JP2007090924A - Steering device for vehicle - Google Patents

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Katsuhiko Takebe
勝彦 建部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering device for a vehicle applying an appropriate reaction force when needed according to an operating state of a steering wheel by a driver. <P>SOLUTION: An electronic control unit 35 determines whether a steering wheel 11 performs a turning operation or not in S12, based on a steering angle θ input in S11. If the turning operation is performed, a basic reaction force torque map composed of an elastic torque Mte and a viscous torque Mtd is calculated in S13. The phase of a detection signal expressing the steering angle θ is compensated by using a phase compensating filter in S15, and a large target reaction force torque Tfa is calculated by using a phase compensated steering angle θ a in S15. On the other hand, if the turning operation is performed, a coefficient β for calculating the torque Mtd so as to be a small value is calculated in S16, 17. The torque Mtd is calculated in a map in S18, and a correction viscous torque Mtdh obtained by multiplying the viscous torque Mtd with the coefficient beta is calculated to calculate a small target reaction force torque Tfb in S19. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、同操舵ハンドルの操作に対して反力トルクを付与するための反力アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記反力アクチュエータの駆動を制御する反力制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置に関する。   The present invention includes a steering handle that is operated by a driver to steer a vehicle, a reaction force actuator that applies reaction torque to the operation of the steering handle, and a wheel that rotates according to the operation of the steering handle. The present invention relates to a steering-by-wire vehicle steering apparatus including a steering actuator for turning a steered wheel and a reaction force control device that controls driving of the reaction force actuator in accordance with an operation of the steering handle.

近年、この種のステアリングバイワイヤ方式を採用した操舵装置の開発は、積極的に行われている。そして、例えば、下記特許文献1には、操舵ハンドルとして、ジョイスティックを採用した自動車用運転操作装置が示されている。この従来の操作装置においては、ジョイスティックの操作力が、操作速度に比例するとともに、操作速度が一定以上高くなった場合には、急激に重たい一定値の操作力を付与するようになっている。   In recent years, the development of steering devices that employ this type of steering-by-wire system has been actively carried out. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-151620 discloses a driving operation device for an automobile that employs a joystick as a steering handle. In this conventional operating device, the operating force of the joystick is proportional to the operating speed, and when the operating speed becomes higher than a certain level, a heavy and constant operating force is suddenly applied.

このように、ジョイスティックに付与される操作力、言い換えれば、操作反力の特性は、ジョイスティックの操作角度に依存する弾性特性と、操作角速度に比例する粘性特性とを有している。そして、最終的に、前記特性に応じて反力発生手段が発生した反力と車速反力係数とを乗算することによって計算された操作反力がジョイスティックに付与されるようになっている。   As described above, the operation force applied to the joystick, in other words, the operation reaction force, has an elastic characteristic depending on the operation angle of the joystick and a viscosity characteristic proportional to the operation angular velocity. Finally, the operation reaction force calculated by multiplying the reaction force generated by the reaction force generating means according to the characteristic and the vehicle speed reaction force coefficient is applied to the joystick.

また、上記従来の操作装置においては、操舵輪(転舵輪)角度をジョイスティックの操作量に操舵ゲインを乗算することによって算出するようになっている。ここで、操舵ゲインは、車速により変化する特性を有するようになっている。
特開2000−313350号公報
In the conventional operation device, the steering wheel (steered wheel) angle is calculated by multiplying the operation amount of the joystick by the steering gain. Here, the steering gain has a characteristic that varies depending on the vehicle speed.
JP 2000-313350 A

ところで、上記従来の自動車用運転操作装置においては、操舵輪(転舵輪)がジョイスティックの操作量に対して大きく切れ過ぎる状態(所謂、オーバーステア状態)を防止するために、操舵反力が常に大きく付与される。すなわち、上述した車速反力係数は、操舵ゲインに対して一様に増加する関係にあり、例えば、操舵ゲインを大きくしてジョイスティックの操作量を低減するようにした場合には、常に大きな操舵反力が付与される。これにより、運転者に対して肉体的な負担を掛け、また、軽快な操作性を損なう可能性がある。   By the way, in the conventional driving operation device for automobiles, the steering reaction force is always large in order to prevent the steered wheels (steered wheels) from being too large with respect to the operation amount of the joystick (so-called oversteer state). Is granted. In other words, the vehicle speed reaction force coefficient described above has a relationship that increases uniformly with respect to the steering gain. For example, when the steering gain is increased to reduce the operation amount of the joystick, the steering reaction gain is always increased. Power is granted. This places a physical burden on the driver and may impair the light operability.

また、操舵輪(転舵輪)角度が車速により変化する操舵ゲインに基づいて計算されるため、例えば、中速域で走行する車両においては、操舵ゲインが大きくかつ操舵反力が大きい状態となる。この状態から、車両が低速域に移行すると、操舵ゲインが急激に大きくなる一方で操舵反力が急激に小さくなって、操作特性が急変するため、操作フィーリングが悪化する場合がある。   In addition, since the steering wheel (steered wheel) angle is calculated based on the steering gain that varies depending on the vehicle speed, for example, in a vehicle that travels in the middle speed range, the steering gain is large and the steering reaction force is large. From this state, when the vehicle shifts to a low speed range, the steering gain increases rapidly, while the steering reaction force decreases rapidly, and the operation characteristics change suddenly.

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、運転者による操舵ハンドルの操作状態に応じて、必要なときに最適な反力を付与する車両の操舵装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that applies an optimal reaction force when necessary according to the operation state of the steering wheel by the driver. It is to provide.

本発明の特徴は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、同操舵ハンドルの操作に対して反力トルクを付与するための反力アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記反力アクチュエータの駆動を制御する反力制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記反力制御装置を、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、前記検出した操作入力値の絶対値が大きくなる前記操舵ハンドルの回動操作を切込み操作と判定し、前記検出した操作入力値の絶対値が小さくなる前記操舵ハンドルの回動操作を切戻し操作と判定する回動操作判定手段と、前記検出した操作入力値と予め定めた所定の関係にある反力トルクであって、前記切込み操作と判定したときには運転者による前記操舵ハンドルの回動操作状態に応じて大きな反力トルクを前記検出した操作入力値に基づいて計算し、前記切戻し操作と判定したときには小さな反力トルクを前記検出した操作入力値に基づいて計算する反力トルク計算手段とを備えて構成したことにある。   A feature of the present invention is that a steering handle operated by a driver to steer a vehicle, a reaction force actuator for applying a reaction torque to the operation of the steering handle, and the operation of the steering handle In a steering-by-wire vehicle steering apparatus, comprising: a steering actuator for steering the steered wheels; and a reaction force control device that controls driving of the reaction force actuator according to an operation of the steering handle. The reaction force control device determines that the operation input value detection means for detecting the operation input value of the driver for the steering handle and the turning operation of the steering handle in which the absolute value of the detected operation input value is increased are cut operations. A turning operation determining means for determining that the turning operation of the steering handle is a return operation, wherein the absolute value of the detected operation input value is small; A reaction force torque that has a predetermined relationship with a given operation input value, and a large reaction force torque is detected according to a turning operation state of the steering handle by a driver when it is determined that the cutting operation is performed. There is a configuration including reaction force torque calculation means for calculating based on the operation input value and calculating a small reaction force torque based on the detected operation input value when it is determined that the switchback operation is performed.

この場合、前記反力制御装置は、さらに、前記回動操作判定手段による前記切込み操作の判定に基づき、前記検出した操作入力値を表す検出信号に対して位相補償し、同位相補償した位相補償検出信号を出力する位相補償手段を備え、前記反力トルク計算手段が、前記切込み操作時における大きな反力トルクを、前記位相補償検出信号によって表される位相補償後の操作入力値に基づいて計算するとよい。そして、前記位相補償検出信号は、前記検出した操作入力値を表す検出信号に対するゲインが大きく位相補償されるとよい。   In this case, the reaction force control device further compensates the phase of the detection signal representing the detected operation input value based on the determination of the cutting operation by the rotation operation determination unit, and performs phase compensation with the same phase compensation. Phase compensation means for outputting a detection signal, wherein the reaction force torque calculation means calculates a large reaction force torque during the cutting operation based on an operation input value after phase compensation represented by the phase compensation detection signal. Good. The phase compensation detection signal may be phase-compensated with a large gain with respect to the detection signal representing the detected operation input value.

さらに、前記反力トルク計算手段は、前記回動操作判定手段による前記切戻し操作の判定に基づき、前記反力トルクを形成するトルクであって、前記検出した操作入力値と予め定めた所定の関係にある弾性トルクと前記検出した操作入力値の時間微分値と予め定めた所定の関係にある粘性トルクのうち、前記粘性トルクの値を所定の関係に基づいて小さく計算するとよい。そして、前記粘性トルクの値を小さく計算する所定の関係は、前記検出した操作入力値の時間微分値に基づいて決定されるとよい。   Furthermore, the reaction force torque calculation means is a torque that forms the reaction force torque based on the determination of the return operation by the rotation operation determination means, and the detected operation input value and a predetermined predetermined value. Of the viscous torque having a predetermined relation with the elastic torque having the relation and the time differential value of the detected operation input value, the value of the viscous torque may be calculated based on the predetermined relation. The predetermined relationship for calculating the value of the viscous torque to be small may be determined based on the time differential value of the detected operation input value.

これらによれば、反力トルク計算手段は、運転者によって操舵ハンドルが切込み操作されているときには、操舵ハンドルの回動操作状態に応じて大きな反力トルクを計算することができる。この大きな反力トルクは、検出した操作入力値を表す検出信号に対するゲインが大きくなるように位相補償した位相補償検出信号を用いて計算することができる。これにより、通常の回動操作状態においては、検出信号と位相補償検出信号のゲイン差が小さいため、適切な大きさの反力トルクを付与することができる。   According to these, the reaction force torque calculation means can calculate a large reaction force torque according to the turning operation state of the steering handle when the steering handle is turned by the driver. This large reaction force torque can be calculated using a phase compensation detection signal that has been phase compensated so as to increase the gain with respect to the detection signal representing the detected operation input value. Thereby, in a normal rotation operation state, the gain difference between the detection signal and the phase compensation detection signal is small, so that a reaction torque having an appropriate magnitude can be applied.

一方、操舵ハンドルが素早くかつ大きく回動操作される回動操作状態においては、検出信号のゲインに対して位相補償検出信号のゲインが大きくなるように補償されるため、この状態では、大きな反力トルクを大きく計算することができる。これにより、運転者による操舵ハンドルの回動操作状態に応じて、必要なときに適切な反力を付与することができる。したがって、運転者の肉体的な負担を軽減するとともに、軽快な操舵性を確保することができる。   On the other hand, in the turning operation state in which the steering handle is turned quickly and greatly, the gain of the phase compensation detection signal is compensated so as to increase with respect to the gain of the detection signal. The torque can be calculated greatly. Thereby, according to the turning operation state of the steering handle by the driver, an appropriate reaction force can be applied when necessary. Therefore, it is possible to reduce the physical burden on the driver and to ensure light steering performance.

また、反力トルク計算手段は、運転者によって操舵ハンドルが切戻し操作されているときには、反力トルクを小さく計算することができる。この場合、特に、反力トルクを形成する粘性トルクの値を小さくして計算することによって、操舵ハンドルの操舵角速度に依存して作用する粘性トルクの影響を抑制することができる。これにより、急激な反力トルクの変化が生じることを防止することができるとともに、例えば、操舵ハンドルを軽快に切戻し操作することができる。したがって、良好な操作フィーリングを確保することができる。   Further, the reaction force torque calculation means can calculate the reaction force torque to be small when the steering wheel is turned back by the driver. In this case, in particular, the influence of the viscous torque acting depending on the steering angular velocity of the steering wheel can be suppressed by reducing the value of the viscous torque that forms the reaction torque. As a result, it is possible to prevent a sudden change in the reaction force torque, and for example, the steering handle can be easily turned back. Therefore, a good operation feeling can be ensured.

以下、本発明の実施形態に係る車両の操舵装置について図面を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る車両の操舵装置を概略的に示している。   Hereinafter, a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a vehicle steering apparatus according to this embodiment.

この操舵装置は、転舵輪としての左右前輪FW1,FW2を転舵するために、運転者によって回動操作される操舵ハンドル11を備えている。操舵ハンドル11は、操舵入力軸12の上端に固定され、操舵入力軸12の下端は電動モータおよび減速機構からなる反力アクチュエータ13に接続されている。反力アクチュエータ13は、後述するように、運転者の操舵ハンドル11の回動操作状態に応じて所定の反力を付与する。   This steering device includes a steering handle 11 that is turned by a driver to steer left and right front wheels FW1 and FW2 as steered wheels. The steering handle 11 is fixed to the upper end of the steering input shaft 12, and the lower end of the steering input shaft 12 is connected to a reaction force actuator 13 including an electric motor and a speed reduction mechanism. As will be described later, the reaction force actuator 13 applies a predetermined reaction force according to the turning operation state of the driver's steering handle 11.

また、この操舵装置は、電動モータおよび減速機構からなる転舵アクチュエータ21を備えている。この転舵アクチュエータ21による転舵力は、転舵出力軸22、ピニオンギア23およびラックバー24を介して左右前輪FW1,FW2に伝達される。この構成により、転舵アクチュエータ21からの回転力は転舵出力軸22を介してピニオンギア23に伝達され、ピニオンギア23の回転によりラックバー24が軸線方向に変位して、このラックバー24の軸線方向の変位により、左右前輪FW1,FW2は左右に転舵される。   In addition, the steering device includes a steering actuator 21 including an electric motor and a speed reduction mechanism. The turning force by the turning actuator 21 is transmitted to the left and right front wheels FW1 and FW2 via the turning output shaft 22, the pinion gear 23, and the rack bar 24. With this configuration, the rotational force from the steering actuator 21 is transmitted to the pinion gear 23 via the steering output shaft 22, and the rack bar 24 is displaced in the axial direction by the rotation of the pinion gear 23. Due to the displacement in the axial direction, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered left and right.

次に、これらの反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21の作動を制御する電気制御装置について説明する。電気制御装置は、操舵角センサ31、操舵トルクセンサ32、転舵角センサ33および車速センサ34を備えている。   Next, an electric control device that controls the operation of the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 will be described. The electric control device includes a steering angle sensor 31, a steering torque sensor 32, a turning angle sensor 33, and a vehicle speed sensor 34.

操舵角センサ31は、操舵入力軸12に組み付けられて、操舵ハンドル11の中立位置からの回転角を検出して、操作入力値としての操舵角θを出力する。操舵トルクセンサ32も、操舵入力軸12に組み付けられて、操舵ハンドル11に入力されたトルクを検出してトルクTとして出力する。転舵角センサ33は、転舵出力軸22に組み付けられて、転舵出力軸22の中立位置からの回転角を検出して実転舵角δ(左右前輪FW1,FW2の転舵角に対応)として出力する。ここで、操舵角θおよび実転舵角δは、中立位置を「0」とし、左方向の回転角を正の値で表すとともに、右方向の回転角を負の値でそれぞれ表す。また、トルクTは、右方向に作用するトルクを正の値で表すとともに、左方向に作用するトルクを負の値で表す。車速センサ34は、車両の車速を検出して車速Vとして出力する。   The steering angle sensor 31 is assembled to the steering input shaft 12, detects the rotation angle from the neutral position of the steering handle 11, and outputs the steering angle θ as an operation input value. The steering torque sensor 32 is also assembled with the steering input shaft 12, detects the torque input to the steering handle 11, and outputs it as torque T. The turning angle sensor 33 is assembled to the turning output shaft 22 to detect the turning angle from the neutral position of the turning output shaft 22 and corresponds to the actual turning angle δ (the turning angle of the left and right front wheels FW1, FW2). ). Here, regarding the steering angle θ and the actual turning angle δ, the neutral position is “0”, the left rotation angle is represented by a positive value, and the right rotation angle is represented by a negative value. The torque T represents a torque acting in the right direction as a positive value and a torque acting in the left direction as a negative value. The vehicle speed sensor 34 detects the vehicle speed of the vehicle and outputs it as the vehicle speed V.

これらのセンサ31〜34は、電子制御ユニット35に接続されている。電子制御ユニット35は、CPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするもので、図2に示す反力制御プログラムを含む各種プログラムの実行により反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21の作動をそれぞれ制御する。電子制御ユニット35の出力側には、反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21を駆動するための駆動回路36,37がそれぞれ接続されている。駆動回路36,37内には、反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21内の電動モータに流れる駆動電流を検出するための電流検出器36a,37aが設けられている。電流検出器36a,37aによって検出された駆動電流は、両電動モータの駆動を制御するために、電子制御ユニット35にフィードバックされている。   These sensors 31 to 34 are connected to the electronic control unit 35. The electronic control unit 35 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like as main components. By executing various programs including a reaction force control program shown in FIG. Control each operation. Drive circuits 36 and 37 for driving the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 are connected to the output side of the electronic control unit 35, respectively. In the drive circuits 36 and 37, current detectors 36a and 37a for detecting a drive current flowing through the electric motor in the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 are provided. The drive current detected by the current detectors 36a and 37a is fed back to the electronic control unit 35 in order to control the drive of both electric motors.

次に、上記のように構成した実施形態の動作について詳細に説明する。運転者によって図示しないイグニッションスイッチがオン状態とされると、電子制御ユニット35(より詳しくは、CPU)は、図2に示す反力制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。   Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described in detail. When an ignition switch (not shown) is turned on by the driver, the electronic control unit 35 (more specifically, the CPU) repeatedly executes the reaction force control program shown in FIG. 2 every predetermined short time.

すなわち、電子制御ユニット35は、反力制御プログラムの実行をステップS10にて開始し、ステップS11にて、操舵角センサ31によって検出された操舵角θを入力するとともに、車速センサ34によって検出された車速Vを入力する。続いて、ステップS12においては、電子制御ユニット35は、ステップS11にて入力した検出操舵角θに基づいて、運転者による操舵ハンドル11の回動操作が、検出操舵角θの絶対値が大きくなる回動操作(以下、この回動操作を切込み操作という)されているか、検出操舵角θの絶対値が小さくなる回動操作(以下、この回動操作を切戻し操作という)されているかを判定する。以下、この判定について説明する。   That is, the electronic control unit 35 starts execution of the reaction force control program in step S10, inputs the steering angle θ detected by the steering angle sensor 31 in step S11, and detects it by the vehicle speed sensor 34. Enter the vehicle speed V. Subsequently, in step S12, the electronic control unit 35 rotates the steering handle 11 by the driver based on the detected steering angle θ input in step S11, and the absolute value of the detected steering angle θ increases. It is determined whether a rotation operation (hereinafter, this rotation operation is referred to as a cutting operation) or a rotation operation (hereinafter, this rotation operation is referred to as a return operation) in which the absolute value of the detected steering angle θ is reduced. To do. Hereinafter, this determination will be described.

今、操舵ハンドル11が右方向へ回動されている場合を考えると、操舵角センサ31から出力された検出操舵角θは負の値となっている。この状態において、操舵ハンドル11が回動操作されたときに、電子制御ユニット35は、検出操舵角θの時間微分値dθ/dt(以下、この微分値を操舵角速度dθ/dtという)が負の値であれば運転者によって切込み操作されていると判定し、操舵角速度dθ/dtが正の値であれば運転者によって切戻し操作されていると判定する。   Considering the case where the steering handle 11 is turned rightward, the detected steering angle θ output from the steering angle sensor 31 is a negative value. In this state, when the steering handle 11 is turned, the electronic control unit 35 has a time differential value dθ / dt of the detected steering angle θ (hereinafter, this differential value is referred to as a steering angular velocity dθ / dt) negative. If the value is a value, it is determined that the driver has performed the cutting operation, and if the steering angular velocity dθ / dt is a positive value, it is determined that the driver has performed the switching operation.

一方、操舵ハンドル11が左方向へ回動されている場合を考えると、操舵角センサ31から出力された検出操舵角θは正の値となっている。この状態において、操舵ハンドル11が回動されたときに、電子制御ユニット35は、操舵角速度dθ/dtが正の値であれば運転者によって切込み操作されていると判定し、操舵角速度dθ/dtが負の値であれば運転者によって切戻し操作されていると判定する。   On the other hand, when the case where the steering handle 11 is rotated to the left is considered, the detected steering angle θ output from the steering angle sensor 31 is a positive value. In this state, when the steering handle 11 is rotated, the electronic control unit 35 determines that the driver has made a cutting operation if the steering angular velocity dθ / dt is a positive value, and the steering angular velocity dθ / dt. If is a negative value, it is determined that the driver has performed a switchback operation.

ここで、切込み操作と切戻し操作の判定に際しては、後述するように、判定した切込み操作または切戻し操作に応じて反力制御内容を切替えて実行するために、切込み操作と切戻し操作間に不感帯が設けられる。すなわち、運転者によって切込み操作または切戻し操作がされると同時に電子制御ユニット35がこれらの操作を判定するようにすると、例えば、運転者が微調整のために操舵ハンドル11を左右方向へ回動した場合であっても、その都度反力制御内容が切り替わることになる。このように、制御内容が頻繁に切り替わることにより、例えば、運転者が操舵ハンドル11を介して知覚する反力が大きく変動するなどの問題を生じる。   Here, in determining the cutting operation and the reversing operation, as described later, in order to switch and execute the reaction force control contents according to the determined cutting operation or reverting operation, between the cutting operation and the reverting operation. A dead zone is provided. That is, if the electronic control unit 35 determines these operations at the same time that the driver performs a cutting operation or a switching back operation, for example, the driver turns the steering handle 11 in the left-right direction for fine adjustment. Even in this case, the reaction force control content is changed each time. As described above, frequent switching of the control contents causes a problem that, for example, the reaction force perceived by the driver via the steering wheel 11 varies greatly.

これに対して、切込み操作と切戻し操作の判定に関して不感帯を設けることによって、電子制御ユニット35が運転者の微調整などに起因した切込み操作または切戻し操作を頻繁に判定することを防止することができ、上記問題は解決される。ここで、不感帯としては、例えば、切込み操作および切戻し操作を判定するまでの判定時間を採用することができる。これにより、操舵ハンドル11の回動操作において、運転者が覚える違和感を低減することができる。   On the other hand, by providing a dead zone regarding the determination of the cutting operation and the switching back operation, it is possible to prevent the electronic control unit 35 from frequently determining the cutting operation or the switching back operation due to the fine adjustment of the driver. The above problem is solved. Here, as the dead zone, for example, a determination time until determining a cutting operation and a switching back operation can be employed. Thereby, in the turning operation of the steering handle 11, the uncomfortable feeling that the driver learns can be reduced.

そして、ステップS12の判定処理において、現在、操舵ハンドル11が運転者によって切込み操作されていれば、電子制御ユニット35は「Yes」と判定してステップS13に進む。ステップS13においては、電子制御ユニット35は、運転者による操舵ハンドル11の回動操作に対して付与する後述の目標反力トルクTfaを決定するための基本反力トルクマップを演算する。以下、このマップの演算について詳細に説明する。   In the determination process of step S12, if the steering handle 11 is currently turned by the driver, the electronic control unit 35 determines “Yes” and proceeds to step S13. In step S <b> 13, the electronic control unit 35 calculates a basic reaction force torque map for determining a target reaction force torque Tfa to be described later to be given to the turning operation of the steering handle 11 by the driver. Hereinafter, the calculation of this map will be described in detail.

ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、操舵ハンドル11の回動操作に対して、主に、操舵角θに応じて決定されるばね項成分と操舵角速度dθ/dtに応じて決定される粘性項成分とが反力トルクとして付与される。ここで、ばね項成分項は、図3に示すように、例えば、操舵角θに対して比例する弾性トルクMteとして決定されるものである。また、粘性項成分は、図4に示すように、例えば、操舵角速度dθ/dtに対して比例する粘性トルクMtdとして決定されるものである。   In the steering-by-wire type steering apparatus, with respect to the turning operation of the steering handle 11, a spring term component that is mainly determined according to the steering angle θ and a viscosity term component that is determined according to the steering angular velocity dθ / dt. Are applied as reaction force torque. Here, as shown in FIG. 3, the spring term component term is determined as, for example, an elastic torque Mte proportional to the steering angle θ. As shown in FIG. 4, the viscosity term component is determined as, for example, a viscous torque Mtd that is proportional to the steering angular velocity dθ / dt.

そして、これら弾性トルクMteと粘性トルクMtdの大きさは、例えば、車両の車速域に応じて変化するようになっている。すなわち、弾性トルクMteおよび粘性トルクMtdは、高速域では操舵ハンドル11に適度な大きさの反力トルクが付与されるように大きな値となり、低速域では操舵ハンドル11を容易に回動操作できるように小さな値となる。このため、電子制御ユニット35は、前記ステップS11にて入力した検出車速Vに基づいて、対応する基本反力トルクマップを演算する。   The magnitudes of the elastic torque Mte and the viscous torque Mtd change according to the vehicle speed range of the vehicle, for example. That is, the elastic torque Mte and the viscous torque Mtd have large values so that an appropriate reaction torque is applied to the steering handle 11 in the high speed range, and the steering handle 11 can be easily rotated in the low speed range. It becomes a small value. For this reason, the electronic control unit 35 calculates a corresponding basic reaction force torque map based on the detected vehicle speed V input in step S11.

前記ステップS13のマップ演算処理後、電子制御ユニット35は、ステップS14にて、位相補償フィルタ処理を実行する。以下、この位相補償フィルタ処理について具体的に説明する。   After the map calculation process in step S13, the electronic control unit 35 executes a phase compensation filter process in step S14. Hereinafter, the phase compensation filter process will be specifically described.

ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、上述したように、操舵入力軸12と転舵出力軸22とを備えており、操舵入力軸12は操舵ハンドル11と反力アクチュエータ13に接続され、転舵出力軸22は転舵アクチュエータ21と左右前輪FW1,FW2に接続される。言い換えれば、操舵ハンドル11と左右前輪FW1,FW2との間の機械的な連結が外されている。このため、操舵角θに対する転舵角δの割合すなわち操舵ゲインを自由に設定することができる。これにより、例えば、操舵ゲインを大きく設定すれば、小さな操舵角θで大きな転舵角δを得ることができるため、運転者は、操舵ハンドル11を持ち替えることなく極めて容易に車両を旋回させることができる。   As described above, the steering-by-wire steering device includes the steering input shaft 12 and the steering output shaft 22, and the steering input shaft 12 is connected to the steering handle 11 and the reaction force actuator 13, and the steering output is provided. The shaft 22 is connected to the steering actuator 21 and the left and right front wheels FW1, FW2. In other words, the mechanical connection between the steering handle 11 and the left and right front wheels FW1, FW2 is removed. Therefore, the ratio of the steering angle δ to the steering angle θ, that is, the steering gain can be set freely. Thus, for example, if the steering gain is set large, a large turning angle δ can be obtained with a small steering angle θ, so that the driver can turn the vehicle very easily without changing the steering handle 11. it can.

しかし、ステアリングバイワイヤ方式以外の従来の操舵装置の操作経験が長い運転者にとっては、上述した操舵ゲイン特性に慣れるまで、車両の旋回挙動に違和感を覚える場合がある。すなわち、操舵ゲインの大きなステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、従来の操舵装置のように操舵ハンドル11を素早くかつ大きな回動操作(以下、この回動操作を速い回動操作という)をしなくても、車両を大きく旋回させることができるにもかかわらず、運転者は、過去の操作経験から速い回動操作を行う場合がある。これにより、左右前輪FW1,FW2が運転者の見込んだ転舵角δよりも大きくなって(所謂、オーバーステア状態)、車両の旋回挙動を修正するための操舵(以下、修正操舵という)が必要となり、かえって運転しづらくなる場合がある。   However, a driver who has long experience of operating a conventional steering device other than the steering-by-wire system may feel uncomfortable with the turning behavior of the vehicle until he / she gets used to the steering gain characteristic described above. That is, in a steering-by-wire type steering device having a large steering gain, the steering handle 11 is not quickly and greatly rotated (hereinafter, this rotational operation is referred to as a fast rotational operation) unlike the conventional steering device. However, despite the fact that the vehicle can be turned significantly, the driver may perform a quick turning operation based on past operation experience. As a result, the left and right front wheels FW1, FW2 become larger than the steering angle δ expected by the driver (so-called oversteer state), and steering for correcting the turning behavior of the vehicle (hereinafter referred to as correction steering) is required. However, it may be difficult to drive.

ところで、速い回動操作がなされた場合には、操舵角センサ31から出力された操舵角θを表す信号(以下、検出信号という)に大きな位相進みが生じる。このため、電子制御ユニット35は、位相補償フィルタを用いて検出信号をフィルタ処理することによって、検出信号を位相補償する。そして、電子制御ユニット35は、この位相補償した検出信号を用いて、後述する目標反力トルクTfaを計算する。ここで、位相補償フィルタの位相補償特性は、位相補償する位相進みの最大値が出現するピーク周波数とこのピーク周波数におけるゲインとに基づいて実験的に決定されるものである。   By the way, when a fast turning operation is performed, a large phase advance occurs in a signal (hereinafter referred to as a detection signal) representing the steering angle θ output from the steering angle sensor 31. For this reason, the electronic control unit 35 performs phase compensation on the detection signal by filtering the detection signal using a phase compensation filter. Then, the electronic control unit 35 calculates a target reaction force torque Tfa described later using this phase compensated detection signal. Here, the phase compensation characteristic of the phase compensation filter is experimentally determined based on the peak frequency at which the maximum phase advance value for phase compensation appears and the gain at this peak frequency.

すなわち、電子制御ユニット35は、位相補償フィルタを用いて、検出信号を位相進みフィルタ処理し、検出信号の位相進みを補償する。このように、位相進みを補償された検出信号(以下、位相補償検出信号という)は、操舵角センサ31から出力された検出信号の位相進みに応じて、検出信号に対するゲインが変更される。より詳しくは、運転者によって速い回動操作がなされるほど、検出信号の位相進みは大きくなるため、位相補償検出信号の検出信号に対するゲインが大きくなる。そして、検出信号をフィルタ処理して位相補償すると、電子制御ユニット35は、ステップS15に進む。   In other words, the electronic control unit 35 uses the phase compensation filter to perform phase advance filtering on the detection signal to compensate for the phase advance of the detection signal. As described above, the detection signal whose phase advance is compensated (hereinafter referred to as a phase compensation detection signal) changes the gain with respect to the detection signal in accordance with the phase advance of the detection signal output from the steering angle sensor 31. More specifically, the faster the turning operation is performed by the driver, the larger the phase advance of the detection signal, and the greater the gain of the phase compensation detection signal with respect to the detection signal. When the detection signal is filtered and phase compensated, the electronic control unit 35 proceeds to step S15.

ステップS15においては、電子制御ユニット35は、前記ステップS14にてフィルタ処理した位相補償検出信号に基づいて目標反力トルクTfaを計算する。すなわち、電子制御ユニット35は、位相補償検出信号によって表される位相補償後の操舵角θaを用いて、前記ステップS13にて演算した基本反力トルクマップに従って目標反力トルクTfaを計算する。   In step S15, the electronic control unit 35 calculates the target reaction force torque Tfa based on the phase compensation detection signal filtered in step S14. That is, the electronic control unit 35 calculates the target reaction force torque Tfa according to the basic reaction force torque map calculated in step S13, using the phase compensated steering angle θa represented by the phase compensation detection signal.

具体的に説明すると、電子制御ユニット35は、操舵角θaを用いて、図3のマップに基づきばね成分項としての弾性トルクMteを計算する。また、電子制御ユニット35は、操舵角θaについて計算した操舵角速度dθa/dtを用いて、図4のマップに基づき粘性成分項としての粘性トルクMtdを計算する。そして、電子制御ユニット35は、計算した弾性トルクMteと粘性トルクMtdとを加算して、目標反力トルクTfaを計算する。   Specifically, the electronic control unit 35 calculates the elastic torque Mte as a spring component term based on the map of FIG. 3 using the steering angle θa. Further, the electronic control unit 35 uses the steering angular velocity dθa / dt calculated for the steering angle θa to calculate the viscous torque Mtd as a viscous component term based on the map of FIG. Then, the electronic control unit 35 adds the calculated elastic torque Mte and the viscous torque Mtd to calculate the target reaction force torque Tfa.

ところで、上述したように、位相補償後の操舵角θaを表す位相補償検出信号は、前記ステップS13におけるフィルタ処理によって、操舵角センサ31から入力した検出操舵角θを表す検出信号に対するゲインが変更される。特に、運転者が速い回動操作を行った場合には、位相補償検出信号のゲインは大きくなる。したがって、速い回動操作がなされた場合には、位相補償検出信号によって表される操舵角θaは、検出操舵角θに比して大きな値となる。   Incidentally, as described above, the gain of the phase compensation detection signal representing the phase-compensated steering angle θa is changed with respect to the detection signal representing the detected steering angle θ input from the steering angle sensor 31 by the filtering process in step S13. The In particular, when the driver performs a fast turning operation, the gain of the phase compensation detection signal increases. Therefore, when a fast turning operation is performed, the steering angle θa represented by the phase compensation detection signal becomes a larger value than the detected steering angle θ.

このため、図3および図4のマップに基づき、操舵角θaを用いて計算される弾性トルクMteと粘性トルクMtdすなわち目標反力トルクTfaは、位相進みが小さい(ゆっくりとした)通常の回動操作を行った場合よりも大きく計算される。これにより、運転者によって速い回動操作がなされた場合には、操舵ハンドル11に対してより大きな目標反力トルクTfaが付与されるため、運転者は、操舵ハンドル11の回動操作に対して適切な抵抗感を知覚するようになる。そして、電子制御ユニット35は、目標反力トルクTfaを計算すると、ステップS20に進む。   For this reason, the elastic torque Mte and the viscous torque Mtd calculated using the steering angle θa based on the maps of FIGS. 3 and 4, that is, the target reaction force torque Tfa, is a normal rotation with a small (slow) phase advance. It is calculated to be larger than when the operation is performed. As a result, when the driver performs a quick turning operation, a larger target reaction torque Tfa is applied to the steering handle 11, so that the driver can perform the turning operation of the steering handle 11. Appropriate resistance is perceived. And the electronic control unit 35 will progress to step S20, if the target reaction force torque Tfa is calculated.

また、前記ステップS12にて、操舵ハンドル11が切込み操作されていない、言い換えれば、操舵ハンドル11が切戻し操作されていれば、電子制御ユニット35は「No」と判定してステップS16に進む。   In step S12, if the steering handle 11 has not been turned, in other words, if the steering handle 11 has been turned back, the electronic control unit 35 determines “No” and proceeds to step S16.

ステップS16以降の各処理は、運転者によって操舵ハンドル11が切戻し操作されている場合の反力制御である。ここで、ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、上述したように、主に、弾性トルクMteと粘性トルクMtdが操舵ハンドル11に付与される。すなわち、ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、操舵ハンドル11と左右前輪FW1,FW2との機械的な連結が外されているため、路面と左右前輪との間の摩擦力に起因するセルフアライメントトルクが反力として操舵ハンドル11に付与されない。   Each process after step S16 is reaction force control when the steering wheel 11 is turned back by the driver. Here, in the steering-by-wire type steering apparatus, as described above, the elastic torque Mte and the viscous torque Mtd are mainly applied to the steering handle 11. That is, in the steering-by-wire type steering device, the mechanical connection between the steering handle 11 and the left and right front wheels FW1 and FW2 is disengaged. It is not applied to the steering wheel 11 as a reaction force.

このため、ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、例えば、運転者が現在の操舵ハンドル11の回動操作位置を維持するためのトルク(すなわち、操舵トルク)を小さくして、操舵ハンドル11を中立位置方向に自然復帰させようとしても、操舵ハンドル11が中立位置方向に十分に復帰しない場合がある。   For this reason, in a steering-by-wire type steering apparatus, for example, the torque required for the driver to maintain the current turning operation position of the steering handle 11 (that is, the steering torque) is reduced, and the steering handle 11 is moved to the neutral position. Even when trying to return naturally to the direction, the steering handle 11 may not fully return to the neutral position direction.

具体的に説明すると、切戻し操作される操舵ハンドル11においては、基本反力トルクを形成する粘性トルクMtdが、操舵ハンドル11の切戻し方向の操舵角速度dθ/dtに依存して発生し、操舵ハンドル11の回動に抗するように常に作用する。そして、ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、セルフアライメントトルクが入力されないため、操舵ハンドル11を中立位置方向へ回動させるトルクは基本反力トルクを形成する弾性トルクMteとなる。このため、粘性トルクMtdと弾性トルクMteとの大きさの関係によっては、操舵ハンドル11の中立位置方向への回動が抑制される場合がある。したがって、切戻し操作時における操舵ハンドル11の中立位置方向への自然復帰特性を確保するためには、基本反力トルクを形成する粘性トルクMtdを小さくする必要がある。   More specifically, in the steering handle 11 that is turned back, the viscous torque Mtd that forms the basic reaction force torque is generated depending on the steering angular velocity dθ / dt in the turning back direction of the steering handle 11, and steering is performed. It always acts to resist the rotation of the handle 11. In the steering-by-wire type steering apparatus, since the self-alignment torque is not input, the torque for rotating the steering handle 11 toward the neutral position is the elastic torque Mte that forms the basic reaction torque. For this reason, depending on the magnitude relationship between the viscous torque Mtd and the elastic torque Mte, the steering handle 11 may be prevented from turning in the neutral position direction. Therefore, in order to ensure the natural return characteristic toward the neutral position of the steering handle 11 during the return operation, it is necessary to reduce the viscous torque Mtd that forms the basic reaction torque.

このため、ステップS16においては、電子制御ユニット35は、前記ステップS11にて入力した検出操舵角θの絶対値の操舵角速度dθ/dtを計算し、この操舵角速度dθ/dtに対して、周知の方法に基づき、±1のリミッタ処理をする。そして、電子制御ユニット35は、リミッタ処理後の値を変数Bとして設定し、ステップS17に進む。   For this reason, in step S16, the electronic control unit 35 calculates the steering angular velocity dθ / dt of the absolute value of the detected steering angle θ input in step S11, and is well known for this steering angular velocity dθ / dt. Based on the method, ± 1 limiter processing is performed. Then, the electronic control unit 35 sets the value after the limiter process as a variable B, and proceeds to step S17.

ステップS17においては、電子制御ユニット35は、前記ステップS16にて設定した変数Bを用いて、粘性トルクMtdを減少させるための係数βを下記式1に従って計算する。
β=(B+1)/2 …式1
ただし、係数βは0<β<1の値を有する係数である。
In step S17, the electronic control unit 35 uses the variable B set in step S16 to calculate a coefficient β for decreasing the viscous torque Mtd according to the following equation 1.
β = (B + 1) / 2 Equation 1
However, the coefficient β is a coefficient having a value of 0 <β <1.

前記ステップS17の演算処理後、電子制御ユニット35は、ステップS18にて、粘性トルクMtdをマップ演算する。すなわち、電子制御ユニット35は、図4に示した粘性トルクMtdの特性マップを用いて、現在の操舵角速度dθ/dtにおける粘性トルクMtdを計算する。このように計算される粘性トルクMtdは、弾性トルクMteが操舵ハンドル11を中立位置方向に回動させるトルクとして作用するのに対して、操舵ハンドル11の回動を抑制する抵抗トルクとして作用する。   After the calculation process of step S17, the electronic control unit 35 performs a map calculation of the viscous torque Mtd in step S18. That is, the electronic control unit 35 calculates the viscous torque Mtd at the current steering angular velocity dθ / dt using the characteristic map of the viscous torque Mtd shown in FIG. The viscosity torque Mtd calculated in this way acts as a resistance torque that suppresses the rotation of the steering handle 11, whereas the elastic torque Mte acts as a torque that rotates the steering handle 11 in the neutral position direction.

したがって、電子制御ユニット35は、前記ステップS18にてマップ演算した粘性トルクMtdを減少させるために、ステップS19にて、粘性トルクMtdの補正演算を実行する。すなわち、電子制御ユニット35は、前記ステップS17にて演算した係数βを用いた下記式2に従って、粘性トルクMtdが小さくなるように補正した補正粘性トルクMtdhを計算する。
Mtdh=β・Mtd …式2
これにより、電子制御ユニット35は、前記式2に従って計算された補正粘性トルクMtdhと検出操舵角θに比例して計算される弾性トルクMteとを加算することにより、切戻し操作時における目標反力トルクTfbを計算する。そして、電子制御ユニット35は、補正粘性トルクMtdhを計算するとともに目標反力トルクTfbを計算すると、ステップS20に進む。
Therefore, the electronic control unit 35 executes a correction calculation of the viscous torque Mtd in step S19 in order to reduce the viscous torque Mtd calculated in the map in step S18. That is, the electronic control unit 35 calculates the corrected viscous torque Mtdh corrected so that the viscous torque Mtd is reduced according to the following equation 2 using the coefficient β calculated in step S17.
Mtdh = β · Mtd… Formula 2
As a result, the electronic control unit 35 adds the corrected viscous torque Mtdh calculated according to the above equation 2 and the elastic torque Mte calculated in proportion to the detected steering angle θ, so that the target reaction force during the switchback operation is obtained. Calculate torque Tfb. When the electronic control unit 35 calculates the corrected viscous torque Mtdh and calculates the target reaction force torque Tfb, the electronic control unit 35 proceeds to step S20.

ステップS20においては、電子制御ユニット35は、反力アクチュエータ13の作動を制御して、前記ステップS15にて計算した目標反力トルクTfaまたは前記ステップS19にて計算した目標反力トルクTfbを、操舵入力軸12を介して操舵ハンドル11に付与する。具体的に説明すると、電子制御ユニット35は、駆動回路36から反力アクチュエータ13内の電動モータに流れる駆動電流を入力するとともに操舵トルクセンサ32からトルクTをも入力し、同電動モータに目標反力トルクTfaまたは目標反力トルクTfbに対応した駆動電流が流れるように駆動回路36をフィードバック制御する。この反力アクチュエータ13内の電動モータの駆動制御により、電動モータは、操舵入力軸12を介して操舵ハンドル11に対し、目標反力トルクTfaまたは目標反力トルクTfbに対応した反力を付与する。   In step S20, the electronic control unit 35 controls the operation of the reaction force actuator 13, and steers the target reaction force torque Tfa calculated in step S15 or the target reaction force torque Tfb calculated in step S19. This is applied to the steering handle 11 via the input shaft 12. More specifically, the electronic control unit 35 inputs a drive current flowing from the drive circuit 36 to the electric motor in the reaction force actuator 13 and also receives a torque T from the steering torque sensor 32, and outputs the target reaction to the electric motor. The drive circuit 36 is feedback-controlled so that a drive current corresponding to the force torque Tfa or the target reaction force torque Tfb flows. By the drive control of the electric motor in the reaction force actuator 13, the electric motor applies a reaction force corresponding to the target reaction force torque Tfa or the target reaction force torque Tfb to the steering handle 11 via the steering input shaft 12. .

このように、反力アクチュエータ13が作動制御されることにより、運転者は、操舵ハンドル11を介して適切な反力を知覚する。具体的に説明すると、運転者が操舵ハンドル11を切込み操作している場合において、通常の回動操作であれば、運転者は、検出操舵角θを用いて決定される目標反力トルクTfaを知覚しながら、極めて容易に見込んだ旋回挙動で車両を旋回させることができる。   In this way, the driver perceives an appropriate reaction force via the steering handle 11 by controlling the reaction force actuator 13 to be operated. More specifically, when the driver is turning the steering handle 11, if the driver is performing a normal turning operation, the driver can set the target reaction force torque Tfa determined using the detected steering angle θ. While perceiving, the vehicle can be turned with the turning behavior expected very easily.

また、切込み操作をしている場合において、速い回動操作であれば、運転者は、通常の回動操作時よりも大きな目標反力トルクTfa、言い換えれば、抵抗感を知覚することになり、この結果、速い回動操作が抑制される。これにより、操舵ハンドル11の回し過ぎが防止されるため、左右前輪FW1,FW2の転舵角δが大きくなり過ぎることが防止される。したがって、運転者は、見込んだ旋回挙動で車両を旋回させることができる。   In addition, in the case of a cutting operation, if it is a fast turning operation, the driver will perceive a larger target reaction force torque Tfa than in a normal turning operation, in other words, a sense of resistance, As a result, a fast turning operation is suppressed. This prevents the steering handle 11 from being turned too much, so that the turning angle δ of the left and right front wheels FW1, FW2 is prevented from becoming too large. Therefore, the driver can turn the vehicle with the expected turning behavior.

一方、運転者が操舵ハンドル11を切戻し操作している場合には、運転者は、小さく計算された目標反力トルクTfbを知覚しながら、極めて容易に操舵ハンドル11を中立位置方向に回動操作することができる。これにより、車両の旋回挙動に応じて、例えば、修正操舵する場合には、素早く操舵ハンドル11を回動操作することができ、左右前輪FW1,FW2の転舵角δを速やかに修正することができる。また、例えば、運転者が操舵トルクを小さくして、操舵ハンドル11を中立位置方向に自然復帰させる場合には、弾性トルクMteに対して小さな補正粘性トルクMtdhが作用するため、操舵ハンドル11は自動的に中立位置方向に復帰する。   On the other hand, when the driver is turning back the steering handle 11, the driver can turn the steering handle 11 toward the neutral position very easily while perceiving the target reaction force torque Tfb calculated to be small. Can be operated. Thereby, for example, in the case of corrective steering according to the turning behavior of the vehicle, the steering handle 11 can be quickly rotated, and the turning angle δ of the left and right front wheels FW1, FW2 can be corrected quickly. it can. Further, for example, when the driver reduces the steering torque and naturally returns the steering handle 11 toward the neutral position, a small corrected viscous torque Mtdh acts on the elastic torque Mte. Return to the neutral position.

ここで、電子制御ユニット35は、運転者によって操舵ハンドル11が回動操作されて、操舵角θが入力された場合には、この入力された操舵角θに対応した転舵角δを計算する。そして、この転舵角δに一致するように左右前輪FW1,FW2を転舵制御する。すなわち、電子制御ユニット35は、駆動回路37から転舵アクチュエータ21内の電動モータに流れる駆動電流を入力するとともに、転舵角センサ33によって検出された実転舵角を入力する。そして、電子制御ユニット35は、左右前輪FW1,FW2が転舵角δに転舵されるように転舵アクチュエータ21内の電動モータに適切な駆動電流が流れるように駆動回路37をフィードバック制御する。   Here, when the steering handle 11 is turned by the driver and the steering angle θ is input, the electronic control unit 35 calculates the turning angle δ corresponding to the input steering angle θ. . Then, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered so as to coincide with the steered angle δ. That is, the electronic control unit 35 inputs the drive current flowing from the drive circuit 37 to the electric motor in the turning actuator 21 and the actual turning angle detected by the turning angle sensor 33. Then, the electronic control unit 35 feedback-controls the drive circuit 37 so that an appropriate drive current flows through the electric motor in the steered actuator 21 so that the left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the steered angle δ.

この転舵アクチュエータ21内の電動モータの駆動制御により、同電動モータの回転は、転舵出力軸22を介してピニオンギア23に伝達され、ピニオンギア23によりラックバー24を軸線方向に変位させる。そして、このラックバー24の軸線方向の変位により、左右前輪FW1,FW2は操舵角θに対応した転舵角δに転舵される。   By the drive control of the electric motor in the steering actuator 21, the rotation of the electric motor is transmitted to the pinion gear 23 via the steering output shaft 22, and the rack bar 24 is displaced in the axial direction by the pinion gear 23. Due to the displacement of the rack bar 24 in the axial direction, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered to a turning angle δ corresponding to the steering angle θ.

以上の説明からも理解できるように、この実施形態によれば、操舵ハンドル11の切込み操作時においては、操舵ハンドル11の回動操作状態に応じて大きな目標反力トルクTfaを計算することができる。この大きな目標反力トルクTfaは、操舵角センサ31によって検出された操舵角θを表す検出信号に対するゲインが大きくなるように位相補償した位相補償検出信号(操舵角θa)を用いて計算することができる。これにより、通常の回動操作状態においては、検出信号と位相補償検出信号のゲイン差が小さいため、適切な大きさの目標反力トルクTfaが計算できて、適切な大きさの反力を操舵ハンドル11に付与することができる。   As can be understood from the above description, according to this embodiment, when the steering handle 11 is turned, a large target reaction force torque Tfa can be calculated according to the turning operation state of the steering handle 11. . This large target reaction force torque Tfa can be calculated using a phase compensation detection signal (steering angle θa) that is phase-compensated so that the gain with respect to the detection signal representing the steering angle θ detected by the steering angle sensor 31 is increased. it can. As a result, in a normal turning operation state, the gain difference between the detection signal and the phase compensation detection signal is small, so that an appropriate magnitude of the target reaction force torque Tfa can be calculated, and an appropriate magnitude of the reaction force is steered. It can be applied to the handle 11.

一方、操舵ハンドル11が素早くかつ大きく回動操作される速い回動操作状態においては、検出信号のゲインに対して位相補償検出信号のゲインが大きくなるように補償される。このため、速い回動操作状態では、より大きな目標反力トルクTfaを大きく計算することができる。このように、運転者による操舵ハンドル11の回動操作状態に応じて、必要なときに適切な目標反力トルクTfaを計算することができ、最適な反力を付与することができる。したがって、運転者の肉体的な負担を軽減するとともに、軽快な操舵性を確保することができる。   On the other hand, in a fast turning operation state in which the steering handle 11 is turned quickly and largely, compensation is made so that the gain of the phase compensation detection signal becomes larger than the gain of the detection signal. For this reason, a larger target reaction torque Tfa can be greatly calculated in a fast turning operation state. In this manner, an appropriate target reaction force torque Tfa can be calculated when necessary according to the turning operation state of the steering handle 11 by the driver, and an optimum reaction force can be applied. Therefore, it is possible to reduce the physical burden on the driver and to ensure light steering performance.

また、運転者によって操舵ハンドル11が切戻し操作されているときには、小さな目標反力トルクTfbを計算することができる。この場合、特に、基本反力トルクを形成する粘性トルクMtdの値を小さくして計算することによって、操舵ハンドル11の操舵角速度dθ/dtに依存して作用する粘性トルクMtdの影響を抑制することができる。これにより、急激な反力トルクの変化が生じることを防止することができるとともに、例えば、操舵ハンドル11を軽快に切戻し操作することができる。したがって、良好な操作フィーリングを確保することができる。   Further, when the steering wheel 11 is turned back by the driver, a small target reaction torque Tfb can be calculated. In this case, in particular, the influence of the viscous torque Mtd acting depending on the steering angular velocity dθ / dt of the steering handle 11 is suppressed by calculating by reducing the value of the viscous torque Mtd forming the basic reaction torque. Can do. As a result, it is possible to prevent a sudden change in the reaction force torque, and for example, the steering handle 11 can be easily turned back. Therefore, a good operation feeling can be ensured.

本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。   In carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

例えば、上記実施形態においては、車両を操舵するために回動操作される操舵ハンドル11を用いるようにした。しかし、これに代えて、例えば、直線的に変位するジョイスティックタイプの操舵ハンドルを用いてもよいし、その他、運転者によって操作されるとともに車両に対する操舵を指示できるものであれば、いかなるものを用いてもよい。   For example, in the above embodiment, the steering handle 11 that is turned to steer the vehicle is used. However, instead of this, for example, a joystick-type steering handle that is linearly displaced may be used, or any other one that can be operated by the driver and instructed to steer the vehicle is used. May be.

また、上記実施形態においては、転舵アクチュエータ21を用いて転舵出力軸22を回転させることにより、左右前輪FW1,FW2を転舵するようにした。しかし、これに代えて、転舵アクチュエータ21を用いてラックバー24をリニアに変位させることにより、左右前輪FW1,FW2を転舵するようにしてもよい。   In the above embodiment, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered by rotating the steered output shaft 22 using the steered actuator 21. However, instead of this, the left and right front wheels FW1, FW2 may be steered by linearly displacing the rack bar 24 using the steered actuator 21.

本発明の実施形態に係る車両の操舵装置の概略図である。1 is a schematic view of a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1の電子制御ユニットにて実行される反力制御プログラムを表すフローチャートである。It is a flowchart showing the reaction force control program performed with the electronic control unit of FIG. 操舵角と弾性トルクの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a steering angle and elastic torque. 操舵角速度と粘性トルクの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between steering angular velocity and viscous torque.

符号の説明Explanation of symbols

FW1,FW2…前輪、11…操舵ハンドル、12…操舵入力軸、13…反力アクチュエータ、21…転舵アクチュエータ、22…転舵出力軸、31…操舵角センサ、32…操舵トルクセンサ、33…転舵角センサ、34…車速センサ、35…電子制御ユニット
FW1, FW2 ... front wheel, 11 ... steering handle, 12 ... steering input shaft, 13 ... reaction actuator, 21 ... steering actuator, 22 ... steering output shaft, 31 ... steering angle sensor, 32 ... steering torque sensor, 33 ... Steering angle sensor 34 ... Vehicle speed sensor 35 ... Electronic control unit

Claims (5)

車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、同操舵ハンドルの操作に対して反力トルクを付与するための反力アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記反力アクチュエータの駆動を制御する反力制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記反力制御装置を、
前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、
前記検出した操作入力値の絶対値が大きくなる前記操舵ハンドルの回動操作を切込み操作と判定し、前記検出した操作入力値の絶対値が小さくなる前記操舵ハンドルの回動操作を切戻し操作と判定する回動操作判定手段と、
前記検出した操作入力値と予め定めた所定の関係にある反力トルクであって、前記切込み操作と判定したときには運転者による前記操舵ハンドルの回動操作状態に応じて大きな反力トルクを前記検出した操作入力値に基づいて計算し、前記切戻し操作と判定したときには小さな反力トルクを前記検出した操作入力値に基づいて計算する反力トルク計算手段とを備えて構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
A steering handle operated by a driver to steer the vehicle, a reaction force actuator for applying a reaction torque to the operation of the steering handle, and steered wheels according to the operation of the steering handle A steering-by-wire vehicle steering apparatus comprising: a steering actuator for controlling the driving force; and a reaction force control device that controls driving of the reaction force actuator in accordance with an operation of the steering handle.
An operation input value detecting means for detecting an operation input value of a driver for the steering wheel;
The turning operation of the steering handle in which the absolute value of the detected operation input value is increased is determined as a cutting operation, and the turning operation of the steering handle in which the absolute value of the detected operation input value is decreased is a return operation. A rotation operation determining means for determining;
A reaction force torque having a predetermined relationship with the detected operation input value, and a large reaction force torque is detected according to a turning operation state of the steering handle by the driver when it is determined that the cutting operation is performed. And a reaction force torque calculating means for calculating a small reaction force torque based on the detected operation input value when it is determined that the switch back operation is performed. Steering-by-wire vehicle steering system.
請求項1に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記反力制御装置は、さらに、
前記回動操作判定手段による前記切込み操作の判定に基づき、前記検出した操作入力値を表す検出信号に対して位相補償し、同位相補償した位相補償検出信号を出力する位相補償手段を備え、
前記反力トルク計算手段が、前記切込み操作時における大きな反力トルクを、前記位相補償検出信号によって表される位相補償後の操作入力値に基づいて計算することを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
The steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to claim 1,
The reaction force control device further includes:
Based on the determination of the cutting operation by the rotation operation determination means, phase compensation for the detection signal representing the detected operation input value, phase compensation means for outputting a phase compensation detection signal compensated in phase,
Steering-by-wire vehicle characterized in that the reaction torque calculation means calculates a large reaction torque during the cutting operation based on an operation input value after phase compensation represented by the phase compensation detection signal. Steering device.
請求項2に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記位相補償検出信号は、前記検出した操作入力値を表す検出信号に対するゲインが大きく位相補償されることを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
In the steering device for a steering-by-wire vehicle according to claim 2,
The phase compensation detection signal is phase-compensated with a large gain with respect to the detection signal representing the detected operation input value.
請求項1に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記反力トルク計算手段は、
前記回動操作判定手段による前記切戻し操作の判定に基づき、
前記反力トルクを形成するトルクであって、前記検出した操作入力値と予め定めた所定の関係にある弾性トルクと前記検出した操作入力値の時間微分値と予め定めた所定の関係にある粘性トルクのうち、前記粘性トルクの値を所定の関係に基づいて小さく計算することを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
The steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to claim 1,
The reaction torque calculation means includes
Based on the determination of the return operation by the rotation operation determination means,
Viscosity that forms the reaction torque and has a predetermined predetermined relationship with an elastic torque having a predetermined relationship with the detected operation input value and a time differential value of the detected operation input value. A steering-by-wire steering apparatus for a vehicle, wherein the value of the viscous torque among the torques is calculated to be small based on a predetermined relationship.
請求項4に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記粘性トルクの値を小さく計算する所定の関係は、
前記検出した操作入力値の時間微分値に基づいて決定されることを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
In the steering device for a steering-by-wire vehicle according to claim 4,
The predetermined relationship for calculating the value of the viscous torque to be small is:
A steering-by-wire steering apparatus for a vehicle, which is determined based on a time differential value of the detected operation input value.
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