JP2008296601A

JP2008296601A - ステアリング装置、自動車、及びステアリング操作状態検出方法

Info

Publication number: JP2008296601A
Application number: JP2007141299A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sakuma; 壮佐久間; Manabu Abe; 学阿部
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2008-12-11

Abstract

【課題】運転者のハンドル把持状態を正確に判断し、把持状態に応じた操舵特性を実現する。
【解決手段】ハンドルに作用する分力に応じて、運転者の把持状態、つまりハンドルを押しているか引いているか、また片手運転しているか両手運転しているかを推定する。先ず、ハンドルの回転軸方向の力Ｆｚに応じて、ハンドルを運転者が押しているか引いているかを推定する（ステップＳ１、Ｓ２）。また、ハンドルの回転軸方向の力Ｆｚと、回転軸と直行する軸周りのモーメントＭｘｙとに応じて、ハンドルを運転者が片手操作しているか両手操作しているかを推定する。さらに、ハンドルの回転軸周りのモーメントＭｚと、回転軸と直行する軸方向の力Ｆｘｙとに応じて、ハンドルを運転者が片手操作しているか両手操作しているかを推定する。推定結果により、把持状態に応じた操舵特性を付与する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリング装置、これを備えた自動車、及びステアリング操作状態検出方法に関するものである。

電動パワーステアリング装置において、操舵トルクの変化量を積分し、この積分値が小さいときに、保舵力が小さいと判断してダンピング作用を大きくする等、アシスト特性を変化させるものがあった（特許文献１参照）。
特許第３７８９８４１号公報

しかしながら、上記の従来例にあっては、操舵トルクの変化量を用いるため、直進走行が続くなどして操舵トルクの変化がない場合、運転者の把持状態を判断することができない。また、片手で運転しているか両手で運転しているかで操舵トルクは異なり、さらに運転者の腕力や技能や癖などによって把持状態も異なるため、操舵トルクの変化量からは運転者の把持状態を正確に判断することが難しい。
本発明の課題は、運転者の把持状態を正確に判断することである。

上記の課題を解決するために、本発明に係るステアリング装置は、運転者によってステアリング操作子が操作されるときにステアリング操作子に作用する分力のうち、ステアリング操作子の回転軸方向の力か、回転軸方向の力及び回転軸と直行する軸周りのモーメントか、回転軸周りのモーメント及び回転軸と直行する軸方向の力か、の少なくとも何れかを検出し、検出した分力に応じてステアリング操作子に対する運転者の把持状態を推定することを特徴とする。

本発明に係るステアリング装置によれば、ステアリング操作子に作用する分力のうち、ステアリング操作子の回転軸方向の力か、回転軸方向の力及び回転軸と直行する軸周りのモーメントか、回転軸周りのモーメント及び回転軸と直行する軸方向の力か、の少なくとも何れかに応じてステアリング操作子に対する運転者の把持状態を推定することで、これを正確に推定することができる。

すなわち、ステアリング操作子の回転軸方向の力からは、ステアリング操作子を運転者が押しているか引いているかを推定することができる。また、ステアリング操作子の回転軸方向の力、及び回転軸と直行する軸周りのモーメントからは、ステアリング操作子を運転者が片手操作しているか両手操作しているかを推定することができる。さらに、ステアリング操作子の回転軸周りのモーメント、及び回転軸と直行する軸方向の力からは、ステアリング操作子を運転者が片手操作しているか両手操作しているかを推定することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第１実施形態》
《構成》
図１は、パワーステアリングを備えた車両の概略構成である。自動車１の前輪２ＦＬ・２ＦＲは、ステアリングホイール（以下、ハンドルと称す）３によって操向されるが、ステアリングシャフト４には、電動モータ５が接続されており、この電動モータ５をコントローラ６で駆動制御することで、運転者のステアリング操作に対してアシストトルクを付与できる。

ハンドル３には、６分力計Ｓｓを介してステアリングシャフト４に連結されており、この６分力計Ｓｓは、ハンドル３が運転者によって操作されるときにハンドル３に作用する３軸方向の力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、及び３軸周りのモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを検出する。３軸は互いに直行し、ハンドル３を正面から見て、上下方向をＸ軸、左右方向をＹ軸とし、ステアリングシャフト４の軸方向をＺ軸とする。

６分力計Ｓｓの検出信号λ（＝Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）と、舵角センサ１０の検出信号と、車速センサ１１の検出信号とは、コントローラ６に入力される。
通常、コントローラ６は、低速走行では路面反力つまりハンドル３を操作するときの抵抗が大きいので、このときはアシストトルクを強くし、高速走行ではふらつきを防ぐためにアシストトルクを弱める。なお、この種の車速感応型のパワーステアリング制御処理（以下、ＥＰＳ制御処理と称す）は公知の技術であるため、その詳細な説明は省略する。

次に、上記のＥＰＳ制御処理のサブルーチンとして実行される把持状態検出処理Ａを、図２のフローチャートに従って説明する。
先ずステップＳ１では、ハンドル３の回転軸方向の力Ｆｚが略０（０を含む所定範囲内）であるか否かを判定する。ここでＦｚ≒０であるときには、運転者はハンドル３を軸方向に押しても引いてもいないと判断してそのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、Ｆｚ≠０であるときには、運転者がハンドル３を軸方向に押しているか引いていると判断してステップＳ２に移行する。

ステップＳ２では、回転軸方向の力Ｆｚが負値（−）であるか否かを判定する。ここでＦｚ＜０であるときには、運転者がハンドル３を引いていると判断してステップＳ３に移行する。一方、Ｆｚ＜０であるときには、運転者がハンドル３を引いていると判断してそのまま所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ３では、ＥＰＳ制御処理に対して、通常よりも安定性が向上するように特性を変化させる指令を出力してから所定のメインプログラムに復帰する。
一般に、電動パワーステアリングの力学モデルは、下記の式で近似される。図３はその模式図である。ここで、Ｔ_hは前輪からの操舵反力、Ｔ_EPS：アシストトルク、Ｉ_hは慣性係数、Ｃ_hは粘性係数、ｋ_hはバネ性係数である。

そこで、安定性を向上させるために、ダンピング要素を大きくする、つまり粘性係数Ｃ_hを大きくする。
次に、ＥＰＳ制御処理のサブルーチンとして実行される把持状態検出処理Ｂを、図４のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ１１では、ハンドル３の回転軸方向の力Ｆｚと、回転軸と直行する軸周りのモーメントＭｘ及びＭｙを用い、下記の式を満たすか否かを判定する。ｒはハンドル径、Ｍｘｙは√（Ｍｘ²＋Ｍｙ²）である。
Ｍｘｙ≒Ｆｚ×ｒ
ここで、Ｍｘｙ≒Ｆｚ×ｒであれば、運転者が片手運転していると判断してステップＳ１２に移行する。一方、Ｍｘｙ≠Ｆｚ×ｒであれば、運転者が両手運転していると判断してそのまま所定のメインプログラムに復帰する。

その原理について説明する。
図５に示すように、右手でハンドル３を前方向に押す力をＦＲｚ、左手でハンドル前方向に押す力をＦＬｚとすると、ハンドル３に作用する回転軸方向の力Ｆｚは、下記の式で表される。
Ｆｚ＝ＦＲｚ＋ＦＬｚ
したがって、ハンドル３の回転軸と直行する軸周りのモーメントをＭｘｙとすると、片手運転している場合にはＭｘｙ≒Ｆｚ×ｒとなり、両手運転している場合にはＭｘｙ≠Ｆｚ×ｒとなる。

なお、図６に示すように、ハンドル把持位置がハンドル中心を挟まない場合、ハンドル中心に働くモーメントは、左右の力の合力の作用点とハンドル中心との距離Ｌ₁とＦｚの積によって決まり、Ｌ₁がハンドルの半径と等しい時、片手で操舵していると判定できる。また、作用点がハンドル中心から離れている場合、両手は非常に近い位置を把持しているか、もしくは片手の力が抜けていると考えられる。さらに、Ｌ₁がハンドル半径より大きい場合、左右の手がハンドル押し引きの逆方向に力を発生していることになる。そこで、Ｌ₁とハンドル半径の比から腕のバネ性及び粘性を推定し、Ｌ₁がハンドル半径と等しい時、推定値を両手の場合の半分の値として推定する。
ステップＳ１２では、ＥＰＳ制御処理に対して、通常よりも運転操作が軽くなるように且つ安定性が向上するように特性を変化させる指令を出力してから所定のメインプログラムに復帰する。
すなわち、アシストトルクを大きくし、且つ安定性を向上させるために、粘性係数Ｃ_hを大きくする。

次に、ＥＰＳ制御処理のサブルーチンとして実行される把持状態検出処理Ｃを、図７のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ２１では、ハンドル３の回転軸周りのモーメントＭｚと、回転軸と直行する軸方向の力Ｆｘｙを用い、下記の式を満たすか否かを判定する。ｒはハンドル径、Ｆｘｙは√（Ｆｘ²＋Ｆｙ²）である。
Ｍｚ≒Ｆｘｙ×ｒ
ここで、Ｍｚ≒Ｆｚｙ×ｒであれば、運転者が片手運転していると判断してステップＳ１２に移行する。一方、Ｍｚ≠Ｆｘｙ×ｒであれば、運転者が両手運転していると判断してそのまま所定のメインプログラムに復帰する。

その原理について説明する。
図８に示すように、左右の把持位置においてハンドル３を回転させる力は、ハンドル３の接線方向の力で表される。ハンドル３の回転軸と直行する軸方向の力Ｆｘｙは、右手から入力される接線方向の力をＦＲｘｙと、左手から入力される接線方向の力をＦＬｘｙとの合成力である。
したがって、片手運転している場合にはＭｚ≒Ｆｘｙ×ｒとなＲ、両手運転している場合にはＭｚ≠Ｆｘｙ×ｒとなる。

ステップＳ２２では、ＥＰＳ制御処理に対して、通常よりも運転操作が軽くなるように且つ安定性が向上するように特性を変化させる指令を出力してから所定のメインプログラムに復帰する。
すなわち、アシストトルクを大きくし、且つ安定性を向上させるために、粘性係数Ｃ_hを大きくする。
なお、図４の把持状態検出処理Ｂと、図７の把持状態検出処理Ｃとは、単に異なる推定手法を示すものであって、何れか一方だけを実施すればよい。また、双方を実施する場合には、ＡＮＤ条件やＯＲ条件でアシストトルクや粘性係数を変化させればよい。

《作用》
一般に、ハンドル角度が一定の場合には、ステアリング系の剛性（ねじれ剛性）が低いと自動車の直進安定性が高くなることが知られているが、連続的に操舵を行っている場合には、ステアリング系の剛性が低いと車両挙動に応答遅れが生じ、またステアリング系の固有振動数が低くなることが知られている（「自動車の運動と制御」安部正人著）。図９に示すように、ステアリング系の固有振動数は、特に高速走行において、車両の特性から求められるある値以上でないと、操舵の安定性が確保されない。

自動車の走行時の安定性については、一般にタイヤの発生する横力と、ステアリング系のバネ性やダンピング要素（回転粘性）で表すことができるが、特に人間が操舵している場合には、図１０に示すように、人間の腕を等価的なバネ及び回転粘性として、人間の腕とステアリング系の特性を併せて考える必要がある。人間の腕のバネ性および粘性は、筋肉が緊張している場合に大きくなり、筋肉が弛緩している場合は小さくなるものである。

つまり、あらゆる速度域において車両の走行安定性を確保するためには、人間の腕のバネ性や粘性を推定し、それに合わせた車両特性を実現する必要がある。しかしながら、現段階では、車両の特性は基本的に一定であり、一部のパワーステアリング装置は速度によって操舵力の特性を変化させるが、多くは運転者が両手でハンドルをしっかりと握るなどして、自らの特性を変化させることによって走行安定性を確保している。また、安全面から高速走行時の走行安定性を確保するために車両側の特性を決定してしまうと、低速走行時の操作性が悪くなってしまう。

運転者はハンドルを操作する際に、回転方向以外にも車両前後方向や上下左右方向に力を発生させている。特に、回転軸方向の力Ｆｚはハンドルの回転には寄与していないが、ハンドルを押すことで腕の筋肉を緊張させると、腕のバネ性や粘性を向上させる効果があるので、特に熟練ドライバーは舵角を維持するときなどにハンドルを押して、操舵角の安定化を図っていることが実験から解っている。

一方、運転経験の浅い初心者や体の小さい運転者は、運転に対する緊張感や前方が見えにくいなどの理由から、体を起こしてハンドルを引っ張っていることが少なくない。この状態では、ハンドルを引っ張るためにひじが曲げられ、また背中がシートから浮いてしまうため、腕のバネ性や粘性が低下してしまい、操舵応答特性が悪化する。
同様に、両手でハンドルを把持している場合に比べ、片手で把持している場合の方が腕のバネ性や粘性が低下して、操舵応答特性が悪化する。

そこで、本実施形態では、ハンドル３に作用する分力に応じて、運転者の把持状態、つまりハンドル３を押しているか引いているか、また片手運転しているか両手運転しているかを推定し、その推定結果に応じて、車両側でステアリング系の特性を変化させる。
先ず、ハンドル３の回転軸方向の力Ｆｚに応じて、ハンドル３を運転者が押しているか引いているかを推定し（ステップＳ１、Ｓ２）、運転者がハンドル３を引っ張っているなら、通常よりも安定性が向上するように粘性係数を大きくする（ステップＳ３）。

また、ハンドル３の回転軸方向の力Ｆｚと、回転軸と直行する軸周りのモーメントＭｘｙとに応じて、ハンドル３を運転者が片手操作しているか両手操作しているかを推定し（ステップＳ１１）、運転者が片手運転しているなら、通常よりも運転操作が軽くなるようにアシストトルクを大きくし、且つ安定性が向上するように粘性係数を大きくする（ステップＳ１２）。

また、ハンドル３の回転軸周りのモーメントＭｚと、回転軸と直行する軸方向の力Ｆｘｙとに応じて、ハンドル３を運転者が片手操作しているか両手操作しているかを推定し（ステップＳ２１）、運転者が片手運転しているなら、通常よりも運転操作が軽くなるようにアシストトルクを大きくし、且つ安定性が向上するように粘性係数を大きくする（ステップＳ１２）。
このように、しがみつき運転のときには、運転者の腕の特性を含むステアリング系の剛性が低下しているので、操舵力粘性を増加させ、また片手運転のときには、両手運転のときよりも運転者の出せる力が少なくなるので、アシストトルクを大きくすると共に、操舵力粘性項を増加させ、ハンドルの重さ軽減と安定性を両立させる。

《応用例》
上記の実施形態では、把持状態の推定に必要な各分力を、６分力計Ｓｓによって一括して検出しているが、図１１に示すように、歪センサや圧力センサによって、把持状態の推定に必要な分力だけを個別に検出してもよい。これによれば、選択的に簡易な構成にすることができる。

《効果》
以上より、ハンドル３が「ステアリング操作子」に対応し、６分力計Ｓｓが「検出手段」に対応し、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ１１、Ｓ２１の処理が「推定手段」に対応し、ステップＳ３、Ｓ１２、Ｓ２２の処理が「第１の制御手段」に対応している。
（１）運転者によって操作されるステアリング操作子と、ステアリング操作子が操作されるときにステアリング操作子に作用する分力のうち、ステアリング操作子の回転軸方向の力か、回転軸方向の力及び回転軸と直行する軸周りのモーメントか、回転軸周りのモーメント及び回転軸と直行する軸方向の力か、の少なくとも何れかを検出する検出手段と、検出手段が検出した分力に応じてステアリング操作子に対する運転者の把持状態を推定する推定手段と、を備える。
これにより、ステアリング操作子に対する運転者の把持状態を正確に推定することができる。

（２）推定手段は、ステアリング操作子の回転軸方向の力に応じて、ステアリング操作子を運転者が押しているか引いているかを推定する。
これにより、運転者のしがみつき状態や突っ張り状態を容易に且つ正確に推定することができる。
（３）推定手段は、ステアリング操作子の回転軸方向の力、及び回転軸と直行する軸周りのモーメントに応じて、ステアリング操作子を運転者が片手操作しているか両手操作しているかを推定する。
これにより、片手運転であるか両手運転であるか、さらには運転者のしがみつき状態や突っ張り状態をも容易に且つ正確に推定することができる。

（４）推定手段は、ステアリング操作子の回転軸周りのモーメント、及び回転軸と直行する軸方向の力に応じて、ステアリング操作子を運転者が片手操作しているか両手操作しているかを推定する。
これにより、片手運転であるか両手運転であるかを容易に且つ正確に推定することができる。
（５）運転者のステアリング操作に応じてステアリング系統に補助操舵力を付与すると共に、ステアリング系統の粘性係数を変更可能な第１の制御手段を備え、第１の制御手段は、推定手段が推定したステアリング操作子に対する運転者の把持状態に応じて、補助操舵力及び粘性係数の少なくとも一方を変更する。
これにより、運転者の腕力や技能や癖などに対して、車両側でステアリング系の特性を変化させて、車両の安定性を向上させることができる。

（６）第１の制御手段は、推定手段で運転者がステアリング操作子を引いていると推定されたときには、ステアリング操作子を押していると推定されるときよりも、粘性係数を大きくする。
これにより、運転者の腕力や技能や癖などに対して、車両側でステアリング系の特性を変化させて、車両の安定性を向上させることができる。
（７）第１の制御手段は、推定手段で運転者がステアリング操作子を片手操作していると推定されたときには、ステアリング操作子を両手操作していると推定されるときよりも、補助操舵力を大きくする。
これにより、片手運転時の操作負担を軽減することができる。

（８）第１の制御手段は、推定手段で運転者がステアリング操作子を片手操作していると推定されたときには、ステアリング操作子を両手操作していると推定されるときよりも、粘性係数を大きくする。
これにより、片手運転時に運転者の腕を含めたステアリング系全体のダンピング要素が減少することを防ぎ、安定性を向上させることができる。

《第２実施形態》
《構成》
図１２は、可変舵角装置２０を備えた車両の概略構成である。ハンドル３から前輪２ＦＬ・２ＦＲまでの構成要素に、例えば差動機構を用いることで、ハンドル３からの入力角度θ_hとモータによる入力角度θ_mとを合わせて出力することで、操舵角に対する転舵角を制御できる。符号２１は、出力角度を検出する舵角センサである。図１３は、遊星機構とウォームギアを組み合わせた例である。
通常、コントローラ６は、低速走行ではステアリング操作量を低減させるために、舵角比（出力／入力）を大きくし、高速走行では過敏な車両挙動を防ぐために舵角比を小さくする。なお、この種の車速感応型の舵角比可変制御処理（以下、ＶＧＲ制御処理と称す）は公知の技術であるため、その詳細な説明は省略する。

次に、上記のＶＧＲ制御処理のサブルーチンとして実行される把持状態検出処理Ａを、図１４のフローチャートに従って説明する。
先ずステップＳ３１では、ハンドル３の回転軸方向の力Ｆｚが略０（０を含む所定範囲内）であるか否かを判定する。ここでＦｚ≒０であるときには、運転者はハンドル３を軸方向に押しても引いてもいないと判断してそのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、Ｆｚ≠０であるときには、運転者がハンドル３を軸方向に押しているか引いていると判断してステップＳ３２に移行する。

ステップＳ３２では、回転軸方向の力Ｆｚが負値（−）であるか否かを判定する。ここでＦｚ＜０であるときには、運転者がハンドル３を引いていると判断してステップＳ３３に移行する。一方、Ｆｚ＜０であるときには、運転者がハンドル３を引いていると判断してそのまま所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ３３では、ＶＧＲ制御処理に対して、通常よりも安定性が向上するように特性を変化させる指令を出力してから所定のメインプログラムに復帰する。

可変舵角装置では、下記に示すように、入力軸からの入力角度θ_hと可変舵角機構の舵角アシストモータからの入力角度θ_mを足し合わせ、出力軸の角度θ_outを制御することができる。Ｋ_hは入出力間角度伝達比、Ｋ_mはモータ-出力軸間角度伝達比である。
θ_out＝Ｋ_h・θ_h＋Ｋ_m・θ_m
これをラプラス変換し、伝達特性を表現すると、下記のようになる。
Θ_out(s)＝Ｋ_h・Θ_h(s)＋Ｋ_m・Θ_m(s)
したがって、ハンドル角度入力から舵角アシストモータ角度までの伝達特性をＧ_VGR(s)とすると、更に下記のようになる。
Θ_out(s)＝Ｋ_h・Θ_h(s)＋Ｋ_m・Ｇ_VGR(s)・Θ_h(s)
＝｛Ｋ_h＋Ｋ_m・Ｇ_VGR(s)｝Θ_h(s)

Ｇ_VGR(s)は、可変舵角を制御するプログラムと可変舵角アクチュエータの特性によって決まることから、可変舵角制御プログラムによって、ステアリングの特性を制御することが可能である。
一般に、伝達関数における周波数応答は、図１５に示すように、位相とゲインによって表される。したがって、伝達関数のパラメータを変更することで、この位相とゲインを任意に調整し、ステアリング系全体の特性を調整できる。図１６は、モデル追従制御系と呼ばれる一手法を示している。
そこで、安定性を向上させるために、位相を遅らせると共に、ゲインを小さくする。

次に、ＶＧＲ制御処理のサブルーチンとして実行される把持状態検出処理Ｂを、図１７のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ４１では、ハンドル３の回転軸方向の力Ｆｚと、回転軸と直行する軸周りのモーメントＭｘ及びＭｙを用い、下記の式を満たすか否かを判定する。ｒはハンドル径、Ｍｘｙは√（Ｍｘ²＋Ｍｙ²）である。
Ｍｘｙ≒Ｆｚ×ｒ

ここで、Ｍｘｙ≒Ｆｚ×ｒであれば、運転者が片手運転していると判断してステップＳ４２に移行する。一方、Ｍｘｙ≠Ｆｚ×ｒであれば、運転者が両手運転していると判断してそのまま所定のメインプログラムに復帰する。
ステップＳ４２では、ＶＧＲ制御処理に対して、通常よりも安定性が向上するように特性を変化させる指令を出力してから所定のメインプログラムに復帰する。
すなわち、安定性を向上させるために、位相を遅らせる。

《作用》
本実施形態でも、運転者の把持状態、つまりハンドル３を押しているか引いているか、また片手運転しているか両手運転しているかを推定し、その推定結果に応じて、車両側でステアリング系の特性を変化させる。
先ず、ハンドル３を運転者が押しているか引いているかを推定し（ステップＳ３１、Ｓ３２）、運転者がハンドル３を引っ張っているなら、通常よりも安定性が向上するように位相を遅らせると共に、ゲインを小さくする（ステップＳ３３）。

また、ハンドル３を運転者が片手操作しているか両手操作しているかを推定し（ステップＳ４１）、運転者が片手運転しているなら、通常よりも安定性が向上するように位相を遅らせる（ステップＳ４２）。
このように、しがみつき運転のときには、運転者の腕の特性を含むステアリング系の剛性が低下しているので、位相を遅らせると共にゲインを小さくし、また片手運転のときには、位相を遅らせて安定性を向上させる。
その他の作用については、前述した第１実施形態と同様である。

《効果》
以上より、ステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ４１の処理が「推定手段」に対応し、ステップＳ３３、Ｓ４２の処理が「第２の制御手段」に対応している。
（１）所定条件に応じて運転者の操舵角と車輪の転舵角との舵角比を変更すると共に、操舵角から転舵角までの伝達関数における周波数応答の位相及びゲインを変更可能な第２の制御手段を備え、第２の制御手段は、推定手段が推定したステアリング操作子に対する運転者の把持状態に応じて、位相及びゲインの少なくとも一方を変更する。
これにより、運転者の腕力や技能や癖などに対して、車両側でステアリング系の特性を変化させて、車両の安定性を向上させることができる。

（２）第２の制御手段は、推定手段で運転者がステアリング操作子を引いていると推定されたときには、ステアリング操作子を押していると推定されるときよりも、位相を遅らせる。
これにより、運転者の腕力や技能や癖などに対して、車両側でステアリング系の特性を変化させて、車両の安定性を向上させることができる。

（３）第２の制御手段は、推定手段で運転者がステアリング操作子を引いていると推定されたときには、ステアリング操作子を押していると推定されるときよりも、ゲインを小さくする。
これにより、運転者の腕力や技能や癖などに対して、車両側でステアリング系の特性を変化させて、車両の安定性を向上させることができる。

（４）第２の制御手段は、推定手段で運転者がステアリング操作子を片手操作していると推定されたときには、ステアリング操作子を両手操作していると推定されるときよりも、位相を遅らせる。
これにより、片手運転時に運転者の腕を含めたステアリング系全体のダンピング要素が減少することを防ぎ、安定性を向上させることができる。
なお、図１８に示すように、第１実施形態と第２実施形態とを合わせた構成であれば、夫々の作用効果が得られる。

ＥＰＳ搭載の概略構成である。第１実施形態の把持状態検出処理Ａを示すフローチャートである。ＥＰＳの力学モデルである。第１実施形態の把持状態検出処理Ｂを示すフローチャートである。片手運転の推定原理である。片手運転の推定原理に関する応用例である。第１実施形態の把持状態検出処理Ｃを示すフローチャートである。片手運転の推定原理である。ステアリング系における固有振動数の特性である。運転者の腕を含めたステアリング系の力学モデルである。歪センサや圧力センサの設置例である。ＶＧＲ搭載の概略構成である。差動機構の一例である。第２実施形態の把持状態検出処理Ａを示すフローチャートである。伝達関数における周波数応答の位相及びゲインである。モデル追従制御系である。第２実施形態の把持状態検出処理Ｂを示すフローチャートである。ＥＰＳ及びＶＧＲ搭載の概略構成である。

符号の説明

１自動車
２ＦＬ・２ＦＲ前輪
３ハンドル
４ステアリングシャフト
５電動モータ
６コントローラ
Ｓｓ６分力計
１０舵角センサ
１１車速センサ

Claims

運転者によって操作されるステアリング操作子と、該ステアリング操作子が操作されるときに当該ステアリング操作子に作用する分力のうち、当該ステアリング操作子の回転軸方向の力か、前記回転軸方向の力及び当該回転軸と直行する軸周りのモーメントか、前記回転軸周りのモーメント及び当該回転軸と直行する軸方向の力か、の少なくとも何れかを検出する検出手段と、該検出手段が検出した分力に応じて前記ステアリング操作子に対する運転者の把持状態を推定する推定手段と、を備えることを特徴とするステアリング装置。
前記推定手段は、前記ステアリング操作子の回転軸方向の力に応じて、当該ステアリング操作子を運転者が押しているか引いているかを推定することを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
前記推定手段は、前記ステアリング操作子の回転軸方向の力、及び当該回転軸と直行する軸周りのモーメントに応じて、当該ステアリング操作子を運転者が片手操作しているか両手操作しているかを推定することを特徴とする請求項１又は２に記載のステアリング装置。
前記推定手段は、前記ステアリング操作子の回転軸周りのモーメント、及び当該回転軸と直行する軸方向の力に応じて、当該ステアリング操作子を運転者が片手操作しているか両手操作しているかを推定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のステアリング装置。
運転者のステアリング操作に応じてステアリング系統に補助操舵力を付与すると共に、当該ステアリング系統の粘性係数を変更可能な第１の制御手段を備え、
前記第１の制御手段は、前記推定手段が推定した前記ステアリング操作子に対する運転者の把持状態に応じて、前記補助操舵力及び前記粘性係数の少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のステアリング装置。
前記第１の制御手段は、前記推定手段で運転者が前記ステアリング操作子を引いていると推定されたときには、当該ステアリング操作子を押していると推定されるときよりも、前記粘性係数を大きくすることを特徴とする請求項５に記載のステアリング装置。
前記第１の制御手段は、前記推定手段で運転者が前記ステアリング操作子を片手操作していると推定されたときには、当該ステアリング操作子を両手操作していると推定されるときよりも、前記補助操舵力を大きくすることを特徴とする請求項５又は６に記載のステアリング装置。
前記第１の制御手段は、前記推定手段で運転者が前記ステアリング操作子を片手操作していると推定されたときには、当該ステアリング操作子を両手操作していると推定されるときよりも、前記粘性係数を大きくすることを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載のステアリング装置。
所定条件に応じて運転者の操舵角と車輪の転舵角との舵角比を変更すると共に、操舵角から転舵角までの伝達関数における周波数応答の位相及びゲインを変更可能な第２の制御手段を備え、
前記第２の制御手段は、前記推定手段が推定した前記ステアリング操作子に対する運転者の把持状態に応じて、前記位相及び前記ゲインの少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のステアリング装置。
前記第２の制御手段は、前記推定手段で運転者が前記ステアリング操作子を引いていると推定されたときには、当該ステアリング操作子を押していると推定されるときよりも、前記位相を遅らせることを特徴とする請求項９に記載のステアリング装置。
前記第２の制御手段は、前記推定手段で運転者が前記ステアリング操作子を引いていると推定されたときには、当該ステアリング操作子を押していると推定されるときよりも、前記ゲインを小さくすることを特徴とする請求項９又は１０に記載のステアリング装置。
前記第２の制御手段は、前記推定手段で運転者が前記ステアリング操作子を片手操作していると推定されたときには、当該ステアリング操作子を両手操作していると推定されるときよりも、前記位相を遅らせることを特徴とする請求項９〜１１の何れか一項に記載のステアリング装置。
車輪を操向するために運転者によって操作されるステアリング操作子と、該ステアリング操作子が操作されるときに当該ステアリング操作子に作用する分力のうち、当該ステアリング操作子の回転軸方向の力か、前記回転軸方向の力及び当該回転軸と直行する軸周りのモーメントか、前記回転軸周りのモーメント及び当該回転軸と直行する軸方向の力か、の少なくとも何れかを検出する検出手段と、該検出手段で検出した分力に応じて前記ステアリング操作子に対する運転者の把持状態を推定する推定手段と、を備えることを特徴とする自動車。
運転者によってステアリング操作子が操作されるときに当該ステアリング操作子に作用する分力のうち、当該ステアリング操作子の回転軸方向の力か、前記回転軸方向の力及び当該回転軸と直行する軸周りのモーメントか、前記回転軸周りのモーメント及び当該回転軸と直行する軸方向の力か、の少なくとも何れかを検出し、検出した分力に応じて前記ステアリング操作子に対する運転者の把持状態を推定することを特徴とするステアリング操作状態検出方法。