JP2009006742A - Steering device and setting method for steering reaction force - Google Patents

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英一 小野
Hiroshi Shimauchi
洋 嶋内
Daisuke Yamada
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress vibration level when vibration occurs with a steering wheel when hysteresis characteristic is given to a steering reaction force characteristic when feeding or getting back a turn of steering wheel. <P>SOLUTION: When a steering reaction force command value Tp* is on a second characteristic line (for example, B and D), the inclination of the steering reaction force command value Tp* is increased from K2 to K1 when the direction of feeding and returning of the steering wheel is changed. When the steering reaction force command value Tp* is on a first characteristic line (for example, A2), the inclination of the steering reaction force command value Tp* is decreased from K1 to K2 when a steering angle θh reaches the angle corresponding to the intersection of the first characteristic line and the second characteristic line. When the vibration level of the steering angle θh is not less than a predetermined level, the inclination on the first characteristic line is set to K3 smaller than K1. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、操舵装置及び操舵反力設定方法に関し、詳しくは、ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する車載用の操舵装置、及び車両のハンドルの操作に応じた操舵反力を設定する操舵反力設定方法に関する。   The present invention relates to a steering device and a steering reaction force setting method, and more specifically, an in-vehicle steering device that outputs a steering reaction force according to the operation of the steering wheel, and a steering reaction force according to the operation of the steering wheel of the vehicle. The present invention relates to a steering reaction force setting method.

従来、この種の操舵装置としては、下記特許文献1に開示されているように、ハンドルの操舵角とハンドルの切り増し切り戻しの判定結果とに基づいてヒステリシス特性をもって操舵反力を設定するものが提案されている。ここでのヒステリシス特性は、操舵角の変化に対して操舵反力が第1の傾きK1で変化する第1の特性と、操舵角の変化に対して操舵反力が第1の傾きK1よりも小さい第2の傾きK2で変化する第2の特性と、を含み、操舵角に対する操舵反力が第2の特性上にある場合にハンドルの切り増し切り戻しの方向が変化したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが第2の傾きK2から第1の傾きK1に変化し、操舵角に対する操舵反力が第1の特性上にある場合に操舵角が第1の特性と第2の特性との交点に相当する角度に到達したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが第1の傾きK1から第2の傾きK2に変化する特性である。この操舵装置では、第1の傾きK1の値を大きくすることで、剛性(ばね定数)の高いばね要素によってクーロン摩擦を近似したヒステリシスを操舵反力特性に与え、操舵速度に依存しないヒステリシス特性を再現している。   Conventionally, as this type of steering device, as disclosed in Patent Document 1 below, a steering reaction force is set with hysteresis characteristics based on the steering angle of the steering wheel and the determination result of the steering wheel turning back and forth. Has been proposed. The hysteresis characteristic here is the first characteristic in which the steering reaction force changes with the first inclination K1 with respect to the change in the steering angle, and the steering reaction force with respect to the change in the steering angle with respect to the first inclination K1. And a second characteristic that changes with a small second inclination K2, and when the steering reaction force with respect to the steering angle is on the second characteristic, the steering angle is increased and the return direction is changed. When the steering reaction force with respect to the steering angle changes from the second inclination K2 to the first inclination K1 and the steering reaction force with respect to the steering angle is on the first characteristic, the steering angle is the first characteristic and the second characteristic. When the angle corresponding to the intersection with is reached, the inclination of the steering reaction force with respect to the steering angle changes from the first inclination K1 to the second inclination K2. In this steering apparatus, by increasing the value of the first inclination K1, a hysteresis that approximates Coulomb friction is given to the steering reaction force characteristic by a spring element having a high rigidity (spring constant), and the hysteresis characteristic that does not depend on the steering speed is obtained. It is reproduced.

特許第3889916号公報Japanese Patent No. 3889916

上記の操舵装置において、ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサの最小分解能が十分に高くない場合は、ハンドルに自励振動が発生しやすくなり、自励振動のレベルが増大すると、運転者に不快感・違和感を与えることになる。ヒステリシス特性における第1の傾きK1の値を小さくすることで、自励振動のレベルを低減することが可能となるが、その反面、クーロン摩擦によるヒステリシス特性が十分に得られず、操舵フィーリングが低下するというトレードオフの関係となる。   In the above steering device, when the minimum resolution of the steering angle sensor for detecting the steering angle of the steering wheel is not sufficiently high, self-excited vibration is likely to be generated in the steering wheel. It will make you feel uncomfortable and uncomfortable. By reducing the value of the first slope K1 in the hysteresis characteristic, the level of self-excited vibration can be reduced, but on the other hand, the hysteresis characteristic due to Coulomb friction cannot be sufficiently obtained, and the steering feeling is reduced. This is a trade-off relationship of lowering.

本発明は、ハンドルの切り増し時と切り戻し時の操舵反力特性にヒステリシスを持たせる場合において、ハンドルに振動が発生したときの振動レベルを抑制することを目的とする。   An object of the present invention is to suppress the vibration level when vibration is generated in the steering wheel when hysteresis is given to the steering reaction force characteristics when the steering wheel is additionally turned and turned back.

本発明に係る操舵装置及び操舵反力設定方法は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。   The steering device and the steering reaction force setting method according to the present invention employ the following means in order to achieve the above-described object.

本発明に係る操舵装置は、ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する車載用の操舵装置であって、前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、該検出した操舵角に基づいてハンドルの切り増しと切り戻しとを判定する切増切戻判定手段と、前記検出した操舵角に基づいて操舵角の振動レベルを演算する振動レベル演算手段と、前記切増切戻判定手段による判定結果と前記検出された操舵角とに基づいてヒステリシス特性をもって目標操舵反力を設定する目標操舵反力設定手段と、該設定された目標操舵反力が出力されるよう操舵反力を出力する操舵反力出力手段と、を備え、前記ヒステリシス特性は、操舵角の変化に対して操舵反力が第1の傾きで変化する第1の特性と、操舵角の変化に対して操舵反力が前記第1の傾きよりも小さい第2の傾きで変化する第2の特性と、を含み、操舵角に対する操舵反力が前記第2の特性上にある場合にハンドルの切り増し切り戻しの方向が変化したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第2の傾きから前記第1の傾きに変化し、操舵角に対する操舵反力が前記第1の特性上にある場合に操舵角が該第1の特性と前記第2の特性との交点に相当する角度に到達したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第1の傾きから前記第2の傾きに変化する特性であり、前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルが所定レベル以上である場合は、前記第1の特性における操舵角に対する操舵反力の傾きを、前記第1の傾きより小さい第3の傾きに設定することを要旨とする。   The steering device according to the present invention is a vehicle-mounted steering device that outputs a steering reaction force corresponding to the operation of the steering wheel, and is based on the steering angle detection means that detects the steering angle of the steering wheel, and the detected steering angle. A turning-up / back-off judging means for judging whether the steering wheel is turned up and down, a vibration level computing means for computing a vibration level of the steering angle based on the detected steering angle, and a turning-up / back-back judging means Target steering reaction force setting means for setting the target steering reaction force with hysteresis characteristics based on the determination result and the detected steering angle, and outputting the steering reaction force so that the set target steering reaction force is output A steering reaction force output means, wherein the hysteresis characteristic includes a first characteristic in which the steering reaction force changes with a first inclination with respect to a change in the steering angle, and a steering reaction force with respect to a change in the steering angle. Smaller than the first inclination A second characteristic that changes with a second inclination, and when the steering reaction force with respect to the steering angle is on the second characteristic, the steering angle is increased and the return direction is changed. When the steering reaction force inclination with respect to the steering angle changes from the second inclination to the first inclination and the steering reaction force with respect to the steering angle is on the first characteristic, the steering angle is the first characteristic and the first characteristic. When the angle corresponding to the intersection with the second characteristic is reached, the inclination of the steering reaction force with respect to the steering angle is a characteristic that changes from the first inclination to the second inclination, and the target steering reaction force setting means When the vibration level calculated by the vibration level calculation means is equal to or higher than a predetermined level, the inclination of the steering reaction force with respect to the steering angle in the first characteristic is changed to a third inclination smaller than the first inclination. The gist is to set.

本発明の一態様では、前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルが前記所定レベル以上である場合は、操舵角がその振動中心を含む設定範囲内にある条件で、前記第1の特性における操舵角に対する操舵反力の傾きを前記第3の傾きに設定することが好適である。   In one aspect of the present invention, the target steering reaction force setting means has a steering angle within a set range including the vibration center when the vibration level calculated by the vibration level calculation means is equal to or greater than the predetermined level. It is preferable that the inclination of the steering reaction force with respect to the steering angle in the first characteristic is set to the third inclination under the condition.

本発明の一態様では、前記操舵角検出手段は、操舵角を所定の分解能Δθhで検出する手段であり、前記設定範囲は、操舵角の振動中心にΔθhを足した値をその上限とし、操舵角の振動中心からΔθhを引いた値をその下限とする範囲であることが好適である。   In one aspect of the present invention, the steering angle detecting means is means for detecting a steering angle with a predetermined resolution Δθh, and the setting range has an upper limit value obtained by adding Δθh to the vibration center of the steering angle. It is preferable that the lower limit is a value obtained by subtracting Δθh from the angular vibration center.

本発明の一態様では、前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルに応じて前記設定範囲を変更することが好適である。この態様では、前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルの増大に対して前記設定範囲を増大させることが好適である。   In one aspect of the present invention, it is preferable that the target steering reaction force setting unit changes the setting range according to the vibration level calculated by the vibration level calculation unit. In this aspect, it is preferable that the target steering reaction force setting means increases the setting range with respect to an increase in the vibration level calculated by the vibration level calculation means.

本発明の一態様では、前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルに応じて前記第3の傾きを変更することが好適である。この態様では、前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルの増大に対して前記第3の傾きを減少させることが好適である。   In one aspect of the present invention, it is preferable that the target steering reaction force setting unit changes the third inclination according to a vibration level calculated by the vibration level calculation unit. In this aspect, it is preferable that the target steering reaction force setting unit decreases the third inclination with respect to an increase in the vibration level calculated by the vibration level calculation unit.

本発明の一態様では、前記振動レベル演算手段は、前記操舵角検出手段で検出された操舵角に対して、前記第1の傾きまたは前記第2の傾きに基づいて決まるハンドルの共振周波数を含む帯域を通過させるフィルタ処理を行ってから、操舵角の振動レベルを演算することが好適である。この態様では、前記目標操舵反力設定手段は、操舵角に対する操舵反力が前記第1の特性上にあるか前記第2の特性上にあるかを判定し、前記振動レベル演算手段は、該判定結果に応じて前記フィルタ処理における通過帯域を変化させることが好適である。   In one aspect of the present invention, the vibration level calculation means includes a resonance frequency of a handle that is determined based on the first inclination or the second inclination with respect to the steering angle detected by the steering angle detection means. It is preferable to calculate the vibration level of the steering angle after performing a filter process for passing the band. In this aspect, the target steering reaction force setting means determines whether a steering reaction force with respect to a steering angle is on the first characteristic or the second characteristic, and the vibration level calculation means is It is preferable to change the pass band in the filter processing according to the determination result.

また、本発明に係る操舵反力設定方法は、車両のハンドルの操作に応じた操舵反力を設定する操舵反力設定方法であって、前記ハンドルの操舵角に基づいてハンドルの切り増しか切り戻しかを判定し、該判定結果と前記ハンドルの操舵角とに基づいてヒステリシス特性をもって操舵反力を設定する操舵反力設定方法において、前記ヒステリシス特性は、操舵角の変化に対して操舵反力が第1の傾きで変化する第1の特性と、操舵角の変化に対して操舵反力が前記第1の傾きよりも小さい第2の傾きで変化する第2の特性と、を含み、操舵角に対する操舵反力が前記第2の特性上にある場合にハンドルの切り増し切り戻しの方向が変化したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第2の傾きから前記第1の傾きに変化し、操舵角に対する操舵反力が前記第1の特性上にある場合に操舵角が該第1の特性と前記第2の特性との交点に相当する角度に到達したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第1の傾きから前記第2の傾きに変化する特性であり、前記操舵反力を設定する際には、前記ハンドルの操舵角に基づいて操舵角の振動レベルを演算し、該演算した振動レベルが所定レベル以上である場合は、前記第1の特性における操舵角に対する操舵反力の傾きを、前記第1の傾きより小さい第3の傾きに設定することを要旨とする。   The steering reaction force setting method according to the present invention is a steering reaction force setting method for setting a steering reaction force according to an operation of a steering wheel of a vehicle, wherein only the steering wheel is increased based on the steering angle of the steering wheel. In the steering reaction force setting method of determining whether to return and setting a steering reaction force with a hysteresis characteristic based on the determination result and the steering angle of the steering wheel, the hysteresis characteristic is a steering reaction force against a change in the steering angle. A first characteristic that changes with a first inclination, and a second characteristic that a steering reaction force changes with a second inclination that is smaller than the first inclination with respect to a change in steering angle. When the steering reaction force with respect to the angle is on the second characteristic and the direction of the steering wheel turning back and forth changes, the inclination of the steering reaction force with respect to the steering angle changes from the second inclination to the first inclination. To the steering angle When the steering reaction force is on the first characteristic, when the steering angle reaches an angle corresponding to the intersection of the first characteristic and the second characteristic, the inclination of the steering reaction force with respect to the steering angle is A characteristic that changes from the first inclination to the second inclination, and when setting the steering reaction force, the vibration level of the steering angle is calculated based on the steering angle of the steering wheel, and the calculated vibration When the level is equal to or higher than a predetermined level, the gist is to set the inclination of the steering reaction force with respect to the steering angle in the first characteristic to a third inclination smaller than the first inclination.

本発明によれば、ハンドルの切り増し時と切り戻し時の操舵反力特性にヒステリシスを持たせる場合において、ハンドルに振動が発生したときの振動レベルを抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the vibration level when vibration occurs in the steering wheel when hysteresis is given to the steering reaction force characteristics when the steering wheel is additionally turned and turned back.

以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る操舵装置20の概略構成を示す図である。本実施形態に係る操舵装置20は、車両に搭載されるものであり、図示するように、運転者により操作されるハンドル22と、ハンドル22の角度(操舵角)を検出する操舵角センサ24と、ハンドル22のトルク(操舵反力)を検出するトルクセンサ26と、運転者によるハンドル22の操作に応じてハンドル22にトルクを作用させることでハンドル22の操舵反力を模擬する反力モータ40と、ハンドル22の操舵角に応じて操舵輪30,32の切り角を変更するための出力トルクを減速機34を介してラック36に伝達して操舵輪30,32へ出力する転舵モータ42と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット50と、を備える。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a steering device 20 according to an embodiment of the present invention. A steering device 20 according to the present embodiment is mounted on a vehicle. As shown in the figure, a steering wheel 22 operated by a driver, a steering angle sensor 24 for detecting an angle (steering angle) of the steering wheel 22, and A torque sensor 26 for detecting the torque (steering reaction force) of the handle 22 and a reaction force motor 40 for simulating the steering reaction force of the handle 22 by applying a torque to the handle 22 in accordance with the operation of the handle 22 by the driver. And a steering motor 42 that transmits an output torque for changing the turning angle of the steering wheels 30 and 32 according to the steering angle of the steering wheel 22 to the rack 36 via the reduction gear 34 and outputs the output torque to the steering wheels 30 and 32. And an electronic control unit 50 for controlling the entire apparatus.

電子制御ユニット50は、CPU52を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したROM54と、一時的にデータを記憶するRAM56と、入出力ポート(図示せず)と、を備える。この電子制御ユニット50には、操舵角センサ24からの操舵角θh、トルクセンサ26からのトルクTh、及び車速センサ58からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット50からは、反力モータ40及び転舵モータ42への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。   The electronic control unit 50 is configured as a microprocessor centered on a CPU 52, and includes a ROM 54 that stores a processing program, a RAM 56 that temporarily stores data, and an input / output port (not shown). A steering angle θh from the steering angle sensor 24, a torque Th from the torque sensor 26, a vehicle speed V from the vehicle speed sensor 58, and the like are input to the electronic control unit 50 through an input port. Further, the electronic control unit 50 outputs drive signals to the reaction force motor 40 and the steering motor 42 through the output port.

図2は、操舵装置20の電子制御ユニット50が操舵反力指令値Tp*を演算する操舵反力指令値演算ブロック60として動作するときの制御ブロックを例示する説明図である。図示するように、操舵反力指令値演算ブロック60は、入力した操舵角θhに基づいてハンドル22の切り増しと切り戻しとを判定する切り増し切り戻し判定部62と、入力した操舵角θhに基づいてハンドル22(操舵角θh)の振動のレベル(振幅)を検出する振動レベル検出部64と、切り増し切り戻し判定部62の判定結果と振動レベル検出部64で検出された振動レベルと操舵角θhと車速Vとに基づいて操舵反力指令値Tp*を演算する操舵反力指令値演算部66と、を有する。電子制御ユニット50では、この操舵反力指令値演算ブロック60により演算された操舵反力指令値Tp*とトルクセンサ26により検出されるトルクThとに基づいてハンドル22に作用する操舵反力が操舵反力指令値Tp*となるよう反力モータ40を駆動制御する。ただし、ここでは、トルクセンサ26を用いずに操舵反力指令値Tp*のみに基づいて反力モータ40を駆動制御してもよい。なお、操舵角θhは、操舵角センサ24により所定の分解能(最小分解能)Δθhで検出される。   FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a control block when the electronic control unit 50 of the steering device 20 operates as the steering reaction force command value calculation block 60 for calculating the steering reaction force command value Tp *. As shown in the figure, the steering reaction force command value calculation block 60 is configured to add an increase / return determination unit 62 that determines whether the handle 22 is increased or decreased based on the input steering angle θh, and to input the steering angle θh. Based on the vibration level detection unit 64 that detects the vibration level (amplitude) of the steering wheel 22 (steering angle θh), the determination result of the additional switching / return determination unit 62, the vibration level detected by the vibration level detection unit 64, and the steering A steering reaction force command value calculation unit 66 for calculating a steering reaction force command value Tp * based on the angle θh and the vehicle speed V. In the electronic control unit 50, the steering reaction force acting on the handle 22 is steered based on the steering reaction force command value Tp * calculated by the steering reaction force command value calculation block 60 and the torque Th detected by the torque sensor 26. The reaction force motor 40 is driven and controlled so that the reaction force command value Tp * is obtained. However, here, the reaction force motor 40 may be driven and controlled based only on the steering reaction force command value Tp * without using the torque sensor 26. The steering angle θh is detected by the steering angle sensor 24 with a predetermined resolution (minimum resolution) Δθh.

操舵反力指令値演算ブロック60における切り増し切り戻し判定部62では、操舵角センサ24により検出される操舵角θhに基づいて、ハンドル22が切り増し状態にあるか切り戻し状態にあるかが判定される。より具体的には、前回入力した操舵角θhと今回入力した操舵角θhとの差の符号、すなわち正負により切り増しか切り戻しかが判定される。   The increase / return determination unit 62 in the steering reaction force command value calculation block 60 determines whether the handle 22 is in the increased state or the reverted state based on the steering angle θh detected by the steering angle sensor 24. Is done. More specifically, the sign of the difference between the steering angle θh input last time and the steering angle θh input this time, that is, whether it is increased or decreased is determined by positive / negative.

振動レベル検出部64では、入力した操舵角θhに対して、設定された周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ処理を行う。ここでは、ハンドル22の慣性と剛性とに基づいて決まるハンドル22の共振周波数を含む周波数帯域を通過させるようにバンドパスフィルタの通過帯域が設定されることで、ハンドル22の共振周波数に対応する操舵角θhの周波数成分が抽出される。バンドパスフィルタ処理後の操舵角θhは、振動レベル検出部64により振動レベルを検出するために自乗処理が行われた後にローパスフィルタ処理が施される。この処理によって、ハンドル22の共振周波数に対応する操舵角θhの振動レベルが演算される。   The vibration level detection unit 64 performs a band pass filter process for passing the set frequency band with respect to the input steering angle θh. Here, the band corresponding to the resonance frequency of the handle 22 is set by setting the pass band of the band-pass filter so as to pass the frequency band including the resonance frequency of the handle 22 determined based on the inertia and rigidity of the handle 22. The frequency component of the angle θh is extracted. The steering angle θh after the band-pass filter process is subjected to a low-pass filter process after a square process is performed by the vibration level detector 64 to detect the vibration level. By this process, the vibration level of the steering angle θh corresponding to the resonance frequency of the handle 22 is calculated.

操舵反力指令値演算部66では、切り増し切り戻し判定部62の判定結果と振動レベル検出部64で検出された振動レベルと操舵角θhと車速Vとに基づいてハンドル22に作用する操舵反力が図3に例示するようなヒステリシス特性を持つように操舵反力指令値Tp*を演算する。図3中、横軸は操舵角θhであり、縦軸は操舵反力Tpである。図3に例示するヒステリシス特性は、操舵角θhの変化に対して操舵反力Tpが傾きK1で変化する直線A,C(第1の特性線)と、操舵角θhの変化に対して操舵反力Tpが傾きK2(K2<K1)で変化する直線B,D(第2の特性線)とを含む特性である。また、図3において、直線Bの切片はT0であり、直線Dの切片は−T0である。以下、操舵反力指令値演算部66が操舵反力指令値Tp*を演算する処理について説明する。なお、操舵反力指令値Tp*は、ハンドル22を右に回転させたときと左に回転させたときとで符号が異なるだけで同様に演算されるから、操舵角θhが正の方向(実施形態ではハンドル22を左に回転したとき)について説明する。また、説明の容易のために、車速Vを用いずに操舵反力指令値Tp*を演算する処理について説明する。   In the steering reaction force command value calculation unit 66, the steering reaction force acting on the steering wheel 22 based on the determination result of the additional switching / return determination unit 62, the vibration level detected by the vibration level detection unit 64, the steering angle θh, and the vehicle speed V. The steering reaction force command value Tp * is calculated so that the force has a hysteresis characteristic as illustrated in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis is the steering angle θh, and the vertical axis is the steering reaction force Tp. The hysteresis characteristic illustrated in FIG. 3 includes the straight lines A and C (first characteristic lines) in which the steering reaction force Tp changes with the inclination K1 with respect to the change in the steering angle θh, and the steering reaction with respect to the change in the steering angle θh. This is a characteristic including straight lines B and D (second characteristic lines) in which the force Tp changes with a slope K2 (K2 <K1). In FIG. 3, the intercept of the straight line B is T0, and the intercept of the straight line D is -T0. Hereinafter, processing in which the steering reaction force command value calculation unit 66 calculates the steering reaction force command value Tp * will be described. The steering reaction force command value Tp * is calculated in the same way except that the sign differs between when the handle 22 is rotated to the right and when the handle 22 is rotated to the left. In the embodiment, the case where the handle 22 is rotated to the left will be described. For ease of explanation, a process for calculating the steering reaction force command value Tp * without using the vehicle speed V will be described.

ハンドル22の切り始めの操舵角θhが値0から傾きK1の直線上で直線Bと交差する角度θ1に至るまでは、操舵角θhと操舵反力Tpとを横軸と縦軸としたときの座標上で傾きK1で原点を通る直線の関係として操舵反力指令値Tp*を演算する。即ち、次式(1)として操舵反力指令値Tp*を演算するのである。   When the steering angle θh at the start of turning of the steering wheel 22 reaches the angle θ1 that intersects the straight line B on the straight line with the inclination K1 from the value 0, the steering angle θh and the steering reaction force Tp are set as the horizontal axis and the vertical axis. A steering reaction force command value Tp * is calculated as a straight line relationship passing through the origin with an inclination K1 on the coordinates. That is, the steering reaction force command value Tp * is calculated as the following equation (1).

Tp*=K1・θh (1)   Tp * = K1 · θh (1)

操舵角θhが角度θ1を超えた後の切り増しのときには、操舵角θhが最小分解能Δθhずつ切り増しが行われる毎に次式(2)で計算されるΔTずつ加算する。即ち、最小分解能Δθhのn倍だけ切り増しされたときは、式(3)により操舵反力指令値Tp*を演算する。   When the steering angle θh is increased after exceeding the angle θ1, every time the steering angle θh is increased by the minimum resolution Δθh, ΔT calculated by the following equation (2) is added. That is, when the value is increased by n times the minimum resolution Δθh, the steering reaction force command value Tp * is calculated by the equation (3).

ΔT=K2・Δθh (2)
Tp*=K1・θ1+n・ΔT
=K2・(θ1+n・Δθh)+(K1−K2)・θ1 (3)
ΔT = K2 · Δθh (2)
Tp * = K1 · θ1 + n · ΔT
= K2 · (θ1 + n · Δθh) + (K1−K2) · θ1 (3)

最小分解能Δθhずつ操舵角θhが増加したときの操舵反力指令値Tp*が設定される様子を図4に示す。図示するように、操舵角θhが角度θ1を越えた後は、演算された操舵反力指令値Tp*は、傾きK2の直線B(第2の特性線)上の値となる。なお、式(3)中の右辺第2項の(K1−K2)・θ1は、図3における直線Bの切片T0となっている。   FIG. 4 shows how the steering reaction force command value Tp * is set when the steering angle θh increases by the minimum resolution Δθh. As shown in the figure, after the steering angle θh exceeds the angle θ1, the calculated steering reaction force command value Tp * is a value on the straight line B (second characteristic line) of the slope K2. Note that (K1−K2) · θ1 in the second term on the right side in Equation (3) is the intercept T0 of the straight line B in FIG.

操舵角θhが角度θ1より大きな角度θ2の状態からハンドル22が切り戻されたときには、次式(5)により操舵反力指令値Tp*は演算される。   When the steering wheel 22 is turned back from the state where the steering angle θh is larger than the angle θ1, the steering reaction force command value Tp * is calculated by the following equation (5).

Tp*=K1・θh−(K1−K2)・(θ2−θ1) (5)   Tp * = K1 · θh− (K1−K2) · (θ2−θ1) (5)

切り戻しが判定される直前の操舵反力指令値Tp*は、前述の切り増しの演算により図4における直線B上のポイントB2の値となっている。切り戻しが開始されると、式(5)により操舵反力指令値Tp*は計算され、操舵反力指令値Tp*は、図4におけるポイントB2を通る傾きK1の直線A2(第1の特性線)上の値となる。そして、操舵角θhが直線A2上において直線Bとの交点B2から直線Dとの交点D2に到達するのに要する角度だけ小さくなるまで、式(5)により操舵反力指令値Tp*が演算される。このように、操舵角θhに対する操舵反力指令値Tp*が第2の特性線(例えば直線B)上にある場合にハンドル22の切り増し切り戻しの方向が変化したときは、操舵反力指令値Tp*が第1の特性線(例えば直線A2)上の値となり、操舵角θhに対する操舵反力指令値Tp*の傾きがK2からK1に変化(増大)する。ここでの傾きK2の直線Bは、切り増し時の操舵反力特性に相当し、傾きK1の直線A2は、クーロン摩擦に対応する操舵反力を与えるための操舵反力特性に相当する。傾きK1の値を大きくすることで、剛性(ばね定数)の高いばね要素によってクーロン摩擦を近似したヒステリシスを得ることができる。   The steering reaction force command value Tp * immediately before the determination of the switchback is the value of the point B2 on the straight line B in FIG. When the switchback is started, the steering reaction force command value Tp * is calculated by the equation (5), and the steering reaction force command value Tp * is a straight line A2 (first characteristic) of the slope K1 passing through the point B2 in FIG. Value on line). Then, the steering reaction force command value Tp * is calculated by the equation (5) until the steering angle θh is reduced by the angle required to reach the intersection D2 with the straight line D from the intersection B2 with the straight line B on the straight line A2. The As described above, when the steering reaction force command value Tp * with respect to the steering angle θh is on the second characteristic line (for example, the straight line B), the steering reaction force command is changed when the direction of the additional turning back of the handle 22 is changed. The value Tp * becomes a value on the first characteristic line (for example, the straight line A2), and the inclination of the steering reaction force command value Tp * with respect to the steering angle θh changes (increases) from K2 to K1. Here, the straight line B with the inclination K2 corresponds to the steering reaction force characteristic at the time of addition, and the straight line A2 with the inclination K1 corresponds to the steering reaction force characteristic for applying the steering reaction force corresponding to the Coulomb friction. By increasing the value of the slope K1, it is possible to obtain a hysteresis approximating Coulomb friction by a spring element having a high rigidity (spring constant).

次に、操舵角θhが、図4における直線A2と直線Dとの交点D2に相当する角度θ3まで切り戻されたときを考える。この角度θ3から更に切り戻しがなされると、操舵角θhが最小分解能Δθhずつ切り戻しが行われる毎に前述の式(2)で計算されるΔTずつ減算する。即ち、角度θ3から最小分解能Δθhのm倍だけ切り戻されたときは、次式(6)により操舵反力指令値Tp*が演算されるのである。   Next, consider a case where the steering angle θh is cut back to an angle θ3 corresponding to the intersection D2 between the straight line A2 and the straight line D in FIG. When further turning back is performed from this angle θ3, every time the steering angle θh is turned back by the minimum resolution Δθh, ΔT calculated by the above equation (2) is subtracted. That is, when the angle θ3 is switched back by m times the minimum resolution Δθh, the steering reaction force command value Tp * is calculated by the following equation (6).

Tp*=−T0+K2・(θ3−m・Δθh) (6)   Tp * = − T0 + K2 · (θ3−m · Δθh) (6)

最小分解能Δθhずつ操舵角θhが減少したときの操舵反力指令値Tp*が設定される様子を図4に示す。図示するように、操舵角θhが角度θ3から減少した後は、演算された操舵反力指令値Tp*は、傾きK2の直線D(第2の特性線)上の値となる。このように、操舵角θhに対する操舵反力指令値Tp*が第1の特性線(例えば直線A2)上にある場合に操舵角θhが第1の特性線と第2の特性線との交点に相当する角度(例えば直線A2と直線Dとの交点D2に相当する角度θ3)に到達したときは、操舵反力指令値Tp*が第2の特性線(例えば直線D)上の値となり、操舵角θhに対する操舵反力指令値Tp*の傾きがK1からK2に変化(減少)する。ここでの傾きK2の直線Dは、切り戻し時の操舵反力特性に相当する。本実施形態では、操舵角θhと切り増し切り戻しの判定結果とに基づいて操舵反力指令値Tp*を設定することで、ヒステリシス特性における現在の状態(操舵角θh及び操舵反力Tpが直線A,B,C,Dのどの位置にあるか)を的確に把握しながら、操舵速度に依存しないクーロン摩擦によるヒステリシス特性を再現することができる。   FIG. 4 shows how the steering reaction force command value Tp * is set when the steering angle θh decreases by the minimum resolution Δθh. As shown in the drawing, after the steering angle θh is decreased from the angle θ3, the calculated steering reaction force command value Tp * becomes a value on the straight line D (second characteristic line) of the slope K2. Thus, when the steering reaction force command value Tp * with respect to the steering angle θh is on the first characteristic line (for example, the straight line A2), the steering angle θh is at the intersection of the first characteristic line and the second characteristic line. When the corresponding angle (for example, the angle θ3 corresponding to the intersection D2 of the straight line A2 and the straight line D) is reached, the steering reaction force command value Tp * becomes a value on the second characteristic line (for example, the straight line D), and the steering is performed. The inclination of the steering reaction force command value Tp * with respect to the angle θh changes (decreases) from K1 to K2. The straight line D with the inclination K2 here corresponds to the steering reaction force characteristic at the time of switching back. In the present embodiment, the steering reaction force command value Tp * is set based on the steering angle θh and the determination result of the additional turning back, whereby the current state in the hysteresis characteristic (the steering angle θh and the steering reaction force Tp are linear) It is possible to reproduce the hysteresis characteristic due to Coulomb friction that does not depend on the steering speed while accurately grasping the position (A, B, C, D).

操舵角センサ24の最小分解能Δθhが十分に高くない場合は、ハンドル22に自励振動が発生しやすくなり、自励振動のレベルが増大すると、運転者に不快感・違和感を与えることになる。特に、ハンドル22の手放し状態や軽く手を添えて保舵している状態等の操舵反力Tpの絶対値が小さいときに自励振動が発生しやすくなる。そこで、本実施形態では、振動レベル検出部64で検出された振動レベルが所定レベル以上である場合は、操舵反力指令値演算部66は、第1の特性線(例えば特性線A,A2,C)における傾き(操舵角θhに対する操舵反力Tpの傾き)をK1より小さいK3に設定する。これによって、ハンドル22の自励振動のレベルを抑制する。一方、振動レベル検出部64で検出された振動レベルが所定レベルより低い場合は、操舵反力指令値演算部66は、第1の特性線における傾きをK1に設定する。   When the minimum resolution Δθh of the steering angle sensor 24 is not sufficiently high, self-excited vibration is likely to occur in the steering wheel 22, and when the level of the self-excited vibration increases, the driver feels uncomfortable and uncomfortable. In particular, self-excited vibration is likely to occur when the absolute value of the steering reaction force Tp is small, such as when the steering wheel 22 is released or when the steering wheel 22 is held lightly. Therefore, in the present embodiment, when the vibration level detected by the vibration level detection unit 64 is equal to or higher than a predetermined level, the steering reaction force command value calculation unit 66 sets the first characteristic line (for example, the characteristic lines A, A2, and A2). The inclination at C) (the inclination of the steering reaction force Tp with respect to the steering angle θh) is set to K3 smaller than K1. Thereby, the level of self-excited vibration of the handle 22 is suppressed. On the other hand, when the vibration level detected by the vibration level detection unit 64 is lower than the predetermined level, the steering reaction force command value calculation unit 66 sets the inclination of the first characteristic line to K1.

前述のように、振動レベル検出部64は、ハンドル22の共振周波数に対応する操舵角θhの振動レベルを検出する。操舵角θhに対する操舵反力指令値Tp*が第1の特性線(例えば直線A,A2,C)上にある場合は、ハンドル22の剛性(ばね定数)は傾きK1で表され、ハンドル22の共振周波数(角周波数)ω1は次式(7)で表される。一方、操舵角θhに対する操舵反力指令値Tp*が第2の特性線(例えば直線B,D)上にある場合は、ハンドル22の剛性は傾きK2で表され、ハンドル22の共振周波数(角周波数)ω2は次式(8)で表される。式(7)、(8)において、Jhはハンドル22の慣性モーメントである。   As described above, the vibration level detector 64 detects the vibration level of the steering angle θh corresponding to the resonance frequency of the handle 22. When the steering reaction force command value Tp * with respect to the steering angle θh is on a first characteristic line (for example, straight lines A, A2, and C), the rigidity (spring constant) of the handle 22 is represented by an inclination K1. The resonance frequency (angular frequency) ω1 is expressed by the following equation (7). On the other hand, when the steering reaction force command value Tp * with respect to the steering angle θh is on the second characteristic line (for example, straight lines B and D), the rigidity of the handle 22 is represented by the inclination K2, and the resonance frequency (angle) of the handle 22 is expressed. (Frequency) ω2 is expressed by the following equation (8). In equations (7) and (8), Jh is the moment of inertia of the handle 22.

ω1=(K1/Jh)0.5 (7)
ω2=(K2/Jh)0.5 (8)
ω1 = (K1 / Jh) 0.5 (7)
ω2 = (K2 / Jh) 0.5 (8)

式(7)、(8)に示すように、ハンドル22の共振周波数は、傾きK1または傾きK2に基づいて決まる。ハンドル22の共振周波数に対応する操舵角θhの振動レベルを精度よく検出するためには、振動レベル検出部64は、ハンドル22の共振周波数ω1,ω2を含む周波数帯域を通過させる(ω1,ω2に対応する周波数成分を抽出する)ように、バンドパスフィルタ処理における通過帯域を設定することが好ましい。   As shown in equations (7) and (8), the resonance frequency of the handle 22 is determined based on the inclination K1 or the inclination K2. In order to detect the vibration level of the steering angle θh corresponding to the resonance frequency of the handle 22 with high accuracy, the vibration level detector 64 allows a frequency band including the resonance frequencies ω1 and ω2 of the handle 22 to pass (in ω1 and ω2). It is preferable to set the pass band in the band pass filter processing so that the corresponding frequency component is extracted.

図5に示すように、操舵角θhが角度θ2から若干切り戻された角度θ4で保舵されたときに、ハンドル22の慣性Jhと剛性K1に応じた共振現象(自励振動)が発生し、振動レベル検出部64で検出された振動レベルが所定レベル以上になった例を考える。ここでは、操舵反力指令値演算部66は、操舵角θhがその振動中心θ4を含む設定範囲内にある条件で、第1の特性線A2における傾き(操舵角θhに対する操舵反力Tpの傾き)をK1より小さいK3に設定する。これによって、操舵反力指令値Tp*の最小単位をK1・ΔθhからK3・Δθhに小さくすることができ、ハンドル22に振動が発生したときの振動レベルを速やかに抑制することができる。ここでの設定範囲については、例えば図5に示すように、動作点θ4を振動中心として操舵角センサ24の最小分解能Δθhだけプラスマイナスしたθ4−Δθh(下限値)からθ4+Δθh(上限値)までの範囲とすることができる。一方、操舵角θhがθ4−Δθhを下限値としθ4+Δθhを上限値とする設定範囲から外れる条件では、図5に示すように、第1の特性線A2における傾きはK1に設定される。これによって、クーロン摩擦による摩擦感を運転者に与えることができる。なお、振動レベル検出部64は、例えば操舵角θhの振動波形(時系列波形)に基づいて動作点(操舵角θhの振動中心)θ4を検出することができる。   As shown in FIG. 5, when the steering angle θh is held at an angle θ4 slightly cut back from the angle θ2, a resonance phenomenon (self-excited vibration) corresponding to the inertia Jh and the rigidity K1 of the handle 22 occurs. Consider an example in which the vibration level detected by the vibration level detector 64 is equal to or higher than a predetermined level. In this case, the steering reaction force command value calculation unit 66 has an inclination in the first characteristic line A2 (an inclination of the steering reaction force Tp with respect to the steering angle θh) under the condition that the steering angle θh is within a setting range including the vibration center θ4. ) Is set to K3 smaller than K1. Thus, the minimum unit of the steering reaction force command value Tp * can be reduced from K1 · Δθh to K3 · Δθh, and the vibration level when vibration occurs in the handle 22 can be quickly suppressed. For example, as shown in FIG. 5, the setting range here is from θ4−Δθh (lower limit value) to θ4 + Δθh (upper limit value) that is plus or minus the minimum resolution Δθh of the steering angle sensor 24 with the operating point θ4 as the vibration center. It can be a range. On the other hand, when the steering angle θh is out of the setting range where θ4−Δθh is the lower limit and θ4 + Δθh is the upper limit, as shown in FIG. 5, the slope of the first characteristic line A2 is set to K1. As a result, it is possible to give the driver a feeling of friction due to Coulomb friction. Note that the vibration level detection unit 64 can detect the operating point (vibration center of the steering angle θh) θ4 based on, for example, a vibration waveform (time-series waveform) of the steering angle θh.

さらに、操舵角θhが角度θ4の状態からハンドル22が切り戻されたときには、操舵角θhが特性A2(傾きK1の直線)上において直線Dとの交点D2に到達するのに要する角度だけ小さくなるまで、次式(9)により操舵反力指令値Tp*は演算される。式(9)において、T2は角度θ4での操舵反力指令値(図5参照)である。   Furthermore, when the steering wheel 22 is turned back from the state where the steering angle θh is the angle θ4, the steering angle θh is reduced by an angle required to reach the intersection D2 with the straight line D on the characteristic A2 (straight line of the inclination K1). Until then, the steering reaction force command value Tp * is calculated by the following equation (9). In Equation (9), T2 is a steering reaction force command value at an angle θ4 (see FIG. 5).

Tp*=T2−K3・Δθh−K1・(θ4−θh−Δθh) (9)   Tp * = T2−K3 · Δθh−K1 · (θ4−θh−Δθh) (9)

操舵角θhが角度θ4の状態から運転者がハンドル22を手放した場合、操舵角θhは、次式(10)で表されるハンドル22の運動方程式に従って角度θ5(図5参照)に収束する。ただし、操舵角θhに対する操舵反力Tpの傾き(剛性)K1は大きい値であるため、ハンドル22には振動が発生する。なお、式(10)において、dθh/dtは操舵角速度(操舵角θhの時間微分)、d2θh/dt2は操舵角加速度(操舵角速度の時間微分)、chはハンドル22の粘性摩擦係数である。 When the driver releases the handle 22 when the steering angle θh is the angle θ4, the steering angle θh converges to the angle θ5 (see FIG. 5) according to the equation of motion of the handle 22 expressed by the following equation (10). However, since the inclination (rigidity) K1 of the steering reaction force Tp with respect to the steering angle θh is a large value, the handle 22 vibrates. In equation (10), dθh / dt is the steering angular velocity (time derivative of the steering angle θh), d 2 θh / dt 2 is the steering angular acceleration (time derivative of the steering angular velocity), and ch is the viscous friction coefficient of the handle 22. is there.

Jh・d2θh/dt2=K1・(θh−θ5)−ch・dθh/dt (10) Jh · d 2 θh / dt 2 = K1 · (θh−θ5) −ch · dθh / dt (10)

角度θ5の近傍における剛性(操舵角θhに対する操舵反力Tpの傾き)をK1のままに設定した場合は、図6に示すように、操舵反力指令値Tp*の最小単位K1・Δθhが大きくなり、操舵角θhが制御によるハンチングを起こし、ハンドル22の振動が減衰しにくくなる。これに対して本実施形態では、振動レベル検出部64で検出された振動レベルが所定レベル以上になると、動作点θ5の近傍(例えばθ5−Δθhを下限としθ5+Δθhを上限とする範囲)における剛性、つまり操舵角θhに対する操舵反力Tpの傾きがK1より小さいK3に設定されるため、図7に示すように、操舵反力指令値Tp*の最小単位をK3・Δθhに小さくすることができる。その結果、操舵角θhが制御によるハンチングを起こすことなく、ハンドル22の振動を速やかに抑制することができる。さらに、操舵反力指令値Tp*の最小単位が小さいため、運転者がハンドル22に触れているときもハンドル22のトルク変動が気にならないという効果も生じる。そのためには、トルク変動分K3・Δθhが運転者の感じることができるトルク変動より小さくなるように傾きK3の値を設定することが好ましい。また、運転者が操舵を行おうとして腕の筋肉がある程度緊張状態になると、ハンドル回転方向の等価慣性が大きくなり、ハンドル22の自励振動は減衰する。本実施形態では、振動レベル検出部64で検出された振動レベルが所定レベルより低いときは、動作点θ5周りの剛性(操舵角θhに対する操舵反力Tpの傾き)はK3より大きいK1に設定されるため、ハンドル22を操作する運転者は、クーロン摩擦による摩擦感を十分に感じることができる。   When the stiffness in the vicinity of the angle θ5 (the inclination of the steering reaction force Tp with respect to the steering angle θh) is set to K1, the minimum unit K1 · Δθh of the steering reaction force command value Tp * is large as shown in FIG. Thus, the steering angle θh causes hunting by the control, and the vibration of the handle 22 becomes difficult to attenuate. On the other hand, in the present embodiment, when the vibration level detected by the vibration level detection unit 64 is equal to or higher than a predetermined level, the rigidity in the vicinity of the operating point θ5 (for example, a range in which θ5-Δθh is the lower limit and θ5 + Δθh is the upper limit), That is, since the inclination of the steering reaction force Tp with respect to the steering angle θh is set to K3 smaller than K1, the minimum unit of the steering reaction force command value Tp * can be reduced to K3 · Δθh as shown in FIG. As a result, the vibration of the handle 22 can be quickly suppressed without causing the hunting by the control of the steering angle θh. Further, since the minimum unit of the steering reaction force command value Tp * is small, there is an effect that the torque fluctuation of the steering wheel 22 is not concerned even when the driver is touching the steering wheel 22. For this purpose, it is preferable to set the value of the slope K3 so that the torque fluctuation K3 · Δθh is smaller than the torque fluctuation that the driver can feel. Further, when the driver tries to steer and the arm muscles are in a certain tension state, the equivalent inertia in the direction of rotation of the handle increases, and the self-excited vibration of the handle 22 is attenuated. In the present embodiment, when the vibration level detected by the vibration level detector 64 is lower than a predetermined level, the rigidity around the operating point θ5 (the inclination of the steering reaction force Tp with respect to the steering angle θh) is set to K1, which is larger than K3. Therefore, the driver who operates the handle 22 can sufficiently feel the friction feeling due to Coulomb friction.

以上説明したように、本実施形態によれば、操舵速度に依存しないクーロン摩擦によるヒステリシス特性を再現することができるとともに、ハンドル22に自励振動が生じたときの振動レベルを速やかに抑制することができる。その結果、良好な操舵フィーリングを得ることができる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to reproduce the hysteresis characteristic due to Coulomb friction that does not depend on the steering speed, and to quickly suppress the vibration level when self-excited vibration occurs in the handle 22. Can do. As a result, a good steering feeling can be obtained.

以上の説明では、説明の容易のために、車速Vを考慮せずに操舵反力指令値Tp*を演算するものとした。ただし、実施形態に係る操舵装置20では、図3〜5における特性線A,A2,Cの傾きK1や特性線B,Dの傾きK2、及び切片T0,−T0を車速Vに応じて変更するものとして操舵反力指令値Tp*を演算することができる。   In the above description, for easy explanation, the steering reaction force command value Tp * is calculated without considering the vehicle speed V. However, in the steering apparatus 20 according to the embodiment, the slope K1 of the characteristic lines A, A2, and C, the slope K2 of the characteristic lines B and D, and the intercepts T0 and -T0 in FIGS. As a result, the steering reaction force command value Tp * can be calculated.

また、本実施形態では、振動レベル検出部64で検出された振動レベルが所定レベル以上である場合は、操舵反力指令値演算部66は、この振動レベルに応じて傾きK3の値を変更することもできる。例えば、振動レベル検出部64で検出された振動レベルが大きいほど、傾きK3の値を小さくすることもできる。このように、振動レベル検出部64で検出された振動レベルの増大に対して傾きK3の値を減少させることで、ハンドル22の振動レベルが大きいときにハンドル22の振動を速やかに抑制することができるとともに、ハンドル22の振動レベルが小さいときにクーロン摩擦による摩擦感を十分に運転者に与えることができる。   In the present embodiment, when the vibration level detected by the vibration level detection unit 64 is equal to or higher than a predetermined level, the steering reaction force command value calculation unit 66 changes the value of the inclination K3 according to the vibration level. You can also. For example, the value of the slope K3 can be reduced as the vibration level detected by the vibration level detector 64 increases. Thus, by reducing the value of the inclination K3 with respect to the increase in the vibration level detected by the vibration level detection unit 64, the vibration of the handle 22 can be quickly suppressed when the vibration level of the handle 22 is large. In addition, when the vibration level of the handle 22 is small, the driver can be given a sufficient feeling of friction due to Coulomb friction.

以上の説明では、振動レベル検出部64で検出された振動レベルが所定レベル以上である場合は、操舵角の振動中心(例えば図5のθ4)から最小分解能Δθhを引いた値θ4−Δθhを下限とし、操舵角の振動中心θ4に最小分解能Δθhを足した値θ4+Δθhを上限とする範囲において、第1の特性線(例えば特性線A,A2,C)の傾きをK3に設定するものとした。ただし、本実施形態では、振動レベル検出部64で検出された振動レベルが所定レベル以上である場合は、操舵反力指令値演算部66は、この振動レベルに応じて第1の特性線(例えば特性線A,A2,C)の傾きをK3に小さくする操舵角θhの範囲を変化させることもできる。例えば、振動レベル検出部64で検出された振動レベルが大きいほど、第1の特性線の傾きをK3に小さくする操舵角θhの範囲を広げることもできる。このように、振動レベル検出部64で検出された振動レベルの増大に対して第1の特性線の傾きをK3に小さくする操舵角θhの範囲を増大させることによっても、ハンドル22の振動レベルが大きいときにハンドル22の振動を速やかに抑制することができるとともに、ハンドル22の振動レベルが小さいときにクーロン摩擦による摩擦感を十分に運転者に与えることができる。   In the above description, when the vibration level detected by the vibration level detection unit 64 is equal to or higher than the predetermined level, the value θ4-Δθh obtained by subtracting the minimum resolution Δθh from the vibration center of the steering angle (for example, θ4 in FIG. 5) is set to the lower limit. The slope of the first characteristic line (for example, characteristic lines A, A2, and C) is set to K3 within a range in which the upper limit is a value θ4 + Δθh obtained by adding the minimum resolution Δθh to the vibration center θ4 of the steering angle. However, in the present embodiment, when the vibration level detected by the vibration level detection unit 64 is equal to or higher than a predetermined level, the steering reaction force command value calculation unit 66 responds to the first characteristic line (for example, It is also possible to change the range of the steering angle θh that reduces the inclination of the characteristic lines A, A2, C) to K3. For example, the greater the vibration level detected by the vibration level detection unit 64, the wider the range of the steering angle θh that makes the inclination of the first characteristic line smaller to K3. As described above, the vibration level of the steering wheel 22 is also increased by increasing the range of the steering angle θh that reduces the inclination of the first characteristic line to K3 with respect to the increase of the vibration level detected by the vibration level detector 64. When it is large, the vibration of the handle 22 can be quickly suppressed, and when the vibration level of the handle 22 is small, a feeling of friction due to Coulomb friction can be sufficiently given to the driver.

また、本実施形態では、振動レベル検出部64は、バンドパスフィルタ処理における通過帯域を変化させることもできる。その場合は、操舵反力指令値演算部66は、操舵角θhとハンドル22の切り増し切り戻しの判定結果とに基づいて、操舵角θhに対する操舵反力指令値Tp*が第1の特性線(例えば直線A,A2,C)上にあるか第2の特性線(例えば直線B,D)上にあるかを判定する。そして、振動レベル検出部64は、この判定結果に応じてバンドパスフィルタ処理における通過帯域を変化させる。例えば、操舵角θhに対する操舵反力指令値Tp*が第1の特性線上にあるときは、振動レベル検出部64は、ハンドル22の共振周波数ω1を含む周波数帯域を通過させる(ω1に対応する周波数成分を抽出する)ように、バンドパスフィルタ処理における通過帯域を設定する。一方、操舵角θhに対する操舵反力指令値Tp*が第2の特性線上にあるときは、振動レベル検出部64は、ハンドル22の共振周波数ω2を含む周波数帯域を通過させる(ω2に対応する周波数成分を抽出する)ように、バンドパスフィルタ処理における通過帯域を設定する。これによって、ハンドル22の共振周波数に対応する振動レベルをさらに精度よく検出することができる。   In the present embodiment, the vibration level detection unit 64 can also change the passband in the bandpass filter process. In this case, the steering reaction force command value calculation unit 66 determines that the steering reaction force command value Tp * with respect to the steering angle θh is based on the steering angle θh and the determination result of turning back / up of the steering wheel 22 as the first characteristic line. Whether it is on (for example, straight lines A, A2, C) or a second characteristic line (for example, straight lines B, D) is determined. And the vibration level detection part 64 changes the pass band in a band pass filter process according to this determination result. For example, when the steering reaction force command value Tp * with respect to the steering angle θh is on the first characteristic line, the vibration level detection unit 64 allows the frequency band including the resonance frequency ω1 of the handle 22 to pass (the frequency corresponding to ω1). The passband in the bandpass filter process is set so that the component is extracted. On the other hand, when the steering reaction force command value Tp * with respect to the steering angle θh is on the second characteristic line, the vibration level detection unit 64 passes the frequency band including the resonance frequency ω2 of the handle 22 (the frequency corresponding to ω2). The passband in the bandpass filter process is set so that the component is extracted. Thereby, the vibration level corresponding to the resonance frequency of the handle 22 can be detected with higher accuracy.

実施形態に係る操舵装置20では、操舵反力指令値Tp*のヒステリシス特性として図3における平行四辺形を描く特性を例示して説明したが、操舵角θhと操舵反力指令値Tp*との関係にヒステリシス特性が得られればよく、図8に例示するような種々の形状を描くものとしてもよい。また、ヒステリシス特性における傾きK1,K2についても、必ずしも一定値である必要はなく、操舵角θhに応じて変化させることも可能である。   In the steering device 20 according to the embodiment, the characteristic of drawing the parallelogram in FIG. 3 has been described as the hysteresis characteristic of the steering reaction force command value Tp *. However, the steering angle θh and the steering reaction force command value Tp * As long as hysteresis characteristics are obtained in the relationship, various shapes as illustrated in FIG. 8 may be drawn. Further, the slopes K1 and K2 in the hysteresis characteristic do not necessarily have to be constant values, and can be changed according to the steering angle θh.

また、実施形態に係る操舵装置20では、演算した操舵反力指令値Tp*に基づいて反力モータ40を駆動制御するものとしたが、図9に例示する制御ブロックに示すように、操舵角θhの時間微分である操舵角速度にダンパゲインを乗じた値を操舵反力指令値Tp*に加算し、この値に基づいて反力モータ40を駆動制御するものとしてもよい。こうすれば、ハンドル22から手を離したときの平衡点への収束特性を向上させることができる。   In the steering device 20 according to the embodiment, the reaction force motor 40 is driven and controlled based on the calculated steering reaction force command value Tp *. However, as shown in the control block illustrated in FIG. A value obtained by multiplying the steering angular velocity, which is a time derivative of θh, by a damper gain may be added to the steering reaction force command value Tp *, and the reaction force motor 40 may be driven and controlled based on this value. In this way, the convergence characteristic to the equilibrium point when the hand is released from the handle 22 can be improved.

また、実施形態に係る操舵装置20では、反力モータ40のトルクによりハンドル22に操舵反力を与えるものとしたが、モータ以外のアクチュエータを用いてハンドル22に操舵反力を与えることもできる。   In the steering device 20 according to the embodiment, the steering reaction force is applied to the handle 22 by the torque of the reaction motor 40. However, the steering reaction force can be applied to the handle 22 using an actuator other than the motor.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.

本発明の実施形態に係る操舵装置20の概略構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of steering device 20 concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る操舵装置20の電子制御ユニット50が操舵反力指令値Tp*を演算する操舵反力指令値演算ブロック60として動作するときの制御ブロックを例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates a control block when the electronic control unit 50 of the steering device 20 which concerns on embodiment of this invention operate | moves as the steering reaction force command value calculation block 60 which calculates steering reaction force command value Tp *. 操舵角θhと操舵反力Tpとの関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between steering angle (theta) h and steering reaction force Tp. 操舵角θhから操舵反力指令値Tp*が演算される様子を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a mode that steering reaction force command value Tp * is calculated from steering angle (theta) h. 操舵角θhから操舵反力指令値Tp*が演算される様子を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a mode that steering reaction force command value Tp * is calculated from steering angle (theta) h. 第1の特性線の傾きをK1に維持した場合におけるハンドル22の振動特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the vibration characteristic of the handle | steering-wheel 22 when maintaining the inclination of a 1st characteristic line at K1. 本発明の実施形態に係る操舵装置20におけるハンドル22の振動特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the vibration characteristic of the handle | steering-wheel 22 in the steering apparatus 20 which concerns on embodiment of this invention. 変形例のヒステリシス特性の形状の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the shape of the hysteresis characteristic of a modification. 変形例の制御ブロックの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the control block of a modification.

符号の説明Explanation of symbols

20 操舵装置、22 ハンドル、24 操舵角センサ、26 トルクセンサ、30,32 操舵輪、34 減速機、36 ラック、40 反力モータ、42 転舵モータ、50 電子制御ユニット、52 CPU、54 ROM、56 RAM、58 車速センサ、60 操舵反力指令値演算ブロック、62 切り増し切り戻し判定部、64 振動レベル検出部、66 操舵反力指令値演算部。   20 Steering device, 22 Handle, 24 Steering angle sensor, 26 Torque sensor, 30, 32 Steering wheel, 34 Reducer, 36 Rack, 40 Reaction force motor, 42 Steering motor, 50 Electronic control unit, 52 CPU, 54 ROM, 56 RAM, 58 Vehicle speed sensor, 60 Steering reaction force command value calculation block, 62 Increase / return switching determination unit, 64 Vibration level detection unit, 66 Steering reaction force command value calculation unit

Claims (10)

ハンドルの操作に応じた操舵反力を出力する車載用の操舵装置であって、
前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
該検出した操舵角に基づいてハンドルの切り増しと切り戻しとを判定する切増切戻判定手段と、
前記検出した操舵角に基づいて操舵角の振動レベルを演算する振動レベル演算手段と、
前記切増切戻判定手段による判定結果と前記検出された操舵角とに基づいてヒステリシス特性をもって目標操舵反力を設定する目標操舵反力設定手段と、
該設定された目標操舵反力が出力されるよう操舵反力を出力する操舵反力出力手段と、
を備え、
前記ヒステリシス特性は、
操舵角の変化に対して操舵反力が第1の傾きで変化する第1の特性と、操舵角の変化に対して操舵反力が前記第1の傾きよりも小さい第2の傾きで変化する第2の特性と、を含み、
操舵角に対する操舵反力が前記第2の特性上にある場合にハンドルの切り増し切り戻しの方向が変化したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第2の傾きから前記第1の傾きに変化し、操舵角に対する操舵反力が前記第1の特性上にある場合に操舵角が該第1の特性と前記第2の特性との交点に相当する角度に到達したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第1の傾きから前記第2の傾きに変化する特性であり、
前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルが所定レベル以上である場合は、前記第1の特性における操舵角に対する操舵反力の傾きを、前記第1の傾きより小さい第3の傾きに設定する、操舵装置。
A vehicle-mounted steering device that outputs a steering reaction force according to the operation of the steering wheel,
Steering angle detection means for detecting the steering angle of the steering wheel;
An increase / return determination means for determining whether to increase or decrease the steering wheel based on the detected steering angle;
Vibration level calculating means for calculating the vibration level of the steering angle based on the detected steering angle;
Target steering reaction force setting means for setting a target steering reaction force with hysteresis characteristics based on the determination result by the increase / decrease / return determination means and the detected steering angle;
Steering reaction force output means for outputting a steering reaction force so that the set target steering reaction force is output;
With
The hysteresis characteristic is
A first characteristic in which the steering reaction force changes with a first inclination with respect to a change in the steering angle, and a steering reaction force with a second inclination smaller than the first inclination with respect to a change in the steering angle. A second characteristic;
When the steering reaction force with respect to the steering angle is on the second characteristic and the direction of the steering wheel is increased and turned back, the inclination of the steering reaction force with respect to the steering angle is changed from the second inclination to the first inclination. When the steering angle changes to an inclination and the steering reaction force with respect to the steering angle is on the first characteristic, the steering angle reaches an angle corresponding to the intersection of the first characteristic and the second characteristic. The inclination of the steering reaction force with respect to an angle is a characteristic that changes from the first inclination to the second inclination,
The target steering reaction force setting means, when the vibration level calculated by the vibration level calculation means is equal to or higher than a predetermined level, sets the inclination of the steering reaction force with respect to the steering angle in the first characteristic as the first inclination. A steering device that sets a smaller third tilt.
請求項1に記載の操舵装置であって、
前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルが前記所定レベル以上である場合は、操舵角がその振動中心を含む設定範囲内にある条件で、前記第1の特性における操舵角に対する操舵反力の傾きを前記第3の傾きに設定する、操舵装置。
The steering apparatus according to claim 1,
When the vibration level calculated by the vibration level calculation means is equal to or higher than the predetermined level, the target steering reaction force setting means has the condition that the steering angle is within a setting range including the vibration center. A steering device that sets the inclination of the steering reaction force with respect to the steering angle in the characteristic to the third inclination.
請求項2に記載の操舵装置であって、
前記操舵角検出手段は、操舵角を所定の分解能Δθhで検出する手段であり、
前記設定範囲は、操舵角の振動中心にΔθhを足した値をその上限とし、操舵角の振動中心からΔθhを引いた値をその下限とする範囲である、操舵装置。
The steering apparatus according to claim 2,
The steering angle detecting means is means for detecting the steering angle with a predetermined resolution Δθh,
The steering device is a steering device in which a value obtained by adding Δθh to the vibration center of the steering angle is an upper limit, and a value obtained by subtracting Δθh from the vibration center of the steering angle is a lower limit.
請求項2に記載の操舵装置であって、
前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルに応じて前記設定範囲を変更する、操舵装置。
The steering apparatus according to claim 2,
The target steering reaction force setting means changes the setting range according to the vibration level calculated by the vibration level calculation means.
請求項4に記載の操舵装置であって、
前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルの増大に対して前記設定範囲を増大させる、操舵装置。
The steering apparatus according to claim 4, wherein
The target steering reaction force setting means increases the setting range with respect to an increase in the vibration level calculated by the vibration level calculation means.
請求項1〜5のいずれか1に記載の操舵装置であって、
前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルに応じて前記第3の傾きを変更する、操舵装置。
The steering apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The target steering reaction force setting means changes the third inclination according to the vibration level calculated by the vibration level calculation means.
請求項6に記載の操舵装置であって、
前記目標操舵反力設定手段は、前記振動レベル演算手段で演算された振動レベルの増大に対して前記第3の傾きを減少させる、操舵装置。
The steering apparatus according to claim 6, wherein
The target steering reaction force setting means is a steering device that reduces the third inclination with respect to an increase in vibration level calculated by the vibration level calculation means.
請求項1〜7のいずれか1に記載の操舵装置であって、
前記振動レベル演算手段は、前記操舵角検出手段で検出された操舵角に対して、前記第1の傾きまたは前記第2の傾きに基づいて決まるハンドルの共振周波数を含む帯域を通過させるフィルタ処理を行ってから、操舵角の振動レベルを演算する、操舵装置。
The steering apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The vibration level calculation means performs a filtering process for passing a band including a resonance frequency of a handle determined based on the first inclination or the second inclination with respect to the steering angle detected by the steering angle detection means. A steering device that calculates the vibration level of the steering angle after going.
請求項8に記載の操舵装置であって、
前記目標操舵反力設定手段は、操舵角に対する操舵反力が前記第1の特性上にあるか前記第2の特性上にあるかを判定し、
前記振動レベル演算手段は、該判定結果に応じて前記フィルタ処理における通過帯域を変化させる、操舵装置。
The steering apparatus according to claim 8, wherein
The target steering reaction force setting means determines whether a steering reaction force with respect to a steering angle is on the first characteristic or the second characteristic;
The vibration level calculation means is a steering device that changes a pass band in the filter processing according to the determination result.
車両のハンドルの操作に応じた操舵反力を設定する操舵反力設定方法であって、
前記ハンドルの操舵角に基づいてハンドルの切り増しか切り戻しかを判定し、
該判定結果と前記ハンドルの操舵角とに基づいてヒステリシス特性をもって操舵反力を設定する操舵反力設定方法において、
前記ヒステリシス特性は、
操舵角の変化に対して操舵反力が第1の傾きで変化する第1の特性と、操舵角の変化に対して操舵反力が前記第1の傾きよりも小さい第2の傾きで変化する第2の特性と、を含み、
操舵角に対する操舵反力が前記第2の特性上にある場合にハンドルの切り増し切り戻しの方向が変化したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第2の傾きから前記第1の傾きに変化し、操舵角に対する操舵反力が前記第1の特性上にある場合に操舵角が該第1の特性と前記第2の特性との交点に相当する角度に到達したときは、操舵角に対する操舵反力の傾きが前記第1の傾きから前記第2の傾きに変化する特性であり、
前記操舵反力を設定する際には、前記ハンドルの操舵角に基づいて操舵角の振動レベルを演算し、
該演算した振動レベルが所定レベル以上である場合は、前記第1の特性における操舵角に対する操舵反力の傾きを、前記第1の傾きより小さい第3の傾きに設定する、操舵反力設定方法。
A steering reaction force setting method for setting a steering reaction force according to an operation of a steering wheel of a vehicle,
Based on the steering angle of the steering wheel, it is determined whether the steering wheel is increased or not,
In a steering reaction force setting method for setting a steering reaction force with hysteresis characteristics based on the determination result and the steering angle of the steering wheel,
The hysteresis characteristic is
A first characteristic in which the steering reaction force changes with a first inclination with respect to a change in the steering angle, and a steering reaction force with a second inclination smaller than the first inclination with respect to a change in the steering angle. A second characteristic;
When the steering reaction force with respect to the steering angle is on the second characteristic and the direction of the steering wheel is increased and turned back, the inclination of the steering reaction force with respect to the steering angle is changed from the second inclination to the first inclination. When the steering angle changes to an inclination and the steering reaction force with respect to the steering angle is on the first characteristic, the steering angle reaches an angle corresponding to the intersection of the first characteristic and the second characteristic. The inclination of the steering reaction force with respect to an angle is a characteristic that changes from the first inclination to the second inclination,
When setting the steering reaction force, the vibration level of the steering angle is calculated based on the steering angle of the steering wheel,
When the calculated vibration level is equal to or higher than a predetermined level, a steering reaction force setting method for setting the inclination of the steering reaction force with respect to the steering angle in the first characteristic to a third inclination smaller than the first inclination. .
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009029399A (en) * 2007-06-26 2009-02-12 Toyota Central R&D Labs Inc Steering device, steering reaction force simulating device, and steering reaction force setting method
JP2012218646A (en) * 2011-04-12 2012-11-12 Toyota Motor Corp Electric power steering device
JP2015081050A (en) * 2013-10-24 2015-04-27 三菱電機株式会社 Steering control device and method

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