JP2015093529A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者が、操舵反力によって路面情報を取得可能な車両用操舵装置を提供することを課題とする。
【解決手段】車両Ｖに備わり、入力軸２ａと一体に回転するステアリングホイール２と、反力モータレゾルバ７ｂと、転舵輪６，６を転舵させる転舵装置５と、入力軸２ａに入力される回転動力が転舵装置５に伝達されない状態で、ステアリングホイール２の操舵角に対応した指令を転舵モータ５ａに与えて転舵輪６，６を転舵させる制御装置８と、を有する車両用操舵装置１とする。そして、制御装置８は、車両Ｖの走行状態に基づいて設定する操舵反力トルクを入力軸２ａに付与してステアリングホイール２に操舵反力を発生させ、車両Ｖがアンダステア状態であると判定したときに、操舵反力トルクを減少補正することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。

特許文献１には、ステアリングバイワイヤ（ＳＢＷ）で動作する車両用操舵装置が記載されている。この車両用操舵装置は、ステアリングコントローラまたはブレーキコントローラの少なくとも一方でアンダーステアまたはオーバーステアを低減する自動挙動修正制御を実行可能に構成されている。そして、特許文献１に記載される車両用操舵装置は、自動挙動修正制御を実行しているとき、タイヤの転舵（転舵状態量）に応じた操舵反力を抑制して、ハンドル取られを防止している。

特開２００６−３４７２８６号公報

特許文献１に記載される車両用操舵装置は、アンダーステアまたはオーバーステアを自動挙動修正制御で低減するため、運転者は、操舵反力によって路面情報を取得することが困難になる。
例えば、従来の車両用操舵装置（電動パワーステアリング装置：ＥＰＳ）では、アンダーステア状態になると操舵反力が抜ける。運転者は、操舵反力が抜けたときにアンダーステアが発生していると判定できる。アンダーステアは路面凍結などによって発生する場合がある。したがって、運転者は、アンダーステア状態になったと判定することで、路面凍結などの路面情報を取得できる。換言すると、運転者は、操舵反力が抜けたことによって、路面凍結などの路面情報を取得できる。
特許文献１に記載される車両用操舵装置は、このような路面情報の取得が困難になるという問題がある。

そこで本発明は、運転者が、操舵反力によって路面情報を取得可能な車両用操舵装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため本発明は、車両に備わり、運転者が回転操作する操作部と、前記操作部の回転操作量を検出する回転操作量検出装置と、転舵輪を転舵させる転舵機構と、前記回転操作によって前記操作部に入力される回転動力が前記転舵機構に伝達されない状態で、前記回転操作量検出装置によって検出される前記回転操作量に対応した指令を前記転舵機構のアクチュエータに与えて前記転舵輪を転舵させる制御装置と、を有する車両用操舵装置とする。そして、前記制御装置は、前記車両の走行状態に基づいて設定するトルクを前記操作部に付与して当該操作部に操舵反力を発生させ、前記車両がアンダステア状態であると判定したときに、前記操作部に付与するトルクを減少補正することを特徴とする。

本発明によると、車両がアンダステア状態のとき、操作部に付与される操舵反力が小さくなる。したがって、運転者は、操舵反力が小さくなったことで、車両のアンダステア状態を判定できる。

また、本発明の前記制御装置は、前記車両に実際に発生している実横加速度と、前記回転操作量および前記車両の車速に基づいて推定する横加速度の推定値との偏差に基づいて、前記車両のアンダステア状態を判定することを特徴とする。

本発明によると、制御装置は、操作部の回転操作量（操舵角）と車両の車速に基づいて横加速度の推定値を算出し、さらに、車両に発生している実際の横加速度（実横加速度）と横加速度の推定値との偏差に基づいて車両のアンダステア状態を判定できる。
そして、車両がアンダステア状態のとき、操作部に付与される操舵反力を減少補正できる。

また、本発明の前記制御装置は、前記車両に実際に発生している実横加速度を、前記回転操作量および前記車両の車速に基づいて推定する横加速度の推定値で除した比率に基づいて、前記車両のアンダステア状態を判定することを特徴とする。

本発明によると、制御装置は、操作部の回転操作量（操舵角）と車両の車速に基づいて横加速度の推定値を算出し、さらに、車両に発生している実際の横加速度（実横加速度）を横加速度の推定値で除した比率に基づいて車両のアンダステア状態を判定できる。
そして、車両がアンダステア状態のとき、操作部に付与される操舵反力を減少補正できる。

また、本発明の前記制御装置は、前記車両がオーバステア状態であると判定したときに、前記操作部に付与するトルクを増大補正することを特徴とする。

本発明によると、車両がオーバステア状態のとき、操作部に付与される操舵反力が大きくなる。したがって、運転者は、操舵反力が大きくなったことで、車両のオーバステア状態を判定できる。

また、本発明の前記制御装置は、前記車両に実際に発生している実横加速度と、前記回転操作量および前記車両の車速に基づいて推定する横加速度の推定値との偏差に基づいて、前記車両のオーバステア状態を判定することを特徴とする。

本発明によると、制御装置は、操作部の回転操作量（操舵角）と車両の車速に基づいて横加速度の推定値を算出し、さらに、車両に発生している実際の横加速度（実横加速度）と横加速度の推定値との偏差に基づいて車両のオーバステア状態を判定できる。
そして、車両がオーバステア状態のとき、操作部に付与される操舵反力を増大補正できる。

また、本発明の前記制御装置は、前記車両に実際に発生している実横加速度を、前記回転操作量および前記車両の車速に基づいて推定する横加速度の推定値で除した比率に基づいて、前記車両のオーバステア状態を判定することを特徴とする。

本発明によると、制御装置は、操作部の回転操作量（操舵角）と車両の車速に基づいて横加速度の推定値を算出し、さらに、車両に発生している実際の横加速度（実横加速度）を横加速度の推定値で除した比率に基づいて車両のオーバステア状態を判定できる。
そして、車両がオーバステア状態のとき、操作部に付与される操舵反力を増大補正できる。

本発明によると、運転者が、操舵反力によって路面情報を取得可能な車両用操舵装置を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る車両用操舵装置の一構成例を示す図である。 操舵反力トルクの構成を示す図である。 横加速度の推定値と、実横加速度との偏差で補正成分を算出する状態を示す図である。 図３に示す制御装置に横加速度センサが備わる状態を示す図である。 横加速度の推定値で実横加速度を除した比率で補正成分を算出する状態を示す図である。 図５に示す制御装置に横加速度センサが備わる状態を示す図である。

《第１実施形態》
以下、本発明の第１実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用操舵装置の一構成例を示す図である。
図１に示すように、車両用操舵装置１は、転舵輪６，６を有する車両Ｖに備わっている。車両用操舵装置１は、ステアリングホイール２と、クラッチ機構４と、転舵装置５と、を有する。
ステアリングホイール２は入力軸２ａと一体に回転する。ステアリングホイール２と入力軸２ａは、運転者が回転操作する操作部を構成する。転舵装置５は、出力軸４ａの回転運動をラック軸６ａの直線運動に変換する。ラック軸６ａは、図示しないタイロッドを介して転舵輪６，６に接続される。転舵輪６，６は、ラック軸６ａの直線運動で転舵される。

転舵装置５は、ラック・アンド・ピニオン機構（図示せず）で出力軸４ａの回転運動をラック軸６ａの直線運動に変換する。転舵装置５には、電動モータ（転舵モータ５ａ）が備わっている。転舵モータ５ａは、ラック軸６ａを直線運動するように配設される。転舵モータ５ａが駆動するとラック軸６ａが直線運動し、転舵輪６，６が転舵する。つまり、転舵モータ５ａは、転舵輪６，６を転舵させるアクチュエータとして備わっている。
第１実施形態において、出力軸４ａと転舵装置５と転舵モータ５ａ（アクチュエータ）とラック軸６ａは、転舵輪６，６を転舵させる転舵機構を構成する。

入力軸２ａには、電動モータ（反力モータ３）が備わっている。反力モータ３は、入力軸２ａを軸周りに回転させるトルクを発生する。
反力モータ３、および転舵モータ５ａは、制御装置８で制御される。つまり、反力モータ３、および転舵モータ５ａは、制御装置８から与えられる指令（制御信号）に基づいて駆動する。

入力軸２ａには、トルクセンサ７ａが備わっている。トルクセンサ７ａは、入力軸２ａに発生するトルクを検出し、その検出信号を制御装置８に入力する。
反力モータ３と転舵モータ５ａには、レゾルバ（それぞれ、反力モータレゾルバ７ｂ，転舵モータレゾルバ７ｃ）が備わっている。反力モータレゾルバ７ｂは、反力モータ３の回転動作量（回転角度）を検出し、その検出信号を制御装置８に入力する。また、転舵モータレゾルバ７ｃは、転舵モータ５ａの回転動作量（回転角度）を検出し、その検出信号を制御装置８に入力する。

さらに、制御装置８には、車輪速センサ７ｄの検出信号（車輪速信号）が入力される。車輪速センサ７ｄは、車輪（転舵輪６，６）の回転速度を検出するセンサである。車輪速信号は、車輪が１回転するごとに所定数のパルスを発生するパルス波である。制御装置８は、車輪速センサ７ｄから入力される車輪速信号に基づいて車両Ｖの車速を算出する。したがって、車輪速センサ７ｄは車速を検出する車速検出装置になる。

なお、ステアリングホイール２（入力軸２ａ）には、操舵角を検出する舵角センサ（図示せず）が備わり、舵角センサの検出信号が制御装置８に入力される。制御装置８は、舵角センサから入力される検出信号に基づいて、ステアリングホイール２（入力軸２ａ）の操舵角を算出可能に構成されている。
制御装置８は、舵角センサが検出するステアリングホイール２の操舵角に基づいて、レゾルバを中点補正する。

また、制御装置８には、ヨーレートセンサ７ｅが出力する検出信号（ヨーレート信号）が入力される。ヨーレートセンサ７ｅは、車両Ｖのヨーレートを検出するセンサである。ヨーレートセンサ７ｅは、検出したヨーレートをヨーレート信号に変換して出力する。
ヨーレート信号は、例えば、車両Ｖの転回方向と転回の大きさを電圧で示す信号である。ヨーレートセンサ７ｅは、車両Ｖが一方の方向に転回しているときを「正（＋）」とし、他方に転回しているときを「負（−）」とする。
一例として、ヨーレート信号は、車両Ｖの回転方向（＋，−）を電圧の極性（正（＋），負（−））で示す。また、ヨーレート信号は、転回の大きさを電圧値の大きさで示す。
制御装置８は、ヨーレートセンサ７ｅから入力されるヨーレート信号の極性（＋，−）と電圧値に基づいて車両Ｖのヨーレートを算出する。

クラッチ機構４は、遊星歯車機構４０を備える。遊星歯車機構４０は、リングギヤ４０ａと、プラネタリギヤ４０ｂと、サンギヤ４０ｃと、を有する。また、クラッチ機構４には、ロック用ギヤ４１と、ロック装置４２と、が備わっている。ロック装置４２は、ロック用ギヤ４１に係合するロックピン４２ｂと、ロックピン４２ｂを駆動する電磁ソレノイド４２ａと、から構成される。

リングギヤ４０ａは、入力軸２ａと一体に回転する。サンギヤ４０ｃは、出力軸４ａと同軸の回転軸周りに自在に回転する。プラネタリギヤ４０ｂは、出力軸４ａと一体に回転するプラネタリキャリア４０ｄに軸支される。

また、ロック用ギヤ４１は外歯歯車で、サンギヤ４０ｃと一体に回転する。ロックピン４２ｂは、ロック用ギヤ４１の歯溝に係合する。ロックピン４２ｂが係合するとロック用ギヤ４１の回転が規制される。ロックピン４２ｂは、図示しない付勢手段によってロック用ギヤ４１に近接する方向に付勢されてロック用ギヤ４１に係合する。
電磁ソレノイド４２ａは、励磁電流が供給されたときにロックピン４２ｂを変位させてロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係合を解除する。
ロック装置４２は、制御装置８で制御される。制御装置８は、電磁ソレノイド４２ａに励磁電流を供給してロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係合を解除する。

このように構成されるクラッチ機構４において、ロックピン４２ｂがロック用ギヤ４１に係合すると、ロック用ギヤ４１と一体に回転するサンギヤ４０ｃの回転が規制される。
この状態で、運転者がステアリングホイール２を回転操作すると、入力軸２ａの回転にともなってリングギヤ４０ａが回転する。サンギヤ４０ｃの回転が規制されているため、プラネタリギヤ４０ｂは自転しながらサンギヤ４０ｃの周囲を公転する。プラネタリギヤ４０ｂの公転によって、プラネタリギヤ４０ｂを軸支するプラネタリキャリア４０ｄと、プラネタリキャリア４０ｄと一体に回転する出力軸４ａと、が回転する。
このように、ロックピン４２ｂがロック用ギヤ４１に係合した状態では、入力軸２ａの回転が出力軸４ａに伝達される。つまり、クラッチ機構４は、入力軸２ａと出力軸４ａが係合した状態（動力伝達状態）になる。クラッチ機構４が動力伝達状態になると、運転者が操作部（ステアリングホイール２）を回転操作することで操作部（入力軸２ａ）に入力される回転動力が転舵機構（出力軸４ａ，転舵装置５，ラック軸６ａ）へ伝達される。

ロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係合が解除されると、ロック用ギヤ４１と一体に回転するサンギヤ４０ｃは自在に回転可能になる。
この状態で、運転者がステアリングホイール２を回転操作すると、入力軸２ａの回転にともなってリングギヤ４０ａが回転する。また、プラネタリギヤ４０ｂは自転してサンギヤ４０ｃの周囲を公転しようとする。しかしながら、プラネタリキャリア４０ｄには、出力軸４ａおよびラック軸６ａを介して転舵輪６，６が接続されている。このため、プラネタリキャリア４０ｄの回転に対する抵抗は、回転自在の状態にあるサンギヤ４０ｃの回転に対する抵抗よりもはるかに大きい。したがって、プラネタリギヤ４０ｂが自転すると、回転に対する抵抗が小さいサンギヤ４０ｃが回転（自転）し、プラネタリキャリア４０ｄは回転しない。よって、出力軸４ａは回転しない。
このように、ロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係合が解除された状態では、入力軸２ａの回転が出力軸４ａに伝達されない。つまり、クラッチ機構４は、入力軸２ａと出力軸４ａが切断した状態（動力遮断状態）になる。クラッチ機構４が動力遮断状態になると、運転者が操作部（ステアリングホイール２）を回転操作することで操作部（入力軸２ａ）に入力される回転動力が転舵機構（出力軸４ａ，転舵装置５，ラック軸６ａ）に伝達されない状態になる。

このように、クラッチ機構４は、操作部（ステアリングホイール２，入力軸２ａ）と、転舵機構（出力軸４ａ，転舵装置５，ラック軸６ａ）と、の間に配設される。そして、クラッチ機構４は、操作部から転舵機構に回転動力が伝達される動力伝達状態と、操作部から転舵機構への回転動力の伝達が遮断される動力遮断状態と、が切り替わる。第１実施形態において、クラッチ機構４は、操作部から転舵機構へ回転動力を伝達する（または、回転動力の伝達を遮断する）動力伝達装置として機能する。

第１実施形態の制御装置８は、電磁ソレノイド４２ａへの励磁電流の供給と供給停止を切り替えてクラッチ機構４（ロック装置４２）を制御し、クラッチ機構４の状態（動力伝達状態と動力遮断状態）を切り替える。

制御装置８は、反力モータ３と、クラッチ機構４と、転舵モータ５ａと、を制御して車両用操舵装置１を制御する。制御装置８は、車両用操舵装置１を、ステア・バイ・ワイヤモード（ＳＢＷモード）と、電動アシストモード（ＥＰＳモード）と、で制御する。

第１実施形態の制御装置８は、車両Ｖが通常に走行するとき、車両用操舵装置１をＳＢＷモードで制御する。具体的に、制御装置８は、電磁ソレノイド４２ａに励磁電流を供給してロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係合を解除する。これによって、クラッチ機構４が動力遮断状態に切り替わり、車両用操舵装置１がＳＢＷモードに設定される。

例えば、車両Ｖの電気系統が失陥するなどして、電磁ソレノイド４２ａへの励磁電流の供給が不可能な状態になるとロックピン４２ｂがロック用ギヤ４１に係合する。これによって、クラッチ機構４が動力伝達状態に切り替わる。したがって、車両Ｖの電気系統が失陥した状態であっても、運転者はステアリングホイール２を回転操作して車両Ｖを操舵できる。

車両用操舵装置１をＳＢＷモードで制御するとき（つまり、クラッチ機構４が動力遮断状態に切り替わっているとき）、制御装置８はステアリングホイール２の回転操作量（操舵角θ）を算出する。制御装置８は、反力モータレゾルバ７ｂから入力される検出信号に基づいて操舵角θを算出する。そして、制御装置８は、操舵角θに対応した、転舵輪６，６の転舵角を算出する。さらに、制御装置８は、転舵輪６，６の転舵角に対応したラック軸６ａの動作量（ストローク）を算出する。制御装置８は、算出したストロークを目標ストロークとする。そして、制御装置８は、ラック軸６ａが目標ストロークだけ動作するように転舵モータ５ａを制御する。つまり、制御装置８は、操舵角θ（回転操作量）に応じた指令を転舵モータ５ａ（転舵機構）に与えて転舵輪６，６を転舵させる。

なお、制御装置８は、反力モータレゾルバ７ｂから入力される検出信号に基づいてステアリングホイール２（操作部）の操舵角θ（回転操作量）を算出する。したがって、第１実施形態において、反力モータレゾルバ７ｂは、操作部の回転操作量を検出する回転操作量検出装置となる。

また、制御装置８は、反力モータ３を制御して、入力軸２ａに所定のトルク（操舵反力トルクＳＴｔｒｑ）を付与する。入力軸２ａに操舵反力トルクＳＴｔｒｑが付与されることによって、運転者に対する擬似的な操舵反力が発生する。そして、車両用操舵装置１に良好な操舵フィーリングが付与される。

図２は、操舵反力トルクの構成を示す図である。
図２に示すように、操舵反力トルクＳＴｔｒｑは、基準となるベース成分Ｔｂに、補正成分Ｔｃが乗算されて設定される。ベース成分Ｔｂは、３つの成分（バネ成分Ｔｓ，フリクション成分Ｔｆ，ダンピング成分Ｔｄ）が合成（加算）されている。
バネ成分Ｔｓは、車両Ｖの横加速度Ｇｓ（横Ｇ）と、操舵角θと、ラックストローク偏差Δδと、に依存する成分である。
ラックストローク偏差Δδは、操舵角θに対応して算出されるラック軸６ａの目標ストロークから、実際のラック軸６ａのストローク（実ストローク）を減算した偏差である。

フリクション成分Ｔｆは、操舵角θに応じた機械的摩擦要素に対応する成分である。また、ダンピング成分Ｔｄは、ステアリングホイール２の操舵角速度ωｓｔに依存する成分である。

制御装置８は、車両用操舵装置１をＳＢＷモードで制御するとき、前記した３つの成分をそれぞれ算出する。また、制御装置８は、算出した３つの成分を合成（加算）してベース成分Ｔｂを算出する。さらに、制御装置８は、ベース成分Ｔｂに補正成分Ｔｃを乗算して操舵反力トルクＳＴｔｒｑを算出する。そして、制御装置８は、算出した操舵反力トルクＳＴｔｒｑが入力軸２ａに付与されるように反力モータ３を制御する。
このように、第１実施形態の操舵反力トルクＳＴｔｒｑは、車両Ｖの走行状態（横加速度Ｇｓ，操舵角θ，ラックストローク偏差Δδ）に基づいて算出される。

バネ成分Ｔｓは、車両Ｖに発生する横加速度Ｇｓに対応したトルクＴｓ１と、操舵角θに対応したトルクＴｓ２と、ラックストローク偏差Δδに対応したトルクＴｓ３と、からなる。

横加速度Ｇｓに対応したトルクＴｓ１は、図２に示す「横Ｇ−トルクマップＭＰｓ１」のように、車両Ｖに発生する横加速度Ｇｓに対応した好適なトルクＴｓ１が、実験計測やシミュレーションであらかじめ設定されている。
操舵角θに対応したトルクＴｓ２は、図２に示す「操舵角−トルクマップＭＰｓ２」のように、ステアリングホイール２が操作されたときの操舵角θに対応した好適なトルクＴｓ２が、実験計測やシミュレーションであらかじめ設定されている。
また、ラックストローク偏差Δδに対応したトルクＴｓ３は、図２に示す「偏差−トルクマップＭＰｓ３」のように、ステアリングホイール２が操作されたときのラックストローク偏差Δδに対応した好適なトルクＴｓ３が、実験計測やシミュレーションであらかじめ設定されている。

制御装置８は、図２に示す各マップ（ＭＰｓ１，ＭＰｓ２，ＭＰｓ３）に基づいて各トルク（Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３）を算出し、これらを合成してバネ成分Ｔｓを算出する。

フリクション成分Ｔｆは、操舵角θに応じて設定される。フリクション成分Ｔｆは、図２に示す「摩擦−トルクマップＭＰｆ」のように、ステアリングホイール２が操作されたとき、操舵角θに応じた機械的摩擦要素に対応する好適なトルク（フリクション成分Ｔｆ）が、実験計測やシミュレーションであらかじめ設定されている。制御装置８は、図２に示す摩擦−トルクマップＭＰｆに基づいて、操舵角θに応じたフリクション成分Ｔｆを算出する。

ダンピング成分Ｔｄは、操舵角速度ωｓｔに応じて設定される。ダンピング成分Ｔｄは、図２に示す「操舵角速度−トルクマップＭＰｄ」のように、操舵角速度ωｓｔに対応した好適なトルク（ダンピング成分Ｔｄ）が、実験計測やシミュレーションであらかじめ設定されている。制御装置８は、図２に示す操舵角速度−トルクマップＭＰｄに基づいて、ステアリングホイール２が操作されるときの操舵角速度ωｓｔに応じたダンピング成分Ｔｄを算出する。

なお、図２に示す「操舵角速度−トルクマップＴｄ」は、操舵角速度ωｓｔがプラスとなる方向が切り込み（中立位置から離れる方向）を示し、操舵角速度ωｓｔがマイナスとなる方向が切り戻し（中立位置に戻る方向）を示す。

制御装置８は、算出した、バネ成分Ｔｓ、フリクション成分Ｔｆ、ダンピング成分Ｔｄを合成（加算）してベース成分Ｔｂを算出する。

また、制御装置８は、算出したベース成分Ｔｂに補正成分Ｔｃを乗算して操舵反力トルクＳＴｔｒｑを算出する。換言すると、制御装置８は、算出したベース成分Ｔｂを補正成分Ｔｃで補正して、操舵反力トルクＳＴｔｒｑを算出する。

図３は、横加速度の推定値と、実横加速度との偏差で補正成分を算出する状態を示す図である。また、図４は、図３に示す制御装置に、ヨーレートセンサに替えて横加速度センサが備わる状態を示す図である。

第１実施形態の制御装置８は、車両Ｖのヨーレートと車速に基づいて補正成分Ｔｃを算出する。制御装置８は、ヨーレートセンサ７ｅから入力されるヨーレート信号に基づいて車両Ｖのヨーレートを算出する。さらに、制御装置８は、車輪速センサ７ｄから入力される車輪速信号に基づいて車速を算出する。そして、制御装置８は、算出したヨーレートに車速を乗算し、車両Ｖに実際に発生している横加速度Ｇｓを算出する。制御装置８は、ヨーレートと車速に基づいて算出した横加速度Ｇｓを実横加速度Ｇｒｅａｌとする。実横加速度Ｇｒｅａｌは、車両Ｖに実際に発生している横加速度Ｇｓである。

また、制御装置８は、反力モータレゾルバ７ｂから入力される検出信号に基づいて操舵角θを算出する。そして、制御装置８は、算出した車速と操舵角θに基づいて、横加速度Ｇｓの規範値となる規範横加速度Ｇｒｅｆを算出する。規範横加速度Ｇｒｅｆは、車両Ｖに発生すると推定される横加速度Ｇｓの推定値である。

なお、制御装置８は、車両Ｖの左右方向の一方に向かう横加速度Ｇｓ（実横加速度Ｇｒｅａｌ，規範横加速度Ｇｒｅｆ）を正（＋）とし、他方に向かう横加速度Ｇｓ（実横加速度Ｇｒｅａｌ，規範横加速度Ｇｒｅｆ）を負（−）とする。例えば、制御装置８は、車両Ｖの左方向に向かう横加速度Ｇｓ（実横加速度Ｇｒｅａｌ，規範横加速度Ｇｒｅｆ）を正（＋）とした場合、車両Ｖの右方向に向かう横加速度Ｇｓ（実横加速度Ｇｒｅａｌ，規範横加速度Ｇｒｅｆ）を負（−）とする。

制御装置８は、算出した規範横加速度Ｇｒｅｆ（横加速度Ｇｓの推定値）から実横加速度Ｇｒｅａｌを減算した差分ΔＧｓを算出する（ΔＧｓ＝Ｇｒｅｆ−Ｇｒｅａｌ）。さらに、制御装置８は、規範横加速度Ｇｒｅｆの正負の符号（＋，−）、つまり、規範横加速度Ｇｒｅｆの左右方向を算出する。図３に示すｓｉｇｎ関数は、規範横加速度Ｇｒｅｆの符号（＋，−）を返す関数である。そして、制御装置８は、ｓｉｇｎ関数で算出した符号を差分ΔＧｓに乗算する。こうして算出された差分ΔＧｓが負数（ΔＧｓ＜０）の場合、制御装置８は、車両Ｖがオーバステア状態（ＯＳ）になったと判定する。一方、差分ΔＧｓが正数（ΔＧｓ＞０）の場合、制御装置８は、車両Ｖがアンダステア状態（ＵＳ）になったと判定する。

なお、規範横加速度Ｇｒｅｆから実横加速度Ｇｒｅａｌを減算した差分ΔＧｓに規範横加速度Ｇｒｅｆの符号（＋，−）が乗算されることによって、車両Ｖの左右方向のどちら側に横加速度Ｇｓが発生している場合であっても、負数（正数）の差分ΔＧｓがオーバステア状態（アンダステア状態）を示すようになる。

そして、制御装置８は、算出した差分ΔＧｓに基づいて補正値マップＭＰｃ１を参照し、差分ΔＧｓに対応する補正成分Ｔｃを設定する。補正値マップＭＰｃ１は、差分ΔＧｓに対応する好適な補正成分Ｔｃが設定されているマップである。差分ΔＧｓに対応する好適な補正成分Ｔｃは、実験計測やシミュレーションによってあらかじめ設定されていることが好ましい。

制御装置８は、バネ成分Ｔｓ、フリクション成分Ｔｆ、ダンピング成分Ｔｄを合成（加算）したベース成分Ｔｂに、規範横加速度Ｇｒｅｆから実横加速度Ｇｒｅａｌを減算した差分ΔＧｓに基づいて設定した補正成分Ｔｃを乗算して操舵反力トルクＳＴｔｒｑを算出する。
そして、制御装置８は、図１に示す反力モータ３を制御して、入力軸２ａに操舵反力トルクＳＴｔｒｑを付与する。

補正成分Ｔｃは、車両Ｖがアンダステア状態になっているときに、ベース成分Ｔｂを小さくする方向に補正する成分であることが好ましい。また、補正成分Ｔｃは、車両Ｖがオーバステア状態になっているときに、ベース成分Ｔｂを大きくする方向に補正する成分であることが好ましい。
例えば、補正成分Ｔｃは、差分ΔＧｓが「０」を中心とする所定の範囲内で「１．０」であり、所定値を超えて大きい範囲（＋側）で「１．０」より小さくなる。また、補正成分Ｔｃは、差分ΔＧｓが所定値を超えて小さい範囲（−側）で「１．０」より大きくなる。

このように補正成分Ｔｃが設定されていると、車両Ｖがアンダステア状態のとき、入力軸２ａに付与される操舵反力トルクＳＴｔｒｑがベース成分Ｔｂより小さくなる。つまり、車両Ｖがアンダステア状態であると制御装置８が判定したとき、操舵反力トルクＳＴｔｒｑが補正成分Ｔｃによって減少補正される。
したがって、車両Ｖがアンダステア状態のとき、運転者は入力軸２ａ（ステアリングホイール２）の操舵反力が抜けたと感じる。運転者は、これによって、車両Ｖがアンダステア状態であると判定できる。

また、車両Ｖがオーバステア状態のとき、入力軸２ａに付与される操舵反力トルクＳＴｔｒｑがベース成分Ｔｂより大きくなる。つまり、車両Ｖがオーバステア状態であると制御装置８が判定したとき、操舵反力トルクＳＴｔｒｑが補正成分Ｔｃによって増大補正される。
したがって、車両Ｖがオーバステア状態のとき、運転者は入力軸２ａ（ステアリングホイール２）の操舵反力が重くなったと感じる。運転者は、これによって、車両Ｖがオーバステア状態であると判定できる。

そして、第１実施形態の車両用操舵装置１（図１参照）は、車両Ｖ（図１参照）がアンダステア状態のとき、入力軸２ａ（ステアリングホイール２）に付与される操舵反力が抜ける。したがって、運転者は、従来のＥＰＳと同様に、ステアリングホイール２の操舵反力が抜けたことによって、車両Ｖがアンダステア状態になったと判定できる。また、車両Ｖがオーバステア状態のとき、入力軸２ａ（ステアリングホイール２）に付与される操舵反力が重くなる。したがって、運転者は、ステアリングホイール２の操舵反力が重くなることによって、車両Ｖがオーバステア状態になったと判定できる。

なお、図１に示す第１実施形態の制御装置８は、車輪速センサ７ｄから入力される車輪速信号と、ヨーレートセンサ７ｅから入力されるヨーレート信号に基づいて、車両Ｖに発生している実際の横加速度Ｇｓ（実横加速度Ｇｒｅａｌ）を算出している。
この構成に替わり、例えば図４に示すように、制御装置８に、横加速度センサ７ｆが出力する検出信号（横Ｇ信号）が入力される構成であってもよい。

横加速度センサ７ｆは、車両Ｖ（図１参照）に発生する横加速度Ｇｓを検出するセンサである。横加速度センサ７ｆは、検出した横加速度Ｇｓを所定の信号（横Ｇ信号）に変換して出力する。
横Ｇ信号は、例えば、横加速度Ｇｓの方向と大きさを電圧で示す信号である。横加速度センサ７ｆは、車両Ｖの左右方向の一方を「正（＋）」とし、他方を「負（−）」とする。そして、一例として、横Ｇ信号は、加速度の大きさを電圧値の大きさで示す。また、横Ｇ信号は、横加速度Ｇｓの方向（＋，−）を電圧の極性（正（＋），負（−））で示す。
制御装置８は、横加速度センサ７ｆから入力される横Ｇ信号の極性（＋，−）と電圧値に基づいて車両Ｖに発生している横加速度Ｇｓを算出する。

そして、制御装置８が横Ｇ信号に基づいて算出した横加速度Ｇｓを、車両Ｖに実際に発生している実横加速度Ｇｒｅａｌとする構成であってもよい。
このような構成であれば、制御装置８は、車両Ｖに実際に発生している実横加速度Ｇｒｅａｌをより正確に算出可能になる。

《第２実施形態》
本発明の第２実施形態に係る車両用操舵装置は、図１に示す第１実施形態の車両用操舵装置１と同等の構成である。第２実施形態の車両用操舵装置は、入力軸２ａに付与される操舵反力トルクＳＴｔｒｑに含まれる補正成分Ｔｃの算出方法が第１実施形態と異なっている。

図５は、横加速度の推定値で実横加速度を除した比率で補正成分を算出する状態を示す図である。また、図６は、図５に示す制御装置に横加速度センサが備わる状態を示す図である。

図５に示すように、第２実施形態の制御装置８は、実横加速度Ｇｒｅａｌを規範横加速度Ｇｒｅｆで除した比率（実加速度比Ｇｒｔｏ）を算出する（Ｇｒｔｏ＝Ｇｒｅａｌ／Ｇｒｅｆ）。制御装置８は、この実加速度比Ｇｒｔｏが「１」より大きい場合、車両Ｖがオーバステア状態であると判定する。一方、制御装置８は、実加速度比Ｇｒｔｏが「１」より小さい場合、車両Ｖがアンダステア状態であると判定する。

制御装置８は、反力モータレゾルバ７ｂから入力される検出信号に基づいて操舵角θを算出する。また、制御装置８は、車輪速センサ７ｄから入力される車輪速信号に基づいて車両Ｖの車速を算出する。そして、制御装置８は、算出した車速と操舵角θに基づいて規範横加速度Ｇｒｅｆを算出する。このとき制御装置８は、算出した規範横加速度Ｇｒｅｆの絶対値が、あらかじめ設定される最小値Ｇｍｉｎより小さい場合、規範横加速度Ｇｒｅｆの絶対値が最小値Ｇｍｉｎになるように補正する。また、制御装置８は、規範横加速度Ｇｒｅｆの正負の符号を算出する。
制御装置８は、規範横加速度Ｇｒｅｆに、規範横加速度Ｇｒｅｆの符号を乗算する。これによって、制御装置８は、常に正の規範横加速度Ｇｒｅｆを得る（Ｇｒｅｆ＞０）。なお、制御装置８は、規範横加速度Ｇｒｅｆの絶対値を算出してもよい。
また、算出した規範横加速度Ｇｒｅｆの絶対値が、あらかじめ設定される規範最小値Ｇｍｉｎより小さい場合、規範横加速度Ｇｒｅｆの絶対値が規範最小値Ｇｍｉｎに設定される。これによって、規範横加速度Ｇｒｅｆが「０」になることが回避される。したがって、実横加速度Ｇｒｅａｌが「０」で除されることが回避される。

また、制御装置８は、ヨーレートセンサ７ｅから入力されるヨーレート信号に基づいて車両Ｖのヨーレートを算出する。そして、制御装置８は、算出したヨーレートに車速を乗算し、車両Ｖに実際に発生している実横加速度Ｇｒｅａｌを算出する。

制御装置８は、算出した実横加速度Ｇｒｅａｌを、算出した規範横加速度Ｇｒｅｆで除した実加速度比Ｇｒｔｏを算出する（Ｇｒｔｏ＝Ｇｒｅａｌ／Ｇｒｅｆ）。さらに、制御装置８は、規範横加速度Ｇｒｅｆの符号を実加速度比Ｇｒｔｏに乗算する。これによって、制御装置８は、常に正の実加速度比Ｇｒｔｏを得る（Ｇｒｔｏ＞０）。なお、制御装置８は、実加速度比Ｇｒｔｏの絶対値を算出してもよい。
制御装置８は、この実加速度比Ｇｒｔｏが「１」より大きい場合、車両Ｖがオーバステア状態であると判定する。一方、制御装置８は、実加速度比Ｇｒｔｏが「１」より小さい場合、車両Ｖがアンダステア状態であると判定する。

そして、制御装置８は、算出した実加速度比Ｇｒｔｏに基づいて補正値マップＭＰｃ２を参照し、実加速度比Ｇｒｔｏに対応する補正成分Ｔｃを設定する。補正値マップＭＰｃ２は、実加速度比Ｇｒｔｏに対応する好適な補正成分Ｔｃが設定されているマップである。実加速度比Ｇｒｔｏに対応する好適な補正成分Ｔｃは、実験計測やシミュレーションによってあらかじめ設定されていることが好ましい。

制御装置８は、バネ成分Ｔｓ、フリクション成分Ｔｆ、ダンピング成分Ｔｄを合成（加算）したベース成分Ｔｂに、実横加速度Ｇｒｅａｌを規範横加速度Ｇｒｅｆで除した実加速度比Ｇｒｔｏに基づいて設定した補正成分Ｔｃを乗算して操舵反力トルクＳＴｔｒｑを算出する。
そして、制御装置８は、図１に示す反力モータ３を制御して、入力軸２ａに操舵反力トルクＳＴｔｒｑを付与する。

第２実施形態の補正成分Ｔｃは、第１実施形態と同様に、車両Ｖがアンダステア状態のときにベース成分Ｔｂを小さくするように補正する成分であることが好ましい。また、補正成分Ｔｃは、車両Ｖがオーバステア状態のときにベース成分Ｔｂを大きくするように補正する成分であることが好ましい。
例えば、補正成分Ｔｃは、実加速度比Ｇｒｔｏが「１」を中心とする所定の範囲内で「１．０」であり、所定値を超えて大きい範囲で「１．０」より大きくなる。また、補正成分Ｔｃは、実加速度比Ｇｒｔｏが所定値を超えて小さい範囲で「１．０」より小さくなる。

このように第２実施形態の補正成分Ｔｃが設定されていると、車両Ｖがアンダステア状態のとき、入力軸２ａに付与される操舵反力トルクＳＴｔｒｑがベース成分Ｔｂより小さくなる。つまり、車両Ｖがアンダステア状態であると制御装置８が判定したとき、操舵反力トルクＳＴｔｒｑが補正成分Ｔｃによって減少補正される。
したがって、車両Ｖがアンダステア状態のとき、運転者は入力軸２ａ（ステアリングホイール２）の操舵反力が抜けたと感じる。運転者は、これによって、車両Ｖがアンダステア状態であると判定できる。

また、車両Ｖがオーバステア状態のとき、入力軸２ａに付与される操舵反力トルクＳＴｔｒｑがベース成分Ｔｂより大きくなる。つまり、車両Ｖがオーバステア状態であると制御装置８が判定したとき、操舵反力トルクＳＴｔｒｑが補正成分Ｔｃによって増大補正される。
したがって、車両Ｖがオーバステア状態のとき、運転者は入力軸２ａ（ステアリングホイール２）の操舵反力が重くなったと感じる。運転者は、これによって、車両Ｖがオーバステア状態であると判定できる。

このように、第２実施形態の車両用操舵装置１（図１参照）は、第１実施形態と同様に、車両Ｖ（図１参照）がアンダステア状態のとき、入力軸２ａ（ステアリングホイール２）に付与される操舵反力が抜ける。したがって、運転者は、従来のＥＰＳと同様に、ステアリングホイール２の操舵反力が抜けたことによって、車両Ｖのアンダステア状態を判定できる。また、車両Ｖがオーバステア状態のとき、入力軸２ａ（ステアリングホイール２）に付与される操舵反力が重くなる。したがって、運転者は、ステアリングホイール２の操舵反力が重くなることによって、車両Ｖのオーバステア状態を判定できる。

なお、第２実施形態の制御装置８は、車輪速センサ７ｄから入力される車輪速信号と、ヨーレートセンサ７ｅから入力されるヨーレート信号に基づいて、車両Ｖに発生している実際の横加速度Ｇｓ（実横加速度Ｇｒｅａｌ）を算出している。
この構成に替わり、例えば図６に示すように、制御装置８に、横加速度センサ７ｆが出力する検出信号（横Ｇ信号）が入力される構成であってもよい。そして、制御装置８が横加速度センサ７ｆから入力される横Ｇ信号に基づいて算出した横加速度Ｇｓを、車両Ｖに実際に発生している実横加速度Ｇｒｅａｌとする構成であってもよい。このような構成であれば、制御装置８は、車両Ｖに実際に発生している実横加速度Ｇｒｅａｌをより正確に算出可能になる。

なお、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。

例えば、図１に示すクラッチ機構４は、遊星歯車機構４０を有するものに限定されない。遊星歯車機構４０に替わって、入力軸２ａと出力軸４ａの間に、係合および離反するクラッチ板が配設される構成であってもよい。
また、図１に示すクラッチ機構４を備えることなく、ステアリングホイール２（入力軸２ａ）と、出力軸４ａが、常に離反した状態の車両用操舵装置に本発明を適用することも可能である。つまり、ステアリングホイール２に入力される回転動力が、常に出力軸４ａに伝達されない状態である車両用操舵装置に本発明を適用することも可能である。

また、車輪速センサ７ｄ（図１参照）に替わって、車両Ｖ（図１参照）の車速を計測する車速センサ（図示せず）が備わる構成であってもよい。この場合、制御装置８（図１参照）は、車速センサから入力される信号（車速信号）に基づいて車速を算出する。

また、制御装置８（図１参照）は、ナビゲーション情報から得られる走行路の曲率半径と車速に基づいて規範横加速度Ｇｒｅｆ（横加速度Ｇｓの推定値）を算出する構成であってもよい。

１ 車両用操舵装置
２ ステアリングホイール（操作部）
２ａ 入力軸（操作部）
３ 反力モータ（電動モータ）
４ クラッチ機構（動力伝達装置）
４ａ 出力軸（転舵機構）
５ 転舵装置（転舵機構）
５ａ 転舵モータ（アクチュエータ）
６ 転舵輪
６ａ ラック軸（転舵機構）
７ｂ 反力モータレゾルバ（回転操作量検出装置）
７ｄ 車輪速センサ（車速検出装置）
８ 制御装置
Ｖ 車両

Claims (6)

1. 車両に備わり、
   運転者が回転操作する操作部と、
   前記操作部の回転操作量を検出する回転操作量検出装置と、
   転舵輪を転舵させる転舵機構と、
   前記回転操作によって前記操作部に入力される回転動力が前記転舵機構に伝達されない状態で、前記回転操作量検出装置によって検出される前記回転操作量に対応した指令を前記転舵機構のアクチュエータに与えて前記転舵輪を転舵させる制御装置と、を有する車両用操舵装置であって、
   前記制御装置は、
   前記車両の走行状態に基づいて設定するトルクを前記操作部に付与して当該操作部に操舵反力を発生させ、
   前記車両がアンダステア状態であると判定したときに、前記操作部に付与するトルクを減少補正することを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記制御装置は、前記車両に実際に発生している実横加速度と、
   前記回転操作量および前記車両の車速に基づいて推定する横加速度の推定値との偏差に基づいて、前記車両のアンダステア状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記制御装置は、前記車両に実際に発生している実横加速度を、
   前記回転操作量および前記車両の車速に基づいて推定する横加速度の推定値で除した比率に基づいて、前記車両のアンダステア状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
4. 前記制御装置は、
   前記車両がオーバステア状態であると判定したときに、前記操作部に付与するトルクを増大補正することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
5. 前記制御装置は、前記車両に実際に発生している実横加速度と、
   前記回転操作量および前記車両の車速に基づいて推定する横加速度の推定値との偏差に基づいて、前記車両のオーバステア状態を判定することを特徴とする請求項４に記載の車両用操舵装置。
6. 前記制御装置は、前記車両に実際に発生している実横加速度を、
   前記回転操作量および前記車両の車速に基づいて推定する横加速度の推定値で除した比率に基づいて、前記車両のオーバステア状態を判定することを特徴とする請求項４に記載の車両用操舵装置。

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