θまで操舵ハンドル１１を回動した場合であっても、操舵角θに比例して付与される反力トルクTzが極めて大きくなることを防止できる。これを以下に詳細に説明する。 Thus, by calculating the target turning angle δd with respect to the steering angle θ according to the equation 1 or the equation 2, even when the steering handle 11 is rotated to a large steering angle θ, the steering angle θ is increased. It is possible to prevent the reaction force torque Tz applied proportionally from becoming extremely large. This will be described in detail below.

運転者が車両を旋回させるために操舵ハンドル１１を回動すると、操舵反力付与装置１３によって操舵角θの大きさに比例した反力トルクTzが操舵ハンドル１１に付与される。一方で、操舵ハンドル１１が回動されると、操舵角センサ３１によって検出された操舵角θが転舵角計算部４１に供給され、同演算部４１は前記式１または前記式２に従って操舵角θの増大に伴って指数関数的に大きくなる目標転舵角δdを計算する。ここで、運転者は、例えば視覚により、操舵ハンドル１１の回動操作に伴って旋回する車両の旋回状態を認識することができ、操舵ハンドル１１の回動操作量を適宜調整して車両の旋回に必要な操舵角θ（すなわち前記式１または式２に従って計算される左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δd）を決定する。このとき、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdは操舵角θの増大に対して指数関数的に大きくなるように計算されるため、運転者の操舵ハンドル１１の回動操作量（すなわち操舵角θ）が小さくても、旋回に必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを確保することができる。したがって、操舵ハンドル１１の回動操作範囲を小さくすることができ、その結果、操舵ハンドル１１の操舵角θに比例して操舵反力付与装置１３から付与される反力トルクTzが極めて大きくなることを防止できる。 When the driver turns the steering handle 11 to turn the vehicle, a reaction force torque Tz proportional to the magnitude of the steering angle θ is applied to the steering handle 11 by the steering reaction force applying device 13. On the other hand, when the steering handle 11 is turned, the steering angle θ detected by the steering angle sensor 31 is supplied to the turning angle calculation unit 41, and the calculation unit 41 calculates the steering angle according to the equation 1 or the equation 2. A target turning angle δd that increases exponentially as θ increases is calculated. Here, for example, the driver can visually recognize the turning state of the vehicle turning with the turning operation of the steering handle 11, and appropriately adjust the turning operation amount of the steering handle 11 to turn the vehicle. (Ie, the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1 and FW2 calculated according to the above formula 1 or 2) is determined. At this time, the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1 and FW2 is calculated so as to increase exponentially with respect to the increase of the steering angle θ, so that the amount of rotation of the steering handle 11 by the driver (that is, steering) Even if the angle θ) is small, the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for turning can be ensured. Therefore, the rotation operation range of the steering handle 11 can be reduced, and as a result, the reaction force torque Tz applied from the steering reaction force applying device 13 is extremely increased in proportion to the steering angle θ of the steering handle 11. Can be prevented.

また、目標転舵角δdは、前記式１，２に従って、操舵角θの増大に対して指数関数的に大きくなるように計算される。言い換えれば、操舵角θが小さいときには、計算される目標転舵角δdも小さくなる。このため、操舵ハンドル１１が中立位置近傍（すなわち、操舵角θが「０」近傍の値）にて若干量だけ回動されても、そのときの検出操舵角θは小さいため、計算される目標転舵角δdも小さい。したがって、中立位置近傍にて操舵ハンドル１１が不意に回動しても、同回動による車両のふらつきを防止することができる。 Further, the target turning angle δd is calculated so as to increase exponentially with respect to the increase in the steering angle θ according to the above-described equations 1 and 2. In other words, when the steering angle θ is small, the calculated target turning angle δd is also small. Therefore, even if the steering handle 11 is rotated by a slight amount in the vicinity of the neutral position (that is, the value near the steering angle θ is “0”), the detected steering angle θ at that time is small. The turning angle δd is also small. Therefore, even if the steering handle 11 is rotated unexpectedly in the vicinity of the neutral position, the vehicle can be prevented from wobbling due to the rotation.

さらに、上述のように、操舵角θと目標転舵角δdとの関係（すなわち指数関係）が成立する場合には、操舵角θに対して反力トルクTzが比例する関係に基づき、目標転舵角δdと反力トルクTzの関係を図７に示すように表すことができる。すなわち、目標転舵角δdが略「０」（左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が中立位置近傍）における反力トルクTzの変化量は大きく、目標転舵角δdが大きく（中立位置から転舵量が大きく）なるに従って反力トルクTzの変化量は徐々に小さくなる関係となる。これにより、運転者は、車両を直進状態から旋回させる、すなわち目標転舵角δdが大きくなるように操舵ハンドル１１を回動するときには、より大きな反力トルクTzに等しい操舵トルクを操舵ハンドル１１に付与するようになる。言い換えれば、操舵ハンドル１１が中立位置から小さな操舵トルクによって安易に回動しないことを表しており、したがって、これによっても、中立位置近傍にて操舵ハンドル１１の不意な回動が防止されて、車両のふらつきを防止できる。 Furthermore, as described above, when the relationship between the steering angle θ and the target turning angle δd is established (that is, an exponential relationship), the target turning angle Tz is proportional to the steering angle θ. The relationship between the steering angle δd and the reaction force torque Tz can be expressed as shown in FIG. That is, when the target turning angle δd is substantially “0” (the left and right front wheels FW1, FW2 are near the neutral position), the amount of change in the reaction torque Tz is large, and the target turning angle δd is large (the turning amount from the neutral position is large). ), The amount of change in the reaction torque Tz gradually decreases. Thus, when the driver turns the vehicle from the straight traveling state, that is, when the steering handle 11 is rotated so that the target turning angle δd is increased, a steering torque equal to a larger reaction force torque Tz is applied to the steering handle 11. It comes to grant. In other words, this indicates that the steering handle 11 does not easily rotate from the neutral position by a small steering torque. Therefore, this also prevents the steering handle 11 from rotating unexpectedly in the vicinity of the neutral position. Can prevent wobbling.

ふたたび、図４に戻り、上記のように転舵角計算部４１により計算された目標転舵角δdは、転舵角補正部４２に供給される。転舵角補正部４２は、転舵角計算部４１から目標転舵角δdを入力するとともに、車速センサ３３によって検出された車速Vおよび横加速度センサ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３の演算を実行して入力した目標転舵角δdを補正し、補正目標転舵角δdaを計算する。
δda＝δd＋K・(Gd−G) …式３
ただし、前記式３中の係数Kは予め決められた定数であり、Gd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を変化させたときに発生する横加速度を実測して収集したデータの集合である。また、係数Kおよび横加速度Gdは転舵角計算部４１から供給される目標転舵角δdが正であればそれぞれ正の値とされるとともに、供給される目標転舵角δdが負であればそれぞれ前記正の係数Kおよび横加速度Gdと同じ絶対値を有する負の値とされる。これにより、車速Vで走行している車両が目標転舵角δdで旋回するときに発生する実横加速度Gが横加速度Gdに対して小さい場合には、補正目標転舵角δdaが大きくなる側に補正される。また、車速Vで走行している車両が目標転舵角δdで旋回するときに発生する実横加速度Gが横加速度Gdに対して大きい場合には、補正目標転舵角δdaが小さくなる側に補正される。この補正により、運転者が操舵ハンドル１１に入力した操舵角θに対する目標転舵角δdをより精度よく確保することができ、その結果、操舵角θにおける車両の旋回状態を精度よく確保することができる。 Returning again to FIG. 4, the target turning angle δd calculated by the turning angle calculation unit 41 as described above is supplied to the turning angle correction unit 42. The turning angle correction unit 42 inputs the target turning angle δd from the turning angle calculation unit 41 and also inputs the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 33 and the actual lateral acceleration G detected by the lateral acceleration sensor 34. Then, the target turning angle δd inputted is corrected by executing the calculation of the following formula 3, and the corrected target turning angle δda is calculated.
δda = δd + K · (Gd−G) Equation 3
However, the coefficient K in Equation 3 is a predetermined constant, and Gd is generated when the vehicle travels while changing the vehicle speed V and the turning angle δ of the left and right front wheels FW1, FW2 is changed. It is a set of data collected by actually measuring the lateral acceleration. The coefficient K and the lateral acceleration Gd are set to positive values if the target turning angle δd supplied from the turning angle calculation unit 41 is positive, and the supplied target turning angle δd is negative. For example, the positive coefficient K and the lateral acceleration Gd are negative values having the same absolute value. Accordingly, when the actual lateral acceleration G generated when the vehicle traveling at the vehicle speed V turns at the target turning angle δd is smaller than the lateral acceleration Gd, the corrected target turning angle δda is increased. It is corrected to. In addition, when the actual lateral acceleration G generated when the vehicle traveling at the vehicle speed V turns at the target turning angle δd is larger than the lateral acceleration Gd, the corrected target turning angle δda is reduced. It is corrected. By this correction, the target turning angle δd with respect to the steering angle θ input by the driver to the steering wheel 11 can be ensured with higher accuracy, and as a result, the turning state of the vehicle at the steering angle θ can be ensured with high accuracy. it can.

この計算された補正目標転舵角δdaは、駆動制御部４３に供給される。駆動制御部４３は、転舵角センサ３２によって検出された実転舵角δを入力し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が補正目標転舵角δdaに転舵されるように転舵アクチュエータ２１内の電動モータの回転をフィードバック制御する。また、駆動制御部４３は、駆動回路３６から転舵アクチュエータ２１内の電動モータに流れる駆動電流も入力し、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３６をフィードバック制御する。この転舵アクチュエータ２１内の電動モータの駆動制御により、同電動モータの回転は、転舵出力軸２２を介してピニオンギア２３内に伝達され、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 43. The drive control unit 43 inputs the actual turning angle δ detected by the turning angle sensor 32, and electrically drives the turning actuator 21 so that the left and right front wheels FW1, FW2 are turned to the corrected target turning angle δda. Feedback control of motor rotation. The drive control unit 43 also receives a drive current that flows from the drive circuit 36 to the electric motor in the steering actuator 21 and drives the electric motor so that a drive current having a magnitude corresponding to the steering torque flows appropriately. The circuit 36 is feedback controlled. By the drive control of the electric motor in the steering actuator 21, the rotation of the electric motor is transmitted into the pinion gear 23 through the steering output shaft 22, and the rack bar 24 is displaced in the axial direction by the pinion gear 23. . 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.

上記作動説明から理解できるように、上記実施形態によれば、操舵ハンドル１１の操舵角θに対して指数関数的に変化する目標転舵角δdが前記式１，２に従って計算される。また、この目標転舵角δdは、検出された車速Vを考慮して計算されるため、同車速Vに対応した最適な目標転舵角δdを計算することができ、車両の旋回に際して、運転者は好適な操舵感覚を得ることができる。また、操舵角θに対して指数関数的に変化する目標転舵角δdを計算することにより、操舵ハンドル１１の操舵角θの増大に対して、操舵ハンドル１１に付与される反力トルクTzの過度な増大が防止される。このため、運転者は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵可能な範囲内で転舵させるために、操舵ハンドル１１を回動操作するときには、肉体的な負担が軽減され容易に回動操作することができる。また、操舵角θに対して指数関数的に変化する目標転舵角δdを計算することにより、操舵ハンドル１１が中立位置近傍（すなわち、操舵角θが「０」近傍の値）にて若干量だけ回動されても、そのときの検出操舵角θは小さいため、計算される目標転舵角δdも小さくできる。このため、中立位置近傍にて操舵ハンドル１１が不意に回動しても、同回動による車両のふらつきを防止することができる。したがって、操舵ハンドル１１に反力トルクTzを適切に付与するための高価で複雑な装置を設けることなく、簡易な構成で反力トルクTzの適切な付与および車両のふらつき（蛇行）防止を両立させることができる。 As can be understood from the above description of the operation, according to the above embodiment, the target turning angle δd that changes exponentially with respect to the steering angle θ of the steering handle 11 is calculated according to the above equations 1 and 2. Further, since this target turning angle δd is calculated in consideration of the detected vehicle speed V, the optimum target turning angle δd corresponding to the vehicle speed V can be calculated. A person can obtain a suitable steering feeling. Further, by calculating the target turning angle δd that changes exponentially with respect to the steering angle θ, the reaction torque Tz applied to the steering handle 11 with respect to the increase in the steering angle θ of the steering handle 11 is increased. Excessive increase is prevented. For this reason, in order to turn the steering wheel 11 in order to turn the left and right front wheels FW1, FW2 within a steerable range, the driver can easily perform the turning operation with reduced physical burden. Can do. Further, by calculating the target turning angle δd that changes exponentially with respect to the steering angle θ, a slight amount is obtained when the steering handle 11 is in the vicinity of the neutral position (that is, the value in which the steering angle θ is in the vicinity of “0”). The detected steering angle θ at that time is small even when the vehicle is rotated only by the amount of rotation, so that the calculated target turning angle δd can also be reduced. For this reason, even if the steering handle 11 rotates unexpectedly in the vicinity of the neutral position, the vehicle can be prevented from wobbling due to the rotation. Therefore, without providing an expensive and complicated device for appropriately applying the reaction force torque Tz to the steering handle 11, appropriate application of the reaction force torque Tz and prevention of vehicle wobbling (meandering) can be achieved with a simple configuration. be able to.

上記実施形態においては、操舵反力付与装置１３を単に２本一対の巻きばね１３ｂを用いて構成とし、巻きばね１３ｂが操舵ハンドル１１に反力トルクTzを付与するように実施した。これに対して、例えば、操舵ハンドル１１と他部材（ステアリングコラムなど）との間に摩擦を生じさせ、巻きばね１３ｂとこの摩擦によって操舵ハンドル１１に反力トルクTzが付与される場合がある。以下、この第１変形例を説明するが、本変形例においては、操舵ハンドル１１と他部材間で摩擦を生じさせること以外上記実施形態と同様の構成であるため、その構成に関する説明は省略する。 In the above-described embodiment, the steering reaction force applying device 13 is configured using only a pair of winding springs 13b, and the winding spring 13b applies the reaction torque Tz to the steering handle 11. In contrast, for example, friction may be generated between the steering handle 11 and another member (such as a steering column), and a reaction torque Tz may be applied to the steering handle 11 due to the winding spring 13b and this friction. Hereinafter, although this 1st modification is demonstrated, in this modification, since it is the structure similar to the said embodiment except producing friction between the steering handle 11 and another member, description regarding the structure is abbreviate | omitted. .

操舵ハンドル１１と他部材間で摩擦が生じる場合には、操舵角θに対する反力トルクTzは、上記実施形態の比例関係と異なり、例えば、図８に示すように、操舵角θに対する所定の関数ｆ(θ)で表される。ここで、この所定の関数ｆ(θ)は、例えば、巻きばね１３ｂの弾性変形による弾性力を計算する項に操舵ハンドル１１と他部材との間に生じる摩擦力を計算する項が付加された関数を採用することができる。そして、このように所定の関数ｆ(θ)に従って反力トルクTzが計算される場合には、目標転舵角δdは下記式４，５に従って計算される。
δd＝a・(exp(ｆ(θ))−1) (θ≧０) …式４
δd＝−a・(exp(−ｆ(θ))−1) (θ＜０) …式５
ただし、前記式４，５中のaは、上記実施形態の式１，２と同様に、車速Vに依存して変化する変数であり、図５に示すように、車速Vが大きくなるに伴ってその値は小さくなり、車速Vが小さくなるに伴ってその値は大きくなる特性を有している。 When friction occurs between the steering handle 11 and another member, the reaction torque Tz with respect to the steering angle θ is different from the proportional relationship of the above-described embodiment. For example, as shown in FIG. It is represented by f (θ). Here, for the predetermined function f (θ), for example, a term for calculating the friction force generated between the steering handle 11 and the other member is added to the term for calculating the elastic force due to the elastic deformation of the winding spring 13b. Function can be adopted. When the reaction torque Tz is calculated according to the predetermined function f (θ) in this way, the target turning angle δd is calculated according to the following equations 4 and 5.
δd = a · (exp (f (θ)) − 1) (θ ≧ 0) Equation 4
δd = −a · (exp (−f (θ)) − 1) (θ <0) Equation 5
However, a in Equations 4 and 5 is a variable that changes depending on the vehicle speed V, as in Equations 1 and 2 in the above-described embodiment. As shown in FIG. Therefore, the value decreases, and the value increases as the vehicle speed V decreases.

この変形例においては、運転者が車両を旋回させるために操舵ハンドル１１を回動すると、操舵角θに対して所定の関数ｆ(θ)で表される反力トルクTzが操舵ハンドル１１に付与される。一方で、操舵ハンドル１１が回動されると、操舵角センサ３１によって検出された操舵角θが転舵角計算部４１に供給され、同演算部４１は前記式４または前記式５に従って操舵角θの増大（すなわち所定の関数ｆ(θ)の増大）に伴って指数関数的に大きくなる目標転舵角δdを計算する。ここで、運転者は、例えば視覚により、操舵ハンドル１１の回動操作に伴って旋回する車両の旋回状態を認識することができ、操舵ハンドル１１の操舵角θを適宜調整して前記式４または式５に従って計算される左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを決定する。このとき、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdは操舵角θの増大に対して指数関数的に大きくなるように計算されるため、運転者の操舵ハンドル１１の操舵角θが小さくても、旋回に必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを確保することができる。したがって、操舵ハンドル１１の回動操作範囲を小さくすることができ、その結果、操舵反力付与装置１３から付与される、所定の関数ｆ(θ)で表される反力トルクTzが極めて大きくなることを防止できる。 In this modification, when the driver turns the steering handle 11 to turn the vehicle, a reaction force torque Tz expressed by a predetermined function f (θ) with respect to the steering angle θ is applied to the steering handle 11. Is done. On the other hand, when the steering handle 11 is turned, the steering angle θ detected by the steering angle sensor 31 is supplied to the turning angle calculation unit 41, and the calculation unit 41 calculates the steering angle according to the equation 4 or the equation 5. A target turning angle δd that increases exponentially with an increase in θ (that is, an increase in a predetermined function f (θ)) is calculated. Here, the driver can visually recognize the turning state of the vehicle turning with the turning operation of the steering handle 11, for example, and adjusts the steering angle θ of the steering handle 11 as appropriate. The target turning angle δd of the left and right front wheels FW1, FW2 calculated according to Equation 5 is determined. At this time, the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1 and FW2 is calculated so as to increase exponentially with respect to the increase of the steering angle θ, so even if the steering angle θ of the driver's steering wheel 11 is small. The target turning angle δd of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for turning can be ensured. Therefore, the rotation operation range of the steering handle 11 can be reduced, and as a result, the reaction force torque Tz expressed by the predetermined function f (θ) applied from the steering reaction force applying device 13 becomes extremely large. Can be prevented.

また、目標転舵角δdは、前記式４，５に従って、操舵角θの増大（すなわち所定の関数ｆ(θ)の増大）に対して指数関数的に大きくなるように計算される。言い換えれば、操舵角θが小さいときには、計算される目標転舵角δdも小さくなる。このため、操舵ハンドル１１が中立位置近傍（すなわち、操舵角θが「０」近傍の値）にて若干量だけ回動されても、そのときの検出操舵角θは小さいため、計算される目標転舵角δdも小さい。したがって、中立位置近傍にて操舵ハンドル１１が不意に回動しても、同回動による車両のふらつきを防止することができる。 Further, the target turning angle δd is calculated so as to increase exponentially with respect to the increase in the steering angle θ (that is, the increase in the predetermined function f (θ)) according to the above equations 4 and 5. In other words, when the steering angle θ is small, the calculated target turning angle δd is also small. Therefore, even if the steering handle 11 is rotated by a slight amount in the vicinity of the neutral position (that is, the value near the steering angle θ is “0”), the detected steering angle θ at that time is small. The turning angle δd is also small. Therefore, even if the steering handle 11 is rotated unexpectedly in the vicinity of the neutral position, the vehicle can be prevented from wobbling due to the rotation.

また、上述のように、操舵角θと目標転舵角δdの関係（すなわち指数関係）が成立する場合には、反力トルクTzが所定の関数ｆ(θ)で表されることに基づき、目標転舵角δdを下記式６，７のように示すこともできる。
δd＝a・(exp(ｆ^−１(θ))−1) (θ≧０) …式６
δd＝−a・(exp(−ｆ^−１(θ))−1) (θ＜０) …式７
ただし、前記式４，５中のaは、上記実施形態の式１，２と同様に、車速Vに依存して変化する変数であり、図５に示すように、車速Vが大きくなるに伴ってその値は小さくなり、車速Vが小さくなるに伴ってその値は大きくなる特性を有している。 Further, as described above, when the relationship between the steering angle θ and the target turning angle δd is satisfied (that is, the exponential relationship), the reaction force torque Tz is expressed by a predetermined function f (θ). The target turning angle δd can also be expressed by the following formulas 6 and 7.
δd = a · (exp (f ⁻¹ (θ)) − 1) (θ ≧ 0) (6)
δd = −a · (exp (−f ⁻¹ (θ)) − 1) (θ <0) Equation 7
However, a in Equations 4 and 5 is a variable that changes depending on the vehicle speed V, as in Equations 1 and 2 in the above-described embodiment. As shown in FIG. Therefore, the value decreases, and the value increases as the vehicle speed V decreases.

前記式６，７に従えば、目標転舵角δdが略「０」（左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が中立位置近傍）における所定の関数ｆ(θ)の値すなわち反力トルクTzは大きく、目標転舵角δdが大きく（中立位置から転舵量が大きく）なるに従って所定の関数ｆ(θ)の値すなわち反力トルクTzは小さくなる関係となる。これにより、運転者は、車両を直進状態から旋回させる、すなわち目標転舵角δdが大きくなるように操舵ハンドル１１を回動するときには、より大きな反力トルクTzに等しい操舵トルクを操舵ハンドル１１に付与するようになる。言い換えれば、操舵ハンドル１１が中立位置から小さな操舵トルクによって安易に回動しないことを表しており、したがって、これによっても、中立位置近傍にて操舵ハンドル１１の不意な回動が防止されて車両のふらつきを防止できる。 According to Equations 6 and 7, the value of the predetermined function f (θ), that is, the reaction force torque Tz is large when the target turning angle δd is substantially “0” (the left and right front wheels FW1 and FW2 are near the neutral position). As the steering angle δd increases (the turning amount increases from the neutral position), the value of the predetermined function f (θ), that is, the reaction torque Tz decreases. Thus, when the driver turns the vehicle from the straight traveling state, that is, when the steering handle 11 is rotated so that the target turning angle δd is increased, a steering torque equal to a larger reaction force torque Tz is applied to the steering handle 11. It comes to grant. In other words, the steering handle 11 is not easily rotated from the neutral position by a small steering torque. Therefore, this also prevents the steering handle 11 from rotating unexpectedly near the neutral position. Can prevent wobbling.

そして、計算された目標転舵角δdは、上述した実施形態と同様に、転舵角補正部４２により補正目標転舵角δdaに補正され、駆動制御部４３によって左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を補正目標転舵角δdaに転舵するように転舵アクチュエータ２１内の電動モータの回転がフィードバック制御される。これにより、運転者は、車両を目標転舵角δd（補正目標転舵角δd）で旋回させることができる。 The calculated target turning angle δd is corrected to the corrected target turning angle δda by the turning angle correction unit 42 as in the above-described embodiment, and the left and right front wheels FW1 and FW2 are corrected by the drive control unit 43. The rotation of the electric motor in the steered actuator 21 is feedback controlled so as to steer to the steered angle δda. Thus, the driver can turn the vehicle at the target turning angle δd (corrected target turning angle δd).

上記作動説明から理解できるように、上記実施形態の変形例によっても、操舵ハンドル１１の操舵角θ（すなわち所定の関数ｆ(θ)）に対して指数関数的に変化する目標転舵角δdが前記式４，５に従って計算される。また、この目標転舵角δdは、検出された車速Vを考慮して計算されるため、同車速Vに対応した最適な目標転舵角δdを計算することができ、車両の旋回に際して、運転者は好適な操舵感覚を得ることができる。また、操舵角θ（すなわち所定の関数ｆ(θ)）に対して指数関数的に変化する目標転舵角δdを計算することにより、操舵ハンドル１１の操舵角θの増大に対して、操舵ハンドル１１に付与される反力トルクTzの過度な増大が防止される。このため、運転者は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵可能な範囲内で転舵させるために、操舵ハンドル１１を回動操作するときには、肉体的な負担が軽減され容易に回動操作することができる。また、操舵角θ（すなわち所定の関数ｆ(θ)）に対して指数関数的に変化する目標転舵角δdを計算することにより、操舵ハンドル１１が中立位置近傍（すなわち、操舵角θが「０」近傍の値）にて若干量だけ回動されても、そのときの検出操舵角θは小さいため、計算される目標転舵角δdも小さくできる。このため、中立位置近傍にて操舵ハンドル１１が不意に回動しても、同回動による車両のふらつきを防止することができる。 As can be understood from the above description of operation, the target turning angle δd that changes exponentially with respect to the steering angle θ of the steering wheel 11 (that is, the predetermined function f (θ)) is also obtained by the modification of the above embodiment. Calculated according to equations 4 and 5 above. Further, since this target turning angle δd is calculated in consideration of the detected vehicle speed V, the optimum target turning angle δd corresponding to the vehicle speed V can be calculated. A person can obtain a suitable steering feeling. Further, by calculating the target turning angle δd that changes exponentially with respect to the steering angle θ (that is, the predetermined function f (θ)), the steering handle is increased with respect to the increase in the steering angle θ of the steering handle 11. 11 is prevented from excessively increasing. For this reason, in order to turn the steering wheel 11 in order to turn the left and right front wheels FW1, FW2 within a steerable range, the driver can reduce the physical burden and easily perform the turning operation. Can do. Further, by calculating the target turning angle δd that changes exponentially with respect to the steering angle θ (that is, the predetermined function f (θ)), the steering handle 11 is in the vicinity of the neutral position (that is, the steering angle θ is “ Even if it is rotated by a slight amount at a value in the vicinity of 0), the detected steering angle θ at that time is small, so that the calculated target turning angle δd can also be reduced. For this reason, even if the steering handle 11 rotates unexpectedly in the vicinity of the neutral position, the vehicle can be prevented from wobbling due to the rotation.

ここで、上記実施形態の変形例においては、所定の関数ｆ(θ)すなわち所定の関数ｆ(θ)で表される反力トルクTzに基づいて、目標転舵角δdを計算するように実施した。このため、例えば、上記変形例における操舵角センサ３１に代えて、図１に破線で示すように、操舵ハンドル１１に付与される操作入力値としての操舵トルクTを検出する操舵トルクセンサ３７を操舵入力軸１２に組み付けて実施することも可能である。この場合には、前記式４〜７中の所定の関数ｆ(θ)の値を操舵トルクセンサ３７によって検出された操舵トルクTの値とすることにより、目標転舵角δdを計算することができる。したがって、上記変形例と同様の効果が期待できる。 Here, in the modification of the above embodiment, the target turning angle δd is calculated based on the reaction torque Tz expressed by the predetermined function f (θ), that is, the predetermined function f (θ). did. Therefore, for example, instead of the steering angle sensor 31 in the modified example, as shown by a broken line in FIG. 1, the steering torque sensor 37 that detects the steering torque T as the operation input value applied to the steering handle 11 is steered. It is also possible to implement by assembling to the input shaft 12. In this case, the target turning angle δd can be calculated by using the value of the predetermined function f (θ) in the equations 4 to 7 as the value of the steering torque T detected by the steering torque sensor 37. it can. Therefore, the same effect as the above modification can be expected.

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態および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 above-described embodiments and modifications, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

例えば、上記実施形態および変形例においては、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、図９に示すように、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１１’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 above embodiment and the modification, the steering handle 11 that is turned to steer the vehicle is used. However, instead of this, as shown in FIG. 9, a joystick-type steering handle 11 ′ that is linearly displaced may be used, or in addition, it can be operated by the driver and instructed to steer the vehicle. Any one may be used as long as it is present.

さらに、上記実施形態および変形例においては、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。 Furthermore, in the said embodiment and modification, by rotating the steering output shaft 22 using the steering actuator 21, the left and right front wheels FW1 and FW2 were steered. 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.

本発明の実施形態に係る車両の操舵装置の概略図である。1 is a schematic view of a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention. 図１の操舵反力付与装置の構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the structure of the steering reaction force provision apparatus of FIG. 操舵角と反力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 reaction force torque. 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 which represents functionally the computer program process of steering control performed with the electronic control unit of FIG. 車速と目標転舵角の計算に用いられる変数aの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the variable a used for calculation of a vehicle speed and a target turning angle. 操舵角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 steering angle and a target turning angle. 目標転舵角と反力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 target turning angle and reaction force torque. 本発明の変形例に係り、操舵角と反力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 reaction torque concerning the modification of this invention. 本発明の変形例に係り、操作部としてのジョイスティックタイプの操舵ハンドルの構成を概略的に示した斜視図である。FIG. 10 is a perspective view schematically showing a configuration of a joystick type steering handle as an operation unit according to a modification of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

ＦＷ１，ＦＷ２…左右前輪、１１，１１’…操舵ハンドル、１２…操舵入力軸、１３…操舵反力付与装置、１３ａ…連結部、１３ｂ…巻きばね、２１…転舵アクチュエータ、２２…転舵出力軸、３１…操舵角センサ、３２…転舵角センサ、３３…車速センサ、３４…横加速度センサ、３５…電子制御ユニット、３６…駆動回路、３７…操舵トルクセンサ、４１…転舵角計算部、４２…転舵角補正部、４３…駆動制御部
FW1, FW2 ... left and right front wheels, 11, 11 '... steering handle, 12 ... steering input shaft, 13 ... steering reaction force applying device, 13a ... coupling portion, 13b ... winding spring, 21 ... steering actuator, 22 ... steering output Axis 31 ... steering angle sensor 32 ... steering angle sensor 33 ... vehicle speed sensor 34 ... lateral acceleration sensor 35 ... electronic control unit 36 ... drive circuit 37 ... steering torque sensor 41 ... steering angle calculator 42 ... steering angle correction unit 43 ... drive control unit

Claims

車両を操舵するために運転者によって回動操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、操舵ハンドルの回動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おいて、
前記操舵ハンドルに対する運転者の回動操作に伴って弾性変形し、同弾性変形に基づく復元力を前記操舵ハンドルに反力として付与する操舵反力付与手段を備え、
前記転舵制御装置を、
前記操舵ハンドルに対する運転者の回動操作により入力された操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、
前記検出された操作入力値に対応した前記転舵輪の転舵角を、前記操作入力値が小さいときに前記転舵角の変化量が小さくなり、前記操作入力値が大きいときに前記転舵角の変化量が大きくなる関係に基づいて計算する転舵角計算手段と、
前記計算された転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算された転舵角に転舵する転舵制御手段とで構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。 A steering wheel that is turned by a driver to steer the vehicle, a steering actuator that turns the steered wheels, and a steered wheel that drives and controls the steered actuator according to the turning operation of the steering handle. In a steering device for a steering-by-wire vehicle equipped with a steering control device that steers
A steering reaction force applying means that elastically deforms with a turning operation of the driver with respect to the steering handle and applies a restoring force based on the elastic deformation to the steering handle as a reaction force;
The steering control device,
An operation input value detecting means for detecting an operation input value input by a driver's turning operation with respect to the steering handle;
The turning angle of the steered wheels corresponding to the detected operation input value is such that when the operation input value is small, the change amount of the turning angle is small, and when the operation input value is large, the turning angle A turning angle calculation means for calculating based on a relationship in which the amount of change of the
A steering-by-wire system comprising: a steering control unit configured to control the steering actuator according to the calculated turning angle and to turn the steered wheels to the calculated turning angle. Vehicle steering device.

前記転舵角計算手段は、
前記転舵輪の転舵角を、
前記操作入力値の増大に伴って指数関数的に前記転舵角の変化量が増大する関係に基づいて計算する請求項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。 The steering angle calculation hand stage,
The turning angle of the steered wheel
The steering device for a steering-by-wire vehicle according to claim 1, wherein calculation is performed based on a relationship in which the amount of change in the turning angle increases exponentially as the operation input value increases.

さらに、車速を検出する車速検出手段を備え、
前記転舵角計算手段は、
前記検出された車速の増大に伴って前記転舵角の変化量が小さくなる関係に基づいて計算する請求項１または請求項２に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。 Furthermore, a vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed is provided,
The steering angle calculation hand stage,
The steering device for a steering-by-wire vehicle according to claim 1 or 2, wherein calculation is performed based on a relationship in which the amount of change in the turning angle decreases as the detected vehicle speed increases.

前記操舵反力付与手段は、さらに、
前記操舵ハンドルの回動操作に伴って発生する摩擦力を前記操舵ハンドルに反力として付与する請求項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。 The steering reaction force applying means further includes:
The steering-by-wire vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein a frictional force generated in accordance with a turning operation of the steering handle is applied to the steering handle as a reaction force.

請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記操作入力値検出手段を、前記操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサで構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。 The steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to claim 1,
A steering-by-wire vehicle steering apparatus characterized in that the operation input value detection means comprises a displacement amount sensor for detecting a displacement amount of the steering handle.

請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記操作入力値検出手段を、前記操舵ハンドルに付与される操作力を検出する操作力センサで構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。 The steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to claim 1,
A steering-by-wire vehicle steering apparatus characterized in that the operation input value detection means comprises an operation force sensor that detects an operation force applied to the steering wheel.