JP2018012364A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】旋回中の操舵性を向上させることが車両用操舵装置を提供する。【解決手段】目標転舵角設定部４１は、基本目標転舵角設定部５１と、左目標転舵角演算部５２と、右目標転舵角演算部５３と、高周波ゲイン設定部５４とを含む。基本目標転舵角設定部５１は、操舵角センサ８によって検出される操舵角θｈに基づいて、左基本目標転舵角δＬＯ＊および右基本目標転舵角δＲＯ＊を設定する。左目標転舵角演算部５２は、右旋回時に左基本目標転舵角δＬＯの高周波成分を低減させるための高周波成分低減処理を行う。右目標転舵角演算部５３は、左旋回時に右基本目標転舵角δＲＯの高周波成分を低減させるための高周波成分低減処理を行う。【選択図】図４

Description

この発明は、左右の転舵輪を個別に転舵するための左右の転舵機構を含み、操向のために操作される操舵部材と左右の転舵機構とが機械的に結合されていない状態で、左右の転舵機構が左右の転舵モータによって個別に駆動される車両用操舵装置に関する。

自動運転に代表される高度運転支援機能を成立させるとともに、エンジンルームのレイアウトの自由度向上を目的とした、中間シャフトを使用しないステア・バイ・ワイヤシステムの有効性が評価され始めている。そして、エンジンルームのレイアウトの更なる自由度向上を図るために、下記特許文献１，２に示すように、ラックアンドピニオン機構等を含むステアリングギヤ装置を使用せず、左右の転舵輪を個別の転舵アクチュエータで制御する左右独立転舵システムが提案されている。

特開２００８−１７４１６０号公報 特開２０１５−２０５８６号公報

運転中においては、運転者が意図するコースに沿って車両が進むように、運転者は操舵部材の操作を行う。しかしながら、旋回中の微修正は簡単ではない。その原因の一つとして、運転者が操舵部材を微操作しても、運転者の意図以上に車両が動いてしまうことが挙げられる。運転者の操作に対して車両の動きが運転者の意図以上に大きくなる理由は、旋回時では左右転舵輪の接地面荷重が直進時と異なるため、旋回中の左右転舵輪に生じるコーナリングフォース（ＣＦ）が運転者の想定したものと一致しなくなるためと考えられる。

この点について、より具体的に説明する。旋回中においては、遠心力によって、外輪の接地面荷重は内輪の接地面荷重よりも大きくなる。より具体的には、旋回中の外輪の接地面荷重は直進時の接地面荷重よりも大きくなり、旋回中の内輪の接地面荷重は直進時の接地面荷重よりも小さくなる。これにより、外輪に生じるコーナリングフォースは、直進時に舵角を与えたときに転舵輪に生じるコーナリングフォースよりも大きくなる。これにより、旋回時の外輪の転舵角変化に基づく車両の動きは、直進時の転舵輪の転舵角変化に基づく車両の動きよりも敏感となる。これにより、旋回時には、運転者の操作に対して車両の動きが運転者の意図以上に大きくなると考えられる。

この発明の目的は、旋回中の操舵性を向上させることができる車両用操舵装置を提供することである。

請求項１に記載の発明は、左転舵輪（３Ｌ）および右転舵輪（３Ｒ）を個別に転舵するための左転舵機構（５Ｌ）および右転舵機構（５Ｒ）を含み、操向のために操作される操舵部材（２）と前記左転舵機構および右転舵機構とが機械的に結合されていない状態で、前記左転舵機構および右転舵機構がそれぞれ左転舵モータ（４Ｌ）および右転舵モータ（４Ｒ）によって駆動される車両用操舵装置（１）であって、前記左転舵輪の転舵角の基本目標値である左基本目標転舵角および前記右転舵輪の転舵角の基本目標値である右基本目標転舵角を設定する基本目標転舵角設定手段（５１）と、右旋回時に前記左基本目標転舵角の高周波成分を低減させ、左旋回時に前記右基本目標転舵角の高周波成分を低減させる高周波成分低減処理を、前記左基本目標転舵角および前記右基本目標転舵角に対して行う高周波成分低減手段（５２，５３，５４）と、前記高周波成分低減手段による高周波成分低減処理後の左基本目標転舵角である左目標転舵角に基づいて前記左転舵モータを制御する左モータ制御手段（４３Ｌ〜４９Ｌ，３２Ｌ）と、前記高周波成分低減手段による高周波成分低減処理後の右基本目標転舵角である右目標転舵角に基づいて前記右転舵モータを制御する右モータ制御手段（４３Ｒ〜４９Ｒ，３２Ｒ）とを含む、車両用操舵装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。

この構成では、右旋回時には、外輪となる左転舵輪の目標値である左目標転舵角は、左基本目標転舵角の高周波成分が低減されたものとなるため、左目標転舵角の急激な変動（小刻みな変動）が抑制される。一方、左旋回時には、外輪となる右転舵輪の目標値である右目標転舵角は、右基本目標転舵角の高周波成分が低減されたものとなるため、右目標転舵角の急激な変動が抑制される。つまり、この構成では、旋回時においては、外輪に対する目標転舵角の急激な変動（小刻みな変動）が抑制されるため、外輪の転舵角変化に基づく車両の過敏な動きを抑制することができる。これにより、旋回中の操舵性を向上させることができるようになる。

請求項２に記載の発明は、前記左転舵輪の転舵角である左転舵角を取得する左転舵角取得手段（１０Ｌ）と、前記右転舵輪の転舵角である右転舵角を取得する右転舵角取得手段（１０Ｒ）とをさらに含み、前記左モータ制御手段は、前記左転舵角取得手段によって取得された左転舵角と、前記左目標転舵角との差である左転舵角偏差が小さくなるように前記左転舵モータを制御するように構成されており、前記右モータ制御手段は、前記右転舵角取得手段によって取得された右転舵角と、前記右目標転舵角との差である右転舵角偏差が小さくなるように前記右転舵モータを制御するように構成されている、請求項１に記載の車両用操舵装置である。

請求項３に記載の発明は、前記高周波成分低減手段は、車両のヨーレイトまたは車両の横加速度に基づいて、前記高周波成分低減処理を行うように構成されている、請求項１または２に記載の車両用操舵装置である。
請求項４に記載の発明は、前記高周波成分低減手段は、車両のヨーレイトまたは車両の横加速度の大きさに応じて、高周波成分の低減量を変化させるように構成されている、請求項３に記載の車両用操舵装置である。

図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成を説明するための図解図である。 図２は、ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。 図３は、転舵モータ制御部の構成例を示すブロック図である。 図４は、目標転舵角設定部の構成を示すブロック図である。 図５は、操舵角θｈに対する左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊および右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊の設定例を示すグラフである。 図６は、ヨーレイトγに対する左高周波ゲインＧ_Ｌおよび右高周波ゲインＧ_Ｒの設定例を示すグラフである。 図７は、ヨーレイトγに対する左高周波ゲインＧ_Ｌおよび右高周波ゲインＧ_Ｒの設定例の変形例を示すグラフである。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成を説明するための図解図であり、左右独立転舵システムが採用されたステア・バイ・ワイヤシステムの構成が示されている。
この車両用操舵装置１は、運転者が操向のために操作する操舵部材としてステアリングホイール２と、左転舵輪３Ｌおよび右転舵輪３Ｒと、ステアリングホイール２の回転操作に応じて駆動される左転舵モータ４Ｌおよび右転舵モータ４Ｒと、左転舵モータ４Ｌの駆動力に基づいて左転舵輪３Ｌを転舵する左転舵機構５Ｌと、右転舵モータ４Ｒの駆動力に基づいて右転舵輪３Ｒを転舵する右転舵機構５Ｒとを備えている。

ステアリングホイール２と左転舵機構５Ｌおよび右転舵機構５Ｒとの間には、ステアリングホイール２に加えられた操舵トルクが左転舵機構５Ｌおよび右転舵機構５Ｒに機械的に伝達されるような機械的な結合はなく、ステアリングホイール２の操作量（操舵角または操舵トルク）に応じて左転舵モータ４Ｌおよび右転舵モータ４Ｒが駆動制御されることによって、左転舵輪３Ｌおよび右転舵輪３Ｒが転舵されるようになっている。左転舵機構５Ｌおよび右転舵機構５Ｒとしては、例えば、特許文献２に開示されたサスペンション装置や、特許文献１に開示された転舵装置を用いることができる。

この実施形態では、転舵モータ４Ｌ，４Ｒが正転方向に回転されると、右方向に車両を換向させる方向（右転舵方向）に転舵輪３Ｌ，３Ｒの転舵角が変化し、転舵モータ４Ｌ，４Ｒが逆転方向に回転されると、左方向に車両を換向させる方向（左転舵方向）に転舵輪３Ｌ，３Ｒの転舵角が変化するものとする。
ステアリングホイール２は、車体側に回転可能に支持された回転シャフト６に連結されている。この回転シャフト６には、ステアリングホイール２に作用する反力トルク（操作反力）を発生する反力モータ７が設けられている。この反力モータ７は、例えば、回転シャフト６と一体の出力シャフトを有する電動モータにより構成されている。

回転シャフト６の周囲には、回転シャフト６の回転角（ステアリングホイール２の操舵角θｈ）を検出するための操舵角センサ８が設けられている。この実施形態では、操舵角センサ８は、回転シャフト６の中立位置（基準位置）からの回転シャフト６の正逆両方向の回転量（回転角）を検出するものであり、中立位置から右方向への回転量を例えば正の値として出力し、中立位置から左方向への回転量を例えば負の値として出力する。

また、回転シャフト６の周囲には、運転者によってステアリングホイール２に付与される操舵トルクＴｈを検出するためのトルクセンサ９が設けられている。この実施形態では、トルクセンサ９によって検出される操舵トルクＴは、右方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、左方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクの大きさが大きくなるものとする。

左転舵機構５Ｌの近傍には、左転舵輪３Ｌの転舵角δ_Ｌを検出するための左転舵角センサ１０Ｌが備えられている。右転舵機構５Ｒの近傍には、右転舵輪３Ｒの転舵角δ_Ｒを検出するための右転舵角センサ１０Ｒが備えられている。車両には、さらに、車両のヨーレイト（車両の回転角速度）γを検出するためのヨーレイトセンサ１１が設けられている。この実施形態では、ヨーレイトセンサ１１によって検出されるヨーレイトγは、たとえば、車両が右旋回しているときのヨーレイトが正の値として検出され、車両が左旋回しているときのヨーレイトが負の値として検出され、その絶対値が大きいほどヨーレイトの大きさが大きくなるものとする。

操舵角センサ８、トルクセンサ９、ヨーレイトセンサ１１、左転舵角センサ１０Ｌ、右転舵角センサ１０Ｒ、左転舵モータ４Ｌ、右転舵モータ４Ｒおよび反力モータ７は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３０にそれぞれ接続されている。ＥＣＵ３０は、左転舵モータ４Ｌ、右転舵モータ４Ｒおよび反力モータ７を制御する。
図２は、ＥＣＵ３０の電気的構成を示すブロック図である。

ＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータ３１と、マイクロコンピュータ３１によって制御され、左転舵モータ４Ｌに電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３２Ｌと、左転舵モータ４Ｌに流れるモータ電流Ｉ_Ｌを検出する電流検出部３３Ｌとを含む。ＥＣＵ３０は、さらに、マイクロコンピュータ３１によって制御され、右転舵モータ４Ｒに電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３２Ｒと、右転舵モータ４Ｒに流れるモータ電流Ｉ_Ｒを検出する電流検出部３３Ｒとを含む。ＥＣＵ３０は、さらに、マイクロコンピュータ３１によって制御され、反力モータ７に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３４と、反力モータ７に流れるモータ電流を検出する電流検出部３５とを含む。

マイクロコンピュータ３１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、左転舵モータ４Ｌの駆動回路３２Ｌおよび右転舵モータ４Ｒの駆動回路３２Ｒを制御するための転舵モータ制御部４０と、反力モータ７の駆動回路３４を制御するための反力モータ制御部６０とを備えている。

反力モータ制御部６０は、トルクセンサ９によって検出される操舵トルクＴｈ、操舵角センサ８によって検出される操舵角θｈおよび電流検出部３５によって検出されるモータ電流に基づいて、反力モータ７の駆動回路３４を駆動する。例えば、反力モータ制御部６０は、操舵トルクＴｈおよび操舵角θｈに基づいて、反力モータ７に発生させるべき反力トルクの目標値である目標反力トルクを演算する。そして、反力モータ制御部６０は、目標反力トルクに応じた反力トルクが反力モータ７から発生するように、反力モータ７の駆動回路３４を駆動制御する。

転舵モータ制御部４０は、操舵角センサ８によって検出される操舵角θｈ、ヨーレイトセンサ１１によって検出されるヨーレイトγ、左転舵角センサ１０Ｌおよび右転舵角センサ１０Ｒによってそれぞれ検出される左転舵角δ_Ｌおよび右転舵角δ_Ｒならびに電流検出部３３Ｌ，３３Ｒによってそれぞれ検出されるモータ電流Ｉ_Ｌ，Ｉ_Ｒに基づいて、転舵モータ４Ｌ，４Ｒの駆動回路３２Ｌ，３２Ｒを駆動する。以下、転舵モータ制御部４０について、詳しく説明する。

図３は、転舵モータ制御部４０の構成例を示すブロック図である。
転舵モータ制御部４０は、目標転舵角設定部４１と、角速度演算部４２Ｌ，４２Ｒと、転舵角偏差演算部４３Ｌ，４３Ｒと、ＰＩ制御部（転舵角）４４Ｌ，４４Ｒと、角速度偏差演算部４５Ｌ，４５Ｒと、ＰＩ制御部（角速度）４６Ｌ，４６Ｒと、電流偏差演算部４７Ｌ，４７Ｒと、ＰＩ制御部（電流）４８Ｌ，４８Ｒと、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部４９Ｌ，４９Ｒとを含む。

目標転舵角設定部４１は、操舵角θｈおよびヨーレイトγに基づいて、左転舵輪３Ｌの目標転舵角である左目標転舵角δ_Ｌ ^＊と、右転舵輪３Ｒの目標転舵角である右目標転舵角δ_Ｒ ^＊とを設定する。目標転舵角設定部４１の詳細については、後述する。
角速度演算部４２Ｌは、左転舵角センサ１０Ｌによって検出される左転舵角δ_Ｌを時間微分することによって、左転舵角δ_Ｌの角速度（左転舵角速度）ω_Ｌを演算する。角速度演算部４２Ｒは、右転舵角センサ１０Ｒによって検出される右転舵角δ_Ｒを時間微分することによって、右転舵角δ_Ｌの角速度（右転舵角速度）ω_Ｒを演算する。

転舵角偏差演算部４３Ｌは、目標転舵角設定部４１によって設定される左目標転舵角δ_Ｌ ^＊と、左転舵角センサ１０Ｌによって検出される左転舵角δ_Ｌとの偏差Δδ_Ｌ（＝δ_Ｌ ^＊−δ_Ｌ）を演算する。転舵角偏差演算部４３Ｒは、目標転舵角設定部４１によって設定される右目標転舵角δ_Ｒ ^＊と、右転舵角センサ１０Ｒによって検出される右転舵角δ_Ｒとの偏差Δδ_Ｒ（＝δ_Ｒ ^＊−δ_Ｒ）を演算する。

ＰＩ制御部４４Ｌは、転舵角偏差演算部４３Ｌによって演算される左転舵角偏差Δδ_Ｌに対するＰＩ演算を行なうことにより、左転舵角速度の目標値である左目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊を演算する。ＰＩ制御部４４Ｒは、転舵角偏差演算部４３Ｒによって演算される右転舵角偏差Δδ_Ｒに対するＰＩ演算を行なうことにより、右転舵角速度の目標値である右目標転舵角速度ω_Ｒ ^＊を演算する。

角速度偏差演算部４５Ｌは、ＰＩ制御部４４Ｌによって演算される左目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊と、角速度演算部４２Ｌによって演算される左転舵角速度ω_Ｌとの偏差Δω_Ｌ（＝ω_Ｌ ^＊−ω_Ｌ）を演算する。角速度偏差演算部４５Ｒは、ＰＩ制御部４４Ｒによって演算される右目標転舵角速度ω_Ｒ ^＊と、角速度演算部４２Ｒによって演算される右転舵角速度ω_Ｒとの偏差Δω_Ｒ（＝ω_Ｒ ^＊−ω_Ｒ）を演算する。

ＰＩ制御部４６Ｌは、角速度偏差演算部４５Ｌによって演算される左転舵角速度偏差Δω_Ｌに対するＰＩ演算を行なうことにより、左転舵モータ４Ｌに流すべき電流の目標値である左目標モータ電流Ｉ_Ｌ ^＊を演算する。ＰＩ制御部４６Ｒは、角速度偏差演算部４５Ｒによって演算される右転舵角速度偏差Δω_Ｒに対するＰＩ演算を行なうことにより、右転舵モータ４Ｒに流すべき電流の目標値である右目標モータ電流Ｉ_Ｒ ^＊を演算する。

電流偏差演算部４７Ｌは、ＰＩ制御部４６Ｌによって演算される左目標モータ電流Ｉ_Ｌ ^＊と、電流検出部３３Ｌによって検出される左モータ電流Ｉ_Ｌとの偏差ΔＩ_Ｌ（＝Ｉ_Ｌ ^＊−Ｉ_Ｌ）を演算する。電流偏差演算部４７Ｒは、ＰＩ制御部４６Ｒによって演算される右目標モータ電流Ｉ_Ｒ ^＊と、電流検出部３３Ｒによって検出される右モータ電流Ｉ_Ｒとの偏差ΔＩ_Ｒ（＝Ｉ_Ｒ ^＊−Ｉ_Ｒ）を演算する。

ＰＩ制御部４８Ｌは、電流偏差演算部４７Ｌによって演算される左モータ電流偏差ΔＩ_Ｌに対するＰＩ演算を行なうことにより、左転舵モータ４Ｌに流れる左モータ電流Ｉ_Ｌを左目標モータ電流Ｉ_Ｌ ^＊に導くための左モータ駆動指令値を生成する。ＰＩ制御部４８Ｒは、電流偏差演算部４７Ｒによって演算される右モータ電流偏差ΔＩ_Ｒに対するＰＩ演算を行なうことにより、右転舵モータ４Ｒに流れる右モータ電流Ｉ_Ｒを右目標モータ電流Ｉ_Ｒ ^＊に導くための右モータ駆動指令値を生成する。

ＰＷＭ制御部４９Ｌは、左モータ駆動指令値に対応するデューティ比の左ＰＷＭ制御信号を生成して、駆動回路３２Ｌに供給する。これにより、左モータ駆動指令値に対応した電力が左転舵モータ４Ｌに供給されることになる。ＰＷＭ制御部４９Ｒは、右モータ駆動指令値に対応するデューティ比の右ＰＷＭ制御信号を生成して、駆動回路３２Ｒに供給する。これにより、右モータ駆動指令値に対応した電力が右転舵モータ４Ｒに供給されることになる。

転舵角偏差演算部４３ＬおよびＰＩ制御部４４Ｌは、角度フィードバック制御手段を構成している。この角度フィードバック制御手段の働きによって、左転舵輪３Ｌの転舵角δ_Ｌが、目標転舵角設定部４１によって設定される左目標転舵角δ_Ｌ ^＊に近づくように制御される。また、角速度偏差演算部４５ＬおよびＰＩ制御部４６Ｌは、角速度フィードバック制御手段を構成している。この角速度フィードバック制御手段の働きによって、左転舵角速度ω_Ｌが、ＰＩ制御部４４Ｌによって演算される左目標転舵角速度ω_Ｌ ^＊に近づくように制御される。また、電流偏差演算部４７ＬおよびＰＩ制御部４８Ｌは、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、左転舵モータ４Ｌに流れるモータ電流Ｉ_Ｌが、ＰＩ制御部４６Ｌによって演算される左目標モータ電流Ｉ_Ｌ ^＊に近づくように制御される。

同様に、転舵角偏差演算部４３ＲおよびＰＩ制御部４４Ｒは、角度フィードバック制御手段を構成している。この角度フィードバック制御手段の働きによって、右転舵輪３Ｒの転舵角δ_Ｒが、目標転舵角設定部４１によって設定される右目標転舵角δ_Ｒ ^＊に近づくように制御される。また、角速度偏差演算部４５ＲおよびＰＩ制御部４６Ｒは、角速度フィードバック制御手段を構成している。この角速度フィードバック制御手段の働きによって、右転舵角速度ω_Ｒが、ＰＩ制御部４４Ｒによって演算される右目標転舵角速度ω_Ｒ ^＊に近づくように制御される。また、電流偏差演算部４７ＲおよびＰＩ制御部４８Ｒは、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、右転舵モータ４Ｒに流れるモータ電流Ｉ_Ｒが、ＰＩ制御部４６Ｒによって演算される右目標モータ電流Ｉ_Ｒ ^＊に近づくように制御される。

次に、目標転舵角設定部４１について、詳しく説明する。
図４は、目標転舵角設定部４１の構成例を示すブロック図である。
目標転舵角設定部４１は、基本目標転舵角設定部５１と、左目標転舵角演算部５２と、右目標転舵角演算部５３と、高周波ゲイン設定部５４とを含む。
基本目標転舵角設定部５１は、操舵角センサ８によって検出される操舵角θｈに基づいて、左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊および右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊を設定する。操舵角θｈに対する左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊および右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊の設定例は図５に示されている。左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊および右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊は、操舵角θｈが正のとき（右操舵時）には正の値とされ、操舵角θｈが負のとき（左操舵時）には負の値とされる。

右操舵時には、右転舵輪３Ｒが内輪となり、左転舵輪３Ｌが外輪となる。右操舵時には、内輪側の右転舵輪３Ｒの転舵角の絶対値を外輪側の左転舵輪３Ｌの転舵角の絶対値よりも大きくするために、右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊の絶対値は、左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊の絶対値に比べて大きくなるように設定されている。この実施形態では、操舵角θｈが正のときには、左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊の絶対値は、操舵角θｈが大きくなるほど一次関数的に大きくなるように設定されている。これに対して、右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊の絶対値は、操舵角θｈが大きくなるほど二次関数的に大きくなるように設定されている。

左操舵時には、左転舵輪３Ｌが内輪となり、右転舵輪３Ｒが外輪となる。左操舵時には、内輪側の左転舵輪３Ｌの転舵角の絶対値を外輪側の右転舵輪３Ｒの転舵角の絶対値よりも大きくするために、左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊の絶対値は、右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊の絶対値に比べて大きくなるように設定されている。この実施形態では、操舵角θｈが負のときには、右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊の絶対値は、操舵角θｈが大きくなるほど一次関数的に大きくなるように設定されている。これに対して、左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊の絶対値は、操舵角θｈが大きくなるほど二次関数的に大きくなるように設定されている。このように、本実施形態では、公知のアッカーマン・ジャントー理論に基づいて、左右の基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊，δ_ＲＯ ^＊が設定されている。

図４に戻り、左目標転舵角演算部５２は、基本目標転舵角設定部５１によって設定された左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊に基づいて、左目標転舵角δ_Ｌ ^＊を演算する。具体的には、左目標転舵角演算部５２は、右旋回時に左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊の高周波成分を低減させるための高周波成分低減処理を行う。
より具体的には、左目標転舵角演算部５２は、第１ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６１と、第１減算部６２と、第１乗算部６３と、第１加算部６４とを含む。基本目標転舵角設定部５１によって設定された左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊は、第１ローパスフィルタ６１に与えられるとともに第１減算部６２に与えられる。第１ローパスフィルタ６１は、左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊の低周波成分（左低周波成分）を抽出する。第１ローパスフィルタ６１によって抽出された左低周波成分は、第１減算部６２に与えられるとともに第１加算部６４に与えられる。

第１減算部６２は、左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊から左低周波成分を除去することにより、左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊の高周波成分（左高周波成分）を抽出する。左高周波成分は、第１乗算部６３に与えられる。第１乗算部６３は、左高周波成分に、高周波ゲイン設定部５４によって設定された左高周波ゲインＧ_Ｌを乗算する。高周波ゲイン設定部５４の動作については、後述する。第１乗算部６３の出力値は、第１加算部６４に与えられる。第１加算部６４は、第１ローパスフィルタ６１によって抽出された左低周波成分に、第１乗算部６３の出力値（ゲイン乗算後の左高周波成分）を加算することにより、左目標転舵角δ_Ｌ ^＊を演算する。

右目標転舵角演算部５３は、基本目標転舵角設定部５１によって設定された右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊に基づいて、右目標転舵角δ_Ｒ ^＊を演算する。具体的には、右目標転舵角演算部５３は、左旋回時に右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊の高周波成分を低減させるための高周波成分低減処理を行う。
より具体的には、右目標転舵角演算部５３は、第２ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７１と、第２減算部７２と、第２乗算部７３と、第２加算部７４とを含む。基本目標転舵角設定部５１によって設定された右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊は、第２ローパスフィルタ７１に与えられるとともに第２減算部７２に与えられる。第２ローパスフィルタ７１は、右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊の低周波成分（右低周波成分）を抽出する。第２ローパスフィルタ７１によって抽出された右低周波成分は、第２減算部７２に与えられるとともに第２加算部７４に与えられる。

第２減算部７２は、右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊から右低周波成分を除去することにより、右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊の高周波成分（右高周波成分）を抽出する。右高周波成分は、第２乗算部７３に与えられる。第２乗算部７３は、右高周波成分に、高周波ゲイン設定部５４によって設定された右高周波ゲインＧ_Ｒを乗算する。第２乗算部７３の出力値は、第２加算部７４に与えられる。第２加算部７４は、第２ローパスフィルタ７１によって抽出された右低周波成分に、第２乗算部７３の出力値（ゲイン乗算後の右高周波成分）を加算することにより、右目標転舵角δ_Ｒ ^＊を演算する。

高周波ゲイン設定部５４は、ヨーレイトセンサ１１によって検出されたヨーレイトγに基づいて、左高周波ゲインＧ_Ｌおよび右高周波ゲインＧ_Ｒを設定する。ヨーレイトγに対する左高周波ゲインＧ_Ｌおよび右高周波ゲインＧ_Ｒの設定例は、図６に示されている。左高周波ゲインＧ_Ｌおよび右高周波ゲインＧ_Ｒは、ヨーレイトγに応じて、０〜１の範囲内の値に設定される。

左高周波ゲインＧ_Ｌは、ヨーレイトγが０のときおよび負のとき（左旋回時）には、１に設定される。ヨーレイトγが正のとき（右旋回時）には、左高周波ゲインＧ_Ｌは、１未満の値に設定される。具体的には、ヨーレイトγが０から正の所定値Ａ（Ａ＞０）までの範囲においては、左高周波ゲインＧ_Ｌは、ヨーレイトγの増加に応じて１から０まで減少するように設定される。そして、ヨーレイトγがＡ以上であるときには、左高周波ゲインＧ_Ｌは０に設定される。

右高周波ゲインＧ_Ｒは、ヨーレイトγが０のときおよび正のとき（右旋回時）には、１に設定される。ヨーレイトγが負のとき（左旋回時）には、右高周波ゲインＧ_Ｒは、１未満の値に設定される。具体的には、ヨーレイトγが０から−Ａまでの範囲においては、右高周波ゲインＧ_Ｒは、ヨーレイトγの減少に応じて１から零まで減少するように設定される。そして、ヨーレイトγが−Ａ以下であるときには、右高周波ゲインＧ_Ｒは０に設定される。

図４および図６を参照して、ヨーレイトγがＡ以上である場合、つまり、比較的旋回度の強い右旋回時には、左高周波ゲインＧ_Ｌは０となり、右高周波ゲインＧ_Ｒは１となる。したがって、この場合には、第１ローパスフィルタ６１によって抽出された左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊の低周波成分（左低周波成分）が左目標転舵角δ_Ｌ ^＊となり、右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊がそのまま右目標転舵角δ_Ｒ ^＊となる。つまり、外輪となる左転舵輪３Ｌの目標値である左目標転舵角δ_Ｌ ^＊は、左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊の高周波成分が低減（除去）されたものとなるため、左目標転舵角δ_Ｌ ^＊の急激な変動（小刻みな変動）が抑制される。

ヨーレイトγが０よりも大きくかつＡ未満の場合、つまり、比較的旋回度の弱い右旋回時には、左高周波ゲインＧ_Ｌは０よりは大きいが１未満の値となり、右高周波ゲインＧ_Ｒは１となる。この場合においても、左目標転舵角δ_Ｌ ^＊は左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊に比べて高周波成分が低減されたものとなるが、比較的旋回度の強い右旋回時に比べて、高周波成分低減量は少なくなる。この場合、高周波成分低減量は、ヨーレイトγが大きくなるほど大きくなる。

ヨーレイトγが−Ａ未満である場合、つまり、比較的旋回度の強い左旋回時には、右高周波ゲインＧ_Ｒは０となり、左高周波ゲインＧ_Ｌは１となる。したがって、この場合には、第２ローパスフィルタ７１によって抽出された右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊の低周波成分（右低周波成分）が右目標転舵角δ_Ｒ ^＊となり、左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊がそのまま左目標転舵角δ_Ｌ ^＊となる。つまり、外輪となる右転舵輪３Ｒの目標値である右目標転舵角δ_Ｒ ^＊は、右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊の高周波成分が低減（除去）されたものとなるため、右目標転舵角δ_Ｒ ^＊の急激な変動が抑制される。

ヨーレイトγが０未満でかつ−Ａよりも大きい場合、つまり、比較的旋回度の弱い左旋回時には、右高周波ゲインＧ_Ｒは０よりは大きいが１未満の値となり、左高周波ゲインＧ_Ｌは１となる。この場合においても、右目標転舵角δ_Ｒ ^＊は右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊に比べて高周波成分が低減されたものとなるが、比較的旋回度の強い左旋回時に比べて、高周波成分低減量は少なくなる。この場合、高周波成分低減量は、ヨーレイトγが小さくなるほど大きくなる。

ヨーレイトγが０の場合、つまり、直進時には、左高周波ゲインＧ_Ｌおよび右高周波ゲインＧ_Ｒはともに１となる。したがって、この場合には、左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊がそのまま左目標転舵角δ_Ｌ ^＊となり、右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊がそのまま右目標転舵角δ_Ｒ ^＊となる。
この実施形態では、右旋回時には、外輪となる左転舵輪３Ｌの目標値である左目標転舵角δ_Ｌ ^＊は、左基本目標転舵角δ_ＬＯ ^＊の高周波成分が低減されたものとなるため、左目標転舵角δ_Ｌ ^＊の急激な変動が抑制される。一方、左旋回時には、外輪となる右転舵輪３Ｒの目標値である右目標転舵角δ_Ｒ ^＊は、右基本目標転舵角δ_ＲＯ ^＊の高周波成分が低減されたものとなるため、右目標転舵角δ_Ｒ ^＊の急激な変動が抑制される。

この実施形態では、図６に示すように、ヨーレイトγに対する右高周波ゲインＧ_Ｒの特性と、ヨーレイトγに対する左高周波ゲインＧ_Ｌの特性は、γ＝０で表される直線（縦軸）に関して左右対称である。つまり、関数ｆを用いて右高周波ゲインＧ_ＲをＧ_Ｒ＝ｆ（γ）で表した場合、左高周波ゲインＧ_ＬはＧ_Ｒ＝ｆ（−γ）で表される。これにより、右旋回時（γ＞０）のときの操舵性と、左旋回時（γ＜０）のときの操舵性とを等しくすることができる。

前述したように、旋回時の外輪の転舵角変化に基づく車両の動きは、直進時の転舵輪の転舵角変化に基づく車両の動きよりも敏感となる。この実施形態では、旋回時においては、外輪に対する目標転舵角の急激な変動が抑制されるため、車両の過敏な動きを抑制することができる。これにより、旋回中の操舵性を向上させることができるようになる。
図７は、ヨーレイトγに対する左高周波ゲインＧ_Ｌおよび右高周波ゲインＧ_Ｒの設定例の変形例を示すグラフである。

左高周波ゲインＧ_Ｌは、ヨーレイトγが０のときおよび負のとき（左旋回時）には、１に設定される。さらに、ヨーレイトγが正（右旋回時）であっても正の所定値Ｂ（Ｂ＞０）以下の場合にも、左高周波ゲインＧ_Ｌは、１に設定される。ヨーレイトγがＢよりも大きいときには、左高周波ゲインＧ_Ｌは、１未満の値に設定される。具体的には、ヨーレイトγがＢからＢよりも大きい所定値Ａ（Ａ＞Ｂ）までの範囲においては、左高周波ゲインＧ_Ｌは、ヨーレイトγの増加に応じて１から０まで減少するように設定される。そして、ヨーレイトγがＡ以上であるときには、左高周波ゲインＧ_Ｌは０に設定される。

右高周波ゲインＧ_Ｒは、ヨーレイトγが０のときおよび正のとき（右旋回時）には、１に設定される。さらに、ヨーレイトγが負（左旋回時）であっても−Ｂ以上の場合にも、右高周波ゲインＧ_Ｒは、１に設定される。ヨーレイトγが−Ｂよりも小さいときには、右高周波ゲインＧ_Ｒは、１未満の値に設定される。具体的には、ヨーレイトγが−Ｂから−Ａまでの範囲においては、右高周波ゲインＧ_Ｒは、ヨーレイトγの減少に応じて１から零まで減少するように設定される。そして、ヨーレイトγが−Ａ以下であるときには、右高周波ゲインＧ_Ｒは０に設定される。この変形例では、図６の特性に比べて、−Ｂ≦γ≦Ｂの範囲内において、左高周波ゲインＧ_Ｌおよび右高周波ゲインＧ_Ｒが１に設定されている点が異なっている。この変形例においても、ヨーレイトγに対する右高周波ゲインＧ_Ｒの特性と、ヨーレイトγに対する左高周波ゲインＧ_Ｌの特性は、γ＝０で表される直線（縦軸）に関して左右対称である。

直進状態（γ＝０）から運転者によって小舵角分の速い操舵が行われた場合を想定する。このような場合において、車両が少し旋回した途端に、高周波ゲインが１から減少してしまうと、操舵角変化の高周波成分がフィルターされてしまい、転舵角変化に反映されなくなってしまうおそれがある。そうすると、運転者の意図的な速い操舵が結果的に無視されてしまうおそれがある。この変形例では、−Ｂ≦γ≦Ｂの範囲内においては、Ｇ_Ｌ＝Ｇ_Ｒ＝１に設定されるので、Ｂを適切な値に設定することによって、小舵角分の速い操舵に対しても転舵角を追従させることができるようになる。これにより、旋回時の車両の過敏な動きを抑制しつつ、直進時の運転者の意図的な速い操舵が車両に伝わりやすくなり、操舵性を向上させることができる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、高周波ゲイン設定部５４は、ヨーレイトγに基づいて、左高周波ゲインＧ_Ｌおよび右高周波ゲインＧ_Ｒを設定しているが、図２〜図４に（Ｇｙ）で示すように、ヨーレイトγの代わりに車両の横加速度Ｇｙを用いて左高周波ゲインＧ_Ｌおよび右高周波ゲインＧ_Ｒを設定してもよい。この場合には、図１に一点鎖線で示すように、車両に車両の横加速度Ｇｙを検出するための横加速センサ１２が設けられる。横加速センサ１２によって検出される横加速度Ｇｙは、たとえば、車両が右旋回しているときの横加速度が正の値として検出され、車両が左旋回しているときの横加速度が負の値として検出され、その絶対値が大きいほど加速度の大きさが大きくなる。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１…車両用操舵装置、２…ステアリングホイール、３Ｌ…左転舵輪、３Ｒ…右転舵輪、４Ｌ…左転舵モータ、４Ｒ…右転舵モータ、５Ｌ…左転舵機構、５Ｒ…右転舵機構、３０…ＥＣＵ、３１…マイクロコンピュータ、４０…転舵モータ制御部、４１…目標転舵角設定部、４３Ｌ，４３Ｒ…転舵角偏差演算部、４４Ｌ，４４Ｒ…ＰＩ制御部、５１…基本目標転舵角設定部、５２…左目標転舵角演算部、５３…右目標転舵角演算部、５４…高周波ゲイン設定部、６１，７１…ローパスフィルタ

Claims (4)

1. 左転舵輪および右転舵輪を個別に転舵するための左転舵機構および右転舵機構を含み、操向のために操作される操舵部材と前記左転舵機構および右転舵機構とが機械的に結合されていない状態で、前記左転舵機構および右転舵機構がそれぞれ左転舵モータおよび右転舵モータによって駆動される車両用操舵装置であって、
   前記左転舵輪の転舵角の基本目標値である左基本目標転舵角および前記右転舵輪の転舵角の基本目標値である右基本目標転舵角を設定する基本目標転舵角設定手段と、
   右旋回時に前記左基本目標転舵角の高周波成分を低減させ、左旋回時に前記右基本目標転舵角の高周波成分を低減させる高周波成分低減処理を、前記左基本目標転舵角および前記右基本目標転舵角に対して行う高周波成分低減手段と、
   前記高周波成分低減手段による高周波成分低減処理後の左基本目標転舵角である左目標転舵角に基づいて前記左転舵モータを制御する左モータ制御手段と、
   前記高周波成分低減手段による高周波成分低減処理後の右基本目標転舵角である右目標転舵角に基づいて前記右転舵モータを制御する右モータ制御手段とを含む、車両用操舵装置。
2. 前記左転舵輪の転舵角である左転舵角を取得する左転舵角取得手段と、
   前記右転舵輪の転舵角である右転舵角を取得する右転舵角取得手段とをさらに含み、
   前記左モータ制御手段は、前記左転舵角取得手段によって取得された左転舵角と、前記左目標転舵角との差である左転舵角偏差が小さくなるように前記左転舵モータを制御するように構成されており、
   前記右モータ制御手段は、前記右転舵角取得手段によって取得された右転舵角と、前記右目標転舵角との差である右転舵角偏差が小さくなるように前記右転舵モータを制御するように構成されている、請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記高周波成分低減手段は、車両のヨーレイトまたは車両の横加速度に基づいて、前記高周波成分低減処理を行うように構成されている、請求項１または２に記載の車両用操舵装置。
4. 前記高周波成分低減手段は、車両のヨーレイトまたは車両の横加速度の大きさに応じて、高周波成分の低減量を変化させるように構成されている、請求項３に記載の車両用操

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