JP3807211B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用操舵装置に関し、特にステアリングの操舵反力を制御するようにした車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の車両用操舵装置として、例えば特開２０００−３３８７９号公報に示すものが知られている。この公報記載の装置では、車速や横加速度、ヨーレイト等の車両情報を検出し、それらの検出値に基づいてステアリングの操舵反力を決定し、車両のコントロール性を高めるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両のコントロール性は、上述した車両情報のみならずステアリング自体の操作性によっても影響を受ける。すなわち、ステアリングの操舵角が大きい場合には運転者は途中で手を持ち替えて操作することになり、片手操作が余儀なくされるが、その際に手を上から下に降ろしながらステアリングを操作すると、操作速度が速くなりがちとなり、細かな操作もしずらくなることが考えられる。この場合、車両の低車速での取り回し性を向上させるためにステアリングギヤ比を低くすると、ステアリングの操作速度の影響がよりいっそう顕著になる。
【０００４】
本発明の目的は、ステアリングホイールを把持した手を上から下に降ろしてステアリングホイールを操作した場合であっても、ステアリングホイールの操作速度が速くならず、良好な操作性を得ることができる車両用操舵装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１） 請求項１の発明は、ステアリングホイールに作用する操舵反力を増減する操舵力調整手段を有する車両用操舵装置に適用される。そして、ステアリングホイールの上部の上方から下方への降下操作を検出する降下操作検出手段と、降下操作が検出されると、所定期間、操舵反力が大きくなるように操舵力調整手段を制御する制御手段とを備えることにより上述した目的は達成される。
（２） 請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用操舵装置において、降下操作検出手段が、ステアリングホイールに作用する上下方向の荷重を検出する荷重検出手段を有し、荷重検出手段で検出された荷重が減少傾向になると、降下操作を検出するものである。
（３） 請求項３の発明は、請求項２に記載の車両用操舵装置において、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、降下操作が検出されると、操舵角検出手段によって検出された現在の操舵角から降下操作の開始時の操舵角を減算した値の正弦値に舵角反力が比例するように、制御手段が操舵力調整手段６を御するものである。
（４） 請求項４の発明は、請求項２に記載の車両用操舵装置において、降下操作が検出されると、荷重検出手段によって検出された荷重に応じて操舵反力が変化するように、制御手段が操舵力調整手段を制御するものである。
（５） 請求項５の発明は、請求項４に記載の車両用操舵装置において、荷重検出手段によって検出された直進走行時の荷重の平均値を算出する荷重平均算出手段を有し、降下操作が検出されると、荷重平均算出手段によって算出された荷重の平均値の１／２の値から荷重検出手段によって検出された現在の垂直荷重を減算した値に操舵反力が比例するように、制御手段が操舵力調整手段を制御するものである。
（６） 請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用操舵装置において、検出手段は、ステアリングホイールの持ち替え操作を検出する持ち替え操作検出手段を有し、持ち替え操作の検出を条件に降下操作を検出するものである。
（７） 請求項７の発明は、請求項２〜６のいずれかに記載の車両用操舵装置において、荷重検出手段を、ステアリングホイールを支持する部材に貼付された歪みゲージ式のセンサとしたものである。
（８） 請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の車両用操舵装置において、ステアリングホイールの取付角度を調整するチルト機構と、その取付角度を検出する角度検出手段とを備え、降下操作が検出されると、角度検出手段によって検出された取付角度に応じてステアリングホイールに作用する操舵反力が変化するように、制御手段が操舵力調整手段の駆動を制御するものである。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
（１） 請求項１の発明によれば、ステアリングホイールを把持した手を上方から下方に降ろしてステアリングを操作する降下操作を検出し、その検出時にステアリングホイールに作用する操舵反力が大きくなるようにしたので、ステアリングの操作速度が速くならず、良好な操作性を得ることができる。
（２） 請求項２の発明によれば、ステアリングホイールに作用する上下方向の荷重が減少傾向になると降下操作を検出するようにしたので、複雑な構成によらずに降下操作が検出される。
（３） 請求項３の発明によれば、ステアリングホイールに作用する操舵反力を、現在の操舵角から降下操作開始時の操舵角を減算した値の制限値に比例させたので、操舵反力の変化がスムーズである。
（４） 請求項４、５の発明によれば、ステアリングホイールに作用する上下方向の荷重に応じて操舵反力を変化させるようにしたので、ステアリングホイールの操作性を確実に高めることができる。
（５） 請求項６の発明によれば、ステアリングホイールの持ち替え操作の検出を条件に降下操作を検出するようにしたので、降下操作の検出が正確である。
（６） 請求項８の発明によれば、ステアリングホイールの取付角度に応じて操舵反力を変化させるようにしたので、適切な操舵反力を作用させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
−第１の実施の形態−
図１は、本実施の形態に係わる車両用操舵装置の構成を示す図である。ステアリングホイール１を回転自在に支持するコラムシャフト２にはピニオン３が連結され、ピニオン３には車幅方向に移動可能にラック４が歯合されて、いわゆるラックアンドピニオン式の操舵機構が形成されている。これによって、ステアリング１の操作量（操舵角θ）に応じてラック４が移動し、車輪５が転舵する、コラムシャフト２には電動モータ６が連結され、コントローラ７からの制御信号によりモータ６の駆動を制御することでシャフト２に操舵反力を与えるようになっている。
【０００８】
コラムシャフト２にはステアリングホイール１の操舵角を検出する操舵角検出センサ８が設けられている。操舵角検出センサ８は車両直進時、すなわちステアリングホイール１が中立位置にある時に０を検出し、ステアリングホイール１が右方向（時計方向）に操舵されると＋、左方向（反時計方向）に操舵されるとマイナスの値を検出する。コラムシャフト２は、図２、３に示すように、車体側に固定されたステアリングメンバーブラケット１１からチルト機構１２を介して上下方向に揺動可能に支持されている。チルト機構１２には角度センサ９が装着され、角度センサ９により水平方向からのコラムシャフト２の角度（コラムシャフト角度θc）が検出される。ステアリングメンバーブラケット１１には歪みゲージなどの荷重検出センサ１０が貼付され、荷重検出センサ１０によりブラケット１１に作用する垂直方向荷重が検出される。なお、ブラケット１１に作用する垂直方向荷重としてはステアリングホイール１に作用する垂直方向荷重Ｆやステアリングホイール１の自重、コラムシャフト２の自重などがあるが、ステアリングホイール１に作用する垂直方向荷重Ｆのみを検出するように荷重検出センサ１０の初期値が補正されている。
【０００９】
これらのセンサ８〜１０からの検出値は、図１に示すように、コントローラ７に取り込まれる。コントローラ７ではこれらの検出値に基づいて後述するような処理を実行し、電動モータ６に制御信号を出力する。これによって、コラムシャフト６に操舵反力が作用し、ステアリングホイール１の操作速度が調整される。
【００１０】
ここで、ステアリングホイール１の一般的な操作方法について説明する。例えば、ステアリングホイール１を中立位置から左方向（反時計方向）に操舵角が大きくなるように操作（切り増し操作）するとき、手の動きは図４に示すようになる。まず、両手でステアリングホイール１を操作し（ａ）、ステアリングホイール１の操舵角θが所定量以上になると左手を離して右手だけで操作を行い（ｂ）、操作した右手が上方から下方に降ろされるとステアリングホイール１から右手を離して左手に持ち替える（ｃ）。そして、そのまま左手だけで操作し、操作した左手が上方から下方に降ろされるとステアリングホイール１を右手に持ち替え（ｄ）、操作した右手が上方から下方に降ろされるとステアリングホイール１を左手に持ち替える。このように右手、左手を交互に持ち替えて、ステアリングホイール１を切り増し操作する。
【００１１】
このとき、ステアリングホイール１の操舵角θは、図５（ａ）の特性Ａに示すように変化する。この特性Ａを時間微分すると、図５（ｂ）に示すように舵角速度Ｖθの特性Ｂが得られる。ここで、特性Ｂの点Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3はそれぞれステアリングホイール１を持ち替えた時であり、図４の（ｃ）,（ｄ）,（Ｅ）の状態に相当し、点Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3で舵角速度Ｖθは極小となっている。このとき、ステアリングホイール１には、図５（ｃ）の特性Ｃに示すような垂直荷重Ｆが作用している。
【００１２】
特性Ｃにおいて、中立位置ではステアリングホイール１は両手で操作されるため垂直荷重Ｆは最大ＦNであり、ステアリングホイール１の切り増し操作に伴い、前述したようにステアリングホイール１は右手、左手で交互に操作されるため、垂直荷重Ｆは増減を繰り返す。ここで、特性Ｃの点Ｃ1,Ｃ2,Ｃ3はそれぞれステアリングホイール１を握る手がステアリングホイール１の真上にきたときであり、点Ｃ4,Ｃ5,Ｃ6は手が下方に降下されたときである。点Ｃ1,Ｃ2,Ｃ3では、手の自重がステアリングホイール１に最大に作用するため、垂直荷重Ｆは最大ＦN／２となっており、その後、区間Ｃ1−Ｃ4,Ｃ2−Ｃ5,Ｃ3−Ｃ6において、手の降ろし操作（降下操作）に伴い垂直荷重Ｆは減少している。このような垂直荷重Ｆの減少によりステアリングホイール１に作用する操舵力が増加するため、図５（ｂ）の舵角速度Ｖθは区間Ｃ1−Ｃ4,Ｃ2−Ｃ5,Ｃ3−Ｃ6で最大となっている。すなわち、降下操作時に舵角速度Ｖθが増加する。
【００１３】
本実施の形態では、電動モータ６の駆動を制御し、ステアリングホイール１に対して図５（ｄ）に示すような操舵反力（設定操舵トルクＴ）を、すなわち、垂直荷重Ｆの減少に対応して増加するような設定操舵トルクＴを作用させる。これによって、降下操作時の舵角速度Ｖθの増加が抑えられ、ほぼ一定の速度でステアリングホイール１が操舵される。なお、図５ではステアリングホイール１を左方向に操作したときの特性を示したが、ステアリングホイール１を中立位置から右方向に操作したときは操舵角θおよび舵角速度Ｖθが負の値をとる。このとき、垂直荷重Ｆは図５（ｃ）に示したのと同様であり、設定操舵トルクＴも図５（ｄ）に示したのと同様となる。
【００１４】
図５（ｄ）では設定操舵トルクＴを模式的に示したが、実際の設定操舵トルクＴは次式(I)で表され、これを図示すると図６に示すようになる。
Ｔ = ＴN＋ＦN/２×(ステアリング半径)×sinθofs×cosθc (I)
上式において、ＦN/２は降下操作開始時（θ＝θofs0）にステアリングホイール１に作用する垂直荷重であり、これにステアリング半径とcosθcを乗じることで、垂直荷重Ｆをステアリングホイール１の周方向のトルクに換算する。そして、降下操作を開始してからの舵角変化量θofs（＝θ−θofs0）の正弦値sinθofsを乗じ、これに基準トルクＴNを加算して設定操舵トルクＴを演算する。なお、基準トルクＴNは、例えば垂直荷重ＦNにステアリング半径とcosθcを乗じて算出される。
【００１５】
なお、以上の実施の形態と請求項との対応において、電動モータ６が操舵力調整手段を、コントローラ７と操舵角検出センサ８と荷重検出センサ１０が降下操作検出手段を、コントローラ７が制御手段を、荷重検出センサ１０が荷重検出手段を、操舵角検出センサ８が操舵角検出手段を、コントローラ７と操舵角検出センサ８が持ち替え操作検出手段を、角度センサ９が角度検出手段をそれぞれ構成する。
【００１６】
次に、電動モータ６に出力される制御信号について説明する。
図７、８は、第１の実施の形態に係わるコントローラ７で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートはエンジンキースイッチのオンによってスタートする。まず、ステップＳ１で持ち替え操作の有無を示すFlag１を０（持ち替え操作無）にセットするとともに、降下操作の有無を示すFlag２を０（降下操作無）にセットする。また、垂直荷重ＦNを０にセットし、降下操作開始時からの舵角変化量θofsを０にセットする。次いで、ステップＳ２で、操舵角検出センサ８が検出した操舵角θ、角度センサ９が検出したコラムシャフト角度θc、荷重検出センサ１０が検出した垂直荷重Ｆをそれぞれ読み込む。
【００１７】
次のステップＳ３では、検出した操舵角の絶対値｜θ｜が５degより小さいか否かを判定し、ステップＳ３が肯定されると車両が直進走行と判定されてステップＳ４に進み、所定時間にわたって検出された垂直荷重Ｆの平均値をＦNとする。次いで、図８のステップＳ３０でFlag１に０をセットし、ステップＳ３１でFlag２に０をセットするとともに、降下操作開始時の操舵角を示すθofs0に０を代入する。次いで、ステップＳ３２で基準トルクＴNを演算してこれを目標操舵トルクＴに代入し、ステップＳ３３でその目標操舵トルクＴNがステアリングホイール１の戻り方向のトルクＴとして作用するように、電動モータ６に制御信号を出力する。
【００１８】
一方、ステップＳ３が否定されるとステップＳ５に進み、操舵角θが０以上か否かを判定する。ステップＳ５が肯定されるとステアリングホイール１が左方向に操作されたと判定されてステップＳ６に進み、操舵角θの微分値である舵角速度Ｖθが０より大きいか否か、すなわち、ステアリングホイール１が切り増し操作されているか否かを判定する。ステップＳ６が肯定されるとステップＳ７に進み、否定されるとステップＳ３０に進む。ステップＳ７ではFlag１が０か否かを判定し、肯定されるとステップＳ８に進み、否定されると図８のステップＳ１３に進む。
【００１９】
ステップＳ８では操舵角θが２５０degより小さく、かつ、操舵角θの二階微分である舵角加速度Ａθが０で、かつ、前回の舵角加速度のサンプル値Ａθが０より小さいか否かを判定する。これはステアリングホイール１の持ち替え開始の有無を判定するステップである。すなわち、ステアリングホイール１の最初の持ち替えは、通常、操舵角θが１５０degから２２５degの範囲で行われることが多いため、操舵角θ＜２５０degを条件とし、かつ、舵角加速度Ａθ＝０、前回の舵角加速度のサンプル値Ａθ＜０を条件として舵角速度Ｖθが図５（ｂ）の点Ｃにあるか否かを判定する。ステップＳ８が肯定されるとステップＳ９に進み、否定されると図８のステップＳ３０に進む。
【００２０】
一方、ステップＳ５が否定されるとステアリングホイール１が右方向へ操作されたと判定されてステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では舵角速度Ｖθ≦０か否かを判定し、肯定されるとステアリングホイール１の右方向への切り増し操作と判定されてステップＳ１１に進み、否定されるとステップＳ３０に進む。ステップＳ１１ではFlag１が０か否かを判定し、肯定されるとステップＳ１２に進み、否定されると図８のステップＳ１３に進む。ステップＳ１２では、操舵角θ≧−２５０゜、かつ、舵角加速度Ａθ＝０、かつ、前回の舵角加速度のサンプルＡθ＞０を条件として持ち替え操作の開始の有無を判定し、肯定されるとステップＳ９に進み、否定されると図８のステップＳ３０に進む。
【００２１】
ステップＳ９ではFlag１に１をセットする。次いで、ステップＳ１３でFlag２が０か否かを判定する。ステップＳ１３が肯定されると降下操作がなされていないと判定されてステップＳ１４に進み、垂直荷重Ｆの微分値、すなわち、図５（ｃ）の特性Ｃの傾き ＶＦが０か否かを判定する。ステップＳ１４が肯定されるとステップＳ１５に進み、垂直荷重の微分値の前回のサンプル値ＶＦが０より大きいか否か、すなわち、垂直荷重Ｆが極大値であるか否かを判定する。ステップＳ１５が肯定されるとステップＳ１６に進み、垂直荷重Ｆ≒Ｆ/２が成立しているか否かを判定する。ここでは、垂直荷重Ｆが0.9×Ｆ/２≦Ｆ≦1.1×Ｆ/２の条件を満たすとき、Ｆ≒Ｆ/２が成立しているものとする。ステップＳ１４〜ステップＳ１６の全てが肯定されると垂直荷重Ｆが図５（ｃ）の点Ｃ1,Ｃ2,Ｃ3にあると判定されてステップＳ１７に進み、いずれか１つでも否定されるとステップＳ３１に進む。
【００２２】
ステップＳ１７ではFlag２に１をセットし、かつ、そのときの操舵角θをθofs0に代入し、垂直荷重が減少する前のピーク値の操舵角を記憶してステップＳ１９に進む。一方、ステップＳ１３が否定されるとステップＳ１８に進み、垂直荷重の傾きＶＦが０以下か否か、すなわち、降下操作中か否かを判定する。ステップＳ１８が肯定されるとステップＳ１９に進み、ステップＳ１８が否定されるとステップＳ３１に進む。ステップＳ１９ではFlag１＝１かつFlag２＝１が成立しているか否かを判定し、肯定されるとステップＳ２０に進み、否定されるとステップＳ３１に進む。
【００２３】
ステップＳ２０では、操舵角θからステップＳ１７で設定したθofs0を減算してその絶対値を求め、降下操作開始時からの舵角変化量θofsを算出する。次いで、ステップＳ２１で前述した式（I）により目標操舵トルクＴを演算し、ステップＳ３３でその目標操舵トルクＴがステアリングホイール１の戻り方向のトルクとして作用するように、電動モータ６に制御信号を出力する。次いで、図７のステップＳ３４に進んでエンジンキースイッチのオンを判定し、スイッチオンならステップＳ２に戻り、オフなら処理を終了する。
【００２４】
次に、本実施の形態の動作をより具体的に説明する。
直進走行時にはステップＳ３、ステップＳ４、ステップＳ３０〜ステップＳ３３と処理が進み、ステアリングホイール１には電動モータ６からの設定操舵トルクＴとして基準トルクＴNが作用する。その状態からステアリングホイール１を左方向または右方向に切り増し操作すると操舵角θが増加するが、操舵角θが持ち替え開始点（図５（ｂ）の点Ｂ1）に至るまでは、ステップＳ８またはステップＳ１２が否定され、ステアリングホイール１には基準トルクＴNが作用する。操舵角θが持ち替え開始点Ｂ1に至ると、ステップＳ８またはステップＳ１２が肯定されてステップＳ９でFlag１＝１がセットされる。このとき、降下操作の開始前はステップＳ１４〜ステップＳ１６が否定され、ステアリングホイール１には基準トルクＴNが作用する。このようにステアリングホイール１の切り増し操作により操舵角速度Ｖθが１回以上減少するとステアリングホイール１の持ち替えを判定する。
【００２５】
ステアリングホイール１がさらに切り増し操作されて、降下操作の開始点（図５（Ｃ）の点Ｃ1）に至ると、ステップＳ１４〜ステップＳ１６が肯定され、ステップＳ１７〜ステップＳ２１、ステップＳ３３と処理が進む。そして、その後の繰り返しの処理ではステップＳ１３、ステップＳ１８〜ステップＳ２１、ステップＳ３３と処理が進んで、ステアリングホイール１には図６に示すような設定操舵トルクＴが作用する。これによって、降下操作時に他の場合よりも大きな操舵反力が作用することとなり、操舵速度Ｖθの増加が抑えられる。
【００２６】
１回目の降下操作が終了すると、ステップＳ７またはステップＳ１１からステップＳ１３、ステップＳ１８、ステップＳ１９、ステップＳ３１と処理が進む。そして、その後の繰り返しの処理では、ステップＳ１３、ステップＳ１４〜ステップＳ１６と処理が進み、ステップＳ１４〜ステップＳ１６が否定されてステアリングホイール１には基準トルクＴNが作用する。２回目の降下開始点（図５（ｃ）の点Ｃ2）に至ると、１回目のときと同様、ステップＳ１４〜ステップＳ１６が肯定されて、ステップＳ１７〜ステップＳ２１、ステップＳ３３に進み、ステアリングホイール１には図６に示すような設定操舵トルクＴが作用する。以降、２回目の降下操作終了時から３回目の降下操作終了時までも同様に処理が進み、図５（ｄ）に示すように、基準トルクＴNと図６の設定操舵トルクＴとが交互に作用する。
【００２７】
このように本実施の形態によると、操舵角θやステアリングホイール１に作用する垂直荷重Ｆにより降下操作を検出し、その検出時にステアリングホイール１に作用する操舵トルクＴを増加させるようにしたので、降下操作時にステアリングホイール１の操作速度が速くならず、良好な操作性を得ることができる。この場合、ステアリングホイール１に作用する垂直荷重Ｆが減少傾向となったときに降下操作を検出するようにしたので、複雑な構成によらずに降下操作を検出できる。また、操舵角θに基づいてステアリングホイール１の持ち替えの有無を検出し、その検出後、垂直荷重Ｆに基づいて降下操作を検出するので、降下操作の検出が正確である。さらに、現在の操舵角θから降下操作開始時の操舵角θofs0を減算した角度の正弦値sinθofsに、操舵トルクＴを比例させるようにしたので、操舵トルクＴの変化がスムーズである。さらにまた、車速や横加速度などの車両情報ではなく、ステアリングホイール１に作用する情報に基づいて操舵トルクＴを制御するので、車両情報などに誤差があった場合でもステアリングホイール１の操作性は向上する。また、ステアリングホイール１の取付角度θcに応じて操舵トルクＴを調整したので、適切な操舵トルクＴを作用させることができる。
【００２８】
−第２の実施の形態−
図９〜１１を用いて本発明の第２の実施の形態を説明する。
第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、ステアリングホイール１に作用する操舵トルクＴの特性である。すなわち、第１の実施の形態では、降下操作の開始点θofs0からの操舵角θの増加に伴いサインカーブに沿って操舵トルクＴを増加させたが、第２の実施の形態では、図９に示すように、ステアリングホイール１に作用する垂直荷重Ｆの減少に伴い操舵トルクＴを減少させる。図９の特性は次式(II)で示される。
Ｔ = ＴN＋(ＦN/２−Ｆ)×(ステアリング半径)×cosθc (II)
【００２９】
なお、第２の実施の形態と請求項との対応において、電動モータ６が操舵力調整手段を、コントローラ７と操舵角検出センサ８と荷重検出センサ１０が降下操作検出手段を、コントローラ７が制御手段を、荷重検出センサ１０が荷重検出手段を、コントローラ７が荷重平均算出手段を、コントローラ７と操舵角検出センサ８が持ち替え操作検出手段を、角度センサ９が角度検出手段をそれぞれ構成する。
【００３０】
図１０、１１は、第２の実施の形態に係わるコントローラ７で実行される処理の一例を示すフローチャートである。なお、図７、８のフローチャートと同一の箇所には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。第２の実施の形態では操舵角の変化量θofsを求める必要がないため、ステップＳ１の代わりのステップＳ１Ａ、およびステップＳ３１の代わりのステップＳ３１Ａでは、それぞれθofs0＝０の処理が不要とされ、ステップＳ１７の代わりのステップＳ１７Ａではθofs0＝θの処理が不要とされている。また、ステップＳ２０は削除され、ステップＳ２１の代わりのステップＳ２１Ａでは前述した式(II)により目標トルクが演算される。これによって、降下操作時にステアリングホイール１に作用する操舵トルクＴは図８に示すように変化する。
【００３１】
第２の実施の形態では、垂直荷重Ｆに応じた操舵トルクＴをステアリングホイール１に作用させるので、歪みゲージのノイズ成分などにより降下操作の開始点に誤差があった場合でも、ステアリングホイール１には常に垂直荷重Ｆの変化に対応した操舵トルクＴを作用させることができ、ステアリングホイール１の操作性を確実に向上させることができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、電動モータ６により操舵トルクＴを作用させるようにしたが、他のアクチュエータにより操舵トルクＴを作用させるようにしてもよい。その一例として、コラムシャフト２にブレーキ力を付与するようなブレーキパッドを設け、パッドの押し付け力を調整して操舵トルクＴを作用させるようにしてもよい。また、操舵角θや垂直荷重Ｔに基づいて降下操作を検出したが、他の方法により降下操作を検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる車両用操舵装置の構成を示す図。
【図２】本実施の形態に係わる車両用操舵装置の要部拡大図。
【図３】コラムシャフトの角度とステアリングホイールに作用する垂直荷重を示す図。
【図４】ステアリングホイールの一般的な操作方法を示す図。
【図５】ステアリングホイールの特性を示す図。
【図６】第１の実施の形態に係わる車両用操舵装置による設定操舵トルクを示す図。
【図７】第１の実施の形態に係わる車両用操舵装置を構成するコントローラでの処理の一例を示す図（その１）。
【図８】第１の実施の形態に係わる車両用操舵装置を構成するコントローラでの処理の一例を示す図（その２）。
【図９】第２の実施の形態に係わる車両用操舵装置による設定操舵トルクを示す図。
【図１０】第２の実施の形態に係わる車両用操舵装置を構成するコントローラでの処理の一例を示す図（その１）。
【図１１】第２の実施の形態に係わる車両用操舵装置を構成するコントローラでの処理の一例を示す図（その２）。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール ２ コラムシャフト
６ 電動モータ ７ コントローラ
８ 操舵角検出センサ ９ 角度センサ
１０ 荷重検出センサ １２ チルト機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用操舵装置に関し、特にステアリングの操舵反力を制御するようにした車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の車両用操舵装置として、例えば特開２０００−３３８７９号公報に示すものが知られている。この公報記載の装置では、車速や横加速度、ヨーレイト等の車両情報を検出し、それらの検出値に基づいてステアリングの操舵反力を決定し、車両のコントロール性を高めるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両のコントロール性は、上述した車両情報のみならずステアリング自体の操作性によっても影響を受ける。すなわち、ステアリングの操舵角が大きい場合には運転者は途中で手を持ち替えて操作することになり、片手操作が余儀なくされるが、その際に手を上から下に降ろしながらステアリングを操作すると、操作速度が速くなりがちとなり、細かな操作もしずらくなることが考えられる。この場合、車両の低車速での取り回し性を向上させるためにステアリングギヤ比を低くすると、ステアリングの操作速度の影響がよりいっそう顕著になる。
【０００４】
本発明の目的は、ステアリングホイールを把持した手を上から下に降ろしてステアリングホイールを操作した場合であっても、ステアリングホイールの操作速度が速くならず、良好な操作性を得ることができる車両用操舵装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１） 請求項１の発明は、ステアリングホイールに作用する操舵反力を増減する操舵力調整手段を有する車両用操舵装置に適用される。そして、ステアリングホイールの上部の上方から下方への降下操作を検出する降下操作検出手段と、降下操作が検出されると、所定期間、操舵反力が大きくなるように操舵力調整手段を制御する制御手段とを備えることにより上述した目的は達成される。
（２） 請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用操舵装置において、降下操作検出手段が、ステアリングホイールに作用する上下方向の荷重を検出する荷重検出手段を有し、荷重検出手段で検出された荷重が減少傾向になると、降下操作を検出するものである。
（３） 請求項３の発明は、請求項２に記載の車両用操舵装置において、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、降下操作が検出されると、操舵角検出手段によって検出された現在の操舵角から降下操作の開始時の操舵角を減算した値の正弦値に舵角反力が比例するように、制御手段が操舵力調整手段６を御するものである。
（４） 請求項４の発明は、請求項２に記載の車両用操舵装置において、降下操作が検出されると、荷重検出手段によって検出された荷重に応じて操舵反力が変化するように、制御手段が操舵力調整手段を制御するものである。
（５） 請求項５の発明は、請求項４に記載の車両用操舵装置において、荷重検出手段によって検出された直進走行時の荷重の平均値を算出する荷重平均算出手段を有し、降下操作が検出されると、荷重平均算出手段によって算出された荷重の平均値の１／２の値から荷重検出手段によって検出された現在の垂直荷重を減算した値に操舵反力が比例するように、制御手段が操舵力調整手段を制御するものである。
（６） 請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用操舵装置において、検出手段は、ステアリングホイールの持ち替え操作を検出する持ち替え操作検出手段を有し、持ち替え操作の検出を条件に降下操作を検出するものである。
（７） 請求項７の発明は、請求項２〜６のいずれかに記載の車両用操舵装置において、荷重検出手段を、ステアリングホイールを支持する部材に貼付された歪みゲージ式のセンサとしたものである。
（８） 請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の車両用操舵装置において、ステアリングホイールの取付角度を調整するチルト機構と、その取付角度を検出する角度検出手段とを備え、降下操作が検出されると、角度検出手段によって検出された取付角度に応じてステアリングホイールに作用する操舵反力が変化するように、制御手段が操舵力調整手段の駆動を制御するものである。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
（１） 請求項１の発明によれば、ステアリングホイールを把持した手を上方から下方に降ろしてステアリングを操作する降下操作を検出し、その検出時にステアリングホイールに作用する操舵反力が大きくなるようにしたので、ステアリングの操作速度が速くならず、良好な操作性を得ることができる。
（２） 請求項２の発明によれば、ステアリングホイールに作用する上下方向の荷重が減少傾向になると降下操作を検出するようにしたので、複雑な構成によらずに降下操作が検出される。
（３） 請求項３の発明によれば、ステアリングホイールに作用する操舵反力を、現在の操舵角から降下操作開始時の操舵角を減算した値の制限値に比例させたので、操舵反力の変化がスムーズである。
（４） 請求項４、５の発明によれば、ステアリングホイールに作用する上下方向の荷重に応じて操舵反力を変化させるようにしたので、ステアリングホイールの操作性を確実に高めることができる。
（５） 請求項６の発明によれば、ステアリングホイールの持ち替え操作の検出を条件に降下操作を検出するようにしたので、降下操作の検出が正確である。
（６） 請求項８の発明によれば、ステアリングホイールの取付角度に応じて操舵反力を変化させるようにしたので、適切な操舵反力を作用させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
−第１の実施の形態−
図１は、本実施の形態に係わる車両用操舵装置の構成を示す図である。ステアリングホイール１を回転自在に支持するコラムシャフト２にはピニオン３が連結され、ピニオン３には車幅方向に移動可能にラック４が歯合されて、いわゆるラックアンドピニオン式の操舵機構が形成されている。これによって、ステアリング１の操作量（操舵角θ）に応じてラック４が移動し、車輪５が転舵する、コラムシャフト２には電動モータ６が連結され、コントローラ７からの制御信号によりモータ６の駆動を制御することでシャフト２に操舵反力を与えるようになっている。
【０００８】
コラムシャフト２にはステアリングホイール１の操舵角を検出する操舵角検出センサ８が設けられている。操舵角検出センサ８は車両直進時、すなわちステアリングホイール１が中立位置にある時に０を検出し、ステアリングホイール１が右方向（時計方向）に操舵されると＋、左方向（反時計方向）に操舵されるとマイナスの値を検出する。コラムシャフト２は、図２、３に示すように、車体側に固定されたステアリングメンバーブラケット１１からチルト機構１２を介して上下方向に揺動可能に支持されている。チルト機構１２には角度センサ９が装着され、角度センサ９により水平方向からのコラムシャフト２の角度（コラムシャフト角度θc）が検出される。ステアリングメンバーブラケット１１には歪みゲージなどの荷重検出センサ１０が貼付され、荷重検出センサ１０によりブラケット１１に作用する垂直方向荷重が検出される。なお、ブラケット１１に作用する垂直方向荷重としてはステアリングホイール１に作用する垂直方向荷重Ｆやステアリングホイール１の自重、コラムシャフト２の自重などがあるが、ステアリングホイール１に作用する垂直方向荷重Ｆのみを検出するように荷重検出センサ１０の初期値が補正されている。
【０００９】
これらのセンサ８〜１０からの検出値は、図１に示すように、コントローラ７に取り込まれる。コントローラ７ではこれらの検出値に基づいて後述するような処理を実行し、電動モータ６に制御信号を出力する。これによって、コラムシャフト６に操舵反力が作用し、ステアリングホイール１の操作速度が調整される。
【００１０】
ここで、ステアリングホイール１の一般的な操作方法について説明する。例えば、ステアリングホイール１を中立位置から左方向（反時計方向）に操舵角が大きくなるように操作（切り増し操作）するとき、手の動きは図４に示すようになる。まず、両手でステアリングホイール１を操作し（ａ）、ステアリングホイール１の操舵角θが所定量以上になると左手を離して右手だけで操作を行い（ｂ）、操作した右手が上方から下方に降ろされるとステアリングホイール１から右手を離して左手に持ち替える（ｃ）。そして、そのまま左手だけで操作し、操作した左手が上方から下方に降ろされるとステアリングホイール１を右手に持ち替え（ｄ）、操作した右手が上方から下方に降ろされるとステアリングホイール１を左手に持ち替える。このように右手、左手を交互に持ち替えて、ステアリングホイール１を切り増し操作する。
【００１１】
このとき、ステアリングホイール１の操舵角θは、図５（ａ）の特性Ａに示すように変化する。この特性Ａを時間微分すると、図５（ｂ）に示すように舵角速度Ｖθの特性Ｂが得られる。ここで、特性Ｂの点Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3はそれぞれステアリングホイール１を持ち替えた時であり、図４の（ｃ）,（ｄ）,（Ｅ）の状態に相当し、点Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3で舵角速度Ｖθは極小となっている。このとき、ステアリングホイール１には、図５（ｃ）の特性Ｃに示すような垂直荷重Ｆが作用している。
【００１２】
特性Ｃにおいて、中立位置ではステアリングホイール１は両手で操作されるため垂直荷重Ｆは最大ＦNであり、ステアリングホイール１の切り増し操作に伴い、前述したようにステアリングホイール１は右手、左手で交互に操作されるため、垂直荷重Ｆは増減を繰り返す。ここで、特性Ｃの点Ｃ1,Ｃ2,Ｃ3はそれぞれステアリングホイール１を握る手がステアリングホイール１の真上にきたときであり、点Ｃ4,Ｃ5,Ｃ6は手が下方に降下されたときである。点Ｃ1,Ｃ2,Ｃ3では、手の自重がステアリングホイール１に最大に作用するため、垂直荷重Ｆは最大ＦN／２となっており、その後、区間Ｃ1−Ｃ4,Ｃ2−Ｃ5,Ｃ3−Ｃ6において、手の降ろし操作（降下操作）に伴い垂直荷重Ｆは減少している。このような垂直荷重Ｆの減少によりステアリングホイール１に作用する操舵力が増加するため、図５（ｂ）の舵角速度Ｖθは区間Ｃ1−Ｃ4,Ｃ2−Ｃ5,Ｃ3−Ｃ6で最大となっている。すなわち、降下操作時に舵角速度Ｖθが増加する。
【００１３】
本実施の形態では、電動モータ６の駆動を制御し、ステアリングホイール１に対して図５（ｄ）に示すような操舵反力（設定操舵トルクＴ）を、すなわち、垂直荷重Ｆの減少に対応して増加するような設定操舵トルクＴを作用させる。これによって、降下操作時の舵角速度Ｖθの増加が抑えられ、ほぼ一定の速度でステアリングホイール１が操舵される。なお、図５ではステアリングホイール１を左方向に操作したときの特性を示したが、ステアリングホイール１を中立位置から右方向に操作したときは操舵角θおよび舵角速度Ｖθが負の値をとる。このとき、垂直荷重Ｆは図５（ｃ）に示したのと同様であり、設定操舵トルクＴも図５（ｄ）に示したのと同様となる。
【００１４】
図５（ｄ）では設定操舵トルクＴを模式的に示したが、実際の設定操舵トルクＴは次式(I)で表され、これを図示すると図６に示すようになる。
Ｔ = ＴN＋ＦN/２×(ステアリング半径)×sinθofs×cosθc (I)
上式において、ＦN/２は降下操作開始時（θ＝θofs0）にステアリングホイール１に作用する垂直荷重であり、これにステアリング半径とcosθcを乗じることで、垂直荷重Ｆをステアリングホイール１の周方向のトルクに換算する。そして、降下操作を開始してからの舵角変化量θofs（＝θ−θofs0）の正弦値sinθofsを乗じ、これに基準トルクＴNを加算して設定操舵トルクＴを演算する。なお、基準トルクＴNは、例えば垂直荷重ＦNにステアリング半径とcosθcを乗じて算出される。
【００１５】
なお、以上の実施の形態と請求項との対応において、電動モータ６が操舵力調整手段を、コントローラ７と操舵角検出センサ８と荷重検出センサ１０が降下操作検出手段を、コントローラ７が制御手段を、荷重検出センサ１０が荷重検出手段を、操舵角検出センサ８が操舵角検出手段を、コントローラ７と操舵角検出センサ８が持ち替え操作検出手段を、角度センサ９が角度検出手段をそれぞれ構成する。
【００１６】
次に、電動モータ６に出力される制御信号について説明する。
図７、８は、第１の実施の形態に係わるコントローラ７で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートはエンジンキースイッチのオンによってスタートする。まず、ステップＳ１で持ち替え操作の有無を示すFlag１を０（持ち替え操作無）にセットするとともに、降下操作の有無を示すFlag２を０（降下操作無）にセットする。また、垂直荷重ＦNを０にセットし、降下操作開始時からの舵角変化量θofsを０にセットする。次いで、ステップＳ２で、操舵角検出センサ８が検出した操舵角θ、角度センサ９が検出したコラムシャフト角度θc、荷重検出センサ１０が検出した垂直荷重Ｆをそれぞれ読み込む。
【００１７】
次のステップＳ３では、検出した操舵角の絶対値｜θ｜が５degより小さいか否かを判定し、ステップＳ３が肯定されると車両が直進走行と判定されてステップＳ４に進み、所定時間にわたって検出された垂直荷重Ｆの平均値をＦNとする。次いで、図８のステップＳ３０でFlag１に０をセットし、ステップＳ３１でFlag２に０をセットするとともに、降下操作開始時の操舵角を示すθofs0に０を代入する。次いで、ステップＳ３２で基準トルクＴNを演算してこれを目標操舵トルクＴに代入し、ステップＳ３３でその目標操舵トルクＴNがステアリングホイール１の戻り方向のトルクＴとして作用するように、電動モータ６に制御信号を出力する。
【００１８】
一方、ステップＳ３が否定されるとステップＳ５に進み、操舵角θが０以上か否かを判定する。ステップＳ５が肯定されるとステアリングホイール１が左方向に操作されたと判定されてステップＳ６に進み、操舵角θの微分値である舵角速度Ｖθが０より大きいか否か、すなわち、ステアリングホイール１が切り増し操作されているか否かを判定する。ステップＳ６が肯定されるとステップＳ７に進み、否定されるとステップＳ３０に進む。ステップＳ７ではFlag１が０か否かを判定し、肯定されるとステップＳ８に進み、否定されると図８のステップＳ１３に進む。
【００１９】
ステップＳ８では操舵角θが２５０degより小さく、かつ、操舵角θの二階微分である舵角加速度Ａθが０で、かつ、前回の舵角加速度のサンプル値Ａθが０より小さいか否かを判定する。これはステアリングホイール１の持ち替え開始の有無を判定するステップである。すなわち、ステアリングホイール１の最初の持ち替えは、通常、操舵角θが１５０degから２２５degの範囲で行われることが多いため、操舵角θ＜２５０degを条件とし、かつ、舵角加速度Ａθ＝０、前回の舵角加速度のサンプル値Ａθ＜０を条件として舵角速度Ｖθが図５（ｂ）の点Ｃにあるか否かを判定する。ステップＳ８が肯定されるとステップＳ９に進み、否定されると図８のステップＳ３０に進む。
【００２０】
一方、ステップＳ５が否定されるとステアリングホイール１が右方向へ操作されたと判定されてステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では舵角速度Ｖθ≦０か否かを判定し、肯定されるとステアリングホイール１の右方向への切り増し操作と判定されてステップＳ１１に進み、否定されるとステップＳ３０に進む。ステップＳ１１ではFlag１が０か否かを判定し、肯定されるとステップＳ１２に進み、否定されると図８のステップＳ１３に進む。ステップＳ１２では、操舵角θ≧−２５０゜、かつ、舵角加速度Ａθ＝０、かつ、前回の舵角加速度のサンプルＡθ＞０を条件として持ち替え操作の開始の有無を判定し、肯定されるとステップＳ９に進み、否定されると図８のステップＳ３０に進む。
【００２１】
ステップＳ９ではFlag１に１をセットする。次いで、ステップＳ１３でFlag２が０か否かを判定する。ステップＳ１３が肯定されると降下操作がなされていないと判定されてステップＳ１４に進み、垂直荷重Ｆの微分値、すなわち、図５（ｃ）の特性Ｃの傾き ＶＦが０か否かを判定する。ステップＳ１４が肯定されるとステップＳ１５に進み、垂直荷重の微分値の前回のサンプル値ＶＦが０より大きいか否か、すなわち、垂直荷重Ｆが極大値であるか否かを判定する。ステップＳ１５が肯定されるとステップＳ１６に進み、垂直荷重Ｆ≒Ｆ/２が成立しているか否かを判定する。ここでは、垂直荷重Ｆが0.9×Ｆ/２≦Ｆ≦1.1×Ｆ/２の条件を満たすとき、Ｆ≒Ｆ/２が成立しているものとする。ステップＳ１４〜ステップＳ１６の全てが肯定されると垂直荷重Ｆが図５（ｃ）の点Ｃ1,Ｃ2,Ｃ3にあると判定されてステップＳ１７に進み、いずれか１つでも否定されるとステップＳ３１に進む。
【００２２】
ステップＳ１７ではFlag２に１をセットし、かつ、そのときの操舵角θをθofs0に代入し、垂直荷重が減少する前のピーク値の操舵角を記憶してステップＳ１９に進む。一方、ステップＳ１３が否定されるとステップＳ１８に進み、垂直荷重の傾きＶＦが０以下か否か、すなわち、降下操作中か否かを判定する。ステップＳ１８が肯定されるとステップＳ１９に進み、ステップＳ１８が否定されるとステップＳ３１に進む。ステップＳ１９ではFlag１＝１かつFlag２＝１が成立しているか否かを判定し、肯定されるとステップＳ２０に進み、否定されるとステップＳ３１に進む。
【００２３】
ステップＳ２０では、操舵角θからステップＳ１７で設定したθofs0を減算してその絶対値を求め、降下操作開始時からの舵角変化量θofsを算出する。次いで、ステップＳ２１で前述した式（I）により目標操舵トルクＴを演算し、ステップＳ３３でその目標操舵トルクＴがステアリングホイール１の戻り方向のトルクとして作用するように、電動モータ６に制御信号を出力する。次いで、図７のステップＳ３４に進んでエンジンキースイッチのオンを判定し、スイッチオンならステップＳ２に戻り、オフなら処理を終了する。
【００２４】
次に、本実施の形態の動作をより具体的に説明する。
直進走行時にはステップＳ３、ステップＳ４、ステップＳ３０〜ステップＳ３３と処理が進み、ステアリングホイール１には電動モータ６からの設定操舵トルクＴとして基準トルクＴNが作用する。その状態からステアリングホイール１を左方向または右方向に切り増し操作すると操舵角θが増加するが、操舵角θが持ち替え開始点（図５（ｂ）の点Ｂ1）に至るまでは、ステップＳ８またはステップＳ１２が否定され、ステアリングホイール１には基準トルクＴNが作用する。操舵角θが持ち替え開始点Ｂ1に至ると、ステップＳ８またはステップＳ１２が肯定されてステップＳ９でFlag１＝１がセットされる。このとき、降下操作の開始前はステップＳ１４〜ステップＳ１６が否定され、ステアリングホイール１には基準トルクＴNが作用する。このようにステアリングホイール１の切り増し操作により操舵角速度Ｖθが１回以上減少するとステアリングホイール１の持ち替えを判定する。
【００２５】
ステアリングホイール１がさらに切り増し操作されて、降下操作の開始点（図５（Ｃ）の点Ｃ1）に至ると、ステップＳ１４〜ステップＳ１６が肯定され、ステップＳ１７〜ステップＳ２１、ステップＳ３３と処理が進む。そして、その後の繰り返しの処理ではステップＳ１３、ステップＳ１８〜ステップＳ２１、ステップＳ３３と処理が進んで、ステアリングホイール１には図６に示すような設定操舵トルクＴが作用する。これによって、降下操作時に他の場合よりも大きな操舵反力が作用することとなり、操舵速度Ｖθの増加が抑えられる。
【００２６】
１回目の降下操作が終了すると、ステップＳ７またはステップＳ１１からステップＳ１３、ステップＳ１８、ステップＳ１９、ステップＳ３１と処理が進む。そして、その後の繰り返しの処理では、ステップＳ１３、ステップＳ１４〜ステップＳ１６と処理が進み、ステップＳ１４〜ステップＳ１６が否定されてステアリングホイール１には基準トルクＴNが作用する。２回目の降下開始点（図５（ｃ）の点Ｃ2）に至ると、１回目のときと同様、ステップＳ１４〜ステップＳ１６が肯定されて、ステップＳ１７〜ステップＳ２１、ステップＳ３３に進み、ステアリングホイール１には図６に示すような設定操舵トルクＴが作用する。以降、２回目の降下操作終了時から３回目の降下操作終了時までも同様に処理が進み、図５（ｄ）に示すように、基準トルクＴNと図６の設定操舵トルクＴとが交互に作用する。
【００２７】
このように本実施の形態によると、操舵角θやステアリングホイール１に作用する垂直荷重Ｆにより降下操作を検出し、その検出時にステアリングホイール１に作用する操舵トルクＴを増加させるようにしたので、降下操作時にステアリングホイール１の操作速度が速くならず、良好な操作性を得ることができる。この場合、ステアリングホイール１に作用する垂直荷重Ｆが減少傾向となったときに降下操作を検出するようにしたので、複雑な構成によらずに降下操作を検出できる。また、操舵角θに基づいてステアリングホイール１の持ち替えの有無を検出し、その検出後、垂直荷重Ｆに基づいて降下操作を検出するので、降下操作の検出が正確である。さらに、現在の操舵角θから降下操作開始時の操舵角θofs0を減算した角度の正弦値sinθofsに、操舵トルクＴを比例させるようにしたので、操舵トルクＴの変化がスムーズである。さらにまた、車速や横加速度などの車両情報ではなく、ステアリングホイール１に作用する情報に基づいて操舵トルクＴを制御するので、車両情報などに誤差があった場合でもステアリングホイール１の操作性は向上する。また、ステアリングホイール１の取付角度θcに応じて操舵トルクＴを調整したので、適切な操舵トルクＴを作用させることができる。
【００２８】
−第２の実施の形態−
図９〜１１を用いて本発明の第２の実施の形態を説明する。
第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、ステアリングホイール１に作用する操舵トルクＴの特性である。すなわち、第１の実施の形態では、降下操作の開始点θofs0からの操舵角θの増加に伴いサインカーブに沿って操舵トルクＴを増加させたが、第２の実施の形態では、図９に示すように、ステアリングホイール１に作用する垂直荷重Ｆの減少に伴い操舵トルクＴを減少させる。図９の特性は次式(II)で示される。
Ｔ = ＴN＋(ＦN/２−Ｆ)×(ステアリング半径)×cosθc (II)
【００２９】
なお、第２の実施の形態と請求項との対応において、電動モータ６が操舵力調整手段を、コントローラ７と操舵角検出センサ８と荷重検出センサ１０が降下操作検出手段を、コントローラ７が制御手段を、荷重検出センサ１０が荷重検出手段を、コントローラ７が荷重平均算出手段を、コントローラ７と操舵角検出センサ８が持ち替え操作検出手段を、角度センサ９が角度検出手段をそれぞれ構成する。
【００３０】
図１０、１１は、第２の実施の形態に係わるコントローラ７で実行される処理の一例を示すフローチャートである。なお、図７、８のフローチャートと同一の箇所には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。第２の実施の形態では操舵角の変化量θofsを求める必要がないため、ステップＳ１の代わりのステップＳ１Ａ、およびステップＳ３１の代わりのステップＳ３１Ａでは、それぞれθofs0＝０の処理が不要とされ、ステップＳ１７の代わりのステップＳ１７Ａではθofs0＝θの処理が不要とされている。また、ステップＳ２０は削除され、ステップＳ２１の代わりのステップＳ２１Ａでは前述した式(II)により目標トルクが演算される。これによって、降下操作時にステアリングホイール１に作用する操舵トルクＴは図８に示すように変化する。
【００３１】
第２の実施の形態では、垂直荷重Ｆに応じた操舵トルクＴをステアリングホイール１に作用させるので、歪みゲージのノイズ成分などにより降下操作の開始点に誤差があった場合でも、ステアリングホイール１には常に垂直荷重Ｆの変化に対応した操舵トルクＴを作用させることができ、ステアリングホイール１の操作性を確実に向上させることができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、電動モータ６により操舵トルクＴを作用させるようにしたが、他のアクチュエータにより操舵トルクＴを作用させるようにしてもよい。その一例として、コラムシャフト２にブレーキ力を付与するようなブレーキパッドを設け、パッドの押し付け力を調整して操舵トルクＴを作用させるようにしてもよい。また、操舵角θや垂直荷重Ｔに基づいて降下操作を検出したが、他の方法により降下操作を検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる車両用操舵装置の構成を示す図。
【図２】本実施の形態に係わる車両用操舵装置の要部拡大図。
【図３】コラムシャフトの角度とステアリングホイールに作用する垂直荷重を示す図。
【図４】ステアリングホイールの一般的な操作方法を示す図。
【図５】ステアリングホイールの特性を示す図。
【図６】第１の実施の形態に係わる車両用操舵装置による設定操舵トルクを示す図。
【図７】第１の実施の形態に係わる車両用操舵装置を構成するコントローラでの処理の一例を示す図（その１）。
【図８】第１の実施の形態に係わる車両用操舵装置を構成するコントローラでの処理の一例を示す図（その２）。
【図９】第２の実施の形態に係わる車両用操舵装置による設定操舵トルクを示す図。
【図１０】第２の実施の形態に係わる車両用操舵装置を構成するコントローラでの処理の一例を示す図（その１）。
【図１１】第２の実施の形態に係わる車両用操舵装置を構成するコントローラでの処理の一例を示す図（その２）。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール ２ コラムシャフト
６ 電動モータ ７ コントローラ
８ 操舵角検出センサ ９ 角度センサ
１０ 荷重検出センサ １２ チルト機構
Claims (8)
- ステアリングホイールに作用する操舵反力を増減する操舵力調整手段を有する車両用操舵装置において、
前記ステアリングホイールの上部の上方から下方への降下操作を検出する降下操作検出手段と、
前記降下操作が検出されると、所定期間、前記操舵反力が大きくなるように前記操舵力調整手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
前記降下操作検出手段は、前記ステアリングホイールに作用する上下方向の荷重を検出する荷重検出手段を有し、
前記荷重検出手段で検出された荷重が減少傾向になると、前記降下操作を検出することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項２に記載の車両用操舵装置において、
前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、
前記制御手段は、前記降下操作が検出されると、前記操舵角検出手段によって検出された現在の操舵角から前記降下操作の開始時の操舵角を減算した値の正弦値に前記舵角反力が比例するように、前記操舵力調整手段を制御することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項２に記載の車両用操舵装置において、
前記制御手段は、前記降下操作が検出されると、前記荷重検出手段によって検出された荷重に応じて前記操舵反力が変化するように、前記操舵力調整手段を制御することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項４に記載の車両用操舵装置において、
前記荷重検出手段によって検出された直進走行時の荷重の平均値を算出する荷重平均算出手段を有し、
前記制御手段は、前記降下操作が検出されると、前記荷重平均算出手段によって算出された荷重の平均値の１／２の値から前記荷重検出手段によって検出された現在の垂直荷重を減算した値に前記操舵反力が比例するように、前記操舵力調整手段を制御することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項１〜５のいずれかに記載の車両用操舵装置において、前記検出手段は、前記ステアリングホイールの持ち替え操作を検出する持ち替え操作検出手段を有し、前記持ち替え操作の検出を条件に前記降下操作を検出することを特徴とする車両用操舵装置。
- 請求項２〜６のいずれかに記載の車両用操舵装置において、前記荷重検出手段は、前記ステアリングホイールを支持する部材に貼付された歪みゲージ式のセンサであることを特徴とする車両用操舵装置。
- 請求項１〜７のいずれかに記載の車両用操舵装置において、
前記ステアリングホイールの取付角度を調整するチルト機構と、
その取付角度を検出する角度検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記降下操作が検出されると、前記角度検出手段によって検出された取付角度に応じて前記ステアリングホイールに作用する操舵反力が変化するように、前記操舵力調整手段の駆動を制御することを特徴とする車両用操舵装置。
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