JP4586551B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置に関するものである。

近年、転舵輪とステアリング（ハンドル）とを機械的に分離し、検出されたステアリングの舵角（操舵角）に基づいて、そのステアリング操作に応じた転舵輪の舵角（転舵角）を発生させるべく転舵アクチュエータの作動を制御する所謂ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置が提案されている。

ところで、こうしたステアバイワイヤ式の車両用操舵装置においては、転舵輪とステアリングとが分離されているが故に、転舵輪に作用する路面反力がステアリングまで伝達されない。そのため、運転者がステアリングに作用する操舵反力を介して路面情報（ロードインフォメーション）を感じとることができないという問題がある。そこで、従来、ステアリング操作により同ステアリングに印加される操舵トルク、及び転舵輪に作用する路面反力を検出し、その操舵トルク及び路面反力に応じた操舵反力をステアリングに付与すべく反力アクチュエータの作動を制御するものがある（例えば、特許文献１参照）。そして、このような構成を採用することにより、転舵輪に作用する路面反力を操舵反力としてステアリングに反映させることができ、ステアリング操作を介して路面情報の取得が可能になるとともに、より良好な操舵フィーリングを実現することが可能になる。

しかしながら、例えば、悪路通過時等のように、転舵輪に作用する路面反力の全てを操舵反力として反映させることが必ずしも好ましいとは限らない場合もある。即ち、機械的な操舵伝達機構を有する従来の操舵装置の場合、転舵輪が路面上の凹凸を通過する際の大きな路面反力及びその急激な変化がそのまま操舵反力としてステアリングに伝達されるが、このような過大な操舵反力及びその急峻な変動は、ステアリング操作の妨げとなるものであり、必ずしも忠実に再現する必要のないものである。

そこで、従来、路面反力を操舵反力として反映させる路面反力反映モードと、路面反力を反映させない解除モードとを備え、その車両状態に応じて、これら２つのモードを切り替え可能としたものがある（例えば、特許文献２参照）。そして、このような構成を採用することにより、凹凸通過時の過大な路面反力が操舵反力に反映されることによるその操舵フィーリングの悪化を防止することができるようになる。
特開２００４−３４９２３号公報 特開２００３−１８２６１８号公報

しかし、上記従来例のごとく、単にステアリングへの路面反力の反映を解除する構成とした場合、その解除に伴って路面反力に相当する分だけ操舵反力が急激に減少することになる。その結果、例えば、その操舵反力の減少により所謂舵抜け感が発生する等、却って操舵フィーリングの悪化を招くおそれがあり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、操舵反力の変動を抑制して良好な操舵フィーリングを実現することのできる車両用操舵装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、転舵輪と機械的に分離されたステアリングと、ステアリング操作に応じた前記転舵輪の転舵角を発生させるべく制御される転舵アクチュエータと、前記ステアリングに操舵反力を付与するための反力アクチュエータと、前記転舵輪に作用する路面反力を検出する路面反力検出手段と、前記検出される路面反力に応じた前記操舵反力を前記ステアリングに付与すべく前記反力アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えた車両用操舵装置であって、前記制御手段は、前記検出される路面反力の絶対値が所定の閾値を超える場合に、前記付与する操舵反力を該所定の閾値を超える絶対値の路面反力が検出された時点の値で一定とすべく前記反力アクチュエータの作動を制御すること、を要旨とする。

上記構成によれば、悪路通過時に、転舵輪に作用する過大な路面反力が操舵反力として反映されるのを防止することができ、これにより、操舵反力の変動を効果的に抑制して良好な操舵フィーリングを実現することができるようになる。更に、上記従来例のごとく、単に路面反力の反映を解除するもののように、その解除に伴う操舵反力の減少により舵抜け感が発生する等の弊害を招くこともない。

請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、所定時間内に前記閾値を超える前記検出が所定回以上ある場合には、前記閾値を低減すること、を要旨とする。
請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記所定回以上の検出がある場合には、前記閾値を初期値である第１値から該第１値よりも低い第２値に変更すること、を要旨とする。

請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、所定時間内に前記閾値を超える前記検出が所定回以上ある状態が継続する場合には、前記閾値を時間経過とともに徐々に低減すること、を要旨とする。

上記各構成によれば、路面反力が継続的に変動する状態においては、通常走行時よりも小さな値（絶対値）の路面反力に基づいて、その操舵反力を該路面反力が検出された時点の値で一定に保持する制御、即ち操舵反力保持制御が実行されることとなり、ステアリングに付与する操舵反力の最大値（絶対値）は、低減された閾値に対応する値に低減される。従って、一連の操舵反力保持制御により操舵反力の変動、詳しくはその変動幅が抑制されることになり、これにより、運転者の疲労を軽減することができるようになる。

本発明によれば、操舵反力の変動を抑制して良好な操舵フィーリングを実現することが可能な車両用操舵装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明をステアバイワイヤ式の車両用操舵装置（ステアリング装置）に具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。

図１に示すように、本実施形態のステアリング装置１は、ステアリング（ハンドル）２を含む操舵機構３と転舵輪４の舵角を変更するための転舵機構５とが機械的に非連結、即ちステアリング２と転舵輪４とが機械的に分離された所謂ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置である。

操舵機構３は、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト６と、ステアリング操作に伴うステアリング２の舵角、即ち操舵角θsを検出するための操舵角検出手段としての操舵角センサ７とを備えている。そして、転舵機構５は、操舵角センサ７により検出される操舵角θsに基づいて、そのステアリング操作に応じた転舵輪４の舵角を発生させるための転舵アクチュエータ８を備えている。本実施形態では、転舵機構５は、タイロッド９及びナックルアーム１０を介して左右の転舵輪４を連結する転舵軸１２を有しており、転舵アクチュエータ８は、駆動源としてのモータ１３と該モータ１３の回転を転舵軸１２の往復動に変換する変換機構１４とを備えている。尚、本実施形態の転舵アクチュエータ８は、転舵軸１２と同軸配置されたブラシレスモータを有し、変換機構１４としてボール螺子機構を備えている。そして、この転舵アクチュエータ８により駆動された転舵軸１２の往復動が転舵輪４に伝達されることにより、同転舵輪４の舵角、即ち転舵角θtが変更されるようになっている。

また、本実施形態では、操舵機構３は、ステアリング操作によってステアリング２に印加される操舵トルクτを検出するための操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ１６と、該検出された操舵トルクτ（及び後述する路面反力Ｆr）に応じた操舵反力をステアリング２に付与するための反力アクチュエータ１７とを備えている。反力アクチュエータ１７は、駆動源としてのモータ１８と、該モータ１８の回転を減速してステアリングシャフト６に伝達する減速機構１９とを備えている。尚、本実施形態では、反力アクチュエータ１７のモータ１８には、転舵アクチュエータ８のモータ１３と同様にブラシレスモータが採用されている。そして、反力アクチュエータ１７は、減速機構１９を介してモータ１８の発生するモータトルクをステアリングシャフト６に伝達することによりステアリング２に操舵反力を付与するようになっている。

本実施形態では、転舵アクチュエータ８及び反力アクチュエータ１７は、制御装置２０によりその作動が制御されている。詳述すると、転舵アクチュエータ８のモータ１３及び反力アクチュエータ１７のモータ１８は、制御装置２０と接続されており、各モータ１３，１８は、制御装置２０から供給される三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づいて回転する。そして、制御装置２０は、その駆動電力の供給を通じて各モータ１３，１８の回転を制御することにより、転舵アクチュエータ８及び反力アクチュエータ１７の作動を制御する。具体的には、制御装置２０は、上記操舵角センサ７及びトルクセンサ１６、並びに車速センサ２１の出力信号に基づいて操舵角θs、操舵トルクτ及び車速Ｖを検出する。また、転舵軸１２には、変位量センサ２２が設けられており、制御装置２０は、この変位量センサ２２の出力信号に基づいて転舵輪４の転舵角θtを決定する同転舵軸１２の軸方向の変位量Ｘを検出する。そして、制御装置２０は、その検出された操舵角θs、車速Ｖ及び変位量Ｘに基づいて、転舵輪４の転舵角θtを変更すべく転舵アクチュエータ８の作動を制御し、操舵トルクτ及び車速Ｖ（並びに路面反力Ｆr）に基づいて、操舵反力を付与すべく反力アクチュエータ１７の作動を制御する。

次に、制御装置２０による転舵アクチュエータ８及び反力アクチュエータ１７の制御態様について説明する。
図２は、本実施形態のステアリング装置１の制御ブロック図である。同図に示すように、制御装置２０は、転舵アクチュエータ８を制御するための第１ＥＣＵ２３と、反力アクチュエータ１７を制御するための第２ＥＣＵ２４とを備えている。そして、これら第１ＥＣＵ２３及び第２ＥＣＵ２４は、それぞれ各モータ１３，１８を制御するためのモータ制御信号を出力するマイコン２５，２６と、そのモータ制御信号に基づいて各モータ１３，１８に駆動電力を供給する駆動回路２７，２８とを備えている。尚、以下に示す、各マイコン２５，２６内の各制御ブロックは、これらマイコン２５，２６が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。

先ず、転舵アクチュエータ８を制御する第１ＥＣＵ２３側のマイコン２５の構成について説明する。マイコン２５は、転舵輪４の制御目標角に対応する転舵軸１２の変位量指令Ｘ*を生成する変位量指令演算部３１と、その変位量指令Ｘ*及び検出された変位量Ｘに基づいて位置制御量εを演算する位置制御演算部３２と、その位置制御量εに基づいて駆動回路２７に出力するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部３３とを備えている。

変位量指令演算部３１には、操舵角θs及び車速Ｖが入力され、変位量指令演算部３１は、これら操舵角θs及び車速Ｖに基づいて変位量指令Ｘ*を生成し、その変位量指令Ｘ*を位置制御演算部３２に出力する。位置制御演算部３２には、この変位量指令Ｘ*とともに、変位量センサ２２により検出された変位量Ｘが入力される。そして、位置制御演算部３２は、これら変位量指令Ｘ*及び変位量Ｘに基づくフィードバック制御により位置制御量εを演算し、その位置制御量εをモータ制御信号生成部３３に出力する。モータ制御信号生成部３３には、位置制御演算部３２により算出された位置制御量εとともに、電流センサ３４により検出された実電流値及び回転角センサ３５により検出されたモータ１３の回転角が入力される。そして、モータ制御信号生成部３３は、これら位置制御量ε、実電流値及び回転角に基づいてモータ制御信号を生成し、このモータ制御信号を駆動回路２７に出力する。そして、そのモータ制御信号に応じた駆動電流がモータ１３に供給されることにより、転舵輪４の転舵角θtをその制御目標角に追従させるべくモータ１３の回転、即ち転舵アクチュエータ８の作動が制御されるようになっている。

一方、反力アクチュエータ１７を制御する第２ＥＣＵ２４側のマイコン２６は、ステアリング２に付与する操舵反力Ｆhの制御目標量、即ちモータ１８に供給する駆動電流の電流指令値として操舵反力指令Ｉq*を演算する操舵反力指令演算部４１と、この操舵反力指令Ｉq*に基づいて駆動回路２８に出力するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部４２とを備えている。

また、本実施形態では、マイコン２６は、転舵輪４に作用する路面反力Ｆrを推定する路面反力推定演算部４３を備えており、操舵反力指令演算部４１は、この路面反力推定演算部４３により推定された路面反力Ｆrに基づいて操舵反力指令Ｉq*を演算する。即ち、本実施形態では、路面反力推定演算部４３により路面反力検出手段が構成されている。そして、その操舵反力指令Ｉq*に基づく駆動電力がモータ１８に供給、即ち反力アクチュエータ１７の作動が制御されることにより転舵輪４に作用する路面反力Ｆrに応じた（路面反力Ｆrの反映された）操舵反力Ｆhがステアリング２に付与されるようになっている。

詳述すると、本実施形態では、路面反力推定演算部４３には、上記変位量Ｘ及び電流センサ３４により検出された実電流値、即ち転舵アクチュエータ８側のモータ１３に通電される実電流値が入力される。そして、路面反力推定演算部４３は、これら変位量Ｘ及び実電流値に基づいて転舵軸１２に作用する軸力を演算し、その軸力を転舵輪４に作用する路面反力Ｆrと推定する。操舵反力指令演算部４１には、この路面反力推定演算部４３により推定された路面反力Ｆrとともに、操舵トルクτ及び車速Ｖが入力される。そして、操舵反力指令演算部４１は、これら操舵トルクτ、路面反力Ｆr、及び車速Ｖに基づいて操舵反力指令Ｉq*を演算し、その操舵反力指令Ｉq*をモータ制御信号生成部４２へと出力する。モータ制御信号生成部４２には、操舵反力指令Ｉq*とともに、電流センサ４４により検出された実電流値及び回転角センサ４５により検出されたモータ１８の回転角が入力される。そして、モータ制御信号生成部４２は、これら操舵反力指令Ｉq*、実電流値及び回転角に基づきモータ制御信号を生成し、そのモータ制御信号を駆動回路２８へと出力する。そして、このモータ制御信号に応じた電流値を有する駆動電流がモータ１８に供給されることにより、その操舵トルクτ、路面反力Ｆr、及び車速Ｖに応じた操舵反力Ｆhがステアリング２に付与されるようになっている。

（悪路通過時の操舵反力保持制御）
次に、本実施形態の制御装置による悪路通過時の操舵反力保持制御について説明する。上述のように、転舵輪に作用する路面反力の全てを操舵反力として反映させることが必ずしも好ましいとは限らない。特に、図３に示すように、悪路通過時、即ち転舵輪４が路面上の凹凸を通過する際には、その突入及び脱出時に大きな路面反力Ｆrが作用する。このため、平坦路走行時と同様にその路面反力Ｆrを操舵反力Ｆhに反映させるとすれば、過大且つ急峻に変化する操舵反力Ｆh（同図中、破線ｍに示す波形）がステアリング２に付与されることとなり、その変動により操舵フィーリングが大きく損なわれるおそれがある。

この点を踏まえ、本実施形態のステアリング装置１では、制御装置２０は、推定（検出）される路面反力Ｆｒの絶対値が所定の閾値Ｖtsを超える場合に、ステアリング２に付与する操舵反力Ｆhを、その閾値Ｖtsを超える値（絶対値）の路面反力Ｆｒが検出された時点の値（同図中、Ｆ１，Ｆ２に示す値）で一定に保持すべく反力アクチュエータ１７の作動を制御する。これにより、操舵反力Ｆhに過大な路面反力Ｆｒが反映されるのを防止してその変動を抑制するようになっている。

詳述すると、図２に示すように、本実施形態のマイコン２６は、操舵反力保持制御のオン／オフ判定（保持判定）を行う保持判定部４６と、操舵反力保持制御時に一定の操舵反力Ｆhを付与するための制御目標量である保持操舵反力指令Ｉq_s*を出力する操舵反力指令保持部４７とを備えている。保持判定部４６には、路面反力推定演算部４３の出力する路面反力Ｆrが入力されるようになっており、同保持判定部４６は、入力された路面反力Ｆrの絶対値が所定の閾値Ｖtsを超えるか否かの判定により上記保持判定を実行する。そして、その判定結果を保持信号Ｓhとして操舵反力指令保持部４７に出力する。尚、本実施形態では、保持判定部４６は、路面反力Ｆrの絶対値が所定の閾値Ｖtsを超えた場合に保持フラグをセットし、閾値Ｖts以下となった場合に同保持フラグをリセットする。

操舵反力指令保持部４７には、保持信号Ｓhとともに、操舵反力指令演算部４１により演算された操舵反力指令Ｉq*が入力され、操舵反力指令保持部４７は、保持信号Ｓhが「オン」となった場合に、その時点の操舵反力指令Ｉq*を保持操舵反力指令Ｉq_s*として記憶する。即ち、操舵反力指令保持部４７は、路面反力推定演算部４３により所定の閾値Ｖtsを超える値（絶対値）を有する路面反力Ｆrの絶対値が推定（検出）された時点の操舵反力指令Ｉq*を保持操舵反力指令Ｉq_s*として記憶する。そして、操舵反力指令保持部４７は、入力される保持信号Ｓhが「オフ」、即ち路面反力Ｆrの絶対値が所定の閾値Ｖts以下となり、保持フラグがリセットされるまで、この操舵反力指令Ｉq*を出力する。

本実施形態では、操舵反力指令演算部４１の出力する操舵反力指令Ｉq*、及び操舵反力指令保持部４７の出力する保持操舵反力指令Ｉq_s*は、保持信号Ｓhとともに、出力切替部４８に入力される。そして、出力切替部４８は、保持信号Ｓhが「オフ」の場合には、操舵反力指令演算部４１が出力する操舵反力指令Ｉq*をモータ制御信号生成部４２に出力し、保持信号Ｓhが「オン」の場合には、操舵反力指令保持部４７の出力する保持操舵反力指令Ｉq_s*をモータ制御信号生成部４２に出力する。

即ち、路面反力推定演算部４３により推定された路面反力Ｆrの絶対値が所定の閾値Ｖts以下（|Ｆr|≦Ｖts）である場合には、操舵反力指令演算部４１の出力する操舵反力指令Ｉq*に基づく駆動電力がモータ１８に供給されることにより、現在の路面反力Ｆrが反映された操舵反力Ｆhがステアリング２に付与される。そして、路面反力推定演算部４３により推定された路面反力Ｆrが所定の閾値Ｖtsを超える（|Ｆr|＞Ｖts）場合には、操舵反力指令保持部４７の出力する保持操舵反力指令Ｉq_s*に基づく駆動電力がモータ１８に供給される。そして、これにより、その超えた時点の値（Ｆ１，Ｆ２）を有する一定の操舵反力Ｆhがステアリング２に付与されるようになっている。

次に、本実施形態のマイコンにおけるモータ制御信号の出力処理手順について説明する。図４のフローチャートに示すように、マイコン２６は、先ず、路面反力Ｆrを推定し（ステップ１０１）、続いてその路面反力Ｆrに応じた操舵反力Ｆhをステアリングに付与するための操舵反力指令Ｉq*を演算する（ステップ１０２）。

次に、マイコン２６は、推定（検出）された路面反力Ｆrの絶対値が所定の閾値Ｖtsを超えるか否かを判定し（ステップ１０３）、路面反力Ｆrの絶対値が所定の閾値Ｖtsを超える場合（|Ｆr|＞Ｖts、ステップ１０３：ＹＥＳ）、続いて操舵反力保持制御が実行されているか否か、即ち既に保持中であるか否かを判定する（ステップ１０４）。尚、保持中であるか否かの判定は、保持フラグがセットされているか否かにより行われる。

次に、マイコン２６は、このステップ１０４において、保持中ではないと判定した場合（ステップ１０４：ＮＯ）、即ち路面反力Ｆrの絶対値が所定の閾値Ｖtsを超えた直後であると判定した場合には、保持フラグをセットし（ステップ１０５）、その時点の操舵反力指令Ｉq*を保持値、即ち保持操舵反力指令Ｉq_s*として記憶する（ステップ１０６）。そして、その保持値（保持操舵反力指令Ｉq_s*）に基づくモータ制御信号を駆動回路２８へと出力する（ステップ１０７）。また、マイコン２６は、上記ステップ１０４において、既に制御中であると判定した場合（ステップ１０４：ＹＥＳ）には、上記ステップ１０５，１０６の処理を実行することなく、ステップ１０７において保持値（保持操舵反力指令Ｉq_s*）に基づくモータ制御信号を出力する。そして、これにより、保持中（操舵反力保持制御中）は、保持値（保持操舵反力指令Ｉq_s*）に対応する操舵反力Ｆh、即ち閾値Ｖtsを超える値（絶対値）の路面反力Ｆｒが推定（検出）された時点における一定の操舵反力Ｆhがステアリング２に付与される。

一方、上記ステップ１０３において、路面反力Ｆrの絶対値が所定の閾値Ｖts以下であると判定した場合（|Ｆr|≦Ｖts、ステップ１０３：ＮＯ）、マイコン２６は、続いて保持中であるか否かを判定する（ステップ１０８）。そして、このステップ１０８において、保持中であると判定した場合（ステップ１０８：ＹＥＳ）には、保持フラグをリセットし（ステップ１０９）、上記ステップ１０２において演算された操舵反力指令Ｉq*、即ち現在の路面反力Ｆrが反映された現在値に基づくモータ制御信号を駆動回路２８に出力する（ステップ１１０）。尚、上記ステップ１０８において、保持中ではないと判定した場合（ステップ１０８：ＮＯ）には、上記ステップ１０９を実行することなく、ステップ１１０において、現在値（操舵反力指令Ｉq*）に基づくモータ制御信号を駆動回路２８に出力する。即ち、マイコン２６は、推定（検出）される路面反力Ｆrの絶対値が、所定の閾値Ｖts以下となった場合に、操舵反力保持制御を終了する。

以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
制御装置２０は、推定（検出）される路面反力Ｆｒの絶対値が所定の閾値Ｖtsを超える場合に、ステアリング２に付与する操舵反力Ｆhを、その閾値Ｖtsを超える値（絶対値）の路面反力Ｆｒが検出された時点の値で一定に保持すべく反力アクチュエータ１７の作動を制御する。このような構成とすれば、悪路通過時に、転舵輪４に作用する過大な路面反力Ｆｒが操舵反力Ｆhとして反映されるのを防止することができ、これにより、操舵反力Ｆhの変動を効果的に抑制して良好な操舵フィーリングを実現することができるようになる。更に、上記従来例のごとく、単に路面反力Ｆrの反映を解除するもののように、その解除に伴う操舵反力Ｆhの減少により舵抜け感が発生する等の弊害を招くこともない。

（第２の実施形態）
以下、本発明をステアバイワイヤ式の車両用操舵装置（ステアリング装置）に具体化した第２の実施形態を図面に従って説明する。尚、説明の便宜上、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図５は、本実施形態のステアリング装置の制御ブロック図、そして、図６は、本実施形態における操舵反力保持制御の態様を示す説明図である。

図６に示すように、本実施形態のステアリング装置５０では、制御装置５１は、閾値Ｖtsを超える値（絶対値）を有する路面反力Ｆｒが継続的に検出される場合には、その閾値Ｖtsを初期値である第１値Ｖts０からこの第１値Ｖts０よりも小さな第２値Ｖts１に変更する。そして、その閾値Ｖts（第２値Ｖts１）に基づいて上記保持判定、並びにその判定に基づく操舵反力保持制御を実行する。

即ち、転舵輪４が連続的に凹凸を通過するような悪路走行時には、その凹凸通過の度に大きな路面反力Ｆrが作用する。このため、ステアリング２に付与される操舵反力Ｆhもまた絶え間なく変動することとなり、その継続的な操舵反力Ｆhの変動によって運転者が疲労を感じるおそれがある。

そこで、本実施形態では、このような路面反力Ｆrが継続的に変動する状態、具体的には、所定時間ｔ０内（例えば５秒）に閾値Ｖtsを超える路面反力Ｆr（超過反力）が所定回数ｎ０（例えば３回）以上検出された場合には、上記保持判定に用いる閾値Ｖtsをその初期値である第１値Ｖts０からこの第１値Ｖts０よりも小さな第２値Ｖts１に変更（低減）する。即ち、以降は、通常走行時よりも小さな値（絶対値）の路面反力Ｆrに基づいて上記操舵反力保持制御が実行されることとなり、ステアリング２に付与する操舵反力Ｆhの最大値（絶対値）は、上記第１値Ｖts０に対応する通常走行時、即ち悪路突入時の値Ｆ３から上記第２値Ｖts１に対応する値Ｆ４に低減される。そして、一連の操舵反力保持制御により操舵反力Ｆhの変動、詳しくはその変動幅が抑制されることによって、運転者の疲労を軽減することが可能となっている。

詳述すると、図５に示すように、本実施形態では、反力アクチュエータ１７を制御する第２ＥＣＵ５２側のマイコン５３は、上記保持判定に用いる閾値Ｖtsを決定する閾値決定部５４を備えている。そして、保持判定部５５は、この閾値決定部５４が決定した閾値Ｖtsに基づいて上記保持判定を実行する。

具体的には、閾値決定部５４には、路面反力推定演算部４３により推定された路面反力Ｆrが入力されるようになっており、同閾値決定部５４は、所定時間ｔ０内に閾値Ｖtsを超える路面反力Ｆr、即ち超過反力が検出された回数をカウントし、その検出回数が所定回数ｎ０以上であるか否かを判定する。尚、本実施形態では、この超過反力の検出には、第１値Ｖts０が用いられる。そして、閾値決定部５４は、その検出回数が所定回数ｎ０よりも少ない場合には、閾値Ｖtsとして初期値である第１値Ｖts０を保持判定部５５に出力し、検出回数が所定回数ｎ０以上である場合には、第１値Ｖts０よりも小さな第２値Ｖts１を保持判定部５５に出力する。そして、保持判定部５５が、この閾値決定部５４の出力する閾値Ｖtsに基づいて上記保持判定を行うことにより、上記操舵反力保持制御において一定に保持される操舵反力Ｆhの値が第１値Ｖts０に対応する通常走行時（悪路突入時）の値Ｆ３から第２値Ｖts１に対応する値Ｆ４に低減されるようになっている（図６参照）。

次に、本実施形態における閾値決定の処理手順について説明する。
図７のフローチャートに示すように、マイコン５３は、先ず、超過反力の検出があるか否か、即ち閾値Ｖts（第１値Ｖts０）を超える路面反力Ｆrが検出されたか否かを判定し（ステップ２０１）、続いて閾値Ｖtsを変更するための判定を既に実行中であるか否か、即ち判定中であるか否かを判定する（ステップ２０２，２０３）。尚、上記ステップ２０２，２０３における判定中であるか否かの判定は、後述する判定フラグがセットされているか否かに基づいて行われる。

次に、マイコン５３は、上記ステップ２０１において超過反力の検出があると判定し（ステップ２０１：ＹＥＳ）、且つ上記ステップ２０２において判定中ではないと判定した場合（ステップ２０２：ＮＯ）、即ち最初の超過反力を検出すると、続いて時間計測用のタイマをリセット（ｔ＝０、ステップ２０４）し、検出回数計測用のカウンタを「１」にセットする（ｎ＝１、ステップ２０５）。そして、閾値変更のための判定を実行中であることを示す判定フラグをセットし（ステップ２０６）、閾値変更判定を開始する。

尚、上記ステップ２０２，２０３において、既に判定中であると判定した場合（ステップ２０２，２０３：ＹＥＳ）には、マイコン５３は、上記ステップ２０４〜ステップ２０６の処理を実行することなく、上記カウンタをインクリメントする（ｎ＝ｎ＋１、ステップ２０７）。

また、上記ステップ２０１において超過反力の検出はないと判定し（ステップ２０１：ＮＯ）、且つ上記ステップ２０３において判定中ではないと判定した場合（ステップ２０３：ＮＯ）には、マイコン５３は、上記ステップ２０４〜ステップ２０７及び以下に示すステップ２０８以降の処理を実行しない。そして、初期値である第１値Ｖts０を上記保持判定に用いる閾値Ｖtsとする。

上記ステップ２０４〜ステップ２０６の処理、又はステップ２０７の処理を実行すると、マイコン５３は、次に、タイマをインクリメントし（ｔ＝ｔ＋１，ステップ２０８）、続いて計測時間ｔが所定時間ｔ０を経過したか否かを判定する（ステップ２０９）。そして、計測時間ｔが所定時間ｔ０を経過したと判定した場合（ｔ≧ｔ０、ステップ２０９：ＹＥＳ）には、検出回数ｎが所定回数ｎ０以上であるか否かを判定する（ステップ２１０）。尚、上記ステップ２０９において、計測時間ｔが所定時間ｔ０を経過していないと判定した場合（ｔ＜ｔ０、ステップ２０９：ＮＯ）には、マイコン５３は、ステップ２１０以降の処理を実行しない。即ち、マイコン５３は、計測時間ｔが所定時間ｔ０を経過するまで、所定周期で上記ステップ２０１，２０２（又は２０３），２０７〜２０９の処理を実行する。

次に、マイコン５３は、上記ステップ２１０において検出回数ｎが所定回数ｎ０以上であると判定した場合（ｎ≧ｎ０、ステップ２１０：ＹＥＳ）、上記保持判定に用いる閾値Ｖtsを初期値である第１値Ｖts０から該第１値Ｖts０よりも小さな第２値Ｖts１に変更（低減）する（Ｖts＝Ｖts０→Ｖts１、ステップ２１１）。そして、判定フラグをリセットし（ステップ２１２）、タイマ及びカウンタをリセット（ｔ＝０，ｎ＝１、ステップ２１３）することにより、閾値変更判定を終了する。

一方、上記ステップ２１０において検出回数ｎが所定回数ｎ０に満たないと判定した場合（ｎ＜ｎ０、ステップ２１０：ＮＯ）、続いて既に閾値Ｖtsが第１値Ｖts０から第２値Ｖts１に変更されているか否か、即ち低減中であるか否かを判定する（ステップ２１４）。そして、このステップ２１４において、低減中である、即ち閾値Ｖtsが既に第１値Ｖts０から第２値Ｖts１に変更されていると判定した場合（ステップ２１４：ＹＥＳ）には、上記保持判定に用いる閾値Ｖtsを第２値Ｖts１から初期値である第１値Ｖts０に変更（回復）する（Ｖts＝Ｖts１→Ｖts０、ステップ２１５）。そして、ステップ２１２，２１３の処理を実行し、閾値変更判定を終了する。

以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
制御装置５１は、所定時間ｔ０内に閾値Ｖtsを超える路面反力Ｆrが所定回数ｎ０以上検出された場合には、上記保持判定に用いる閾値Ｖtsをその初期値である第１値Ｖts０からこの第１値Ｖts０よりも小さな第２値Ｖts１に変更（低減）する。このような構成とすれば、路面反力Ｆrが継続的に変動する状態においては、通常走行時よりも小さな値（絶対値）の路面反力Ｆrに基づいて上記操舵反力保持制御が実行されることとなり、ステアリング２に付与する操舵反力Ｆhの最大値（絶対値）は、上記第１値Ｖts０に対応する通常走行時、即ち悪路突入時の値Ｆ３から上記第２値Ｖts１に対応する値Ｆ４に低減される。そして、一連の操舵反力保持制御により操舵反力Ｆhの変動、詳しくはその変動幅が抑制されることによって、運転者の疲労を軽減することができるようになる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、制御手段としての制御装置２０（５０）は、転舵アクチュエータ８を制御するための第１ＥＣＵ２３と、反力アクチュエータ１７を制御するための第２ＥＣＵ２４（５２）とを備えることとした。しかし、これに限らず、転舵アクチュエータ８及び反力アクチュエータ１７を制御する制御手段は、第１ＥＣＵ２３及び第２ＥＣＵ２４（５２）に相当するものが各々別体に設けられた構成であってもよい。

・上記各実施形態では、制御装置２０（５０）は、検出された操舵角θs、車速Ｖ及び変位量Ｘに基づいて、転舵輪４の転舵角θtを変更すべく転舵アクチュエータ８の作動を制御することとした。しかし、これに限らず、転舵アクチュエータ８は、少なくとも操舵角θsに基づいて制御されるものであればよい。また、制御装置２０（５０）は、操舵トルクτ及び車速Ｖ（並びに路面反力Ｆr）に基づいて、操舵反力を付与すべく反力アクチュエータ１７の作動を制御することとしたが、路面反力Ｆrに応じた操舵反力を付与可能なものであれば、路面反力Ｆr以外のパラメータは、操舵トルクτ及び車速Ｖに限るものではない。

・上記各実施形態では、路面反力推定演算部４３は、変位量センサ２２により検出された変位量Ｘ及び転舵アクチュエータ８の駆動源であるモータ１３の実電流値に基づいて転舵軸１２に作用する軸力を演算し、その軸力を転舵輪４に作用する路面反力Ｆrと推定することとした。しかし、これに限らず、路面反力Ｆrの推定には、位置制御演算部３２により算出された位置制御量εを用いる構成としてもよい。

・また、制御装置２０（５０）は、推定された路面反力Ｆrを用いて反力アクチュエータの作動を制御することとしたが、路面反力Ｆrは、歪みゲージ等を用いて転舵軸１２作用する軸力を検出する等、路面反力Ｆrを直接的に検出する構成としてもよい。

・また、変位量Ｘは、必ずしも変位量センサ２２により検出することはなく、回転角センサ３５により検出されるモータ１３の回転角から推定する構成としてもよい。
・上記第２の実施形態では、保持判定に用いる閾値Ｖtsをその初期値である第１値Ｖts０とこの第１値Ｖts０よりも小さな第２値Ｖts１との２段階で変更することとした。しかし、これに限らず、３段階以上の多段階で変更する構成としてもよい。更に、所定時間内に超過反力が所定回以上検出される状態が継続する場合には、図８に示すように、閾値Ｖtsを初期値（第１値Ｖts０）から時間経過とともに徐々に低減する構成としてもよい。このような構成は、図７に示すフローチャートにおけるステップ２１１に相当する処理において、初期値から所定値を順次減ずることにより容易に具現化することができる。尚、この場合の所定時間は、第２の実施形態における所定時間ｔ０よりも短く設定し、所定回も同所定回数ｎ０より少なく設定するとよい。これにより、懸案となる継続的悪路通過時において、ステアリング２に付与する操舵反力Ｆhを違和感なく滑らかに低減することができる。

・また、上記第２の実施形態では、超過反力の検出には、初期値である第１値Ｖts０を用いることとしたが、こうした構成を採用する場合、第２値Ｖts１のような変更された後の値を用いる構成としてもよい。

・更に、図９に示すように、操舵反力保持制御の終了後、即ち操舵反力Ｆhを超過反力が検出された時点の値で一定に保持した後、路面反力Ｆrの絶対値が閾値Ｖts以下となった場合に、その操舵反力Ｆhの値を、操舵反力保持制御中の一定の値から現在の路面反力Ｆrが反映された値まで徐々に変更する構成としてもよい。

次に、以上の実施形態から把握することのできる請求項以外の技術的思想を記載する。
（イ）請求項１に記載の車両用操舵装置において、前記制御手段は、前記操舵反力を前記一定の値とした後、検出される路面反力の絶対値が前記閾値以下となった場合に、該操舵反力の値を、前記一定の値から現在の路面反力が反映された値まで徐々に変更すべく前記反力アクチュエータの作動を制御すること、を特徴とする車両用操舵装置。

第１の実施形態のステアリング装置の概略構成図。 第１の実施形態のステアリング装置の制御ブロック図。 悪路通過時において転舵輪に作用する路面反力、並びにその路面反力が反映された操舵反力の変化を示す波形図。 モータ制御信号の出力処理手順を示すフローチャート。 第２の実施形態のステアリング装置の制御ブロック図。 第２の実施形態における操舵反力保持制御の態様を示す説明図。 閾値決定の処理手順を示すフローチャート。 別例の閾値可変制御の態様を示す説明図。 別例の操舵力保持制御の態様を示す説明図。

符号の説明

１，５０…ステアリング装置、２…ステアリング（ハンドル）、３…操舵機構、４…転舵輪、５…転舵機構、６…ステアリングシャフト、７…操舵角センサ、８…転舵アクチュエータ、１２…転舵軸、１６…トルクセンサ、１７…反力アクチュエータ、２０，５１…制御装置、２１…車速センサ、２２…変位量センサ、２４，５２…第２ＥＣＵ、２６，５３…マイコン、θs…操舵角、θt…転舵角、τ…操舵トルク、Ｖ…車速、Ｘ…変位量、Ｆr…路面反力、Ｆh…操舵反力、Ｓh…保持信号、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４…値、Ｉq*…操舵反力指令、Ｉq_s*…保持操舵反力指令、Ｖts…閾値、Ｖts０…第１値、Ｖts１…第２値、ｔ０…所定時間、ｔ…計測時間、ｎ０…所定回数、ｎ…検出回数。

Claims (4)

1. 転舵輪と機械的に分離されたステアリングと、ステアリング操作に応じた前記転舵輪の転舵角を発生させるべく制御される転舵アクチュエータと、前記ステアリングに操舵反力を付与するための反力アクチュエータと、前記転舵輪に作用する路面反力を検出する路面反力検出手段と、前記検出される路面反力に応じた前記操舵反力を前記ステアリングに付与すべく前記反力アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えた車両用操舵装置であって、
   前記制御手段は、前記検出される路面反力の絶対値が所定の閾値を超える場合に、前記付与する操舵反力を該所定の閾値を超える絶対値の路面反力が検出された時点の値で一定とすべく前記反力アクチュエータの作動を制御すること、を特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、所定時間内に前記閾値を超える前記検出が所定回以上ある場合には、前記閾値を低減すること、を特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項２に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、前記所定回以上の検出がある場合には、前記閾値を初期値である第１値から該第１値よりも低い第２値に変更すること、を特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、所定時間内に前記閾値を超える前記検出が所定回以上ある状態が継続する場合には、前記閾値を時間経過とともに徐々に低減すること、
   を特徴とする車両用操舵装置。

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