JP4600628B2

JP4600628B2 - 車両の操舵装置

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Publication number: JP4600628B2
Application number: JP2001186637A
Authority: JP
Inventors: 友保嘉田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2021-06-20
Also published as: JP2003002224A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるステアバイワイヤシステムを採用した車両の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアバイワイヤシステムを採用した車両においては、ステアリングホイールを模した操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その操作部材の回転に応じて駆動される操舵用アクチュエータの動きを、その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達している。そのため、車輪と路面との間の摩擦に基づく操舵抵抗やセルフアライニングトルクは、その操作部材には伝達されない。
【０００３】
そこで、その操作部材を直進位置に戻す方向の反力を作用させることで、ステアリングホイールが車輪に機械的に連結された通常の車両と同様に、ドライバーに操舵フィーリングを与え、また、操作部材を直進位置に復帰させている。その反力を作用させるため、その操作部材の回転量を検出するセンサと、そのセンサにより検出した回転量に応じて反力を発生する操作用アクチュエータを用い、操作部材の回転量に比例する大きさの反力を付与していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、その操作用アクチュエータは停車時や極低車速においても通常の走行時と同様に制御されていた。そのため、停車時における操舵すなわち据え切り操舵や車庫入れ等のために極低車速で操舵を行う場合においても、操作部材の回転量の増大を阻止する反力は作用するが、操作部材の回転量の減少を阻止する力は作用せず、通常の車両に比べて停車中や極低車速での直進位置へ向かう操作部材の操作が軽くなり過ぎていた。また、停車時においては通常の車両のステアリングホイールは操作しなければ回転することはないが、上記従来例では回転量に応じて操作用アクチュエータが駆動されて操作部材が回転するため、不必要なエネルギーが消費される。さらに、通常の車両では据え切り操舵時や極低車速での操舵反力は舵角に関わらず略一定になるが、上記従来例では操作部材の回転量によって反力の大きさが変化し、また、現在の操舵方向と反対方向に操舵を行う場合、直進位置を超える時に急に反力が作用するため、操舵フィーリングが通常の車両と大きく相違する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本件各発明の車両の操舵装置は、操作部材と、その操作部材の回転に応じて駆動される操舵用アクチュエータと、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その操舵用アクチュエータの動きに応じて舵角が変化するように、その動きを車輪に伝達する機構と、その操作部材を直進位置に復帰させる方向に作用する反力と、その操作部材を直進位置に復帰させる方向と反対方向に作用する復帰抵抗力とを発生可能な操作用アクチュエータと、車速を検出する手段と、その操作部材の回転速度を求める手段とを備える。
【０００６】
本件第１発明は、その車速が設定値以下である時の、その回転速度と、その反力および復帰抵抗力の大きさ及び作用方向との間の予め定められた対応関係を記憶する手段と、その車速が設定値以下である時、その記憶した関係に基づき、その求めた回転速度に対応する大きさ及び作用方向の反力あるいは復帰抵抗力が発生するように、その操作用アクチュエータを制御する手段とを備え、その検出した車速が設定値以下である時の前記対応関係は、その操作部材が一方向に回転し、且つ、その回転速度の大きさが設定値を超える時は、その操作部材が一方向に回転するのを阻止する方向に作用する予め定めた一定の大きさの反力あるいは復帰抵抗力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その操作部材が他方向に回転し、且つ、その回転速度の大きさがその設定値を超える時は、その操作部材が他方向に回転するのを阻止する方向に作用する予め定めた一定の大きさの反力あるいは復帰抵抗力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その回転速度の大きさがその設定値以下である時は、その操作用アクチュエータによる反力および復帰抵抗力の発生が解除される関係を含むように定められ、その一定の反力の大きさと一定の復帰抵抗力の大きさとは互いに等しくされている。
【０００７】
本件第２発明は、その操作部材の直進位置からの回転量を求める手段と、その車速が設定値以下である時の、その回転量と、その回転速度と、その反力および復帰抵抗力の大きさ及び作用方向との間の予め定められた対応関係を記憶する手段と、その車速が設定値以下である時、その記憶した関係に基づき、その求めた回転量と回転速度とに対応する大きさ及び作用方向の反力あるいは復帰抵抗力が発生するように、その操作用アクチュエータを制御する手段とを備え、その検出した車速が設定値以下である時の前記対応関係は、その回転量が零を超える設定値以上で、且つ、その操作部材が一方向に回転し、且つ、その回転速度の大きさが設定値を超える時は、その操作部材が一方向に回転するのを阻止する方向に作用する予め定めた一定の大きさの反力あるいは復帰抵抗力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その回転量がその設定値未満で、且つ、その操作部材が一方向に回転し、且つ、その回転速度の大きさがその設定値を超える時は、その操作部材が一方向に回転するのを阻止する方向に作用すると共にその回転量の増減に対応して増減する大きさの反力あるいは復帰抵抗力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その回転量がその設定値以上で、且つ、その操作部材が他方向に回転し、且つ、その回転速度の大きさがその設定値を超える時は、その操作部材が他方向に回転するのを阻止する方向に作用する予め定めた一定の大きさの反力あるいは復帰抵抗力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その回転量がその設定値未満で、且つ、その操作部材が他方向に回転し、且つ、その回転速度の大きさがその設定値を超える時は、その操作部材が他方向に回転するのを阻止する方向に作用すると共にその回転量の増減に対応して増減する大きさの反力あるいは復帰抵抗力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その回転速度の大きさがその設定値以下である時は、その操作用アクチュエータによる反力および復帰抵抗力の発生が解除される関係を含むように定められ、その回転量が設定値未満である時の反力の大きさの最大値、復帰抵抗力の大きさの最大値、その回転量が設定値以上である時の一定の反力の大きさ、および一定の復帰抵抗力の大きさは互いに等しくされている。
【０００８】
本件第３発明は、その操作部材の直進位置からの回転量を求める手段と、その求めた回転量が増大しているか減少しているかを判断する手段と、その車速が設定値以下である時の、その回転量と、その回転量の増減と、その回転速度と、その反力の大きさと、その復帰抵抗力の大きさとの間の予め定められた対応関係を記憶する手段と、その車速が設定値以下である時、その記憶した関係に基づき、その求めた回転量と回転量の増減と回転速度とに対応する反力および復帰抵抗力の中の一方が発生するように、その操作用アクチュエータを制御する手段とを備え、その検出した車速が設定値以下である時の前記対応関係は、その回転量が増加し、且つ、その回転速度の大きさが設定値を超える時は、その回転量の増加に対応して増加する反力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その回転量が減少し、且つ、その回転速度の大きさがその設定値を超える時は、予め定めた一定の大きさの復帰抵抗力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その回転速度の大きさがその設定値以下である時は、その操作用アクチュエータによる反力および復帰抵抗力の発生が解除される関係を含むように定められ、その反力の大きさの最小値と一定の復帰抵抗力の大きさとは互いに等しくされている。
【０００９】
本件各発明によれば、車速が設定値以下の時の操作部材の操作、すなわち据え切り操舵や極低車速での操舵を行う場合、操作用アクチュエータは操作部材の回転量が増加する時に反力を発生するだけでなく、回転量が減少する時は復帰抵抗力を発生するので、直進位置に向かう操作部材の操作が軽くなり過ぎることはない。また、操作用アクチュエータの機械的な立ち上がりの遅れによって、操作部材の操作開始時の反力あるいは復帰抵抗力の立ち上がりも適度に遅れるため、通常の車両と同様の自然な操舵感を得ることができる。さらに、車速が設定値以下である時に操作部材の回転速度の大きさが設定値以下である時は、操作用アクチュエータによる反力および復帰抵抗力の発生が解除されるので、ドライバーが操作部材から手を離したり操作部材に手を添える程度では、反力あるいは復帰抵抗力が作用することはなく、不必要なエネルギーが消費されるのを防止できる。
【００１０】
本件第１発明によれば、据え切り操舵時や極低車速における反力および復帰抵抗力は操作部材の回転量に関わらず一定の大きさであり、操舵方向を変えるために操作部材が直進位置を超える時に反力が変化することもないので、通常の車両と同様の自然な操舵フィーリングを得ることができる。
【００１１】
本件第２発明によれば、据え切り操舵時や極低車速において操作部材の回転量が設定値以上であれば反力の大きさおよび復帰抵抗力の大きさは一定となり、その回転量が設定値未満になると、操作部材が直進位置に向かうに従い反力の大きさおよび復帰抵抗力の大きさは小さくなる。これにより、操作部材が直進位置近傍になると反力および復帰抵抗力は小さくなるので、ドライバーは操作部材が直進位置近傍にあることを感覚的に把握することができる。
【００１２】
本件第３発明によれば、据え切り操舵時や極低車速において操作部材の回転量が減少する時は、操作部材の回転量に関わらず復帰抵抗力は一定の大きさとなり、その回転量が増加する時は、その回転量の増加に対応して反力が増加し、その反力の大きさの最小値と一定の復帰抵抗力の大きさとは互いに等しくされている。
これにより、操作部材の回転量が直進位置近傍の値を超えて増加する時は反力が増加するので、ドライバーは操作部材が直進位置近傍にあることを感覚的に把握することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に示す車両の操舵装置は、ステアリングホイールを模した操作部材１と、その操作部材１の回転に応じて駆動される操舵用アクチュエータ２と、その操作部材１を車輪４に機械的に連結することなく、その操舵用アクチュエータ２の動きに応じて舵角が変化するように、その動きを車輪４に伝達するステアリングギヤ３と、その操作部材１を直進位置に復帰させる方向に作用する反力と直進位置に復帰させる方向と反対方向に作用する復帰抵抗力とを発生可能な操作用アクチュエータ１９とを備える。
【００１４】
その操舵用アクチュエータ２は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は、その操舵用アクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する例えばボールねじ機構等の運動変換機構により構成されている。そのステアリングロッド７の動きがタイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達され、その車輪４のトー角が変化する。そのステアリングギヤ３は、公知のものを用いることができ、操舵用アクチュエータ２の動きを舵角が変化するように車輪４に伝達できれば構成は限定されない。なお、操舵用アクチュエータ２が駆動されていない状態では、車輪４はセルフアライニングトルクにより直進位置に復帰できるようにホイールアラインメントが設定されている。
【００１５】
その操作部材１は、車体側により回転可能に支持される回転シャフト１０に連結されている。その回転シャフト１０に操作用アクチュエータ１９の出力シャフトが一体化されている。その操作用アクチュエータ１９はブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【００１６】
その操作部材１の直進位置からの回転量を求める手段として、その操作部材１の直進位置からの回転角度δｈを検出する角度センサ１１が設けられている。車両の舵角δを検出する手段として、ステアリングロッド７の作動量を検出するポテンショメータにより構成される舵角センサ１３が設けられている。車速Ｖを検出する速度センサ１４が設けられている。その角度センサ１１、舵角センサ１３、速度センサ１４は、コンピュータにより構成される制御装置２０に接続されている。その制御装置２０は、時系列に検知される回転角度δｈの検出値から操作部材１の回転速度Ｒの大きさを演算により求め、その求めた直進位置からの回転角度δｈが増大しているか減少しているかに基づき回転速度Ｒの方向、すなわち操作部材１の回転方向を求める。
【００１７】
その制御装置２０は、駆動回路２２を介して操舵用アクチュエータ２を制御する。例えば、その操作部材１の回転角度δｈと車速Ｖと目標舵角との間の関係を予め定めて記憶し、その舵角δと目標舵角との偏差をなくすように駆動回路２２を介して操舵用アクチュエータ２の駆動信号を出力する。その回転角度δｈと車速Ｖと目標舵角との間の関係は、車速Ｖが大きくなる程に回転角度δｈに対応する目標舵角を小さくすることで、低速での旋回性能の向上と高速での走行安定性とを図ることができる。なお、このような操舵用アクチュエータ２の制御方法は特に限定されず、操作部材１の回転に応じて操舵用アクチュエータ２が駆動されるものであれば良く、例えば、車両のヨーレートセンサを設け、操作部材１の回転角度δｈと目標ヨーレートとの間の関係を予め定めて記憶し、検出ヨーレートと目標ヨーレートとの偏差をなくすように駆動回路２２を介して操舵用アクチュエータ２の駆動信号を出力してもよい。
【００１８】
その制御装置２０は、車速が予め定めた設定値（本実施形態では零）を超える時の操作部材１の回転角度δｈと反力の大きさとの間の予め定められた対応関係を記憶する。その対応関係として、本実施形態においては、図２に示す関係を記憶する。
【００１９】
その図２は、回転角度δｈと操作用アクチュエータ１９への電圧指示値Ｖ１との関係を示し、回転角度δｈと電圧指示値Ｖ１は操作部材１が直進位置よりも左右一方に位置する時は正、左右他方に位置する時は負とされ、その回転角度δｈの大きさの増減に電圧指示値Ｖ１が比例して増減するものとされている。
【００２０】
その制御装置２０は、その車速が設定値以下である時の、操作部材１の回転速度Ｒと、その反力および復帰抵抗力の大きさ及び作用方向との間の予め定められた対応関係を記憶する。その対応関係として、本実施形態においては、図３に示す関係を記憶する。
【００２１】
その図３は、操作部材１の回転速度Ｒと操作用アクチュエータ１９への電圧指示値Ｖ２との関係を示し、その回転速度Ｒと電圧指示値Ｖ２とは操作部材１が左右一方へ向かい回転している時は正、左右他方へ向かい回転している時は負とされる。その電圧指示値Ｖ２が正である時は操作部材１が左右一方へ向かい回転するのを阻止する方向の力を操作用アクチュエータ１９は発生し、その電圧指示値Ｖ２が負である時は操作部材１が左右他方へ向かい回転するのを阻止する方向の力を操作用アクチュエータ１９は発生する。その回転速度Ｒの大きさが零を超える予め定めた設定値（本実施形態では制御装置２０がサンプリングした回転角度の検出値から演算し得る最小回転速度の大きさが設定値とされる）未満である時、すなわち本実施形態では制御装置２０による回転速度Ｒの演算値が零である時、その電圧指示値Ｖ２は零とされる。その回転速度Ｒがその設定値を超える時、その電圧指示値Ｖ２の大きさは予め定めた一定値（図示例では２．５Ｖ）とされている。その回転速度Ｒの設定値は、ドライバーが操舵の意思なく手を添えることで操作部材１が回転する時の微小な回転速度に対応するように設定するのが好ましく、零を超える値であってもよい。
【００２２】
その制御装置２０は、その車速が零を超える時は、その記憶した回転角度δｈと反力の大きさとの間の対応関係に基づき、その求めた回転角度δｈに対応する反力が発生するように操作用アクチュエータ１９を制御する。これにより、図２に示される関係を充足する回転角度δｈに対応する電圧指示値Ｖ１に応じた反力を操作用アクチュエータ１９は発生し、操作部材１の回転角度δｈに比例する反力が付与される。
【００２３】
また、その制御装置２０は、その車速が零である時は、その記憶した回転速度Ｒと、その反力および復帰抵抗力の大きさ及び作用方向との間の対応関係に基づき、その求めた回転速度Ｒに対応する大きさ及び作用方向の反力あるいは復帰抵抗力が発生するように操作用アクチュエータ１９を制御する。これにより、図３に示される関係に従って、回転速度Ｒに対応する電圧指示値Ｖ２に応じた方向および大きさの反力および復帰抵抗力を操作用アクチュエータ１９は発生する。すなわち、操作部材１が一方向に回転し、且つ、回転速度Ｒの大きさが零（設定値）を超える時は、操作部材１が一方向に回転するのを阻止する方向に作用する予め定めた一定の大きさの反力あるいは復帰抵抗力が操作用アクチュエータ１９により発生させられ、操作部材１が他方向に回転し、且つ、回転速度Ｒの大きさが零を超える時は、操作部材１が他方向に回転するのを阻止する方向に作用する予め定めた一定の大きさの反力あるいは復帰抵抗力が操作用アクチュエータ１９により発生させられる。その回転速度Ｒの大きさが零である時は、その操作用アクチュエータ１９による反力および復帰抵抗力の発生が解除される。その一定の反力の大きさと一定の復帰抵抗力の大きさとは互いに等しくされている。
【００２４】
その操作用アクチュエータ１９の制御手順を図４のフローチャートを参照して説明する。まず、操作部材１の回転角度δｈの検出値と車速ｖの検出値を読み込み（ステップ１）。その車速ｖが零か否かを判断する（ステップ２）。その車速ｖが零でなければ、図２に示す関係に従った回転角度δｈに対応する電圧指示値Ｖ１を操作用アクチュエータ１９に印加し、操作部材１を直進位置に復帰させる方向に作用する反力を発生させ（ステップ３）、ステップ１に戻る。その車速Ｖが零であれば、時系列に求めた回転角度δｈに基づき操作部材１の回転速度Ｒを演算し（ステップ４）、その回転速度Ｒの大きさが零を超えるか否かを判断する（ステップ５）。その回転速度Ｒの大きさがその設定値を超えるとき、すなわち本実施形態では零でなければ、図３に示す関係に従った回転速度Ｒに対応する電圧指示値Ｖ２を操作用アクチュエータ１９に印加し（ステップ６）、ステップ１に戻る。制御装置２０は、その図３に示す関係に従って電圧指示値Ｖ２を印加するに際して、その回転速度Ｒの値が正か負かを判断し、正値であれば電圧指示値Ｖ２を正値として操作用アクチュエータ１９を他方向に回転させ、負値であれば電圧指示値Ｖ２を負値として操作用アクチュエータ１９を一方向に回転させる。これにより、操作部材１の直進位置からの回転量、すなわち回転角度δｈの大きさが増加している時は操作部材１を直進位置に復帰させる方向に作用する予め定めた一定の大きさの反力を発生させ、また、その回転角度δｈの大きさが減少する時は操作部材１を直進位置に復帰させる方向と反対方向に作用する予め定めた一定の大きさの復帰抵抗力を発生させることになる。ステップ５において回転速度Ｒの大きさが設定値以下である時、本実施形態では零である時、操作用アクチュエータ１９による反力および復帰抵抗力の発生を解除し（ステップ７）、ステップ１に戻る。なお、操作用アクチュエータ１９への印加電圧あるいは印加電流を検出するセンサを設け、その検出値に基づいて印加電圧が目標値になるようにフィードバック制御してもよい。
【００２５】
上記実施形態によれば、車速が零の時の操作部材１の操作、すなわち据え切り操舵を行う場合、操作用アクチュエータ１９は操作部材１の回転角度δｈが増加する時に反力を発生するだけでなく、回転角度δｈが減少する時は復帰抵抗力を発生するので、直進位置に向かう操作部材１の操作が軽くなり過ぎることはない。また、操作用アクチュエータ１９の機械的な立ち上がりの遅れによって、操作部材１の操作開始時の反力あるいは復帰抵抗力の立ち上がりも適度に遅れるため、通常の車両と同様の自然な操舵感を得ることができる。さらに、車速が零である時に操作部材１の回転速度の大きさが設定値以下である時は、操作用アクチュエータ１９による反力および復帰抵抗力の発生が解除されるので、ドライバーが操作部材１から手を離したり操作部材１に手を添える程度では、反力あるいは復帰抵抗力が作用することはなく、不必要なエネルギーが消費されるのを防止できる。さらに、据え切り操舵時における反力および復帰抵抗力は操作部材１の回転角度δｈに関わらず一定の大きさであり、操舵方向を変えるために操作部材１が直進位置を超える時に反力が変化することもないので、通常の車両の据え切り操舵と同様の自然な操舵フィーリングを得ることができる。
【００２６】
図５、図６は上記実施形態の第１変形例を示す。この変形例の上記実施形態との相違は、車速が零である時、制御装置２０は図３だけでなく図５によっても示される関係を記憶する。その図５は、車速が零である時の操作部材１の回転角度δｈと図３に示す関係における操作用アクチュエータ１９の電圧指示値Ｖ２に対する係数Ｋとの関係を示し、その電圧指示値Ｖ２に係数Ｋを乗じた値の電圧が操作用アクチュエータ１９に印加される。その図５において、回転角度δｈの値は操作部材１が直進位置よりも左右一方に位置する時は正、左右他方に位置する時は負とされ、その回転角度δｈの大きさが零を超える予め定めた設定値（図示例では１０度）以上である時の係数Ｋは１とされ、その回転角度δｈが設定値未満である時の係数Ｋは回転角度δｈの大きさの増減に比例して０〜１の間で増減するものとされている。
【００２７】
すなわち制御装置２０は、車速が零である時の操作部材１の回転角度δｈと、回転速度Ｒと、反力および復帰抵抗力の大きさ及び作用方向との間の予め定められた対応関係を記憶し、そして車速が零である時、その記憶した関係に基づき、求めた回転角度δｈと回転速度Ｒとに対応する大きさ及び作用方向の反力あるいは復帰抵抗力が発生するように、操作用アクチュエータ１９を制御する。その対応関係に従うことで、操作部材１の直進位置からの回転量すなわち回転角度δｈの大きさが上記設定値以上で、且つ、操作部材１が一方向に回転し、且つ、回転速度Ｒの大きさが上記設定値を超える時は、操作部材１が一方向に回転するのを阻止する方向に作用する予め定めた一定の大きさの反力あるいは復帰抵抗力が操作用アクチュエータ１９により発生させられ、回転角度δｈがその設定値未満で、且つ、操作部材１が一方向に回転し、且つ、回転速度Ｒの大きさがその設定値を超える時は、操作部材１が一方向に回転するのを阻止する方向に作用すると共に回転角度δｈの増減に対応して増減する大きさの反力あるいは復帰抵抗力が操作用アクチュエータ１９により発生させられ、回転角度δｈがその設定値以上で、且つ、操作部材１が他方向に回転し、且つ、回転速度Ｒの大きさがその設定値を超える時は、操作部材１が他方向に回転するのを阻止する方向に作用する予め定めた一定の大きさの反力あるいは復帰抵抗力が操作用アクチュエータ１９により発生させられ、回転角度δｈがその設定値未満で、且つ、操作部材１が他方向に回転し、且つ、回転速度Ｒの大きさがその設定値を超える時は、操作部材１が他方向に回転するのを阻止する方向に作用すると共に回転角度δｈの増減に対応して増減する大きさの反力あるいは復帰抵抗力が操作用アクチュエータ１９により発生させられる。その回転速度Ｒの大きさがその設定値以下である時は、操作用アクチュエータ１９による反力および復帰抵抗力の発生が解除される。その回転角度δｈがその設定値未満である時の反力の大きさの最大値、復帰抵抗力の大きさの最大値、回転角度δｈがその設定値以上である時の一定の反力の大きさ、および一定の復帰抵抗力の大きさは互いに等しくされる。
【００２８】
その第１変形例の操作用アクチュエータ１９の制御手順を図６のフローチャートを参照して説明する。まず、操作部材１の回転角度δｈの検出値と車速ｖの検出値を読み込み（ステップ１）。その車速ｖが零か否かを判断する（ステップ２）。その車速ｖが零でなければ、図２に示す関係に従った回転角度δｈに対応する電圧指示値Ｖ１を操作用アクチュエータ１９に印加し、操作部材１を直進位置に復帰させる方向に作用する反力を発生させ（ステップ３）、ステップ１に戻る。その車速Ｖが零であれば、時系列に求めた回転角度δｈに基づき操作部材１の回転速度Ｒを演算し（ステップ４）、その回転速度Ｒの大きさが零（設定値）を超えるか否かを判断する（ステップ５）。その回転速度Ｒの大きさがその設定値を超えるとき、すなわち本変形例では零でなければ、回転角度δｈの大きさが設定値（１０度）以上であるか否かを判断する（ステップ６）。その回転角度δｈの大きさが設定値以上であれば、図３に示す関係に従った回転速度Ｒに対応する電圧指示値Ｖ２を操作用アクチュエータ１９に印加し（ステップ７）、ステップ１に戻る。ステップ６において回転角度δｈの大きさが設定値未満であれば、その回転角度δｈに応じた上記係数Ｋを演算し（ステップ８）、その係数Ｋを図３に示す関係に従った回転速度Ｒに対応する電圧指示値Ｖ２に乗じた値の電圧Ｋ・Ｖ２を操作用アクチュエータ１９に印加し（ステップ９）、ステップ１に戻る。これにより制御装置２０は操作用アクチュエータ１９により、回転角度δｈの大きさが設定値以上で回転角度δｈの大きさが増加している時は予め定めた一定の大きさの反力を発生させ、回転角度δｈの大きさが設定値未満で回転角度δｈの大きさが増加している時は回転角度δｈの大きさの増加に対応して増加する反力を発生させ、回転角度δｈの大きさが設定値以上で回転角度δｈの大きさが減少している時は予め定めた一定の大きさの復帰抵抗力を発生させ、回転角度δｈの大きさが設定値未満で回転角度δｈの大きさが減少している時は回転角度δｈの大きさの減少に対応して減少する復帰抵抗力を発生させる。ステップ５において回転速度Ｒの大きさが設定値以下である時、本変形例では零である時、操作用アクチュエータ１９による反力および復帰抵抗力の発生を解除し（ステップ１０）、ステップ１に戻る。
【００２９】
上記第１変形例によれば、据え切り操舵時に操作部材１の回転角度δｈの大きさが設定値以上であれば反力の大きさおよび復帰抵抗力の大きさは一定となり、その回転角度δｈの大きさが設定値未満になると、操作部材１が直進位置に向かうに従い反力の大きさおよび復帰抵抗力の大きさは小さくなる。これにより、操作部材１が直進位置近傍になると反力および復帰抵抗力は小さくなるので、ドライバーは操作部材１が直進位置近傍にあることを感覚的に把握することができる。他は上記実施形態と同様とされている。
【００３０】
図７は上記実施形態の第２変形例を示す。この変形例の上記実施形態との相違は、車速が零であって回転角度δｈの大きさが増加する時、制御装置２０は図３だけでなく図２によっても示される対応関係を記憶する。これにより、回転角度δｈの大きさが増加する時は、図３に示される関係を充足する一定の大きさの反力を、図２に示される関係を充足する回転角度δｈに応じた反力に付加した反力が付与され、回転角度δｈの大きさが減少する時は、図３に示される関係を充足する一定の大きさの復帰抵抗力のみが付与される。
【００３１】
すなわち制御装置２０は、車速が零である時の操作部材１の回転角度δｈと、回転角度δｈの大きさの増減と、回転速度Ｒと、反力の大きさと、復帰抵抗力の大きさとの間の予め定められた対応関係を記憶し、そして車速が零である時、その記憶した関係に基づき、求めた回転角度δｈと回転角度δｈの大きさの増減と回転速度Ｒとに対応する反力および復帰抵抗力の中の一方が発生するように操作用アクチュエータ１９を制御する。その対応関係に従うことで、操作部材１の直進位置からの回転量すなわち回転角度δｈの大きさが増加し、且つ、回転速度Ｒの大きさが上記設定値を超える時は、その回転角度δｈの増加に対応して増加する反力が操作用アクチュエータ１９により発生させられ、その回転角度δｈの大きさが減少し、且つ、回転速度Ｒの大きさが上記設定値を超える時は、予め定めた一定の大きさの復帰抵抗力が操作用アクチュエータ１９により発生させられ、回転速度Ｒの大きさがその設定値以下である時は、操作用アクチュエータ１９による反力および復帰抵抗力の発生が解除される。その反力の大きさの最小値と一定の復帰抵抗力の大きさとは互いに等しくされる。
【００３２】
その第２変形例の操作用アクチュエータ１９の制御手順を図７のフローチャートを参照して説明する。まず、操作部材１の回転角度δｈの検出値と車速ｖの検出値を読み込み（ステップ１）。その車速ｖが零か否かを判断する（ステップ２）。その車速ｖが零でなければ、図２に示す関係に従った回転角度δｈに対応する電圧指示値Ｖ１を操作用アクチュエータ１９に印加し、操作部材１を直進位置に復帰させる方向に作用する反力を発生させ（ステップ３）、ステップ１に戻る。その車速ｖが零であれば、時系列に求めた回転角度δｈに基づき操作部材１の回転速度Ｒを演算し（ステップ４）、その回転速度Ｒの大きさが零（設定値）を超えるか否かを判断する（ステップ５）。その回転速度Ｒの大きさがその設定値を超えるとき、すなわち本変形例では零でなければ、回転角度δｈの大きさが増加しているか否かを判断する（ステップ６）。その回転角度δｈの大きさが増加していなれば、図３に示す関係に従った回転速度Ｒに対応する電圧指示値Ｖ２を操作用アクチュエータ１９に印加し（ステップ７）、一定の大きさの復帰抵抗力を発生させ、ステップ１に戻る。その回転角度δｈが増加していれば、図３に示す関係に従った回転速度Ｒに対応する電圧指示値Ｖ２を、図２に示す関係に従った回転角度δｈに対応する電圧指示値Ｖ１に加えた電圧を操作用アクチュエータ１９に印加し（ステップ８）、回転角度δｈの大きさの増加に対応して増加する反力を発生させ、ステップ１に戻る。これにより制御装置２０は操作用アクチュエータ１９により、回転角度δｈの大きさが増加している時は回転角度δｈの大きさの増加に対応して増加する反力を発生させ、回転角度δｈの大きさが減少している時は一定の大きさの復帰抵抗力を発生させる。ステップ５において回転速度Ｒの大きさが設定値以下である時、本変形例では零である時、操作用アクチュエータ１９による反力あるいは復帰抵抗力の発生を解除し（ステップ９）、ステップ１に戻る。
【００３３】
上記第２変形例によれば、据え切り操舵時に操作部材１の回転角度δｈの大きさが減少する時は、操作部材１の回転角度δｈに関わらず復帰抵抗力は一定の大きさとなり、その回転角度δｈが増加する時は、その回転角度δｈの大きさ増加に対応して反力が増加し、その反力の大きさの最小値と一定の復帰抵抗力の大きさとは互いに等しくされている。これにより、操作部材１の回転角度δｈの大きさが直進位置近傍の値を超えて増加する時は反力が増加するので、ドライバーは操作部材１が直進位置近傍にあることを感覚的に把握することができる。他は上記実施形態と同様とされている。
【００３４】
本発明は上記実施形態や各変形例に限定されない。例えば、上記実施形態では車速の設定値は零とされたが、零を超える極低車速の値であってもよい。図２、図３、図５に示す関係は一例であってこれに限定されるものではなく、また、各設定値や一定値の具体的数値は任意の値に適宜設定すればよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ステアバイワイヤシステムの採用車両の据え切り時や極低車速状態において、自然な操舵フィーリングを得ることができると共に省エネを図ることができ、また、操作部材が直進位置近傍にあることを感覚的に把握することで、特に身障者用ステアリングホイールのように片手のみで把持されるノブが付いて操作される操作部材により据え切りを行うような場合にドライバーの負担を軽減できる車両の操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の車両の操舵装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の車両の操舵装置における操作部材の回転角度と操作用アクチュエータへの電圧指示値との関係を示す図
【図３】本発明の実施形態の車両の操舵装置における操作部材の回転速度と操作用アクチュエータへの電圧指示値との関係を示す図
【図４】本発明の実施形態の車両の操舵装置における操作用アクチュエータの制御手順を示すフローチャート
【図５】本発明の実施形態の第１変形例に係る車両の操舵装置における操作部材の回転角度と操作用アクチュエータの電圧指示値に対する係数との関係の一例を示す図
【図６】本発明の実施形態の第１変形例に係る車両の操舵装置における操作用アクチュエータの制御手順を示すフローチャート
【図７】本発明の実施形態の第２変形例に係る車両の操舵装置における操作用アクチュエータの制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１操作部材
２操舵用アクチュエータ
３ステアリングギヤ
４車輪
１１角度センサ
１９操作用アクチュエータ
２０制御装置

Claims

操作部材と、
その操作部材の回転に応じて駆動される操舵用アクチュエータと、
その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その操舵用アクチュエータの動きに応じて舵角が変化するように、その動きを車輪に伝達する機構と、
その操作部材を直進位置に復帰させる方向に作用する反力と、その操作部材を直進位置に復帰させる方向と反対方向に作用する復帰抵抗力とを発生可能な操作用アクチュエータと、
車速を検出する手段と、
その操作部材の回転速度を求める手段と、
その車速が設定値以下である時の、その回転速度と、その反力および復帰抵抗力の大きさ及び作用方向との間の予め定められた対応関係を記憶する手段と、
その車速が設定値以下である時、その記憶した関係に基づき、その求めた回転速度に対応する大きさ及び作用方向の反力あるいは復帰抵抗力が発生するように、その操作用アクチュエータを制御する手段とを備え、
その検出した車速が設定値以下である時の前記対応関係は、その操作部材が一方向に回転し、且つ、その回転速度の大きさが設定値を超える時は、その操作部材が一方向に回転するのを阻止する方向に作用する予め定めた一定の大きさの反力あるいは復帰抵抗力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その操作部材が他方向に回転し、且つ、その回転速度の大きさがその設定値を超える時は、その操作部材が他方向に回転するのを阻止する方向に作用する予め定めた一定の大きさの反力あるいは復帰抵抗力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その回転速度の大きさがその設定値以下である時は、その操作用アクチュエータによる反力および復帰抵抗力の発生が解除される関係を含むように定められ、
その一定の反力の大きさと一定の復帰抵抗力の大きさとは互いに等しくされている車両の操舵装置。
操作部材と、
その操作部材の回転に応じて駆動される操舵用アクチュエータと、
その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その操舵用アクチュエータの動きに応じて舵角が変化するように、その動きを車輪に伝達する機構と、
その操作部材を直進位置に復帰させる方向に作用する反力と、その操作部材を直進位置に復帰させる方向と反対方向に作用する復帰抵抗力とを発生可能な操作用アクチュエータと、
車速を検出する手段と、
その操作部材の直進位置からの回転量を求める手段と、
その操作部材の回転速度を求める手段と、
その車速が設定値以下である時の、その回転量と、その回転速度と、その反力および復帰抵抗力の大きさ及び作用方向との間の予め定められた対応関係を記憶する手段と、
その車速が設定値以下である時、その記憶した関係に基づき、その求めた回転量と回転速度とに対応する大きさ及び作用方向の反力あるいは復帰抵抗力が発生するように、その操作用アクチュエータを制御する手段とを備え、
その検出した車速が設定値以下である時の前記対応関係は、その回転量が零を超える設定値以上で、且つ、その操作部材が一方向に回転し、且つ、その回転速度の大きさが設定値を超える時は、その操作部材が一方向に回転するのを阻止する方向に作用する予め定めた一定の大きさの反力あるいは復帰抵抗力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その回転量がその設定値未満で、且つ、その操作部材が一方向に回転し、且つ、その回転速度の大きさがその設定値を超える時は、その操作部材が一方向に回転するのを阻止する方向に作用すると共にその回転量の増減に対応して増減する大きさの反力あるいは復帰抵抗力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その回転量がその設定値以上で、且つ、その操作部材が他方向に回転し、且つ、その回転速度の大きさがその設定値を超える時は、その操作部材が他方向に回転するのを阻止する方向に作用する予め定めた一定の大きさの反力あるいは復帰抵抗力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その回転量がその設定値未満で、且つ、その操作部材が他方向に回転し、且つ、その回転速度の大きさがその設定値を超える時は、その操作部材が他方向に回転するのを阻止する方向に作用すると共にその回転量の増減に対応して増減する大きさの反力あるいは復帰抵抗力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その回転速度の大きさがその設定値以下である時は、その操作用アクチュエータによる反力および復帰抵抗力の発生が解除される関係を含むように定められ、
その回転量が設定値未満である時の反力の大きさの最大値、復帰抵抗力の大きさの最大値、その回転量が設定値以上である時の一定の反力の大きさ、および一定の復帰抵抗力の大きさは互いに等しくされている車両の操舵装置。
操作部材と、
その操作部材の回転に応じて駆動される操舵用アクチュエータと、
その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その操舵用アクチュエータの動きに応じて舵角が変化するように、その動きを車輪に伝達する機構と、
その操作部材を直進位置に復帰させる方向に作用する反力と、その操作部材を直進位置に復帰させる方向と反対方向に作用する復帰抵抗力とを発生可能な操作用アクチュエータと、
車速を検出する手段と、
その操作部材の直進位置からの回転量を求める手段と、
その求めた回転量が増大しているか減少しているかを判断する手段と、
その操作部材の回転速度を求める手段と、
その車速が設定値以下である時の、その回転量と、その回転量の増減と、その回転速度と、その反力の大きさと、その復帰抵抗力の大きさとの間の予め定められた対応関係を記憶する手段と、
その車速が設定値以下である時、その記憶した関係に基づき、その求めた回転量と回転量の増減と回転速度とに対応する反力および復帰抵抗力の中の一方が発生するように、その操作用アクチュエータを制御する手段とを備え、
その検出した車速が設定値以下である時の前記対応関係は、その回転量が増加し、且つ、その回転速度の大きさが設定値を超える時は、その回転量の増加に対応して増加する反力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その回転量が減少し、且つ、その回転速度の大きさがその設定値を超える時は、予め定めた一定の大きさの復帰抵抗力が前記操作用アクチュエータにより発生させられ、その回転速度の大きさがその設定値以下である時は、その操作用アクチュエータによる反力および復帰抵抗力の発生が解除される関係を含むように定められ、
その反力の大きさの最小値と一定の復帰抵抗力の大きさとは互いに等しくされている車両の操舵装置。