JP5403067B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車両の操舵を制御する操舵制御装置に関するものである。

車両の操舵は、一般的にはステアリングホイールをドライバーが所定の回転角で回転させることによって行なわれる。ステアリングホイールの回転角に対する舵角の伝達比は一般的には常に一定である。しかし、車両が低速走行中には、少ない回転角のステアリングホイールの操作によって、車両を大きく旋回させたい場合がある。また、車両が高速走行中には、ステアリングホイールの回転角に対する舵角を少なくして、車両を安定して走行させたい場合がある。したがって、ステアリングホイールの回転角に対する舵角の伝達比が常に一定では、実際の運転操作における利便性が低い。

そこで、例えば、特許文献１には、ステアリングホイールを回転可能なだけではなく、左右に揺動可能にした操舵装置が開示されている。特許文献１の操舵装置は、ステアリングホイールの回転角に対する舵角である伝達比を、ステアリングホイールの揺動の大きさにより変更する。さらに、特許文献１の操舵装置は、ステアリングホイールの揺動の大きさにより変更された伝達比に応じた反力をステアリングホイールの揺動の方向とは反対の方向に発生させる。

特開２００８−８１０４２号公報

ところで、ドライバーの体格や好みに合わせて、ステアリングホイールとドライバーとの距離を調整することが可能な機構を有する車両がある。しかしながら、上記のような技術では、ステアリングホイールとドライバーとの距離を変更しても、ステアリングホイールの揺動に対する反力は同様に発生する。そのため、ステアリングホイールとドライバーとの距離によっては、発生させる反力が不適切な場合がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、ドライバーにとって適切な反力を与えることが可能な操舵制御装置を提供することにある。

本発明は、ステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置を調整する基準位置調整ユニットと、ドライバーのステアリングホイールへの第１の方向への第１操作量に対応した操舵量により自車両の操舵を行なう操舵ユニットと、ドライバーのステアリングホイールへの第２の方向への第２操作量に対応して、操舵ユニットが自車両の操舵を行なうための第１操作量に対応した操舵量を変更する舵角変更ユニットと、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置に応じて、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を発生する反力発生ユニットとを備えた操舵制御装置である。ここで、反力発生ユニットは、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置がドライバーに近いほど、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を大きくし、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置がドライバーから遠いほど、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を小さくする。

この構成によれば、基準位置調整ユニットがステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置を調整可能である。このため、ドライバーの好みに合わせてステアリングホイールの基準位置を例えばドライバーから近い位置や遠い位置に調整することができる。

また、舵角変更ユニットが、例えば、ステアリングホイールの回転軸に平行な方向やステアリングホイールを所定の支点周りで揺動させる第２方向にステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対応して、操舵ユニットが自車両の操舵を行なうためのステアリングホイールの回転軸周りの回転角度等の第１操作量に対応した操舵量を変更する。このため、ドライバーはステアリングホイールを回転させる操作に加えて、ステアリングホイールを押し引きする操作等を行なうことにより、ステアリングホイールの回転角度に対する操舵角を変動させて、自車両をさらに自在に旋回させることが可能となる。

さらに、反力発生ユニットは、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置に応じて、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を発生する。これにより、ステアリングホイールの基準位置が変更されたとしても、ステアリングホイールを押し引きする操作等に対する反力は、ステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置に応じて生じることとなるため、ドライバーにとって適切な反力を与えることが可能となる。

さらにまた、反力発生ユニットは、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置がドライバーに近いほど、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を大きくする。ドライバーにステアリングホイールが近い場合は、ドライバーはステアリングホイールを持ち替えることなく一度に操舵することができる角度を大きくし易いため、操作の際に反力が小さいと違和感を生じる可能性がある。そこで、ドライバーにステアリングホイールが近いほど、反力を大きくすることにより、違和感が生じることを防止できる。

また、反力発生ユニットは、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置がドライバーから遠いほど、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を小さくする。ドライバーからステアリングホイールが遠い場合は、ドライバーは腕が伸びた状態で操作しているため、操作の際に反力が大きいと所望の操作量に操作することが難しい可能性がある。そこで、ドライバーからステアリングホイールが遠いほど、反力を小さくすることにより、所望の第２操作量に操作することができないことを防止することができる。

また、舵角変更ユニットは、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置に応じて、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対応して、操舵ユニットが自車両の操舵を行なうための第１操作量に対応した操舵量を変更する量を変更することができる。

この構成によれば、舵角変更ユニットは、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置に応じて、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対応して、操舵ユニットが自車両の操舵を行なうための第１操作量に対応した操舵量を変更する。これにより、ステアリングホイールの基準位置が変更されたとしても、例えば、ステアリングホイールの回転角度に対する操舵量を変更する量は、ステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置に応じて変更されることとなるため、ドライバーにとって適切なステアリングホイールの回転角度に対する操舵量を与えることが可能となる。

この場合、舵角変更ユニットは、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置がドライバーに近いほど、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対応して、操舵ユニットが自車両の操舵を行なうための第１操作量に対応した操舵量を変更する量を少なくし、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置がドライバーから遠いほど、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対応して、操舵ユニットが自車両の操舵を行なうための第１操作量に対応した操舵量を変更する量を多くすることができる。

この構成によれば、舵角変更ユニットは、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置がドライバーに近いほど、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対応して、操舵ユニットが自車両の操舵を行なうためのステアリングホイールの回転軸周りの回転角度等の第１操作量に対応した操舵量を変更する量を少なくする。ドライバーにステアリングホイールが近い場合は、ドライバーはステアリングホイールを押し引き等する操作量が大きくなり易いため、ステアリングホイールを押し引き等する第２操作量に対応してステアリングホイールの回転角度等の第１操作量に対応した舵角を変更する量が多過ぎると、所望の舵角とすることが難しい可能性がある。そこで、ドライバーにステアリングホイールが近いほど、ステアリングホイールの回転角度等に対応した操舵量を変更する量を少なくすることにより、所望の舵角とすることを容易にできる。

また、舵角変更ユニットは、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置がドライバーに遠いほど、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対応して、操舵ユニットが自車両の操舵を行なうためのステアリングホイールの回転軸周りの回転角度等の第１操作量に対応した舵角を変更する量を多くする。ドライバーからステアリングホイールが遠い場合は、ドライバーはステアリングホイールを押し引き等する第２操作量を大きくすることが難しいため、ステアリングホイールを押し引き等する第２操作量に対応してステアリングホイールの回転角度等の第１操作量に対応した舵角を変更する量が少なすぎると、所望の舵角とすることが難しい可能性がある。そこで、ドライバーからステアリングホイールが遠いほど、ステアリングホイールの回転角度等に対応した操舵量を変更する量を多くすることにより、所望の舵角とすることを容易にできる。

また、基準位置調整ユニットは、ステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さを調整可能であり、反力発生ユニットは、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さに応じて、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を発生することができる。

この構成によれば、反力発生ユニットは、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さに応じて、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を発生する。ドライバーがステアリングホイールを押し引き等する第２操作量に対する適切な反力は、ドライバーの体格によって異なる。また、ドライバーの体格により、調整されるステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さは異なる。そこで、ステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さに応じて、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を発生する。これにより、ドライバーに対して適切な反力を与えることが可能となる。

この場合、基準位置調整ユニットは、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さが高いほど、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を大きくし、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さが低いほど、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を小さくすることができる。

この構成によれば、基準位置調整ユニットは、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さが高いほど、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を大きくする。一般にドライバーの体格が大きいほど、ステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さは高く調整されると考えられる。また、ドライバーの体格が大きいほど、大きな反力が適切であると考えられる。そこで、ステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さが高いほど、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を大きくすることにより、ドライバーに対して適切な反力を与えることが可能となる。

また、基準位置調整ユニットは、基準位置調整ユニットが調整したステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さが低いほど、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を小さくする。一般にドライバーの体格が小さいほど、ステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さは低く調整されると考えられる。また、ドライバーの体格が小さいほど、例えば、ドライバーが女性であったり、比較的、ステアリングホイールを操作する力が弱くなる可能性がある場合、小さな反力が適切であると考えられる。そこで、ステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さが低いほど、ステアリングホイールを基準位置から移動させる第２操作量に対する反力を小さくすることにより、ドライバーに対して適切な反力を与えることが可能となる。

また、基準位置調整ユニットは、ステアリングホイールの回転軸の自車両の前後方向における傾斜角を調整することにより、ステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さを調整可能である。

この構成によれば、基準位置調整ユニットは、ステアリングホイールの回転軸の自車両の前後方向における傾斜角を調整することにより、ステアリングホイールの基準位置の絶対的な高さを調整可能である。そのため、従来の車両に搭載されている機構を利用して、ステアリングホイールの基準位置の高さを調整することができる。

また、第１操作量とは、ステアリングホイールの回転軸周りの回転角度であり、第２操作量とは、ステアリングホイールの回転軸に平行な方向及びステアリングホイールを揺動させる方向の少なくともいずれかの方向にステアリングホイールを基準位置で動かす量とできる。

本発明の操舵制御装置によれば、ドライバーにとって適切な反力を与えることが可能となる。

第１実施形態に係る操舵制御装置の構成を示す斜視図である。 第１実施形態に係るステアリングホイール周辺の装置の構成を示す図である。 第１実施形態に係る操舵制御装置の動作を示すフロー図である。 ステアリングホイールの基準位置と反力との関係を示すグラフ図である。 ステアリングホイールのチルト位置を変更したときのステアリングホイールの基準位置と反力との関係を示すグラフ図である。 第１実施形態に係る操舵制御装置の操舵制御の動作の詳細を示すフロー図である。 第１実施形態に係る操舵制御装置の操舵制御の動作の詳細を示すフロー図である。 第１実施形態に係る操舵制御装置の操舵制御の動作の詳細を示すフロー図である。 車速と揺動角用係数Ｋ１との関係を示すグラフ図である。 車速と押し引きストローク量係数Ｋ２との関係を示すグラフ図である。 車速と揺動トルク係数Ｋ３との関係を示すグラフ図である。 ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰを増大させるときのステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰと転舵角指令値ＭＡ＿ｒｅｆとの関係を示すグラフ図である。 ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰを戻すときのステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰと転舵角指令値ＭＡ＿ｒｅｆ＿Ｒｅｔｕｒｎとの関係を示すグラフ図である。 ステアリングホイールの基準位置と伝達比変更の係数Ｋｓｔ１，Ｋｓｔ２との関係を示すグラフ図である。 第２実施形態に係るステアリングホイール周辺の装置の構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る操舵装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る操舵装置１０を搭載した車両は、操舵装置２８に接続されたステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１の端部に接続されたステアリングホイール１２とを備えている。ステアリングホイール１２は、ドライバーの体格や好みに合わせてドライバーとの相対的な基準位置（初期位置）を変更することが可能とされている。

具体的には、ステアリングシャフト１１はチルト伸縮機構２１を有する。チルト伸縮機構２１は、ステアリングシャフトの軸線ＬＳの車両前後方向の傾斜角（チルト角）を変更可能とする。チルト伸縮機構２１は、ステアリングシャフト１１を入子状に伸縮自在とし、ステアリングシャフト１１の伸縮量（テレスコピック量）を変更可能とする。これにより、チルト伸縮機構２１は、ステアリングホイール１２とドライバーとの距離及びステアリングホイール１２の車室の床からの高さを調整可能としている。チルト伸縮機構２１により調整されたテレスコピック量及びチルト角は、それぞれテレスコピック量センサ２０及びチルト角センサ２２により検出される。なお、本実施形態においては、テレスコピック量及びチルト角と合わせて、運転席の前後の位置及び高さをセンサ等で検出し、これらに基づいて、ステアリングホイール１２とドライバーとの相対的な基準位置を検出するようにしても良い。

ステアリングホイール１２は複数の異なる動作で操作することが可能である。ステアリングホイール１２の各動作に応じて複数の入力を行うことができる。具体的には、ステアリングホイール１２は、ステアリングシャフト１１の軸線ＬＳ回りに回転することができる。以下の説明では、当該操作をステアリングホイール１２の回転と称する。ステアリングホイール１２のステアリングシャフト１１の軸線ＬＳ周りの回転角は、舵角センサ１４によりステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰとして検出される。

ステアリングホイール１２は、ステアリングシャフト１１の軸線ＬＳに対して上下方向に直交する軸線ＬＲ回りに揺動することができる。以下の説明では、当該操作をステアリングホイール１２の揺動と称する。ステアリングホイール１２のステアリングシャフトの軸線ＬＲ周りの揺動角θ１は、揺動角センサ１６により検出される。また、ステアリングホイール１２のステアリングシャフトの軸線ＬＲ周りの揺動トルクＰＴも、揺動角センサ１６の検出値とステアリングホイール１２の寸法の値とを利用して求められる。なお、ステアリングホイール１２は、ステアリングシャフト１１の軸線ＬＳに対して車幅方向に直交する軸線ＬＤ回りに回動可能としても良い。あるいは、ステアリングホイール１２は、ステアリングシャフト１１の所定の支点周りを揺動可能としても良い。

ステアリングホイール１２は、ステアリングシャフト１１の軸線ＬＳに平行な方向に進退させることができる。以下の説明では、当該操作をステアリングホイール１２の押し引きと称する。ステアリングホイール１２のステアリングシャフト１１の軸線ＬＳに平行な押し引きストローク量ｓｔは、押し引きストローク量センサ１８により検出される。

操舵制御装置１０は、ステアリングホイール１２を揺動させる操作に対して反力を付与する揺動反力装置３２を備えている。操舵制御装置１０は、ステアリングホイール１２を押し引きする操作に対して反力を付与する押し引き反力装置３４を備えている。

図２に詳細に示すように、ステアリングシャフト１１及びステアリングホイール１２は、揺動反力装置３２として、カム機構３２ａ、ボール３２ｂ、ばね３２ｃ及びアクチュエータ３２ｄを備える。アクチュエータ３２ｄは、カム機構３２ａにばね３２ｃを介してボール３２ｂを押し付けるプリセット加重を調整する。アクチュエータ３２ｄは、カム機構３２ａにボール３２ｂを押し付けるプリセット加重を変更することにより、揺動方向の反力を変更することができる。なお、ばね３２ｃに二段ばね等の非線形ばねを用いることにより、アクチュエータ３２ｄが調整するプリセット加重以外のばね３２ｃのばね定数も変更することが可能である。

ステアリングシャフト１１及びステアリングホイール１２は、押し引き反力装置３４として、スライド軸３４ａ、ばね３４ｂ及びアクチュエータ３４ｃを備える。アクチュエータ３４ｃは、ばね３４ｂを介してスライド軸３４ａを押し付けるプリセット加重を調整する。アクチュエータ３４ｃは、スライド軸３４ａを押し付けるプリセット加重を変更することにより、押し引き方向の反力を変更することができる。なお、ばね３４ｂに二段ばね等の非線形ばねを用いることにより、アクチュエータ３４ｃが調整するプリセット加重以外のばね３４ａのばね定数も変更することが可能である。

図１に戻り、操舵制御装置１０は、車速センサ２４、ＣＰＵ２６、操舵装置２８及びタイヤ３０を備える。車速センサ２４は、タイヤ３０の回転速度を計測することにより、自車両の車速を検出するセンサである。あるいは、本実施形態では、車輪速センサにより検出された車輪速を利用して操舵制御を行なっても良い。ＣＰＵ２６は、操舵制御装置１０全体の制御を行う電子制御ユニットである。ＣＰＵ２６は、後述するように、舵角センサ１４、揺動角センサ１６、押し引きストローク量センサ１８、テレスコピック量センサ２０及びチルト量センサ２２及び車速センサ２４からの検出信号に基づいて、操舵装置２８の動作及びタイヤ３０の舵角を制御する。また、ＣＰＵ２６は、テレスコピック量センサ２０及びチルト量センサ２２からの検出信号に基づいて、揺動反力装置３２及び押し引き反力装置３４の動作を制御し、揺動方向の反力及び押し引き方向の反力を制御する。

以下、本実施形態の操舵制御装置１０の動作について説明する。まず、図３を参照して、操舵制御装置１０の全体的な動作について説明する。各制御処理は、ＣＰＵ２６によって所定のタイミングで繰り返し実行される。図３に示すように、既に、ステアリングホイール１２のドライバーとの相対的な基準位置に基づいて揺動方向及び押し引き方向の反力を設定していない場合は（Ｓ１０１）、ＣＰＵ２６は、伸縮量センサ２０及びチルト量センサ２２により、ステアリングホイール１２の基準位置を取得する（Ｓ１０２）。後述するように、ＣＰＵ２６は、検出されたステアリングホイール１２の基準位置に基づいて、ステアリングホイール１２の揺動方向及び押し引き方向の反力を設定する（Ｓ１０３）。

反力を既に設定している場合は（Ｓ１０１）、ＣＰＵ２６は、舵角センサ１４、揺動角センサ１６、押し引きストローク量センサ１８及び車速センサ２４により、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰ、車速Ｖ、揺動トルクＰＴ及び押し引きストローク量Ｓｔを取得する（Ｓ１０４）。後述するように、ＣＰＵ２６は、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰ、車速Ｖ、揺動トルクＰＴ、押し引きストローク量Ｓｔ及びステアリングホイール１２の基準位置に基づいて、舵角制御の制御量を演算する（Ｓ１０５）。ＣＰＵ２６は、目標制御量を実現するように操舵装置２８を駆動して舵角制御を行なう（Ｓ１０６）。

以下、上記Ｓ１０３の反力を設定する処理について説明する。上記のＳ１０３において、ＣＰＵ２６は、検出されたステアリングホイール１２の基準位置と図４に示すような反力マップとに基づいて、ステアリングホイール１２の揺動方向及び押し引き方向の反力を設定する。この場合の基準位置には、伸縮量センサ２０の検出値を用いることができる。図４に示すように、ステアリングホイール１２の基準位置がドライバーに近いときほど、揺動方向及び押し引き方向の反力は大きく設定される。ステアリングホイール１２の基準位置がドライバーに遠いときほど、揺動方向及び押し引き方向の反力は小さく設定される。

また、上記のＳ１０３において、ＣＰＵ２６は、検出されたステアリングホイール１２の基準位置と、ステアリングホイール１２のチルト角と、図５に示すような反力マップとに基づいて、ステアリングホイール１２の揺動方向及び押し引き方向の反力を設定する。図５に示すように、ステアリングホイール１２のチルト角は大きく、ステアリングホイール１２の高さが高いときほど、揺動方向及び押し引き方向の反力は大きく設定される。ステアリングホイール１２のチルト角は小さく、ステアリングホイール１２の高さが低いときほど、揺動方向及び押し引き方向の反力は小さく設定される。

以下、上記Ｓ１０４〜Ｓ１０６の舵角制御の動作について説明する。図６に示すようにＣＰＵ２６は、Ｉ／Ｇ＝ＯＮ、すなわちエンジンが起動しているか否かを判定する（Ｓ２０１）。Ｓ２０１においてＩ／ＧがＯＦＦであると判定されると、再びＳ２０１の処理を繰り返す。一方、Ｓ２０１においてＩ／Ｇ＝ＯＮであると判定されると、ＣＰＵ２６は、各種センサから検出値の読み込みを行う（Ｓ２０２）。具体的に、ＣＰＵ２６は、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰと、揺動角θ１と、押し引きストローク量Ｓｔと、車速Ｖとを読み込む。なお、ステアリングホイール１２の操作による入力のうち、回転による入力であるステアリング角ＭＡ＿
ＴＥＭＰを第一入力とし、それ以外の操作、すなわち揺動による入力である揺動角θ１と、押し引きによる入力であるストローク量Ｓｔとを第二入力として以下の説明を行う。

次に、ＣＰＵ２６は、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰ、揺動角θ１及びストローク量Ｓｔに対してローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を行う（Ｓ２０３）。第二入力に対して不要高周波成分をカットするＬＰＦ処理を実行することで、高い周波数での入力を低減することができる。なお、このＬＰＦ処理は、少なくとも第二入力に対してＬＰＦ処理を実行すればよく、第一入力に対してＬＰＦ処理を実行しなくともよい。

図７に示すように、ＣＰＵ２６は、第二入力すなわち揺動／押し引きによる微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＵＮＴがＯＦＦになっているか否かを判定する（Ｓ２０４）。微調整とは、操舵装置２８による大きな操舵処理は第一入力であるステアリングホイール１２の回転に基づいて行う一方、操舵の微調整を第二入力であるステアリングホイール１２の揺動／押し引きに基づいて行う処理である。微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ＝０の時は微調整が禁止されておらず、微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ≠０の時は微調整が禁止されていると判断することができる。

Ｓ２０４において、微調整が禁止されていないと判定された場合、ＣＰＵ２６は、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰがステアリング角に対して予め設定された所定の閾値ＭＡ_ｍａｘ以上であるか否かの判定を行う（ステップＳ２０５）。Ｓ２０５において、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰ≧ＭＡ_ｍａｘではないと判定されると、第二入力であるステアリングホイール１２の揺動／押し引きに基づく微調整を考慮した操舵装置２８の操舵処理を行うと判断し、ＣＰＵ２６は、メイン車両Ｍ１の転舵指令値ＭＡ＿ｒｅｆの演算を行う（Ｓ２０６）。

転舵指令値ＭＡ＿ｒｅｆは、操舵装置２８の制御に用いられるステアリング値である。通常の制御では、実際のステアリング角が制御に用いられるが、本実施形態では実際のステアリング角に揺動や押し引き操作による影響が加減算された値である転舵指令値ＭＡ＿ｒｅｆが制御に用いられる。

Ｓ２０６において、ＣＰＵ２６は、図９に示すように車速Ｖに従って変化する揺動角（θ１）用係数Ｋ１と、図１０に示すように車速Ｖに従って変化する押し引きストローク量（Ｓｔ）係数Ｋ２と、図１１に示すように車速Ｖに従って変化する揺動トルク（ＰＴ）用係数Ｋ３を用いて、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰに対する転舵指令値ＭＡ＿ｒｅｆが、例えば式（１）によって演算される。

ＭＡ＿ｒｅｆ＝（ＭＡ＿ＴＥＭＰ）＋ＭＡ（１０ｄｅｇ）・（Ｋｓｔ１・Ｋ１・α×θ１／θｍａｘ）＋ＭＡ（１０ｄｅｇ）・（Ｋｓｔ２・Ｋ２・α×Ｓｔ／Ｓｔｍａｘ）＋ＭＡ（１０ｄｅｇ）・（Ｋ３・α×ＰＴ／ＰＴｍａｘ） （１）

本実施形態では、揺動角θ１、押し引きストローク量Ｓｔ及び揺動トルクＰＴの最大値をそれぞれθｍａｘ、Ｓｔｍａｘ及びＰＴｍａｘとするとき、θ１＝θｍａｘ、Ｓｔ＝Ｓｔｍａｘ及びＰＴ＝ＰＴｍａｘ時に対応する転舵角は、例えばステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰが１０ｄｅｇのときの転舵角ＭＡ（１０ｄｅｇ）と同等となるようにする。上記式（１）では、さらに定数αでゲインを設定している。定数αは例えばα＝０．０５等とできる。上記式（１）及び図９〜図１１に示すように、係数Ｋ１〜Ｋ３は、高車速になるほど、さらに調整量を減らすようにされており、ドライバーの違和感を減らすようにされている。

図１４に示すように、式（１）における係数Ｋｓｔ１、Ｋｓｔ２は、ステアリングホイール１２とドライバーとの相対的な基準位置が大きく、ドライバーからステアリングホイール１２が遠いほど、大きく設定され、ステアリングホイール１２の揺動及び押し引きによる転舵角の調整量を大きくするようにされている。一方、係数Ｋｓｔ１、Ｋｓｔ２は、ステアリングホイール１２とドライバーとの相対的な基準位置が小さく、ドライバーからステアリングホイール１２が近いほど、小さく設定され、ステアリングホイール１２の揺動及び押し引きによる転舵角の調整量を小さくするようにされている。

第二入力による微調整をおこなった場合のステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰと転舵指令値ＭＡ＿ｒｅｆとの関係は、例えば、図１２に示すＭ１のようになる。なお、Ｍ２は、舵角の増加減分が加減算されない場合におけるステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰと転舵指令値ＭＡ＿ｒｅｆとの関係である。ＣＰＵ２６は、演算後、自車両の転蛇角指令値の現在値（ＭＡ＿ｒｅｆ）とステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰの保持を行う（ステップＳ２０７）。

ＣＰＵ２６は、ステアリングホイール１２の戻し操作が行われているかを判定するため、戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮがＯＦＦであるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。Ｓ２０８において戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮ≠０である場合はＯＦＦであると判定される。次に、ＣＰＵ２６は、ドライバーによってステアリングホイール１２の戻し操作が行われているか否かを判定する（ステップＳ２０９）。Ｓ２０９において、ｄ（ＭＡ）＜０でない場合は戻し操作が行われていないと判定する。

Ｓ２０９において戻し操作が行われていないと判定された場合、ＣＰＵ２６は、ＭＡ＿ＴＥＭＰ＝ＭＡ＿ｒｅｆ＿ｆｉｘとし、自車両の転蛇角指令値を確定させる（ステップＳ２１０）。ここでは、Ｓ２０７で保持していた値を転蛇角指令値とする。転蛇角指令値が確定したら、ＣＰＵ２６は、当該値に基づいて操舵装置２８へ制御信号を出力して駆動させる（Ｓ２１１）。Ｓ２１１が終了すると、図８に示す制御処理へ移行する。

一方、Ｓ２０４において微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ≠０と判定された場合、あるいはＳ２０５において、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰ≧ＭＡ_ｍａｘと判定された場合、ＣＰＵ２６は、微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ＝１としてＯＮにする（Ｓ２１２）。そして、ＣＰＵ２６は、自車両に対して第二入力による自車両の操舵における微調整禁止処理を行ってメイン車両転蛇角指令値ＭＡ＿ｒｅｆの演算を行う（Ｓ２１３）。具体的には、ＣＰＵ２６は、メイン車両転蛇角指令値ＭＡ＿ｒｅｆをステアリング角ＭＡ ＴＥＭＰに比例するとして演算する。具体的には、ＭＡ＿ｒｅｆ＝ＭＡ＿ＴＥＭＰ×（ＭＡ＿ｒｅｆ_ｍａｘ／ＭＡ_ｍａｘ）で演算することができる。ＣＰＵ２６は、転蛇角指令値を確定させて（Ｓ２１０）、当該確定した値にて操舵装置２８を駆動させる（Ｓ２１１）。Ｓ２１１が終了すると、図８に示す制御処理へ移行する。

また、Ｓ２０８において戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮ＝０でありＯＮであると判定された場合、あるいはＳ２０９においてｄ（ＭＡ）＜０であってステアリングホイール１２の戻し操作があると判定された場合は、ＣＰＵ２６は、戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮ＝１としてフラグをＯＮにする（Ｓ２１４）。次に、ＣＰＵ２６は、ステアリングホイール１２の戻し操作時における転蛇角指令値ＭＡ＿ｒｅｆ＿Ｒｅｔｕｒｎを演算する（ステップＳ２１５）。Ｓ２１５では、揺動や押し引き操作による第二入力による調整を行うことなく、戻し操作によるステアリング角に対して転蛇角指令値が直線的に０点に戻るように、ステアリング角に対してギヤ比を一定とする。

具体的には、図１３に示すように、点Ｐ１で戻し操作が生じたときは直線Ｔ１に従って戻り、点Ｐ２で戻し操作が生じたときは直線Ｔ２に従って戻る。ステアリングホイール１２の戻し操作時における転蛇角指令値ＭＡ＿ｒｅｆ＿Ｒｅｔｕｒｎは、例えば、式（２）により演算される。式（２）において、ＭＡ＿ｒｅｆ＿１とは、ステアリングホイール１２の戻し操作が生じた時点での転蛇角指令値である。式（２）において、ＭＡ＿１とは、ステアリングホイール１２の戻し操作が生じた時点でのステアリングホイール１２の回転角度であり、実質的にＭＡ＿ＴＥＭＰ＝ＭＡ＿１である。

ＭＡ＿ｒｅｆ＿Ｒｅｔｕｒｎ＝ＭＡ＿ＴＥＭＰ・（ＭＡ＿ｒｅｆ＿１／ＭＡ＿１） （２）

次に、ＣＰＵ２６は、ＭＡ＿ＴＥＭＰ＝ＭＡ＿ｒｅｆ＿Ｒｅｔｕｒｎとし、戻し操作時のメイン車両転蛇角指令値を確定し（Ｓ２１６）、当該確定した値にて操舵装置２８を駆動させる（Ｓ２１１）。Ｓ２１１が終了すると、図８に示す制御処理へ移行する。

次に、図８に示す制御処理について説明する。ＣＰＵ２６は、第二入力による微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴがＯＦＦであるか否かの判定を行う（Ｓ２１７）。微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ＝０の場合、フラグがＯＦＦであると判定される。このとき、ＣＰＵ２６は、戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮがＯＦＦであるか否かの判定を行う（Ｓ２１８）。戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮ＝０の場合、フラグがＯＦＦであると判定される。Ｓ２１８においてＯＦＦであると判定されると、図６〜図８に示す処理が終了し、再びＳ２０１から処理が開始される。

一方、Ｓ２１７において微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ≠０であってフラグがＯＮであると判定された場合、あるいはＳ２１８において戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮ≠０であってフラグがＯＮであると判定された場合、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰが０ｄｅｇ近傍以上であるか否かの判定を行う（Ｓ２１９，Ｓ２２０）。Ｓ２１９及びＳ２２０において、ＣＰＵ２６は、｜ＭＡ＿ＴＥＭＰ｜≧Ｄを満たすか否かで判定を行う。Ｄは、自車両がほぼ直進とみなすことができる０ｄｅｇ近傍の値であり、任意に設定することができる。Ｓ２１９及びＳ２２０において、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰが０ｄｅｇ近傍以上であると判定されると、自車両は直進している状態ではないと判断され、フラグ状態が維持される。そして、図６〜図８に示す処理が終了し、再びＳ２０１から処理が開始される。

一方、Ｓ２１９及びＳ２２０において、ステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰが０ｄｅｇ近傍であると判定されると、自車両は直進している状態であると判断され、微調整禁止フラグＦ＿ＵＮＣＯＮＴ及び戻し操作フラグＦ＿ＲＥＴＵＲＮのリセット（０にセットされる）がなされる（Ｓ２２１）。Ｓ２２１の処理が終了すると、図６〜図８に示す処理が終了し、再びＳ２０１から処理が開始される。

本実施形態では、チルト伸縮機構２１がステアリングホイール１２のドライバーに対する相対的な基準位置を調整可能である。このため、ドライバーの好みに合わせてステアリングホイールの基準位置を例えばドライバーから近い位置や遠い位置に調整することができる。

また、ＣＰＵ２６が、揺動方向や押し引き方向にステアリングホイール１２を基準位置で動かす操作量に対応して、操舵装置２８が自車両の操舵を行なうためのステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰに対応した舵角を変更する。このため、ドライバーはステアリングホイール１２を回転させる操作に加えて、ステアリングホイール１２を押し引きする操作等を行なうことにより、ステアリングホイール１２の回転角度に対する舵角を変動させて、自車両をさらに自在に旋回させることが可能となる。

さらに、揺動反力装置３２及び押し引き反力装置３４は、チルト伸縮機構２１が調整したステアリングホイール１２のドライバーに対する相対的な基準位置に応じて、ステアリングホイール１２を基準位置から移動させる第二操作量に対する反力を発生する。これにより、ステアリングホイール１２の基準位置が変更されたとしても、ステアリングホイール１２を押し引きする操作等に対する反力は、ステアリングホイール１２のドライバーに対する相対的な基準位置に応じて生じることとなるため、ドライバーにとって適切な反力を与えることが可能となる。

また、本実施形態によれば、揺動反力装置３２及び押し引き反力装置３４は、チルト伸縮機構２１が調整したステアリングホイール１２のドライバーに対する相対的な基準位置がドライバーに近いほど、ステアリングホイール１２を基準位置から移動させる第二操作量に対する反力を大きくする。ドライバーにステアリングホイール１２が近い場合は、ドライバーはステアリングホイール１２を持ち替えることなく一度に操舵することができる角度を大きくし易いため、操作の際に反力が小さいと違和感を生じる可能性がある。そこで、ドライバーにステアリングホイール１２が近いほど、反力を大きくすることにより、違和感が生じることを防止できる。

また、揺動反力装置３２及び押し引き反力装置３４は、チルト伸縮機構２１が調整したステアリングホイール１２のドライバーに対する相対的な基準位置がドライバーから遠いほど、ステアリングホイール１２を基準位置から移動させる第二操作量に対する反力を小さくする。ドライバーからステアリングホイール１２が遠い場合は、ドライバーは腕が伸びた状態で操作しているため、操作の際に反力が大きいと所望の第二操作量に操作することが難しい可能性がある。そこで、ドライバーからステアリングホイール１２が遠いほど、反力を小さくすることにより、所望の第二操作量に操作することができないことを防止することができる。

また、ＣＰＵ２６は、チルト伸縮機構２１が調整したステアリングホイール１２のドライバーに対する相対的な基準位置に応じて、ステアリングホイール１２を基準位置から移動させる第二操作量に対応して、操舵装置２８が自車両の操舵を行なうためのステアリングホイール１２のステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰに対応した舵角を変更する量を変更する。これにより、ステアリングホイール１２の基準位置が変更されたとしても、ステアリングホイール１２の回転角度に対する舵角を変更する量は、ステアリングホイール１２のドライバーに対する相対的な基準位置に応じて変更されることとなるため、ドライバーにとって適切なステアリングホイール１２の回転角度に対する舵角を与えることが可能となる。

また、ＣＰＵ２６は、チルト伸縮機構２１が調整したステアリングホイール１２のドライバーに対する相対的な基準位置がドライバーに近いほど、ステアリングホイール１２を基準位置から移動させる第二操作量に対応して、操舵装置２８が自車両の操舵を行なうためのステアリングホイール１２のステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰに対応した舵角を変更する量を少なくする。ドライバーにステアリングホイール１２が近い場合は、ドライバーはステアリングホイール１２を押し引き等する第二操作量が大きくなり易いため、ステアリングホイール１２を押し引き等する第二操作量に対応してステアリングホイール１２の回転角度に対応した舵角を変更する量が多過ぎると、所望の舵角とすることが難しい可能性がある。そこで、ドライバーにステアリングホイール１２が近いほど、ステアリングホイール１２の回転角度に対応した舵角を変更する量を少なくすることにより、所望の舵角とすることを容易にできる。

また、ＣＰＵ２６は、チルト伸縮機構２１が調整したステアリングホイール１２のドライバーに対する相対的な基準位置がドライバーに遠いほど、ステアリングホイール１２を基準位置から移動させる第二操作量に対応して、操舵装置２８が自車両の操舵を行なうためのステアリングホイール１２のステアリング角ＭＡ＿ＴＥＭＰに対応した舵角を変更する量を多くする。ドライバーからステアリングホイール１２が遠い場合は、ドライバーはステアリングホイール１２を押し引き等する第二操作量を大きくすることが難しいため、ステアリングホイール１２を押し引き等する第二操作量に対応してステアリングホイール１２の回転角度に対応した舵角を変更する量が少なすぎると、所望の舵角とすることが難しい可能性がある。そこで、ドライバーからステアリングホイール１２が遠いほど、ステアリングホイール１２の回転角度に対応した舵角を変更する量を多くすることにより、所望の舵角とすることを容易にできる。

また、揺動反力装置３２及び押し引き反力装置３４は、チルト伸縮機構２１が調整したステアリングホイール１２の基準位置の絶対的な高さに応じて、ステアリングホイール１２を基準位置から移動させる第二操作量に対する反力を発生する。ドライバーがステアリングホイール１２を押し引き等する操作量に対する適切な反力は、ドライバーの体格によって異なる。また、ドライバーの体格により、調整されるステアリングホイール１２の基準位置の絶対的な高さは異なる。そこで、ステアリングホイール１２の基準位置の絶対的な高さに応じて、ステアリングホイール１２を基準位置から移動させる第二操作量に対する反力を発生させる。これにより、ドライバーに対して適切な反力を与えることが可能となる。

また、揺動反力装置３２及び押し引き反力装置３４は、チルト伸縮機構２１が調整したステアリングホイール１２の基準位置の絶対的な高さが高いほど、ステアリングホイール１２を基準位置から移動させる第二操作量に対する反力を大きくする。一般にドライバーの体格が大きいほど、ステアリングホイール１２の基準位置の絶対的な高さは高く調整されると考えられる。また、ドライバーの体格が大きいほど、大きな反力が適切であると考えられる。そこで、ステアリングホイール１２の基準位置の絶対的な高さが高いほど、ステアリングホイール１２を基準位置から移動させる第二操作量に対する反力を大きくすることにより、ドライバーに対して適切な反力を与えることが可能となる。

また、揺動反力装置３２及び押し引き反力装置３４は、チルト伸縮機構２１が調整したステアリングホイール１２の基準位置の絶対的な高さが低いほど、ステアリングホイール１２を基準位置から移動させる操作量に対する反力を小さくする。一般にドライバーの体格が小さいほど、ステアリングホイール１２の基準位置の絶対的な高さは低く調整されると考えられる。また、ドライバーの体格が小さいほど、例えば、ドライバーが女性であったり、比較的、ステアリングホイール１２を操作する力が弱くなる可能性がある場合、小さな反力が適切であると考えられる。そこで、ステアリングホイール１２の基準位置の絶対的な高さが低いほど、ステアリングホイール１２を基準位置から移動させる第二操作量に対する反力を小さくすることにより、ドライバーに対して適切な反力を与えることが可能となる。

また、チルト伸縮機構２１は、ステアリングホイール１２のチルト角を調整することにより、ステアリングホイール１２の基準位置の絶対的な高さを調整可能である。そのため、従来の車両に搭載されている機構を利用して、ステアリングホイール１２の基準位置の高さを調整することができる。

以下、本発明の第２実施形態について説明する。図１５に示すように、本実施形態では、押し引き反力装置３４として、中点復帰用ばね３４ｄ、オイル３４ｅ、ピストン３４ｆ、減衰力可変バルブ３４ｇ、ベースバルブ３４ｈ、フリーピストン３４ｉ、及びガスばね３４ｊを備えている。本実施形態では、ピストン３４ｆ、減衰力可変バルブ３４ｇ及びベースバルブ３４ｈによって、押し引き方向の動きの減衰力を変更可能とされている。フリーピストン３４ｉ及びガスばね３４ｊは、スライド軸３４ａがピストン３４ｆ側に入ったときの体積を吸収するために備えられる。これにより、本実施形態では、押し引き方向の動きの減衰力を変更することにより、押し引き方向の反力を変更することができるようになっている。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。

本発明の操舵制御装置によれば、ドライバーにとって適切な反力を与えることが可能となる。

１０ 操舵制御装置
１１ ステアリングシャフト
１２ ステアリングホイール
１４ 舵角センサ
１６ 揺動角センサ
１８ 押し引きストローク量センサ
２０ 伸縮量センサ
２１ チルト伸縮機構
２２ チルト量センサ
２４ 車速センサ
２６ ＣＰＵ
２８ 操舵装置
３０ タイヤ
３２ 揺動反力装置
３２ａ カム機構
３２ｂ ボール
３２ｃ ばね
３２ｄ アクチュエータ
３４ 押し引き反力装置
３４ａ スライド軸
３４ｂ ばね
３４ｃ アクチュエータ
３４ｄ 中点復帰用ばね
３４ｅ オイル
３４ｆ ピストン
３４ｇ 減衰力可変バルブ
３４ｈ ベースバルブ
３４ｉ フリーピストン
３４ｊ ガスばね

Claims (7)

1. ステアリングホイールのドライバーに対する相対的な基準位置を調整する基準位置調整ユニットと、
   前記ドライバーの前記ステアリングホイールへの第１の方向への第１操作量に対応した操舵量により自車両の操舵を行なう操舵ユニットと、
   前記ドライバーの前記ステアリングホイールへの第２の方向への第２操作量に対応して、前記操舵ユニットが前記自車両の操舵を行なうための前記第１操作量に対応した操舵量を変更する舵角変更ユニットと、
   前記基準位置調整ユニットが調整した前記ステアリングホイールの前記ドライバーに対する相対的な前記基準位置に応じて、前記ステアリングホイールを前記基準位置から移動させる前記第２操作量に対する反力を発生する反力発生ユニットと、を備え、
   前記反力発生ユニットは、前記基準位置調整ユニットが調整した前記ステアリングホイールの前記ドライバーに対する相対的な前記基準位置が前記ドライバーに近いほど、前記ステアリングホイールを前記基準位置から移動させる前記第２操作量に対する反力を大きくし、前記基準位置調整ユニットが調整した前記ステアリングホイールの前記ドライバーに対する相対的な前記基準位置が前記ドライバーから遠いほど、前記ステアリングホイールを前記基準位置から移動させる前記第２操作量に対する反力を小さくする、操舵制御装置。
2. 前記舵角変更ユニットは、前記基準位置調整ユニットが調整した前記ステアリングホイールの前記ドライバーに対する相対的な前記基準位置に応じて、前記ステアリングホイールを前記基準位置から移動させる前記第２操作量に対応して、前記操舵ユニットが前記自車両の操舵を行なうための前記第１操作量に対応した前記操舵量を変更する量を変更する、請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記舵角変更ユニットは、前記基準位置調整ユニットが調整した前記ステアリングホイールの前記ドライバーに対する相対的な前記基準位置が前記ドライバーに近いほど、前記ステアリングホイールを前記基準位置から移動させる前記第２操作量に対応して、前記操舵ユニットが前記自車両の操舵を行なうための前記第１操作量に対応した前記操舵量を変更する量を少なくし、前記基準位置調整ユニットが調整した前記ステアリングホイールの前記ドライバーに対する相対的な前記基準位置が前記ドライバーから遠いほど、前記ステアリングホイールを前記基準位置から移動させる前記第２操作量に対応して、前記操舵ユニットが前記自車両の操舵を行なうための前記第１操作量に対応した前記操舵量を変更する量を多くする、請求項２に記載の操舵制御装置。
4. 前記基準位置調整ユニットは、前記ステアリングホイールの前記基準位置の絶対的な高さを調整可能であり、
   前記反力発生ユニットは、前記基準位置調整ユニットが調整した前記ステアリングホイールの前記基準位置の絶対的な高さに応じて、前記ステアリングホイールを前記基準位置から移動させる前記第２操作量に対する反力を発生する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
5. 前記反力発生ユニットは、前記基準位置調整ユニットが調整した前記ステアリングホイールの前記基準位置の絶対的な高さが高いほど、前記ステアリングホイールを前記基準位置から移動させる前記第２操作量に対する反力を大きくし、前記基準位置調整ユニットが調整した前記ステアリングホイールの前記基準位置の絶対的な高さが低いほど、前記ステアリングホイールを前記基準位置から移動させる前記第２操作量に対する反力を小さくする、請求項４に記載の操舵制御装置。
6. 前記基準位置調整ユニットは、前記ステアリングホイールの前記回転軸の前記自車両の前後方向における傾斜角を調整することにより、前記ステアリングホイールの前記基準位置の絶対的な高さを調整可能である、請求項４又は５に記載の操舵制御装置。
7. 前記第１操作量とは、前記ステアリングホイールの回転軸周りの回転角度であり、前記第２操作量とは、前記ステアリングホイールの前記回転軸に平行な方向及び前記ステアリングホイールを揺動させる方向の少なくともいずれかの方向に前記ステアリングホイールを前記基準位置で動かす量である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の操舵制御装置。

Images