JP2006264374A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動操舵時においてもより安全且つ容易に緊急操舵を行うことができる車両用操舵装置を提供すること。
【解決手段】 制御装置は、自動操舵時には、ステアリングの操舵角を転舵輪の転舵角に応じた値とすべく位置制御する。そして、該自動操舵時において、検出される車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１よりも高い場合には、操舵角を変更するために要求される操舵トルクを非自動操舵時、即ちトルク制御を行う場合に付与する操舵反力Ｆh0よりも大となるように反力アクチュエータの作動を制御する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動操舵機能を備えた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。

従来、各種センサにより検出される車両状態量及び車両周囲の状況信号（車間距離や白線検知信号等）に基づいて、ステアリング操作によらず自動的に転舵輪の舵角（転舵角）を制御することにより、所謂レーンキープや駐車補助等、車両の自動操舵を可能とする車両用操舵装置がある（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上記従来例を含め、車両用操舵装置の多くは、ステアリング（ハンドル）と転舵輪とが機械的に連結されているため、自動操舵時には、転舵角の変更とともにステアリングが回転する。特に駐車補助制御時や構造物内（例えば立体駐車場内）でのレーンキープ時等、転舵角の変更量が大きい場合には、その回転速度もまた大となることから、運転者はステアリングから手を離さざるを得ず、緊急操舵が必要となった場合におけるそのステアリング操作の開始が遅れるおそれがある。

そこで、例えば、特許文献２に記載の車両操舵装置では、ステアリングシャフトに、ステアリング側からの入力トルクのみを伝達する１ＷＡＹクラッチ（所謂トルクダイオード）が設けられている。そして、これにより自動操舵時においてもステアリングを回転不能に保持することができるとともに、緊急操舵が必要な場合には速やかにそのステアリング操作を行うことができるようになっている。また、近年では、転舵輪とステアリングとを機械的に分離し、反力アクチュエータによりステアリングに操舵反力を付与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おり（例えば、特許文献３参照）、このような方式を採用するものにおいては、自動操舵時にはその操舵反力の付与を停止することで、容易に上記問題を解消することが可能である。
特開平０７−１０４８５０号公報 特開２００４−９９８９号公報 特開２００４−３４９２３号公報

しかしながら、上記従来例のように、単に自動操舵時にはステアリングが回転しない（又は回転させない）構成とした場合、その転舵角の変更により、同転舵角と操舵角との対応がとれなくなってしまう。このため、例えば、緊急操舵時、運転者の想定するステアリング操作と車両挙動の不一致（例えばステアリング中立位置がわからない）、或いはその想定する操舵トルクと現実に要する操舵トルクとの間の乖離によって、運転者が戸惑いを感じるおそれがあり、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、自動操舵時においてもより安全且つ容易に緊急操舵を行うことが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、該ステアリングに入力されるステアリング操作に応じて前記転舵輪の転舵角を変更するための転舵アクチュエータと、前記ステアリングに操舵トルクに応じた操舵反力を付与するための反力アクチュエータと、前記転舵アクチュエータ及び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、前記制御手段は、前記ステアリング操作によらず前記転舵輪の転舵角を自動操舵する自動操舵機能を有する車両用操舵装置であって、前記制御手段は、前記自動操舵時には、前記ステアリングの操舵角を前記転舵角に応じた値とするとともに、該自動操舵時において、車速が第１の所定速度よりも高い場合には、前記ステアリング操作により前記操舵角を変更するために要求される前記操舵トルクを非自動操舵時の前記ステアリングに付与する操舵反力よりも大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。

請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、フィードバック制御により前記操舵角を前記転舵角に応じた値とすべく位置制御し、該位置制御時において前記車速が第１の所定速度よりも高い場合には、そのフィードバックゲインを該第１の所定速度以下の場合よりも大とすること、を要旨とする。

即ち、高車速領域においては、操舵角を転舵角に応じた値とした場合でも、そのステアリングの回転量が比較的小さい。従って、操舵角を変更するために要求される操舵トルクを大とすることで、ステアリング剛性感を高めることができ、これにより、自動操舵時であっても、運転者はしっかりとステアリングに手を添えることができる。従って、上記各構成によれば、緊急操舵を要する場合であっても、そのステアリング操作を即座に開始することができる。そして、その操舵角は転舵角に応じた値となっていることから、操舵角と車両挙動の不一致による戸惑いを運転者に与えることもない。従って、自動操舵時においてもより安全且つ容易に緊急操舵を行うことができるようになる。

請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、車速が第２の所定速度よりも低い場合には、前記反力アクチュエータの制御を停止すること、を要旨とする。
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、車速が第２の所定速度よりも低い場合には、前記ステアリングが中立となるように位置制御すること、を要旨とする。

即ち、操舵角を転舵角に応じた値とすることでステアリングが比較的大きく回転し且つその回転速度も速い低車速領域においてのみ、自動操舵時にステアリングを非回転とする。従って、上記各構成によれば、ステアリングの回転が比較的小さな速度領域においては、操舵角を転舵角に応じた値として、操舵角と車両挙動の不一致に起因する運転者の戸惑いを防止するとともに、低車速領域においては、ステアリングを非回転として、その回転に運転者の手が巻き込まれることを防止し迅速な緊急操舵を可能とすることができる。

請求項５に記載の発明は、前記制御手段は、所定の閾値以上の前記操舵トルクが入力された場合に前記自動操舵を終了するものであって、前記車速が第１の所定速度よりも高い場合には、前記閾値を該第１の所定速度以下の場合よりも大とすること、を要旨とする。

上記構成によれば、ステアリングに付与される操舵反力が比較的小さい高車速領域においても、簡単に自動操舵が解除されないようにすることができ、これにより、運転者がしっかりとステアリングに手を添えることができるようになる。これにより、緊急操舵を要する場合であっても、そのステアリング操作を即座に開始することができるようになる。

本発明によれば、自動操舵時においてもより安全且つ容易に緊急操舵を行うことが可能な車両用操舵装置を提供することができる。

以下、本発明を自動操舵機能を備えた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）に具体化した一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の往復運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の往復動作が転舵輪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、制御手段としての制御装置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。尚、本実施形態では、モータ１３のモータ回転角θmsを検出する回転角センサにより上記変位量センサ２２が構成されている。また、制御装置２０は、電流センサ２３ａ、２３ｂにより、両アクチュエータの各モータ１３，モータ１８に供給される各実電流値Ｉs，Ｉrを検出し、及び回転角センサ２４により反力アクチュエータ１７のモータ１８のモータ回転角θmr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（並びに推定された路面反力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。

さらに詳述すると、制御装置２０は、転舵アクチュエータ８を制御するための転舵ＥＣＵ２５と、反力アクチュエータ１７を制御するための反力ＥＣＵ２６とを備えている。そして、これら転舵ＥＣＵ２５及び反力ＥＣＵ２６は、それぞれ対応する各モータ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２７，２８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２９，３０とを備えている。尚、以下に示す、各マイコン２７，２８内の各制御ブロックは、これらマイコン２７，２８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ＥＣＵ２５側のマイコン２７の構成について説明する。図２に示すように、マイコン２７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２９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を演算する。具体的には、位置制御演算部３２は、Ｆ／Ｂ演算部３４を有しており、Ｆ／Ｂ演算部３４は、変位量指令Ｘ*と変位量Ｘとの間の偏差ΔＸに基づくフィードバック制御演算（ＰＩ制御）を実行する。そして、位置制御演算部３２は、このＦ／Ｂ演算部３４の出力値を位置制御量εとしてモータ制御信号生成部３３に出力する。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Ｉs及びモータ回転角θms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２９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ＥＣＵ２６側のマイコン２８は、ステアリング２に付与する操舵反力の制御目標量、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３０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２８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を備えている。そして、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、操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて操舵反力指令Ｉq*を演算する。

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２３ａ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Ｉs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Ｉs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２３ｂにより検出された実電流値Ｉr及び回転角センサ２４により検出されたモータ１８のモータ回転角θmr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Ｉr及びモータ回転角θmr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３０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に応じた操舵反力がステアリング２に付与されるようになっている。

（自動操舵機能）
また、本実施形態のステアリング装置１は、ステアリング操作によらず自動的にその転舵角θtを制御する自動操舵機能、具体的には、車両が現在走行中の走行車線内を走行し続けるように転舵輪４の舵角を変更する所謂レーンキープ機能を備えている。

詳述すると、図１に示すように、ステアリング装置１は、車両が走行中の走行車線を検出しその情報を出力する走行車線検出装置５１及び車両が衝突する可能性のある障害物の情報を出力する障害物検知装置５２、並びにこれらが出力する走行車線情報Ｉ_rr及び障害物情報Ｉ_brに基づいて、車両が走行車線内の走行を維持するための目標転舵角θt_a*を演算する上位制御装置５３とを備えている。

本実施形態では、走行車線検出装置５１は、走行路面の画像を撮影するカメラ５４と、車線ＥＣＵ５５とを備え、車線ＥＣＵ５５は、走行路面の画像を処理することにより、走行車線を規定するマーカ（白線）を検出し、検出された車両両側のマーカに関する情報を走行車線情報Ｉ_rrとして上位制御装置５３に出力する。また、障害物検知装置５２は、ミリ波レーダ等により車両進行走行（前方）の障害物を検知し、その情報を障害物情報Ｉ_brとして上位制御装置５３に出力する。そして、上位制御装置５３は、これらの走行車線情報Ｉ_rr及び障害物情報Ｉ_brに基づいて、車両が走行車線内の走行を維持するための目標転舵角θt_a*を演算し制御装置２０（転舵ＥＣＵ２５）に出力する。そして、転舵ＥＣＵ２５は、自動操舵時（レーンキープ機能オン時）には、同転舵ＥＣＵ２５内部で演算された制御目標角、即ちステアリング操作に基づく制御目標角に代えて、上位制御装置５３から入力される目標転舵角θt_a*に基づき転舵アクチュエータ８の作動を制御する。

詳述すると、図２に示すように、転舵ＥＣＵ２５は、上位制御装置５３から入力される目標転舵角θt_a*に対応する自動操舵変位量指令Ｘ_a*を生成する自動操舵変位量指令演算部５６を備えており、同自動操舵変位量指令演算部５６の出力する自動操舵変位量指令Ｘ_a*は、上記変位量指令演算部３１の出力する変位量指令Ｘ*とともに出力切替部５７に入力される。また、転舵ＥＣＵ２５は、自動操舵機能の開始／終了判定（オン／オフ判定）を行う開始／終了判定部５８を備えており、同開始／終了判定部５８は、その判定結果を示す実行信号Ｓeを出力切替部５７に出力する。尚、本実施形態では、転舵ＥＣＵ２５には、自動操舵開始スイッチ（図示略）の操作状態を示す自動操舵開始信号Ｓ_krが入力されるようになっており、開始／終了判定部５８は、この自動操舵開始信号Ｓ_krに基づいて開始判定を実行する。そして出力切替部５７は、その入力された実行信号Ｓeが「ＯＦＦ」、即ち非自動操舵制御時には、変位量指令演算部３１の出力する変位量指令Ｘ*を位置制御演算部３２に出力し、実行信号Ｓeが「ＯＮ」、即ち自動操舵制御の実行時には、自動操舵変位量指令演算部５６の出力する自動操舵変位量指令Ｘ_a*を位置制御演算部３２に出力する。

即ち、自動操舵時には、ステアリング操作に基づく制御目標角に対応する変位量指令Ｘ*に代えて、上位制御装置５３から入力される目標転舵角θt_a*に対応する自動操舵変位量指令Ｘ_a*に基づいて転舵アクチュエータ８の作動が制御される。そして、これにより、ステアリング操作によらず、転舵輪４の舵角、即ち転舵角θtが自動的に制御されるようになっている。

また、本実施形態では、制御装置２０（反力ＥＣＵ２６）は、上記自動操舵時には、ステアリング２の操舵角θsを転舵輪４の転舵角θtに応じた値とすべく位置制御により反力アクチュエータ１７の作動を制御する。

詳述すると、反力ＥＣＵ２６は、操舵角θsを転舵角θtに応じた値とするための位置制御目標である位置指令θs*を演算する位置指令演算部６１と、その位置指令θs*及び検出された操舵角θsに基づく電流指令Ｉq_a*を演算する位置制御演算部６２とを備えている。本実施形態では、位置指令演算部６１には、転舵角θt（詳しくは転舵角θtを規定する転舵軸１２の変位量Ｘ）及び車速Ｖが入力されるようになっており、同位置指令演算部６１は、これら転舵角θt及び車速Ｖに基づいて、同転舵角θtに対応する位置指令θs*を生成し、その位置指令θs*を位置制御演算部６２に出力する。位置制御演算部６２には、この位置指令θs*とともに、操舵角センサ７により検出された操舵角θsが入力される。そして、位置制御演算部６２は、これら位置指令θs*及び操舵角θsに基づくフィードバック制御により操舵角θsを転舵角θtに応じた値とするための電流指令Ｉq_a*を演算する。具体的には、位置制御演算部６２は、Ｆ／Ｂ演算部６３を有しており、Ｆ／Ｂ演算部６３は、位置指令θs*と操舵角θsとの間の偏差Δθsに基づくフィードバック制御演算（ＰＩ制御）を実行する。そして、位置制御演算部６２は、このＦ／Ｂ演算部６３の出力値を電流指令Ｉq_a*として出力する。

位置制御演算部６２の出力する電流指令Ｉq_a*は、操舵反力指令演算部４１の出力する操舵反力指令Ｉq*とともに出力切替部６４に入力される。また、本実施形態では、反力ＥＣＵ２６には、転舵ＥＣＵ２５（マイコン２７）側の開始／終了判定部５８の出力する実行信号Ｓeが入力されるようになっており、出力切替部６４には、上記操舵反力指令Ｉq*及び電流指令Ｉq_a*とともに、この実行信号Ｓeが入力される。そして、出力切替部６４は、入力される実行信号Ｓeが「ＯＦＦ」である場合、即ち非自動操舵時には、操舵反力指令演算部４１の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、入力される実行信号Ｓeが「ＯＮ」である場合、即ち自動操舵時には、位置制御演算部６２の出力する電流指令Ｉq_a*をモータ制御信号生成部４２に出力する。そして、これにより、自動操舵時には、位置制御によって、操舵角θsを転舵角θtに応じた値とすべく反力アクチュエータの作動が制御されるようになっている。

（自動操舵時の操舵反力制御）
次に、本実施形態のステアリング装置における自動操舵時の操舵反力制御について説明する。図３は、自動操舵時の操舵反力制御の態様を示す説明図である。尚、同図においては、説明の便宜のため、非自動操舵時（トルク制御時）にステアリングに付与する操舵反力Ｆh０を直線的に補正して記載することとする。

同図に示すように、本実施形態では、制御装置２０（反力ＥＣＵ２６）は、自動操舵時において、検出される車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１（例えば７０Ｋｍ／時）よりも高い場合には、操舵角θsを変更するために要求される操舵トルクτ（絶対値）を非自動操舵時、即ちトルク制御を行う場合に付与する操舵反力Ｆh０（絶対値）よりも大となるように反力アクチュエータ１７の作動を制御する。そして、検出される車速Ｖが第２の所定速度Ｖ２（例えば４０Ｋｍ／時）よりも低い場合には、ステアリング２に付与する操舵反力Ｆhを「０」、即ち反力アクチュエータ１７の制御を停止する。

詳述すると、反力ＥＣＵ２６は、Ｆ／Ｂゲイン演算部６５を備えており、上記Ｆ／Ｂ演算部６３は、このＦ／Ｂゲイン演算部６５が出力するフィードバックゲイン（Ｆ／Ｂゲイン）Ｋfbに基づいて上記フィードバック制御演算を実行する。そして、Ｆ／Ｂゲイン演算部６５は、検出された車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１よりも高い場合には、その出力するフィードバックゲインＫfbの値Ｋ１を車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１以下の場合の値Ｋ０よりも大とする（図４参照）。そして、これにより、自動操舵時において操舵角θsを変更するために要求される操舵トルクτが、非自動操舵時にステアリング２に対して付与する操舵反力Ｆh０よりも大となるように構成されている。尚、本実施形態では、車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１以下の場合のフィードバックゲインＫfbの値Ｋ０は、操舵角θsを変更するために要求される操舵トルクτが非自動操舵時、即ちトルク制御を行う場合に付与する操舵反力Ｆh０と略等しくなるように設定されている。そして、車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１よりも高い場合のフィードバックゲインＫfbの値Ｋ１は、操舵角θsを変更するために要求される操舵トルクτが非自動操舵時の操舵反力Ｆh０の略２倍となるように設定されている。

また、本実施形態では、出力切替部６４には、上記の実行信号Ｓeとともに車速Ｖが入力されるようになっている。そして、出力切替部６４は、実行信号Ｓeが「ＯＮ」、且つ入力される車速Ｖが第２の所定速度Ｖ２よりも低い場合には、モータ制御信号生成部４２に対し、位置制御演算部６２の出力する電流指令Ｉq_a*又は操舵反力指令演算部４１の出力する操舵反力指令Ｉq*の何れも出力しない。即ち、その出力をゼロとする。そして、これにより、反力アクチュエータ１７の制御が停止され、ステアリング２に付与する操舵反力が「０」となるように構成されている。

（自動操舵制御の終了判定）
図２に示すように、本実施形態では、転舵ＥＣＵ２５の開始／終了判定部５８には、自動操舵開始信号Ｓ_krとともに、トルクセンサ１６により検出された操舵トルクτが入力されるようになっており、同開始／終了判定部５８は、自動操舵開始信号Ｓ_krが「ＯＦＦ」となった場合以外にも、ステアリング２に対し所定の解除閾値Ｖts以上の操舵トルクτが入力された場合に、自動操舵制御を終了と判定する。また、本実施形態では、開始／終了判定部５８には、車速Ｖが入力されるようになっている。そして、開始／終了判定部５８は、実行信号Ｓeが「ＯＮ」、即ち自動操舵中、且つその車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１よりも高い場合には、解除閾値Ｖtsの値を車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１以下の場合の値Ｖts０よりも大きな値Ｖts１とする（図５参照）。尚、本実施形態では、この車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１よりも高い場合の値Ｖts１は、非自動操舵時にステアリング２に付与される操舵反力Ｆh０の略４倍程度に設定されている。そして、これにより、ステアリング２に付与される操舵反力Ｆh０が比較的小さい高車速領域において、簡単に自動操舵が解除されないようになっている。

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。
（１）制御装置２０（反力ＥＣＵ２６）は、自動操舵時には、ステアリング２の操舵角θsを転舵輪４の転舵角θtに応じた値とすべく位置制御する。そして、該自動操舵時において、検出される車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１よりも高い場合には、操舵角θsを変更するために要求される操舵トルクτを非自動操舵時、即ちトルク制御を行う場合に付与する操舵反力Ｆh０よりも大となるように反力アクチュエータ１７の作動を制御する。

即ち、高車速領域においては、操舵角θsを転舵角θtに応じた値とした場合でも、そのステアリング２の回転量が比較的小さい。従って、操舵角θsを変更するために要求される操舵トルクτを大とすることで、ステアリング剛性感を高めることができ、これにより、自動操舵時であっても、運転者はしっかりとステアリングに手を添えることができる。従って、緊急操舵を要する場合であっても、そのステアリング操作を即座に開始することができる。そして、その操舵角θsは転舵角θtに応じた値となっていることから、操舵角θsと車両挙動の不一致による戸惑いを運転者に与えることもない。従って、自動操舵時においてもより安全且つ容易に緊急操舵を行うことができるようになる。

（２）制御装置２０（反力ＥＣＵ２６）は、自動操舵時において、検出される車速Ｖが第２の所定速度Ｖ２よりも低い場合に、ステアリング２に付与する操舵反力Ｆhを「０」、即ち反力アクチュエータ１７の制御を停止する。

即ち、操舵角θsを転舵角θtに応じた値とすることでステアリング２が比較的大きく回転し且つその回転速度も速い低車速領域においてのみ、自動操舵時にステアリング２を非回転とする。従って、このような構成とすれば、ステアリング２の回転が比較的小さな速度領域においては、操舵角θsを転舵角θtに応じた値として、操舵角θsと車両挙動の不一致に起因する運転者の戸惑いを防止するとともに、低車速領域においては、ステアリング２の回転に運転者の手が巻き込まれることを防止して迅速な緊急操舵を可能とすることができる。

（３）開始／終了判定部５８は、ステアリング２に対し所定の解除閾値Ｖts以上の操舵トルクτが入力された場合に、自動操舵制御を終了と判定する。そして、自動操舵中、且つその車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１よりも高い場合には、解除閾値Ｖtsの値を車速Ｖが第１の所定速度Ｖ１以下の場合の値Ｖts０よりも大きな値Ｖts１とする。

このような構成とすれば、ステアリング２に付与される操舵反力Ｆh０が比較的小さい高車速領域においても、簡単に自動操舵制御が解除されないようにすることができ、これにより、運転者がしっかりとステアリングに手を添えることができるようになる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、転舵ＥＣＵ２５と反力ＥＣＵ２６とを別々に設けたが、制御装置２０に転舵ＥＣＵ２５及び反力ＥＣＵ２６の機能を一体的に持たせる構成としてもよい。

・本実施形態では、自動操舵時において、検出される車速Ｖが第２の所定速度Ｖ２よりも低い場合に、ステアリング２に付与する操舵反力を「０」、即ち反力アクチュエータ１７の制御を停止することとした。しかし、これに限らず、ステアリング２が中立となるように位置制御することとしてもよく、この場合、操舵角θsを変更するために要求される操舵トルクτを適度に大（１０Ｎｍ程度）としてもよい。

・本実施形態では、車速Ｖ（所定速度Ｖ１，Ｖ２）に応じて、上記自動操舵時の操舵反力制御を切り替えることとしたが、運転者が操作可能な切替スイッチを設け、この切替スイッチに対する入力操作に応じてその切り替えを行う構成としてもよい。

ステアリング装置の概略構成図。 ステアリング装置の制御ブロック図。 自動操舵時の操舵反力制御の態様を示す説明図。 車速とフィードバックゲインとの関係を示す説明図。 車速と解除閾値との関係を示す説明図。

符号の説明

１…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…制御装置、２１…車速センサ、２２…変位量センサ、３２，６２…位置制御演算部、５７，６４…出力切替部、τ…操舵トルク、Ｖ…車速、Ｖ１，Ｖ２…所定速度、θs…操舵角、ωs…操舵速度、θt…転舵角、θt_a*…目標転舵角、Ｆh，Ｆh０…操舵反力、Ｋfb…フィードバックゲイン（Ｆ／Ｂゲイン）、Ｋ０，Ｋ１…値、Ｖts…解除閾値、Ｖts０，Ｖts１…値、Ｓe…実行信号。

Claims (5)

1. 転舵輪と機械的に分離されたステアリングと、該ステアリングに入力されるステアリング操作に応じて前記転舵輪の転舵角を変更するための転舵アクチュエータと、前記ステアリングに操舵トルクに応じた操舵反力を付与するための反力アクチュエータと、前記転舵アクチュエータ及び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、前記制御手段は、前記ステアリング操作によらず前記転舵輪の転舵角を自動制御する自動操舵機能を有する車両用操舵装置であって、
   前記制御手段は、前記自動操舵時には、前記ステアリングの操舵角を前記転舵角に応じた値とするとともに、該自動操舵時において、車速が第１の所定速度よりも高い場合には、前記ステアリング操作により前記操舵角を変更するために要求される前記操舵トルクを非自動操舵時の前記ステアリングに付与する操舵反力よりも大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、フィードバック制御により前記操舵角を前記転舵角に応じた値とすべく位置制御し、該位置制御時において前記車速が第１の所定速度よりも高い場合には、そのフィードバックゲインを該第１の所定速度以下の場合よりも大とすること、
   を特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、車速が第２の所定速度よりも低い場合には、前記反力アクチュエータの制御を停止すること、を特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、車速が第２の所定速度よりも低い場合には、前記ステアリングが中立となるように位置制御すること、を特徴とする車両用操舵装置。
5. 請求項１〜請求項４のうちの何れか一項に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、所定の閾値以上の前記操舵トルクが入力された場合に前記自動操舵を終了するものであって、前記車速が第１の所定速度よりも高い場合には、前記閾値を該第１の所定速度以下の場合よりも大とすること、を特徴とする車両用操舵装置。

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