ステアバイワイヤの操舵反力制御装置
【課題】ステアリングホイールを中立位置から切り始めた際の良好な手応えを確保し、中立周りでの振動を防ぎつつ、手放し時における戻り位置を出来るだけ中立位置にするステアバイワイヤの操舵反力制御装置を提供する。
【解決手段】タイロッド間シャフト２と機械的に連結されていないステアリングホイール３に対し、操舵角センサ５と操舵反力モータ４とが設けられる。ステアリング制御手段１２は、操舵角を基に、タイロッド間シャフト２を駆動する転舵機構６の転舵モータ７を制御する。ステアリング制御手段１２に、操舵方向と転舵反力の方向とが異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定し、この正逆に応じて操舵反力モータ４の操舵反力を制御する操舵反力制御部１４を設ける。
【解決手段】タイロッド間シャフト２と機械的に連結されていないステアリングホイール３に対し、操舵角センサ５と操舵反力モータ４とが設けられる。ステアリング制御手段１２は、操舵角を基に、タイロッド間シャフト２を駆動する転舵機構６の転舵モータ７を制御する。ステアリング制御手段１２に、操舵方向と転舵反力の方向とが異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定し、この正逆に応じて操舵反力モータ４の操舵反力を制御する操舵反力制御部１４を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転舵用のタイロッド間シャフトと機械的に連結されていないステアリングホイールで操舵を行うようにしたステアバイワイヤ式操舵装置に関し、特にそのステアリングホイールに付与する操舵反力を制御する操舵反力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールに付与する操舵反力の生成法に関して、転舵機構に働く転舵反力を転舵反力センサにより検出し、あるいは転舵モータの制御量及び転舵変位量を用いて転舵反力を推定し、転舵反力に応じて操舵反力を生成する方法が知られている（例えば、特許文献１）。また、操舵フィーリングを向上するために、操舵反力に摩擦や粘性成分を付与している( 特許文献２〜４) 。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開１７０５−８８６１０号公報
【特許文献２】特開１７０７−１８６０１４号公報
【特許文献３】特許４０１１４２４号公報
【特許文献４】特許４１８６９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のタイロッド間シャフトとステアリングホイールが機械的に連結されているＥＰＳ等の操舵装置では、機構部における摩擦力が直接操舵反力として感じられる。一方、ステアバイワイヤにおいては、機構部における摩擦が小さく、ハンドルを中立位置から切り始めた際には、初期の操舵反力は手応え感が小さいという問題点がある。ステアバイワイヤにおいて、摩擦力を制御により生成しようとする場合、操舵方向によって符号が反転する非線形要素であるため、常時安定かつ違和感のない操舵反力を再現することは難しい。
【０００５】
特許文献２ではステアリングホイールに機械的に摩擦を付与している。しかし、この方法では、手放し時に於ける戻り位置にオフセットが生じ、車両が片流れする場合がある。特許文献３では操舵角の小さい領域で操舵反力のゲインを大きくしている。しかし、この方法では中立回りで振動が発生しやすくなる。特許文献４では、手放し時に於ける戻り位置のオフセットを防ぐため、操舵角に基づく第１の係数と操舵角速度に基づく第２の係数のどちらか大きい方を暫定目標摩擦反力に乗ずることで、中立位置での手放し時には目標摩擦反力を０としている。しかし、中立位置から切り始め時の操舵反力は手応え感が小さくなる。
【０００６】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的はステアリングホイールを中立位置から切り始めた際の良好な手応えを確保し、中立周りでの振動を防ぎつつ、手放し時における戻り位置を出来るだけ中立位置にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のステアバイワイヤの操舵反力制御装置は、転舵用のタイロッド間シャフト２と機械的に連結されていないステアリングホイール３に対し、操舵角を検出する操舵角センサ５と、操舵反力を与える操舵反力モータ４とが設けられ、操舵角センサ５の検出した操舵角を基に、車両に装備された他のセンサ類１５からの運転状態検出信号と合わせて転舵角の指令信号を生成し、タイロッド間シャフト２を駆動する転舵機構６の転舵モータ７を制御するステアリング制御手段１２を有するステアバイワイヤ式操舵装置において、
操舵方向と転舵反力の方向とが異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定し、この正逆に応じて前記操舵反力モータの操舵反力を制御する操舵反力制御部１４を設けたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、操舵反力制御部１４は、操舵方向と転舵反力の方向から転舵機構６にかかる入力の正逆を判定する。操舵方向と転舵反力の方向が異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定する。この正逆に応じて前記操舵反力モータ７４の操舵反力を制御する。例えば、転舵機構６の正入力と逆入力における伝達効率が異なる場合、転舵反力推定に用いる係数を正入力時と逆入力時で変更することにより，転舵反力を精度良く推定することができる。これにより、ステアリングホイール３を中立位置から切り始めた際の良好な手応えを確保し、中立周りでの振動を防ぎつつ、手放し時における戻り位置を出来るだけ中立位置にすることができる。
【０００９】
この発明において、前記転舵機構６に作用する転舵反力を検出する転舵反力検出手段１８，１８Ａと、操舵方向を検出する操舵方向検出手段１９とを設け、前記操舵反力制御部１４は、具体的には、定められた規則に従って前記操舵反力モータ４の操舵反力の目標値を演算する操舵反力目標値演算部１７と、前記操舵方向検出手段１８，１８Ａで検出される操舵方向が前記転舵反力検出手段１８，１８Ａで検出される転舵反力の方向と異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定する入力正逆判定部２１と、前記入力正逆判定部２１の判定結果となる正逆に応じて前記操舵目標値演算部１７による演算内容を変更する正逆対応処理部２２とを有するものとできる。
【００１０】
前記操舵方向検出手段１９は、前記操舵角センサ５であっても良い。すなわち、前記入力正逆判定部２１で判断に用いる操舵方向を、操舵角センサ５から得ても良い。
【００１１】
前記転舵反力検出手段１８は、転舵モータ７のトルク及び転舵変位量から、定められた推定式に従って転舵反力を推定するものであっても良い。その場合に、前記正逆対応処理部２２は、前記入力正逆判定部２１で判定された正入力または逆入力によって、前記推定式における転舵反力を推定する係数を変更する機能を有するものとしても良い。
転舵機構６の正入力と逆入力における伝達効率が異なる場合、転舵反力推定に用いる係数を正入力時と逆入力時で変更することにより、転舵反力を精度良く推定することができる。
【００１２】
この構成の場合に、前記転舵反力検出手段１８で検出された転舵反力の検出信号を通過させるフィルタとして、カットオフ周波数の変更可能なローパスフィルタ２６を設け、このローパスフィルタ２６を通して得られた転舵反力を、前記操舵反力目標値演算部１７が、目標操舵反力の基本値、すなわち暫定操舵反力目標値としても良い。
【００１３】
この構成の場合に、前記ローパスフィルタ２６のカットオフ周波数は、転舵反力が大きい時には高く、小さい時には低く設定されているのが良い。
推定された転舵反力を、カットオフ周波数を変更できるローパスフィルタ２６に通し、暫定操舵反力目標値を生成する。推定転舵反力が小さい場合にはカットオフ周波数を低くし、推定転舵反力が大きい場合にはカットオフ周波数を高くする。これにより、手放し時における振動を抑制できると共にクイックな操舵反力が得られる。
【００１４】
また、前記ローパスフィルタ２６のカットオフ周波数を、切替え操作手段２８からの入力で変更するカットオフ周波数変更手段２７を設けても良い。これにより、ドライバーの好みに合わせて操舵フィーリングを変更することができる。
【００１５】
この発明において、前記操舵反力制御部１４は、前記入力正逆判定部２１の判定結果が正入力の場合には操舵反力目標値に摩擦成分を付与し、逆入力の場合には付与しないものとしても良い。
前記操舵反力制御部１４は、例えば、暫定操舵反力目標値に摩擦項、粘性項、および慣性項を加え、操舵反力目標値を生成する。この場合に、正入力の場合にのみ摩擦成分を付与する。これにより、ハンドルを中立位置から切り始めた際に、速やかに摩擦成分が付与され、操舵初期の操舵反力の手応え感を実現できる。逆入力の場合には摩擦成分を付与しないため、手放し時に於ける戻り位置のオフセットは生じない。
【００１６】
この構成の場合に、前記操舵反力制御部１４は、転舵反力が大きいほど前記摩擦成分を小さく設定したものであるのが良い。
また、前記操舵反力制御部１４は、操舵反力目標値に加える粘性項の係数が、前記入力正逆判定部の判定結果が逆入力の場合に、正入力の場合より大きい値に設定されるのが良い。
さらに、前記操舵反力制御部１４は、転舵反力が大きいほど前記粘性項の係数が小さく設定されるのが良い。
逆入力の場合には粘性項の係数を正入力の場合より大きく設定することで、中立周りでの振動を抑えることができるとともに、正入力時の操舵反力が大きくなり過ぎる違和感を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、転舵用のタイロッド間シャフトと機械的に連結されていないステアリングホイールに対し、操舵角を検出する操舵角センサと、操舵反力を与える操舵反力モータとが設けられ、前記操舵角センサの検出した操舵角を基に、車両に装備された他のセンサ類からの運転状態検出信号と合わせて転舵角の指令信号を生成し、タイロッド間シャフトを駆動する転舵機構の転舵モータを制御するステアリング制御手段を有するステアバイワイヤ式操舵装置において、操舵方向と転舵反力の方向とが異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定し、この正逆に応じて前記操舵反力モータの操舵反力を制御する操舵反力制御部を設けたため、ハンドルを中立位置から切り始めた際の良好な手応えを確保し、中立周りでの振動を防ぎつつ、手放し時における戻り位置を出来るだけ中立位置にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の一実施形態に係る操舵反力制御装置を備えたステアバイワイヤ式操舵装置の概略構成とその制御系の概念構成とを示す説明図である。
【図２】同ステアバイワイヤの操舵反力制御装置における操舵反力制御部の概念構成を示すブロック図である。
【図３】同操舵反力制御部の処理の流れ図である。
【図４】同操舵反力制御部の制御例における正入力時の転舵反力と摩擦成分の関係を示すグラフである。
【図５】同操舵反力制御部の制御例における転舵反力と粘性成分の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１は、この実施形態に係る操舵反力制御装置を備えたステアバイワイヤ式操舵装置のシステム構成図である。操舵機構１は、転舵用のタイロッド間シャフト２と機械的に連結されていないステアリングホイール３に対して、操舵反力を生成する操舵反力モータ４と、操舵角度を検出する操舵角センサ５を備える。転舵機構６は、タイロッド間シャフト２を車幅方向に進退駆動する転舵モータ７とタイロッド間シャフト位置２の転舵変位量となる進退位置を検出する位置センサ８を備える。この他に転舵モータ７のトルクを検出する電流計等のトルク検出手段９と、転舵モータ７の回転角度を検出する回転角度検出手段１０とが設けられている。
【００２０】
ステアリング制御手段１２は、自動車の全体を制御するＥＣＵ（電気制御ユニット）１１に設けられており、転舵制御部１３と操舵反力制御部１４とを有している。ＥＣＵ１１は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成される。転舵制御部１３は、操舵角センサ５の検出した操舵角を基に、車両に装備された他のセンサ類１５からの運転状態検出信号と合わせて転舵角の指令信号を生成し、転舵機構６の転舵モータ７を制御する手段である。前記他のセンサ類１５は、例えば、車速センサや、各車輪１６に作用する荷重を検出センサ等である。他のセンサ類１５は、一つであっても複数であっても良いが、ここでは、１つで代表して図示している。
【００２１】
操舵反力制御部１４の具体例を図２に示す。操舵反力制御部１４は、基本的には、操舵反力目標値演算部１７により操舵反力目標値Ｐａを、定められた規則によって演算し、操舵反力モータ４のモータ制御回路（図示せず）に出力する手段である。この基本構成において、操舵目標値演算部１７による演算を行うにつき、操舵方向と転舵反力の方向とが異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定し、この正逆に応じて操舵反力モータ４の操舵反力を制御するように構成している。
【００２２】
具体的には、前記転舵機構６（図１）に作用する転舵反力を検出する転舵反力検出手段１８と、操舵方向を検出する操舵方向検出手段１９とを設ける。操舵方向検出手段１９は、前記操舵角センサ５、または転舵機構６の位置センサ８である。
【００２３】
操舵反力制御部１４は、操舵反力目標値演算部１７と、入力正逆判定部２１と、正逆対応処理部２２とを有する。操舵反力目標値演算部１７は、定められた規則に従って操舵モータ４の操舵反力の目標値Ｐａを演算する手段である。入力正逆判定部２１は、操舵方向検出手段１９で検出される操舵方向が、転舵反力検出手段１８で検出される転舵反力の方向と異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定する手段である。正逆対応処理部２２は、入力正逆判定部２１の判定結果となる正逆に応じて、操舵反力目標値演算部１７による演算内容を変更する手段である。
【００２４】
転舵反力検出手段１８は、転舵モータのトルク及び転舵変位量から、定められた推定式、例えば次式（１）に従って転舵反力Ｆh を推定するものである。この式（１）は、転舵反力Ｆh を、転舵モータ７の発生トルクＴm 、転舵速度（転舵モータ回転角度θの微分値）、および転舵加速度（転舵モータ回転角度θの２回微分値）から算出する式である。
【数１】
【００２５】
なお、Ｆｆ：転舵機構摩擦成分
Ａ，Ｉ，ｃ：係数、
である。
【００２６】
転舵モータ７の発生トルクＴm は、転舵モータ７の前記トルク検出手段９から得られ、転舵モータ７の回転角度θは、前記回転角度検出手段１０から得られる。トルク検出手段９で検出したトルクＴm は、ローパスフィルタ２３を通し、高周波成分を除去して転舵反力検出手段１８に入力されるようにしている。転舵モータトルクＴm に高周波成分が含まれていない場合は、ローパスフィルタ２３は不要である。
【００２７】
上記正逆対応処理部２２は、入力正逆判定部２１で判定された正入力または逆入力によって、前記推定式（１）における転舵反力Ｆｈを推定する係数Ａ、Ｉ、ｃ，Ｆｆを、定められた規則（図示せず）により変更する機能を有する。この係数の変更は、係数Ａ、Ｉ、ｃ，Ｆｆのいずれか一つを変更するものであっても良く、また任意の２つ、または全てを変更するものであっても良い。
【００２８】
前記操舵反力目標値演算部１７は、暫定操舵反力目標値演算部２４と、別項加算部２５とを有し、暫定操舵反力目標値演算部２４で計算した暫定操舵反力目標値Ｐａａに、別項加算部２５によって後述の別項を加算して操舵反力目標値Ｐａとする。
暫定操舵反力目標値演算部２４は、カットオフ周波数の変更可能なローパスフィルタ２６を有していて、転舵反力検出手段１８で検出された転舵反力（転舵反力推定値）Ｆh をローパスフィルタ２６に通して得られた転舵反力を、目標操舵反力Ｐａの基本値、すなわち暫定操舵反力目標値Ｐａａとする。
なお、転舵反力検出手段１８による式（１）の演算は１kHz(1msec周期)で演算しており、その結果(デジタル信号波形)が、カットオフ周波数可変のローパスフィルタ２６(カットオフ周波数は30Hz〜0.5Hz程度)に入力される。前記ローパスフィルタ２３もソフトウェアによるデジタルフィルタである。これらの演算には例えばSHマイコンを用いる。
【００２９】
前記のカットオフ周波数可変のローパスフィルタ２６のカットオフ周波数は、一定でも良いが、転舵反力Ｆｈ が大きい時には高く、小さい時には低く設定されているのが良い。例えば、ローパスフィルタ２６に、入力される転舵反力Ｆｈ を監視して、転舵反力Ｆｈ が大きい時には高く、小さい時には低くカットオフ周波数を変更するカットオフ周波数変更手段２７が設けられている。この変更は、連続的であっても、段階的であっても良い。
【００３０】
カットオフ周波数変更手段２７は、前記ローパスフィルタ２６のカットオフ周波数を、切替え操作手段２８からの入力で変更可能なものとしても良い。切替え操作手段２８は、例えば、車両のコンソールやＥＣＵの外装面等に設けられる。カットオフ周波数変更手段２７は、カットオフ周波数を、切替え操作手段２８からの入力で変更可能で、かつその変更したカットオフ周波数を、さらに、入力される転舵反力Ｆｈ によって上記のように変更するものとしてもよい。
【００３１】
別項加算部２５は、暫定操舵反力目標値演算部２４の計算した暫定操舵反力目標値Ｐａａに、摩擦項、粘性項、および慣性項を加え、操舵反力目標値Ｐａを生成する。別項加算部２５によるこれら摩擦項、粘性項、および慣性項の加算は、入力正逆判定部２１の正逆の判定結果に応じて、正逆対応処理部２２に変更される。変更内容については、後に全体の動作の説明と共に説明する。
【００３２】
上記構成の動作を説明する。図３は操舵反力目標値Ｐａを演算するフローチャートである。まず、ステップＳ１の信号読み込み過程として、操舵方向を図２の操舵方向検出手段１９により検出し、入力正逆判定部２１に読み込む。操舵方向検出手段１９は、前述のように、操舵機構１の操舵角センサ５または転舵機構６の位置センサ８であり、いずれで操舵方向を検出するようにしても良い。
また、転舵モータ７の発生トルクＴm をトルク検出手段９で検出し、かつ転舵速度および転舵加速度を回転検出手段１０で検出して転舵反力検出手段１８に読み込む。転舵モータトルクＴm に高周波の成分が含まれている場合は、ローパスフィルタ２３を通すことで、高周波成分が除去される（Ｓ２）。転舵速度は転舵モータ回転角度θの微分値であり、転舵加速度は転舵モータ回転角度θの２回微分値であり、回転検出手段１０からは転舵モータ回転角度θを読み込んで、転舵反力検出手段１８より、転舵モータ回転角度θから転舵速度および転舵加速度を計算する。
【００３３】
転舵反力検出手段１８は、このように求められた発生トルクＴm 、転舵速度（転舵モータ回転角度θの微分値）、および転舵加速度（転舵モータ回転角度θの２回微分値）から、前述の次式（１）に従って、転舵反力Ｆｈを算出する（Ｓ３）。この算出値が、転舵反力の推定値である。
【００３４】
転舵機構６の正入力と逆入力における伝達効率が異なる場合には、式（１）の係数Ａ，Ｉ，ｃ，Ｆｆの値を、転舵機構６の正入力または逆入力によって変更することで転舵反力Ｆh を精度良く推定することができる。
【００３５】
入力正逆判定部２１は、操舵方向検出手段１９で検出される操舵方向と転舵反力検出手段１８で検出される転舵反力とによって、入力の正逆を判定する（Ｓ４）。入力正逆判定部２１において、転舵機構６にかかる入力は、操舵方向と推定転舵反力の方向が異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定する。操舵角速度が０の場合には逆入力とする。
【００３６】
操舵反力目標値演算部１７の暫定操舵反力目標値演算部２４は、転舵反力検出手段１８で上記のように推定された転舵反力Ｆｈを，カットオフ周波数を変更できるローパスフィルタ２６に通し、暫定操舵反力目標値Ｐａａを生成する（Ｓ５）。
このとき、カットオフ周波数変更手段２７は、入力される推定転舵反力Ｆｈが小さい場合にはカットオフ周波数を低くし、推定転舵反力が大きい場合にはカットオフ周波数を高くする。これにより、ステアリングホイール３の手放し時における振動を抑制できると共にクイックな操舵反力を得られる。推定転舵反力Ｆｈが大きいか小さいかの基準、およびカットオフ周波数をどの値にするかは、シミュレーション等により任意に設計して定めれば良い。
また、カットオフ周波数変更手段２７は、切替え操作手段２８の操作によってカットオフ周波数を切り替え可能としてあり、この切り替えにより、ドライバーの好みに合わせて操舵フィーリングを変更できる。
【００３７】
別項加算部２５は、上記のように計算された暫定操舵反力目標値Ｐａａに、摩擦項、粘性項、および慣性項を加算し、操舵反力目標値Ｐａを生成する（Ｓ６）。
【数２】
θＳＷ：操舵角度（ステアリングホイール角度）
a：摩擦項
b：粘性項の係数
d：慣性項の係数
摩擦項、粘性項、および慣性項ａ，ｂ，ｄは、適宜設定して定められる。
【００３８】
このとき、正逆対応処理部２２は、別項加算部２５の上記加算過程において、正入力の場合にのみ摩擦項（すなわち摩擦成分）を付与させる。これにより、ステアリングホイール３を中立位置から切り始めた際に、速やかに摩擦成分が付与され、操舵初期の操舵反力の手応え感を実現できる。逆入力の場合には摩擦成分を付与しないため、手放し時に於ける戻り位置のオフセットは生じない。
【００３９】
別項加算部２５において加算する摩擦成分、すなわち摩擦項の値aは、例えば図４に示すように、推定転舵反力Ｆｈが大きいほど小さくし、ある閾値以上は０とする。このように設定すると、転舵反力Ｆｈが小さい場合のみ摩擦成分を付与することが出来る。なお、同図のように変更せずに、摩擦項の値を一定としても良い。
【００４０】
また、正逆対応処理部２２は、別項加算部２５の上記加算過程において、逆入力の場合には粘性項の係数bを、正入力の場合より大きく設定する。粘性成分により手放し時の中立周りでの振動を抑えることができるとともに、正入力時の操舵反力が大きくなり過ぎる違和感を防ぐことができる。
粘性項の係数bは、例えば図５に示すように、荷重つまり転舵反力Ｆｈが大きいほど小さくしてもよい。このように設定すると、転舵反力Ｆｈが小さい場合に大きな粘性成分を付与することが出来る。図５の例では、転舵反力Ｆｈが０から一定の値までは、転舵反力Ｆｈが大きくなるに従って粘性成分（粘性項の係数b）が小さくなるようにし、上記一定の値以上では一定となるように定めている。
【００４１】
この操舵反力制御装置によると、このように、ステアリングホイール３を中立位置から切り始めた際の良好な手応えを確保し、中立周りでの振動を防ぎつつ、手放し時における戻り位置を出来るだけ中立位置にするなどの利点が得られる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、転舵反力Ｆｈを、転舵モータトルクなどから計算する転舵反力検出手段１８により検出するようにしたが、上記転舵反力検出手段１８を設ける代わりに、転舵機構６に備えたロードセルや荷重センサ等の転舵反力センサからなる転舵反力検出手段１８Ａにより、転舵反力Ｆｈを検出するようにしても良い。その場合、このロードセルや荷重センサ等の転舵反力センサの検出した転舵反力Ｆh を、入力正逆判定部２１による判定や、操舵反力目標値演算部１７の暫定操舵目標値演算部２４による暫定操舵反力目標値Ｐａａや、操舵反力目標値Ｐａの計算に用いる。
【符号の説明】
【００４３】
１…操舵機構
２…タイロッド間シャフト
３…ステアリングホイール
４…操舵反力モータ
５…操舵角センサ
６…転舵機構
７…転舵モータ
８…位置センサ
９…トルク検出手段
１０…回転角度検出手段
１２…ステアリング制御手段
１３…転舵制御部
１４…操舵反力制御部
１５…他のセンサ類
１７…操舵反力目標値演算部
１８…転舵反力検出手段
１８Ａ…転舵反力検出手段
１９…操舵方向検出手段
２１…入力正逆判定部
２２…正逆対応処理部
２４…暫定操舵反力目標値演算部
２５…別項加算部
２７…カットオフ周波数可変のローパスフィルタ
２８…切替え操作手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転舵用のタイロッド間シャフトと機械的に連結されていないステアリングホイールで操舵を行うようにしたステアバイワイヤ式操舵装置に関し、特にそのステアリングホイールに付与する操舵反力を制御する操舵反力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールに付与する操舵反力の生成法に関して、転舵機構に働く転舵反力を転舵反力センサにより検出し、あるいは転舵モータの制御量及び転舵変位量を用いて転舵反力を推定し、転舵反力に応じて操舵反力を生成する方法が知られている（例えば、特許文献１）。また、操舵フィーリングを向上するために、操舵反力に摩擦や粘性成分を付与している( 特許文献２〜４) 。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開１７０５−８８６１０号公報
【特許文献２】特開１７０７−１８６０１４号公報
【特許文献３】特許４０１１４２４号公報
【特許文献４】特許４１８６９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のタイロッド間シャフトとステアリングホイールが機械的に連結されているＥＰＳ等の操舵装置では、機構部における摩擦力が直接操舵反力として感じられる。一方、ステアバイワイヤにおいては、機構部における摩擦が小さく、ハンドルを中立位置から切り始めた際には、初期の操舵反力は手応え感が小さいという問題点がある。ステアバイワイヤにおいて、摩擦力を制御により生成しようとする場合、操舵方向によって符号が反転する非線形要素であるため、常時安定かつ違和感のない操舵反力を再現することは難しい。
【０００５】
特許文献２ではステアリングホイールに機械的に摩擦を付与している。しかし、この方法では、手放し時に於ける戻り位置にオフセットが生じ、車両が片流れする場合がある。特許文献３では操舵角の小さい領域で操舵反力のゲインを大きくしている。しかし、この方法では中立回りで振動が発生しやすくなる。特許文献４では、手放し時に於ける戻り位置のオフセットを防ぐため、操舵角に基づく第１の係数と操舵角速度に基づく第２の係数のどちらか大きい方を暫定目標摩擦反力に乗ずることで、中立位置での手放し時には目標摩擦反力を０としている。しかし、中立位置から切り始め時の操舵反力は手応え感が小さくなる。
【０００６】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的はステアリングホイールを中立位置から切り始めた際の良好な手応えを確保し、中立周りでの振動を防ぎつつ、手放し時における戻り位置を出来るだけ中立位置にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のステアバイワイヤの操舵反力制御装置は、転舵用のタイロッド間シャフト２と機械的に連結されていないステアリングホイール３に対し、操舵角を検出する操舵角センサ５と、操舵反力を与える操舵反力モータ４とが設けられ、操舵角センサ５の検出した操舵角を基に、車両に装備された他のセンサ類１５からの運転状態検出信号と合わせて転舵角の指令信号を生成し、タイロッド間シャフト２を駆動する転舵機構６の転舵モータ７を制御するステアリング制御手段１２を有するステアバイワイヤ式操舵装置において、
操舵方向と転舵反力の方向とが異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定し、この正逆に応じて前記操舵反力モータの操舵反力を制御する操舵反力制御部１４を設けたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、操舵反力制御部１４は、操舵方向と転舵反力の方向から転舵機構６にかかる入力の正逆を判定する。操舵方向と転舵反力の方向が異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定する。この正逆に応じて前記操舵反力モータ７４の操舵反力を制御する。例えば、転舵機構６の正入力と逆入力における伝達効率が異なる場合、転舵反力推定に用いる係数を正入力時と逆入力時で変更することにより，転舵反力を精度良く推定することができる。これにより、ステアリングホイール３を中立位置から切り始めた際の良好な手応えを確保し、中立周りでの振動を防ぎつつ、手放し時における戻り位置を出来るだけ中立位置にすることができる。
【０００９】
この発明において、前記転舵機構６に作用する転舵反力を検出する転舵反力検出手段１８，１８Ａと、操舵方向を検出する操舵方向検出手段１９とを設け、前記操舵反力制御部１４は、具体的には、定められた規則に従って前記操舵反力モータ４の操舵反力の目標値を演算する操舵反力目標値演算部１７と、前記操舵方向検出手段１８，１８Ａで検出される操舵方向が前記転舵反力検出手段１８，１８Ａで検出される転舵反力の方向と異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定する入力正逆判定部２１と、前記入力正逆判定部２１の判定結果となる正逆に応じて前記操舵目標値演算部１７による演算内容を変更する正逆対応処理部２２とを有するものとできる。
【００１０】
前記操舵方向検出手段１９は、前記操舵角センサ５であっても良い。すなわち、前記入力正逆判定部２１で判断に用いる操舵方向を、操舵角センサ５から得ても良い。
【００１１】
前記転舵反力検出手段１８は、転舵モータ７のトルク及び転舵変位量から、定められた推定式に従って転舵反力を推定するものであっても良い。その場合に、前記正逆対応処理部２２は、前記入力正逆判定部２１で判定された正入力または逆入力によって、前記推定式における転舵反力を推定する係数を変更する機能を有するものとしても良い。
転舵機構６の正入力と逆入力における伝達効率が異なる場合、転舵反力推定に用いる係数を正入力時と逆入力時で変更することにより、転舵反力を精度良く推定することができる。
【００１２】
この構成の場合に、前記転舵反力検出手段１８で検出された転舵反力の検出信号を通過させるフィルタとして、カットオフ周波数の変更可能なローパスフィルタ２６を設け、このローパスフィルタ２６を通して得られた転舵反力を、前記操舵反力目標値演算部１７が、目標操舵反力の基本値、すなわち暫定操舵反力目標値としても良い。
【００１３】
この構成の場合に、前記ローパスフィルタ２６のカットオフ周波数は、転舵反力が大きい時には高く、小さい時には低く設定されているのが良い。
推定された転舵反力を、カットオフ周波数を変更できるローパスフィルタ２６に通し、暫定操舵反力目標値を生成する。推定転舵反力が小さい場合にはカットオフ周波数を低くし、推定転舵反力が大きい場合にはカットオフ周波数を高くする。これにより、手放し時における振動を抑制できると共にクイックな操舵反力が得られる。
【００１４】
また、前記ローパスフィルタ２６のカットオフ周波数を、切替え操作手段２８からの入力で変更するカットオフ周波数変更手段２７を設けても良い。これにより、ドライバーの好みに合わせて操舵フィーリングを変更することができる。
【００１５】
この発明において、前記操舵反力制御部１４は、前記入力正逆判定部２１の判定結果が正入力の場合には操舵反力目標値に摩擦成分を付与し、逆入力の場合には付与しないものとしても良い。
前記操舵反力制御部１４は、例えば、暫定操舵反力目標値に摩擦項、粘性項、および慣性項を加え、操舵反力目標値を生成する。この場合に、正入力の場合にのみ摩擦成分を付与する。これにより、ハンドルを中立位置から切り始めた際に、速やかに摩擦成分が付与され、操舵初期の操舵反力の手応え感を実現できる。逆入力の場合には摩擦成分を付与しないため、手放し時に於ける戻り位置のオフセットは生じない。
【００１６】
この構成の場合に、前記操舵反力制御部１４は、転舵反力が大きいほど前記摩擦成分を小さく設定したものであるのが良い。
また、前記操舵反力制御部１４は、操舵反力目標値に加える粘性項の係数が、前記入力正逆判定部の判定結果が逆入力の場合に、正入力の場合より大きい値に設定されるのが良い。
さらに、前記操舵反力制御部１４は、転舵反力が大きいほど前記粘性項の係数が小さく設定されるのが良い。
逆入力の場合には粘性項の係数を正入力の場合より大きく設定することで、中立周りでの振動を抑えることができるとともに、正入力時の操舵反力が大きくなり過ぎる違和感を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、転舵用のタイロッド間シャフトと機械的に連結されていないステアリングホイールに対し、操舵角を検出する操舵角センサと、操舵反力を与える操舵反力モータとが設けられ、前記操舵角センサの検出した操舵角を基に、車両に装備された他のセンサ類からの運転状態検出信号と合わせて転舵角の指令信号を生成し、タイロッド間シャフトを駆動する転舵機構の転舵モータを制御するステアリング制御手段を有するステアバイワイヤ式操舵装置において、操舵方向と転舵反力の方向とが異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定し、この正逆に応じて前記操舵反力モータの操舵反力を制御する操舵反力制御部を設けたため、ハンドルを中立位置から切り始めた際の良好な手応えを確保し、中立周りでの振動を防ぎつつ、手放し時における戻り位置を出来るだけ中立位置にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の一実施形態に係る操舵反力制御装置を備えたステアバイワイヤ式操舵装置の概略構成とその制御系の概念構成とを示す説明図である。
【図２】同ステアバイワイヤの操舵反力制御装置における操舵反力制御部の概念構成を示すブロック図である。
【図３】同操舵反力制御部の処理の流れ図である。
【図４】同操舵反力制御部の制御例における正入力時の転舵反力と摩擦成分の関係を示すグラフである。
【図５】同操舵反力制御部の制御例における転舵反力と粘性成分の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１は、この実施形態に係る操舵反力制御装置を備えたステアバイワイヤ式操舵装置のシステム構成図である。操舵機構１は、転舵用のタイロッド間シャフト２と機械的に連結されていないステアリングホイール３に対して、操舵反力を生成する操舵反力モータ４と、操舵角度を検出する操舵角センサ５を備える。転舵機構６は、タイロッド間シャフト２を車幅方向に進退駆動する転舵モータ７とタイロッド間シャフト位置２の転舵変位量となる進退位置を検出する位置センサ８を備える。この他に転舵モータ７のトルクを検出する電流計等のトルク検出手段９と、転舵モータ７の回転角度を検出する回転角度検出手段１０とが設けられている。
【００２０】
ステアリング制御手段１２は、自動車の全体を制御するＥＣＵ（電気制御ユニット）１１に設けられており、転舵制御部１３と操舵反力制御部１４とを有している。ＥＣＵ１１は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成される。転舵制御部１３は、操舵角センサ５の検出した操舵角を基に、車両に装備された他のセンサ類１５からの運転状態検出信号と合わせて転舵角の指令信号を生成し、転舵機構６の転舵モータ７を制御する手段である。前記他のセンサ類１５は、例えば、車速センサや、各車輪１６に作用する荷重を検出センサ等である。他のセンサ類１５は、一つであっても複数であっても良いが、ここでは、１つで代表して図示している。
【００２１】
操舵反力制御部１４の具体例を図２に示す。操舵反力制御部１４は、基本的には、操舵反力目標値演算部１７により操舵反力目標値Ｐａを、定められた規則によって演算し、操舵反力モータ４のモータ制御回路（図示せず）に出力する手段である。この基本構成において、操舵目標値演算部１７による演算を行うにつき、操舵方向と転舵反力の方向とが異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定し、この正逆に応じて操舵反力モータ４の操舵反力を制御するように構成している。
【００２２】
具体的には、前記転舵機構６（図１）に作用する転舵反力を検出する転舵反力検出手段１８と、操舵方向を検出する操舵方向検出手段１９とを設ける。操舵方向検出手段１９は、前記操舵角センサ５、または転舵機構６の位置センサ８である。
【００２３】
操舵反力制御部１４は、操舵反力目標値演算部１７と、入力正逆判定部２１と、正逆対応処理部２２とを有する。操舵反力目標値演算部１７は、定められた規則に従って操舵モータ４の操舵反力の目標値Ｐａを演算する手段である。入力正逆判定部２１は、操舵方向検出手段１９で検出される操舵方向が、転舵反力検出手段１８で検出される転舵反力の方向と異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定する手段である。正逆対応処理部２２は、入力正逆判定部２１の判定結果となる正逆に応じて、操舵反力目標値演算部１７による演算内容を変更する手段である。
【００２４】
転舵反力検出手段１８は、転舵モータのトルク及び転舵変位量から、定められた推定式、例えば次式（１）に従って転舵反力Ｆh を推定するものである。この式（１）は、転舵反力Ｆh を、転舵モータ７の発生トルクＴm 、転舵速度（転舵モータ回転角度θの微分値）、および転舵加速度（転舵モータ回転角度θの２回微分値）から算出する式である。
【数１】
【００２５】
なお、Ｆｆ：転舵機構摩擦成分
Ａ，Ｉ，ｃ：係数、
である。
【００２６】
転舵モータ７の発生トルクＴm は、転舵モータ７の前記トルク検出手段９から得られ、転舵モータ７の回転角度θは、前記回転角度検出手段１０から得られる。トルク検出手段９で検出したトルクＴm は、ローパスフィルタ２３を通し、高周波成分を除去して転舵反力検出手段１８に入力されるようにしている。転舵モータトルクＴm に高周波成分が含まれていない場合は、ローパスフィルタ２３は不要である。
【００２７】
上記正逆対応処理部２２は、入力正逆判定部２１で判定された正入力または逆入力によって、前記推定式（１）における転舵反力Ｆｈを推定する係数Ａ、Ｉ、ｃ，Ｆｆを、定められた規則（図示せず）により変更する機能を有する。この係数の変更は、係数Ａ、Ｉ、ｃ，Ｆｆのいずれか一つを変更するものであっても良く、また任意の２つ、または全てを変更するものであっても良い。
【００２８】
前記操舵反力目標値演算部１７は、暫定操舵反力目標値演算部２４と、別項加算部２５とを有し、暫定操舵反力目標値演算部２４で計算した暫定操舵反力目標値Ｐａａに、別項加算部２５によって後述の別項を加算して操舵反力目標値Ｐａとする。
暫定操舵反力目標値演算部２４は、カットオフ周波数の変更可能なローパスフィルタ２６を有していて、転舵反力検出手段１８で検出された転舵反力（転舵反力推定値）Ｆh をローパスフィルタ２６に通して得られた転舵反力を、目標操舵反力Ｐａの基本値、すなわち暫定操舵反力目標値Ｐａａとする。
なお、転舵反力検出手段１８による式（１）の演算は１kHz(1msec周期)で演算しており、その結果(デジタル信号波形)が、カットオフ周波数可変のローパスフィルタ２６(カットオフ周波数は30Hz〜0.5Hz程度)に入力される。前記ローパスフィルタ２３もソフトウェアによるデジタルフィルタである。これらの演算には例えばSHマイコンを用いる。
【００２９】
前記のカットオフ周波数可変のローパスフィルタ２６のカットオフ周波数は、一定でも良いが、転舵反力Ｆｈ が大きい時には高く、小さい時には低く設定されているのが良い。例えば、ローパスフィルタ２６に、入力される転舵反力Ｆｈ を監視して、転舵反力Ｆｈ が大きい時には高く、小さい時には低くカットオフ周波数を変更するカットオフ周波数変更手段２７が設けられている。この変更は、連続的であっても、段階的であっても良い。
【００３０】
カットオフ周波数変更手段２７は、前記ローパスフィルタ２６のカットオフ周波数を、切替え操作手段２８からの入力で変更可能なものとしても良い。切替え操作手段２８は、例えば、車両のコンソールやＥＣＵの外装面等に設けられる。カットオフ周波数変更手段２７は、カットオフ周波数を、切替え操作手段２８からの入力で変更可能で、かつその変更したカットオフ周波数を、さらに、入力される転舵反力Ｆｈ によって上記のように変更するものとしてもよい。
【００３１】
別項加算部２５は、暫定操舵反力目標値演算部２４の計算した暫定操舵反力目標値Ｐａａに、摩擦項、粘性項、および慣性項を加え、操舵反力目標値Ｐａを生成する。別項加算部２５によるこれら摩擦項、粘性項、および慣性項の加算は、入力正逆判定部２１の正逆の判定結果に応じて、正逆対応処理部２２に変更される。変更内容については、後に全体の動作の説明と共に説明する。
【００３２】
上記構成の動作を説明する。図３は操舵反力目標値Ｐａを演算するフローチャートである。まず、ステップＳ１の信号読み込み過程として、操舵方向を図２の操舵方向検出手段１９により検出し、入力正逆判定部２１に読み込む。操舵方向検出手段１９は、前述のように、操舵機構１の操舵角センサ５または転舵機構６の位置センサ８であり、いずれで操舵方向を検出するようにしても良い。
また、転舵モータ７の発生トルクＴm をトルク検出手段９で検出し、かつ転舵速度および転舵加速度を回転検出手段１０で検出して転舵反力検出手段１８に読み込む。転舵モータトルクＴm に高周波の成分が含まれている場合は、ローパスフィルタ２３を通すことで、高周波成分が除去される（Ｓ２）。転舵速度は転舵モータ回転角度θの微分値であり、転舵加速度は転舵モータ回転角度θの２回微分値であり、回転検出手段１０からは転舵モータ回転角度θを読み込んで、転舵反力検出手段１８より、転舵モータ回転角度θから転舵速度および転舵加速度を計算する。
【００３３】
転舵反力検出手段１８は、このように求められた発生トルクＴm 、転舵速度（転舵モータ回転角度θの微分値）、および転舵加速度（転舵モータ回転角度θの２回微分値）から、前述の次式（１）に従って、転舵反力Ｆｈを算出する（Ｓ３）。この算出値が、転舵反力の推定値である。
【００３４】
転舵機構６の正入力と逆入力における伝達効率が異なる場合には、式（１）の係数Ａ，Ｉ，ｃ，Ｆｆの値を、転舵機構６の正入力または逆入力によって変更することで転舵反力Ｆh を精度良く推定することができる。
【００３５】
入力正逆判定部２１は、操舵方向検出手段１９で検出される操舵方向と転舵反力検出手段１８で検出される転舵反力とによって、入力の正逆を判定する（Ｓ４）。入力正逆判定部２１において、転舵機構６にかかる入力は、操舵方向と推定転舵反力の方向が異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定する。操舵角速度が０の場合には逆入力とする。
【００３６】
操舵反力目標値演算部１７の暫定操舵反力目標値演算部２４は、転舵反力検出手段１８で上記のように推定された転舵反力Ｆｈを，カットオフ周波数を変更できるローパスフィルタ２６に通し、暫定操舵反力目標値Ｐａａを生成する（Ｓ５）。
このとき、カットオフ周波数変更手段２７は、入力される推定転舵反力Ｆｈが小さい場合にはカットオフ周波数を低くし、推定転舵反力が大きい場合にはカットオフ周波数を高くする。これにより、ステアリングホイール３の手放し時における振動を抑制できると共にクイックな操舵反力を得られる。推定転舵反力Ｆｈが大きいか小さいかの基準、およびカットオフ周波数をどの値にするかは、シミュレーション等により任意に設計して定めれば良い。
また、カットオフ周波数変更手段２７は、切替え操作手段２８の操作によってカットオフ周波数を切り替え可能としてあり、この切り替えにより、ドライバーの好みに合わせて操舵フィーリングを変更できる。
【００３７】
別項加算部２５は、上記のように計算された暫定操舵反力目標値Ｐａａに、摩擦項、粘性項、および慣性項を加算し、操舵反力目標値Ｐａを生成する（Ｓ６）。
【数２】
θＳＷ：操舵角度（ステアリングホイール角度）
a：摩擦項
b：粘性項の係数
d：慣性項の係数
摩擦項、粘性項、および慣性項ａ，ｂ，ｄは、適宜設定して定められる。
【００３８】
このとき、正逆対応処理部２２は、別項加算部２５の上記加算過程において、正入力の場合にのみ摩擦項（すなわち摩擦成分）を付与させる。これにより、ステアリングホイール３を中立位置から切り始めた際に、速やかに摩擦成分が付与され、操舵初期の操舵反力の手応え感を実現できる。逆入力の場合には摩擦成分を付与しないため、手放し時に於ける戻り位置のオフセットは生じない。
【００３９】
別項加算部２５において加算する摩擦成分、すなわち摩擦項の値aは、例えば図４に示すように、推定転舵反力Ｆｈが大きいほど小さくし、ある閾値以上は０とする。このように設定すると、転舵反力Ｆｈが小さい場合のみ摩擦成分を付与することが出来る。なお、同図のように変更せずに、摩擦項の値を一定としても良い。
【００４０】
また、正逆対応処理部２２は、別項加算部２５の上記加算過程において、逆入力の場合には粘性項の係数bを、正入力の場合より大きく設定する。粘性成分により手放し時の中立周りでの振動を抑えることができるとともに、正入力時の操舵反力が大きくなり過ぎる違和感を防ぐことができる。
粘性項の係数bは、例えば図５に示すように、荷重つまり転舵反力Ｆｈが大きいほど小さくしてもよい。このように設定すると、転舵反力Ｆｈが小さい場合に大きな粘性成分を付与することが出来る。図５の例では、転舵反力Ｆｈが０から一定の値までは、転舵反力Ｆｈが大きくなるに従って粘性成分（粘性項の係数b）が小さくなるようにし、上記一定の値以上では一定となるように定めている。
【００４１】
この操舵反力制御装置によると、このように、ステアリングホイール３を中立位置から切り始めた際の良好な手応えを確保し、中立周りでの振動を防ぎつつ、手放し時における戻り位置を出来るだけ中立位置にするなどの利点が得られる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、転舵反力Ｆｈを、転舵モータトルクなどから計算する転舵反力検出手段１８により検出するようにしたが、上記転舵反力検出手段１８を設ける代わりに、転舵機構６に備えたロードセルや荷重センサ等の転舵反力センサからなる転舵反力検出手段１８Ａにより、転舵反力Ｆｈを検出するようにしても良い。その場合、このロードセルや荷重センサ等の転舵反力センサの検出した転舵反力Ｆh を、入力正逆判定部２１による判定や、操舵反力目標値演算部１７の暫定操舵目標値演算部２４による暫定操舵反力目標値Ｐａａや、操舵反力目標値Ｐａの計算に用いる。
【符号の説明】
【００４３】
１…操舵機構
２…タイロッド間シャフト
３…ステアリングホイール
４…操舵反力モータ
５…操舵角センサ
６…転舵機構
７…転舵モータ
８…位置センサ
９…トルク検出手段
１０…回転角度検出手段
１２…ステアリング制御手段
１３…転舵制御部
１４…操舵反力制御部
１５…他のセンサ類
１７…操舵反力目標値演算部
１８…転舵反力検出手段
１８Ａ…転舵反力検出手段
１９…操舵方向検出手段
２１…入力正逆判定部
２２…正逆対応処理部
２４…暫定操舵反力目標値演算部
２５…別項加算部
２７…カットオフ周波数可変のローパスフィルタ
２８…切替え操作手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転舵用のタイロッド間シャフトと機械的に連結されていないステアリングホイールに対し、操舵角を検出する操舵角センサと、操舵反力を与える操舵反力モータとが設けられ、前記操舵角センサの検出した操舵角を基に、車両に装備された他のセンサ類からの運転状態検出信号と合わせて転舵角の指令信号を生成し、タイロッド間シャフトを駆動する転舵機構の転舵モータを制御するステアリング制御手段を有するステアバイワイヤ式操舵装置において、
操舵方向と転舵反力の方向とが異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定し、この正逆に応じて前記操舵反力モータの操舵反力を制御する操舵反力制御部を設けたことを特徴とするステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記転舵機構に作用する転舵反力を検出する転舵反力検出手段と、操舵方向を検出する操舵方向検出手段とを設け、前記操舵反力制御部は、定められた規則に従って前記操舵モータの操舵反力の目標値を演算する操舵目標値演算部と、前記操舵方向検出手段で検出される操舵方向が前記転舵反力検出手段で検出される転舵反力の方向と異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定する入力正逆判定部と、前記入力正逆判定部の判定結果となる正逆に応じて前記操舵目標値演算部による演算内容を変更する正逆対応処理部とを有するステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記操舵方向検出手段が前記操舵角センサであるステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、前記転舵反力検出手段が、転舵モータのトルク及び転舵変位量から、定められた推定式に従って転舵反力を推定するものであり、前記正逆対応処理部は、前記入力正逆判定部で判定された正入力または逆入力によって、前記推定式における転舵反力を推定する係数を変更する機能を有するステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項５】
請求項４において、前記転舵反力検出手段で検出された転舵反力の検出信号を通過させるフィルタとして、カットオフ周波数の変更可能なローパスフィルタを設け、このローパスフィルタ通して得られた転舵反力を、前記操舵目標値演算部は目標操舵反力の基本値とするステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項６】
請求項５において、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数は、転舵反力が大きい時には高く、小さい時には低く設定されたステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６において、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を、切替え操作手段からの入力で変更することにより、ドライバーの好みに合わせて操舵フィーリングを変更できるようにするカットオフ周波数変更手段を設けたステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項８】
請求項２ないし請求項７のいずれか１項において、前記操舵反力制御部は、前記入力正逆判定部の判定結果が正入力の場合には操舵反力目標値に摩擦成分を付与し、逆入力の場合には付与しないものとしたステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項９】
請求項８において、前記操舵反力制御部は、転舵反力が大きいほど前記摩擦成分を小さく設定したものであるステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項１０】
請求項２ないし請求項９のいずれか１項において、前記操舵反力制御部は、操舵反力目標値に加える粘性項の係数が、前記入力正逆判定部の判定結果が逆入力の場合に、正入力の場合より大きい値に設定されたステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記操舵反力制御部は、転舵反力が大きいほど前記粘性項の係数が小さく設定されたステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項１】
転舵用のタイロッド間シャフトと機械的に連結されていないステアリングホイールに対し、操舵角を検出する操舵角センサと、操舵反力を与える操舵反力モータとが設けられ、前記操舵角センサの検出した操舵角を基に、車両に装備された他のセンサ類からの運転状態検出信号と合わせて転舵角の指令信号を生成し、タイロッド間シャフトを駆動する転舵機構の転舵モータを制御するステアリング制御手段を有するステアバイワイヤ式操舵装置において、
操舵方向と転舵反力の方向とが異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定し、この正逆に応じて前記操舵反力モータの操舵反力を制御する操舵反力制御部を設けたことを特徴とするステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記転舵機構に作用する転舵反力を検出する転舵反力検出手段と、操舵方向を検出する操舵方向検出手段とを設け、前記操舵反力制御部は、定められた規則に従って前記操舵モータの操舵反力の目標値を演算する操舵目標値演算部と、前記操舵方向検出手段で検出される操舵方向が前記転舵反力検出手段で検出される転舵反力の方向と異なる場合には正入力、同方向の場合には逆入力と判定する入力正逆判定部と、前記入力正逆判定部の判定結果となる正逆に応じて前記操舵目標値演算部による演算内容を変更する正逆対応処理部とを有するステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記操舵方向検出手段が前記操舵角センサであるステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、前記転舵反力検出手段が、転舵モータのトルク及び転舵変位量から、定められた推定式に従って転舵反力を推定するものであり、前記正逆対応処理部は、前記入力正逆判定部で判定された正入力または逆入力によって、前記推定式における転舵反力を推定する係数を変更する機能を有するステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項５】
請求項４において、前記転舵反力検出手段で検出された転舵反力の検出信号を通過させるフィルタとして、カットオフ周波数の変更可能なローパスフィルタを設け、このローパスフィルタ通して得られた転舵反力を、前記操舵目標値演算部は目標操舵反力の基本値とするステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項６】
請求項５において、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数は、転舵反力が大きい時には高く、小さい時には低く設定されたステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６において、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を、切替え操作手段からの入力で変更することにより、ドライバーの好みに合わせて操舵フィーリングを変更できるようにするカットオフ周波数変更手段を設けたステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項８】
請求項２ないし請求項７のいずれか１項において、前記操舵反力制御部は、前記入力正逆判定部の判定結果が正入力の場合には操舵反力目標値に摩擦成分を付与し、逆入力の場合には付与しないものとしたステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項９】
請求項８において、前記操舵反力制御部は、転舵反力が大きいほど前記摩擦成分を小さく設定したものであるステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項１０】
請求項２ないし請求項９のいずれか１項において、前記操舵反力制御部は、操舵反力目標値に加える粘性項の係数が、前記入力正逆判定部の判定結果が逆入力の場合に、正入力の場合より大きい値に設定されたステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記操舵反力制御部は、転舵反力が大きいほど前記粘性項の係数が小さく設定されたステアバイワイヤの操舵反力制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３１２４６（Ｐ２０１２−１３１２４６Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２５９５（Ｐ２０１０−２８２５９５）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]