JP3883108B2 - Vehicle steering device - Google Patents

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作機構と転舵機構とを分離し、操作機構と転舵機構とを電気的に連動して転舵輪を転舵する車両操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
運転者が操作を行うための操作機構と転舵輪を転舵させるための転舵機構とを分離し、この２つの機構をＳＢＷ（Steer By Wire）制御によって電気的に連動させる車両操舵装置が開発されている。この車両操舵装置は、操作機構としてジョイスティック等の操作装置を備え、この操作装置の操作量に基づいて目標転舵角を設定し、この目標転舵角に応じて転舵機構によって転舵輪を転舵させている。この車両操舵装置の転舵制御では、操作量に応じて転舵輪の転舵角を比例制御しており、必要に応じてその比例係数を車速等の車両の挙動により変えている。また、この車両操舵装置は、操作機構に反力用モータを備え、運転者による操作装置への操作中に、反力用モータによって操作装置を介して運転者に反力を与え、車両の運転状態を操作装置に反映させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ジョイスティックのように操作量を十分に確保できないような操作装置において操作量と転舵角とを比例制御した場合、大きなゲイン（転舵角／操作量）を設定しなければならないので、操舵フィーリングに違和感を生じる。そこで、操舵フィーリングを向上させるために、車両の挙動に応じてゲインを変化させた場合、小さなゲインにより転舵角が不足したり、あるいは操作量が最大に近づいた付近で急に大きなゲインに変えたりしなければならなかった。つまり、従来の車両操舵装置では、操作装置の操作位置に応じて転舵輪の転舵角を制御する位置制御なので、どうしてもゲインを大きくせざるを得なかった。
【０００４】
そのため、このような位置制御においてゲインをできるだけ小さくするためには、操作装置での操作量を十分に確保しなければならない。しかし、運転者がジョイスティック等の操作装置を操作する場合、ドアアームレスト等の運転者の上腕を自然に置くことができる場所に操作装置を配置しなければ、操作性が低下する。このような場所に操作装置を配置した場合、車室内のレイアウト上、操作装置の左右方向の操作量を十分に確保することはできない。ちなみに、特開平１１−１９２９６０号公報の図面（該公報の図１）には、運転席の右隣にジョイスティックレバー部（操作装置）を配置した運転操作装置（車両操舵装置）が記載されている。
【０００５】
また、車両を定常円旋回する場合、運転者が操作装置に対して同じ操作量を維持するように操作し続けなければならない。しかし、前記したような車両操舵装置では操作装置から運転者に反力が作用するので、運転者に肉体的な負担が生じる。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、少ない操作量かつ小さいゲインでも、運転者が望む転舵が可能な車両操舵装置を提供することにある。
【０００８】
請求項１に係る車両操舵装置は、操作機構と転舵機構とを分離し、操作機構と転舵機構とを電気的に連動して転舵輪を転舵する車両操舵装置であって、運転席の近傍に設けられた操作装置と、車両の転舵輪を転舵するアクチュエータと、前記転舵輪の転舵速度を検出する転舵速度検出手段と、前記操作装置の操作量に前記転舵輪の転舵速度が対応するように前記アクチュエータを制御する制御手段とを備え、前記操作装置は、車両の前後左右方向に回動可能なジョイスティックであり、前記制御手段は、前記ジョイスティックの左右方向の操作により転舵輪の転舵方向を制御するとともに、前記ジョイスティックの前後方向の操作量により前記転舵輪の転舵速度を制御することを特徴とする。
この車両操舵装置によれば、ジョイスティックの左右方向の操作量としては、転舵輪の転舵方向のみ判別可能な操作量だけ確保すればよいので、非常に少ない操作量でよい。そのため、左右方向の操作スペースが非常に狭い場所でも操作装置を設置できる。
【０００９】
また、請求項２に係る車両操舵装置は、操作機構と転舵機構とを分離し、操作機構と転舵機構とを電気的に連動して転舵輪を転舵する車両操舵装置であって、運転席の近傍に設けられた操作装置と、車両の転舵輪を転舵するアクチュエータと、前記転舵輪の転舵速度を検出する転舵速度検出手段と、前記操作装置の操作量に前記転舵輪の転舵速度が対応するように前記アクチュエータを制御する制御手段とを備え、前記操作装置は、車両の左右方向に回動可能なジョイスティックと、前記ジョイスティックに設けられ、車両の前後方向に回動可能なレバーとからなり、前記制御手段は、前記ジョイスティックの左右方向の操作により転舵輪の転舵方向を制御するとともに、前記レバーの前後方向の操作量により前記転舵輪の転舵速度を制御することを特徴とする。
この車両操舵装置によれば、ジョイスティックの左右方向の操作量としては、転舵輪の転舵方向のみ判別可能な操作量だけ確保すればよいので、非常に少ない操作量でよい。そのため、左右方向の操作スペースが非常に狭い場所でも操作装置を設置できる。
【００１０】
さらに、請求項３に係る車両操舵装置は、前記請求項１または請求項２に係る車両操舵装置において、前記転舵輪を直進状態に戻すための戻し操作手段を備え、前記制御手段は、前記戻し操作手段が操作された場合には転舵輪の転舵方向を直進状態に戻すことを特徴とする。
この車両操舵装置によれば、戻し操作手段が操作された時には操作装置による転舵方向に関係なくラック軸を強制的に中立位置に戻して転舵輪を直進状態に戻すので、車庫入れ時等の車両が極低速あるいは停止の場合（転舵輪からラック軸に作用するセルフアライニングトルクが小さいかあるいは無い場合）でも、転舵輪を確実に直進状態に戻すことができる。
【００１１】
なお、本発明では、前方は車両の進行方向であり、後方は車両の後退方向であり、左方は進行方向に向かって左方であり、右方は進行方向に向かって右方である。また、本発明では、操作されていない位置（定常位置）から前方または後方にしか回動しない操作装置やレバーも、前後方向に回動可能な操作装置やレバーに含む。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る車両操舵装置の実施の形態について説明する。
【００１３】
本発明に係る車両操舵装置は、少ない操作量（狭いスペースに設置可能）と小さいゲイン（操舵フィーリングが良好）とを両立させるために、操作装置の操作量に応じて転舵輪を転舵する、転舵速度を制御する構成とした。特に、この車両操舵装置は、左右方向の操作量を少なくするために、ジョイスティックの左右方向の操作により転舵輪の転舵方向を制御するとともに前後方向の操作量により転舵輪の転舵速度を制御する構成、あるいはジョイスティックの左右方向の操作により転舵輪の転舵方向を制御するとともにジョイスティックに設けられるレバーの前後方向の操作量により転舵輪の転舵速度を制御する構成とした。さらに、この車両操舵装置は、転舵輪を確実に直進状態に戻すために、戻し操作手段が操作された場合には転舵輪を直進状態に戻すように制御する構成とした。
【００１４】
本実施の形態に係る車両操舵装置には、ジョイスティック（操作装置）の構成が異なる３つの実施の形態がある。
第１実施形態（参考例）では、ジョイスティックの操作によってスロットル操作、ブレーキ操作および転舵操作が可能な運転操作装置に車両操舵装置が組み込まれており、ジョイスティックにおける前方への操作量がスロットル操作量であり、後方への操作量がブレーキ操作量であり、左右方向への操作量が転舵操作量であり、左右方向への操作が転舵方向である。
第２実施形態では、ジョイスティックの操作によって転舵操作が可能な車両操舵装置であり、ジョイスティックにおける前方への操作量が転舵操作量であり、左右方向への操作が転舵方向である。
第３実施形態では、ジョイスティックおよびジョイスティックに備えられるレバーの操作によって転舵操作が可能な車両操舵装置であり、レバーにおける後方への操作量が転舵操作量であり、ジョイスティックにおける左右方向への操作が転舵方向である。
【００１５】
≪第１実施形態≫
第１実施形態について説明する。第１実施形態では、車両操舵装置Ｓ１が運転操作装置Ａに組み込まれているので、運転操作装置Ａの全体構成およびその動作について説明する。まず、図１を参照して、運転操作装置Ａの全体構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る車両操舵装置Ｓ１が組み込まれている運転操作装置Ａの全体構成図である。
【００１６】
運転操作装置Ａは、ジョイスティック１、転舵操作量センサ２、加減速操作量センサ３、制御装置４、ステアリングモータ５、スロットルアクチュエータ６、ブレーキアクチュエータ７、転舵操作反力モータ８、加減速操作反力モータ９、転舵速度センサ１０、スロットル開度センサ１１、ブレーキ液圧センサ１２、ヨーレートセンサ１３、車速センサ１４、ボールねじ機構３０、ラック軸３１、タイロッド３２，３２等から構成される。ちなみに、車両操舵装置Ｓ１は、ジョイスティック１、転舵操作量センサ２、制御装置４、ステアリングモータ５、転舵操作反力モータ８、ラック位置センサ１０、ヨーレートセンサ１３、車速センサ１４、ボールねじ機構３０、ラック軸３１、タイロッド３２，３２等から構成される。
【００１７】
〔ジョイスティック〕
ジョイスティック１（操作機構）の構成について説明する。
運転操作装置Ａは、車両の加減速操作および転舵操作を行うためのジョイスティック１を備えている。そのために、ジョイスティック１は、車両の進行方向に対して前後方向への回動によって傾動する操作ができるとともに左右方向への回動によって傾動する操作ができるように傾動支持機構２０に支持されている（図２、図３参照）。したがって、ジョイスティック１は、楕円運動を描くように操作することができる。また、傾動支持機構２０は、ジョイスティック１を前後左右方向に傾動する操作に対して、その操作量が多くなればなるほど受動的にジョイスティック１を中立位置に復帰する力が大きく発生するような、バネ（弾性体）を用いた復帰機構２１，２２を有している（図２ないし図４参照）。
【００１８】
ジョイスティック１を前後方向に傾動する操作は、ジョイスティック１の前後方向の操作を可能とする回転軸に備えられたポテンショメータ等からなる加減速操作量センサ３により、その操作量が電圧として検出（出力）されるようになっている。この操作量は、ジョイスティック１の中立位置を基準にして、後方に傾動する場合がブレーキ操作量であり、前方に傾動する場合がスロットル操作量である。そして、加減速操作量センサ３は、検出した電圧を加減速操作量信号ＳＴＢとして制御装置４に送信する。ちなみに、このジョイスティック１を前後方向に傾動する操作が、車両への加減速操作となる。
【００１９】
図７の（ａ）図を参照して、ジョイスティック１の前後方向の操作量に対する加減速操作量センサ３の出力の設定について説明する。図７の（ａ）図は、ジョイスティック１の前後方向の位置と加減速操作量センサ３の出力との関係図である。この図から判るように、加減速操作量センサ３は、ジョイスティック１を前方に傾動する操作を行うと出力を増加させ、後方に傾動する操作を行うと出力を低下させるように設定されている。そして、加減速操作量センサ３の出力は、基準値を上回る部分がスロットル操作量であり、基準値を下回る部分がブレーキ操作量である。したがって、加速操作および減速操作（制動操作）とも、ジョイスティック１を傾動する操作の度合いが大きくなればなるほど、加減速操作量センサ３で検出（出力）されるスロットル操作量およびブレーキ操作量も大きくなる。なお、スロットル操作量かブレーキ操作量かの判断は、後記する制御装置４の目標ブレーキ液圧設定部４０および目標スロットル開度設定部４７で判断される（図５参照）。
【００２０】
また、ジョイスティック１を左右方向に傾動する操作も、ジョイスティック１の左右方向の操作を可能とする回転軸に備えられたポテンショメータ等からなる転舵操作量センサ２により、その操作量が電圧として検出（出力）されるようになっている。この場合の操作量も、ジョイスティック１の中立位置を基準にして、右方に傾動する場合が右方転舵操作量であり、左方に傾動する場合が左方転舵操作量である。そして、転舵操作量センサ２は、検出した電圧を転舵操作量信号ＳＳＲとして制御装置４に送信する。ちなみに、このジョイスティック１を左右方向に傾動する操作が、車両への転舵操作となり、転舵方向操作と転舵操作量操作を兼ねている。
【００２１】
図７の（ｂ）図を参照して、ジョイスティック１の左右方向の操作量に対する転舵操作量センサ２の出力の設定について説明する。図７の（ｂ）図は、ジョイスティック１の左右方向の位置と転舵操作量センサ２の出力との関係図である。この図から判るように、転舵操作量センサ２は、ジョイスティック１を右方に傾動する操作を行うと出力を増加させ、左方に傾動する操作を行うと出力を低下させるように設定されている。そして、転舵操作量センサ２の出力は、基準値を上回る部分が右方転舵操作量であり、基準値を下回る部分が左方転舵操作量である。したがって、右方転舵操作および左方転舵操作は、ジョイスティック１を傾動する操作の度合いが大きくなればなるほど、転舵操作量センサ２で検出（出力）される右方転舵操作量および左方転舵操作量も大きくなる。ちなみに、右方転舵操作量および左方転舵操作量は、ラック軸３１の目標転舵速度（ステアリングモータ５を駆動する速度）を設定するための操作量であり、微妙な位置制御が必要な転舵角を設定するための操作量ではない。したがって、右方転舵操作量および左方転舵操作量の最大操作量は、ラック軸３１の目標転舵速度（ステアリングモータ５の出力）の大きさを数段階設定できる程度の少ない操作量でよい。ちなみに、転舵輪Ｗ，Ｗの転舵角は、転舵操作の量とその操作時間によって決まる。また、右方転舵操作量か左方転舵操作量かの判断（すなわち、転舵方向の判断）は、基準値に基づいて、後記する制御装置４の目標転舵速度設定部５２で判断される（図６参照）。
【００２２】
図２ないし図４を参照して、ジョイスティック１と傾動支持機構２０および復帰機構２１，２２との構成を詳細に説明する。なお、図２は、ジョイスティック１の傾動支持機構２０の一部破断側面図である。図３は、ジョイスティック１の傾動支持機構２０の一部破断平面図である。図４は、ジョイスティック１の復帰機構２１，２２の一部破断正面図である。
【００２３】
ジョイスティック１は、車両の運転者が片手で操作できるように、右フロントドアのアームレストに配置されている。ジョイスティック１は、パイプ状のスティック本体１ａの上端に操作グリップ１ｂが固定された構造を有し、スティック本体１ａの下端部が傾動支持機構２０を介して左右方向および前後方向に傾動自在に支持されている。なお、この傾動支持機構２０は、スティック本体１ａに外装されたブーツ１ｃによって覆われている（図１参照）。
【００２４】
傾動支持機構２０は、ジョイスティック１を左右の転舵方向に傾動操作自在に支持する機構として、スティック本体１ａの下端部を前後方向に貫通してこれに固定された左右傾動用支持軸２０ａと、この左右傾動用支持軸２０ａの前後の両端部をベアリング２０ｅ，２０ｅを介して回転自在に支持する傾動支持ベース２０ｂとを備えている。この傾動支持ベース２０ｂは、平面視において上方が開口した左右方向に長い概略長方形の枠状に形成されている。また、ジョイスティック１を傾動支持ベース２０ｂとともに前後の加減速方向に傾動操作自在に支持する機構として、傾動支持ベース２０ｂの左右の端部に同軸状に突設された一対の前後傾動用支持ピン２０ｃと、この一対の前後傾動用支持ピン２０ｃをベアリング２０ｅ，２０ｅを介して回転自在に支持する固定支持ベース２０ｄとを備えている。この固定支持ベース２０ｄは、左右の両端部に側壁を有する上方が開口したコ字状に形成されている。
【００２５】
さらに、ジョイスティック１のスティック本体１ａと傾動支持機構２０の傾動支持ベース２０ｄとの間には、ジョイスティック１を左右の転舵操作方向の中立位置に復帰させる復帰機構２１が設けられている。また、傾動支持機構２０の傾動支持ベース２０ｂと固定支持ベース２０ｄとの間には、傾動支持ベース２０ｂとともにジョイスティック１を前後の加減速操作方向の中立位置に復帰させる復帰機構２２が設けられている。
【００２６】
復帰機構２１および復帰機構２２は、略同様に構成されているため、その一方の復帰機構２１について説明し、他方の復帰機構２２については説明を省略する。この復帰機構２１は、傾動支持ベース２０ｂからスティック本体１ａへ向けて左右傾動用支持軸２０ａと平行に突設された固定ピン２１ａと、スティック本体１ａから傾動支持ベース２０ｂへ向けて左右傾動用支持軸２０ａと平行に突設された回動ピン２１ｂと、左右傾動用支持軸２０ａに巻装された巻バネ２１ｃとで構成されている。固定ピン２１ａは、左右傾動用支持軸２０ａの軸心を通る鉛直線上に配置して左右傾動用支持軸２０ａの上方に配置されている。また、巻バネ２１ｃは、その両端部を放射方向に折り曲げた係止部２１ｄが固定ピン２１ａに交差状態で係止されている。一方、回動ピン２１ｂは、スティック本体１ａの傾動操作に応じて巻バネ２１ｃの一対の係止部２１ｄのいずれか一方を押動するように、交差状態の一対の係止部２１ｄの間に挿入されている。そして、この回動ピン２１ｂが一対の係止部２１ｄに押動されて固定ピン２１ａの下方に位置すると、ジョイスティック１が略垂直に起立して左右の転舵操作方向の中立位置に停止するように構成されている。
【００２７】
また、傾動支持機構２０は、運転者によるジョイスティック１の操作に対して、ジョイスティック１の動きに反力を加える反力発生手段を有する（反力の方向および大きさについては後記する）。この反力発生手段は、ジョイスティック１の前後方向の回転軸の動きに反力を加える加減速操作反力モータ９、およびジョイスティック１の左右方向の回転軸の動きに反力を加える転舵操作反力モータ８を有する（図１参照）。加減速操作反力モータ９は、制御装置４が生成する加減速操作反力モータ駆動電圧ＲＳＢに基づいて駆動される。また、転舵操作反力モータ８は、制御装置４が生成する転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲに基づいて駆動される。なお、加減速操作反力モータ駆動電圧ＲＳＢおよび転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲの大きさおよび印加方向は制御装置４により設定されるが、この点は後記する。
【００２８】
〔ブレーキ系〕
図１に戻って、運転操作装置Ａにおけるブレーキ系の構成を説明する。
この車両のブレーキ系は、通常の車両と異なりブレーキペダルを有しない。その代わりに、ジョイスティック１がブレーキペダルの役割を有し、前記したように、中立位置のジョイスティック１を後方に傾動する操作を行うとブレーキが効くようになっている。
【００２９】
また、この車両のブレーキ系は、エンジンの負圧等を利用するブレーキ倍力装置やマスタシリンダ等を有しない。その代わりに、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）やアンチブレーキロックシステム（ＡＢＳ）のような、ブレーキ液圧発生用のポンプおよびブレーキ液圧制御用の比例電磁弁を有し、ポンプが発生したブレーキ液圧を、比例電磁弁を介してホイールシリンダに作用させるようになっている。なお、ブレーキアクチュエータ７は、前記した比例電磁弁に相当し、制御装置４が生成するブレーキアクチュエータ駆動電圧ＤＢＡに基づいて駆動される。
【００３０】
〔スロットル系〕
運転操作装置Ａにおけるスロットル系の構成を説明する。
この車両のスロットル系は、通常の車両と異なりスロットルペダル（アクセルペダル）を有しない。その代わりに、ジョイスティック１がスロットルペダルの役割を有し、前記したように、中立位置のジョイスティック１を前方に傾動する操作を行うとスロットル弁が開くようになっている。
【００３１】
この車両のスロットル弁は、弁駆動モータにより駆動される。なお、スロットルアクチュエータ６は、前記した弁駆動モータに相当し、制御装置４が生成するスロットルアクチュエータ駆動電圧ＤＳＡに基づいて駆動される。
【００３２】
〔転舵系〕
運転操作装置Ａにおける転舵系（転舵機構）の構成を説明する。
この車両の転舵系は、通常の車両と異なりステアリングホイールを有しない。その代わりに、ジョイスティック１がステアリングホイールの役割を有し、前記したように、中立位置のジョイスティック１を左方に傾動する操作を行うと、転舵輪Ｗ，Ｗが左方に転舵するようになっている。一方、中立位置のジョイスティック１を右方に傾動する操作を行うと転舵輪Ｗ，Ｗが右方に転舵するようになっている。このジョイスティック１の左右方向の操作では、操作量が大きいほど転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度が速くなるため、操作時間が長くなるほど転舵輪Ｗ，Ｗの転舵角が大きくなる。
【００３３】
また、この車両は、運転者の操舵力をラック軸３１に伝達するステアリング軸やラックアンドピニオン機構等を有しない。その代わりに、ラック軸３１を軸方向に動かすステアリングモータ（ステアリングアクチュエータ）５およびボールねじ機構３０を有する。なお、ステアリングモータ５は車体フレームに対して固定され、ステアリングモータ５の回転運動を、ボールねじ機構３０を介してラック軸３１の直線運動に変換している。これにより、ステアリングモータ５が発生する回転トルクがラック軸３１のラック軸力に変換され、ラック軸３１に生じたラックトルクは、ラック軸３１の端部のタイロッド３２，３２を介して転舵輪Ｗ，Ｗの転舵トルクへと変換される。なお、ステアリングモータ５は、制御装置４が生成するステアリングモータ駆動電圧ＤＳＭに基づいて駆動される。
【００３４】
〔センサ類〕
図１を参照して、運転操作装置Ａを制御装置４で制御するために車両の各種情報を制御装置４に取り込むための他のセンサ１０，１１，１２，１３，１４について説明する。ちなみに、運転操作装置Ａに備えられる各種センサ１０，１１，１２，１３，１４は、運転操作装置Ａの専用のセンサでもよいし、他のシステムと共用するセンサでもよい。
【００３５】
ラック位置センサ１０は、ラック軸３１の左右方向の位置を検出し、このラック軸の位置からなるラック位置信号ＳＲを制御装置４に送信している。なお、請求項の「転舵速度検出手段」は、この第１実施形態では、ラック位置センサ１０と後述する微分器５２１（図６参照）とで構成される。
【００３６】
スロットル開度センサ１１は、スロットル弁の開度を検出し、このスロットル弁の開度からなるスロットル開度信号ＳＴを制御装置４に送信している。
【００３７】
ブレーキ液圧センサ１２は、ホイールシリンダのブレーキ液圧を検出し、このブレーキ液圧からなるブレーキ液圧信号ＳＢを制御装置４に送信している。
【００３８】
ヨーレートセンサ１３は、車両の横方向の運動状態としてヨーレートを検出し、このヨーレートからなるヨーレート信号ＳＹを制御装置４に送信している。
【００３９】
車速センサ１４は、車速を単位時間当たりのパルス数として検出し、検出したパルス数からなる車速信号ＳＳを制御装置４に送信している。
【００４０】
〔制御装置〕
図５および図６を参照して、制御装置４の構成について説明する。図５は、制御装置４のブレーキ制御部４Ａ、ブレーキ操作反力制御部４Ｂ、スロットル制御部４Ｃおよびスロットル操作反力制御部４Ｄの構成図である。図６は、制御装置４の転舵制御部４Ｅおよび転舵操作反力制御部４Ｆの構成図である。
【００４１】
制御装置４は、ジョイスティック１の操作に基づいてステアリングモータ５、スロットルアクチュエータ６およびブレーキアクチュエータ７を制御するとともに、ジョイスティック１に操作反力を与えるために転舵操作反力モータ８および加減速操作反力モータ９を制御する。そのために、制御装置４は、図示しないＲＡＭ[Random Access Memory]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＣＰＵ[Central Processing Unit]およびＩ／Ｏインターフェース等からなるマイクロコンピュータ（図示せず）や各種モータを駆動する駆動回路を備えており、ブレーキ制御部４Ａ、ブレーキ操作反力制御部４Ｂ、スロットル制御部４Ｃ、スロットル操作反力制御部４Ｄ、転舵制御部４Ｅおよび転舵操作反力制御部４Ｆを有している。また、制御装置４は、取り込んだセンサ信号をディジタル信号に変換し、センサ信号をディジタル信号で取り扱っている。
【００４２】
〔ブレーキ制御部〕
図５を参照して、ブレーキ制御部４Ａについて説明する。
ブレーキ制御部４Ａは、運転者によるジョイスティック１の加減速操作のブレーキ操作量に応じたブレーキ液圧をホイールシリンダに作用させる制御を行う。そのために、ブレーキ制御部４Ａは、目標ブレーキ液圧設定部４０、偏差演算部４１、ブレーキアクチュエータ制御信号出力部４２およびブレーキアクチュエータ駆動回路４３を備えている。なお、ブレーキ制御部４Ａのうち、ブレーキアクチュエータ駆動回路４３を除いた部分は、制御装置４を構成するマイクロコンピュータにソフトウェア的に構成される。
【００４３】
目標ブレーキ液圧設定部４０は、加減速操作量センサ３からの加減速操作量信号ＳＴＢが入力され、目標ブレーキ液圧信号を偏差演算部４１に出力する。目標ブレーキ液圧設定部４０は、ブレーキ操作量に応じた加減速操作量信号ＳＴＢに基づいてブレーキマップを検索し、ホイールシリンダに加えるべき目標ブレーキ液圧信号を設定する（図８の（ａ）図参照）。なお、ブレーキマップは、ブレーキ操作量が大きくなれば目標ブレーキ液圧も大きくなるように設定されている。ただし、加減速操作量信号ＳＴＢとブレーキ操作量との関係は、加減速操作量センサ３の出力が小さいほどブレーキ操作量が大きくなるというものである（図７の（ａ）図参照）。したがって、ブレーキマップは、加減速操作量センサ３の出力が０から基準値まで増加するに従って、目標ブレーキ液圧が減少するように設定される（図８の（ａ）図参照）。図８の（ａ）図は、加減速操作量センサ３の出力と目標ブレーキ液圧との関係図である。
【００４４】
偏差演算部４１は、ブレーキ液圧センサ１２からのブレーキ液圧信号ＳＢおよび目標ブレーキ液圧設定部４０からの目標ブレーキ液圧信号が入力され、偏差信号をブレーキアクチュエータ制御信号出力部４２および目標ブレーキ操作反力設定部４４に出力する。偏差演算部４１は、目標ブレーキ液圧信号からブレーキ液圧信号ＳＢを減算し、その減算値を偏差信号とする。
【００４５】
ブレーキアクチュエータ制御信号出力部４２は、偏差演算部４１からの偏差信号が入力され、ブレーキ制御信号をブレーキアクチュエータ駆動回路４３に出力する。ブレーキアクチュエータ制御信号出力部４２は、ＰＩＤ[Proportional Integral Differential]コントローラおよびＰＷＭ[Pulse Width Modulation]信号発生部等を備えている。まず、ブレーキアクチュエータ制御信号出力部４２は、偏差信号にＰ（比例）、Ｉ（積分）およびＤ（微分）制御を行い、偏差を０に近づけるためにブレーキアクチュエータ７に供給する電流値を示すＰＩＤ制御信号を生成する。続いて、ブレーキアクチュエータ制御信号出力部４２は、このＰＩＤ制御信号に基づいて、ブレーキアクチュエータ７に供給する電流値に対応したＰＷＭ信号を生成し、ブレーキ制御信号とする。
【００４６】
ブレーキアクチュエータ駆動回路４３は、ブレーキアクチュエータ制御信号出力部４２からのブレーキ制御信号が入力され、ブレーキアクチュエータ駆動電圧ＤＢＡをブレーキアクチュエータ７に出力する。ブレーキアクチュエータ駆動回路４３は、ブレーキ制御信号に基づいてブレーキアクチュエータ駆動電圧ＤＢＡをブレーキアクチュエータ７に印加し、ブレーキアクチュエータ７を駆動する。そのために、ブレーキアクチュエータ駆動回路４３は、各車輪毎に設けられた比例電磁弁に対応するように設けられた４つのＦＥＴ[Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ]および電源電圧（１２Ｖ）等で構成されている（図示せず）。そして、ブレーキアクチュエータ駆動回路４３は、４つのＦＥＴの各ゲートにブレーキ制御信号が入力されると、このブレーキ制御信号に基づいて４つのＦＥＴがＯＮ／ＯＦＦし、ブレーキアクチュエータ７にブレーキアクチュエータ駆動電圧ＤＢＡを印加する。すると、ブレーキアクチュエータ７には電流が流れてブレーキアクチュエータ７が駆動され（つまり、比例電磁弁が開閉駆動され）、ジョイスティック１のブレーキ操作量に応じてホイールシリンダのブレーキ液圧が制御される。
【００４７】
〔ブレーキ操作反力制御部〕
図５を参照して、ブレーキ操作反力制御部４Ｂについて説明する。
ブレーキ操作反力制御部４Ｂは、運転者がジョイスティック１を後方に傾動する操作を行う際（つまり、ブレーキを効かせる操作を行う際）、加減速操作反力モータ９を駆動して能動的にブレーキ操作反力をジョイスティック１に作用させる制御を行う。そのために、ブレーキ操作反力制御部４Ｂは、目標ブレーキ操作反力設定部４４、加減速操作反力モータ制御信号出力部４５および加減速操作反力モータ駆動回路４６を備えている。なお、ブレーキ操作反力制御部４Ｂのうち、加減速操作反力モータ駆動回路４６を除いた部分は、制御装置４を構成するマイクロコンピュータにソフトウェア的に構成される。
【００４８】
目標ブレーキ操作反力設定部４４は、偏差演算部４１からの偏差信号が入力され、目標ブレーキ操作反力信号を加減速操作反力モータ制御信号出力部４５に出力する。目標ブレーキ操作反力設定部４４は、偏差信号に所定のゲインを乗じて目標ブレーキ操作反力信号を設定する。なお、目標ブレーキ操作反力設定部４４は、偏差信号が「プラスの値」である場合には偏差信号に応じた目標ブレーキ操作反力信号を設定し、偏差信号が「ゼロおよびマイナスの値」である場合には目標ブレーキ操作反力信号をゼロに設定する。このように目標ブレーキ操作反力信号を設定するのは、ブレーキ力を増す場合（通常の車両におけるブレーキペダルを踏み増す場合）にのみブレーキ操作反力を生じさせるためである。このため、ブレーキ力を減じるようなジョイスティック１の操作を行う場合（ジョイスティック１を中立位置に戻す操作を行う場合）には、ブレーキ操作反力（ジョイスティック１の動きの方向に反する力）は生じない。ちなみに、偏差信号がマイナスの値の場合は、目標ブレーキ操作反力設定部４４がジョイスティック１の戻りをアシストするように目標ブレーキ操作反力信号を設定するようにしてもよい。
【００４９】
加減速操作反力モータ制御信号出力部４５は、目標ブレーキ操作反力設定部４４からの目標ブレーキ操作反力信号が入力され、ブレーキ操作反力制御信号を加減速操作反力モータ駆動回路４６に出力する。加減速操作反力モータ制御信号出力部４５は、ＰＷＭ信号発生部等を備える。加減速操作反力モータ制御信号出力部４５は、目標ブレーキ操作反力信号に基づいて、加減速操作反力モータ９に供給する電流の向きと電流値に対応したＰＷＭ信号、オン信号、オフ信号を生成し、ブレーキ操作反力制御信号とする。
【００５０】
加減速操作反力モータ駆動回路４６は、加減速操作反力モータ制御信号出力部４５からのブレーキ操作反力制御信号が入力され、加減速操作反力モータ駆動電圧ＲＳＢを加減速操作反力モータ９に出力する。加減速操作反力モータ駆動回路４６は、ブレーキ操作反力制御信号に基づいて加減速操作反力モータ駆動電圧ＲＳＢを加減速操作反力モータ９に印加し、加減速操作反力モータ９を駆動する。そのために、加減速操作反力モータ駆動回路４６は、４つのＦＥＴ（スイッチング素子）からなるブリッジ回路および電源電圧（１２Ｖ）等で構成されている（図示せず）。加減速操作反力モータ駆動回路４６は、４つのＦＥＴの各ゲートにブレーキ操作反力制御信号が入力されると、ブレーキ操作反力制御信号に基づいて４つのＦＥＴがＯＮ／ＯＦＦし、加減速操作反力モータ９に加減速操作反力モータ駆動電圧ＲＳＢを印加する。すると、加減速操作反力モータ９には電流が流れて加減速操作反力モータ９が正転または逆転駆動され、ジョイスティック１のブレーキ操作反力が制御される。
【００５１】
したがって、運転者がジョイスティック１によりホイールシリンダにおけるブレーキ液圧を増加する操作を行う際には、ジョイスティック１に対してブレーキ操作反力が与えられる。このブレーキ操作反力の大きさは、ジョイスティック１の傾動支持機構２０における現在位置を基準にして、ジョイスティック１を大きくかつ素早く後方に傾動する操作をすればするほど、ジョイスティック１には大きなブレーキ操作反力が生じるようになる。
【００５２】
〔スロットル制御部〕
図５を参照して、スロットル制御部４Ｃについて説明する。
スロットル制御部４Ｃは、運転者によるジョイスティック１の加減速操作のスロットル操作量に応じた開度になるように、スロットル弁を制御する。そのために、スロットル制御部４Ｃは、目標スロットル開度設定部４７、偏差演算部４８、スロットルアクチュエータ制御信号出力部４９およびスロットルアクチュエータ駆動回路５０を備えている。なお、スロットル制御部４Ｃのうち、スロットルアクチュエータ駆動回路５０を除いた部分は、制御装置４を構成するマイクロコンピュータにソフトウェア的に構成される。
【００５３】
目標スロットル開度設定部４７は、加減速操作量センサ３からの加減速操作量信号ＳＴＢが入力され、目標スロットル開度信号を偏差演算部４８に出力する。目標スロットル開度設定部４７は、スロットル操作量に応じた加減速操作量信号ＳＴＢに基づいてスロットルマップを検索し、目標スロットル開度信号を設定する（図８の（ｂ）図参照）。なお、スロットルマップは、スロットル操作量が大きくなれば目標スロットル開度も大きくなるように設定されている。このため、スロットルマップは、加減速操作量センサ３の出力が基準値から増加するに従って、目標スロットル開度が増加するように設定される（図８の（ｂ）図参照）。図８の（ｂ）図は、加減速操作量センサ３の出力と目標スロットル開度との関係図である。
【００５４】
偏差演算部４８は、スロットル開度センサ１１からのスロットル開度信号ＳＴおよび目標スロットル開度設定部４７からの目標スロットル開度信号が入力され、偏差信号をスロットルアクチュエータ制御信号出力部４９および目標スロットル操作反力設定部５１に出力する。偏差演算部４８は、目標スロットル開度信号からスロットル開度信号ＳＴを減算し、その減算値を偏差信号とする。
【００５５】
スロットルアクチュエータ制御信号出力部４９は、偏差演算部４８からの偏差信号が入力され、スロットル制御信号をスロットルアクチュエータ駆動回路５０に出力する。スロットルアクチュエータ制御信号出力部４９は、ＰＩＤコントローラおよびＰＷＭ信号発生部等を備えている。まず、スロットルアクチュエータ制御信号出力部４９は、偏差信号にＰ（比例）、Ｉ（積分）およびＤ（微分）制御を行い、偏差を０に近づけるためにスロットルアクチュエータ６に供給する電流の向きと電流値とを示すＰＩＤ制御信号を生成する。続いて、スロットルアクチュエータ制御信号出力部４９は、このＰＩＤ制御信号に基づいて、スロットルアクチュエータ６に供給する電流の向きと電流値に対応したＰＷＭ信号、オン信号、オフ信号を生成し、スロットル制御信号とする。
【００５６】
スロットルアクチュエータ駆動回路５０は、スロットルアクチュエータ制御信号出力部４９からのスロットル制御信号が入力され、スロットルアクチュエータ駆動電圧ＤＳＡをスロットルアクチュエータ６に出力する。スロットルアクチュエータ駆動回路５０は、スロットル制御信号に基づいてスロットルアクチュエータ駆動電圧ＤＳＡをスロットルアクチュエータ６に印加し、スロットルアクチュエータ６を駆動する。そのために、スロットルアクチュエータ駆動回路５０は、４つのＦＥＴ（スイッチング素子）からなるブリッジ回路および電源電圧（１２Ｖ）等で構成されている（図示せず）。４つのＦＥＴの各ゲートにスロットル制御信号が入力されると、スロットル制御信号に基づいて４つのＦＥＴがＯＮ／ＯＦＦし、スロットルアクチュエータ６にスロットルアクチュエータ駆動電圧ＤＳＡが印加される。すると、スロットルアクチュエータ６には電流が流れてスロットルアクチュエータ６が正転または逆転駆動され（つまり、弁駆動モータが駆動され）、ジョイスティック１のスロットル操作量に応じてスロットル弁の開度が制御される。
【００５７】
〔スロットル操作反力制御部〕
図５を参照して、スロットル操作反力制御部４Ｄについて説明する。
スロットル操作反力制御部４Ｄは、運転者がジョイスティック１を前方に傾動する操作を行う際（つまり、エンジンの出力を増加する操作を行う際）、加減速操作反力モータ９を駆動して能動的にスロットル操作反力をジョイスティック１に作用させる制御を行う。そのために、スロットル操作反力制御部４Ｄは、目標スロットル操作反力設定部５１、加減速操作反力モータ制御信号出力部４５および加減速操作反力モータ駆動回路４６を備えている。なお、スロットル操作反力制御部４Ｄのうち、加減速操作反力モータ駆動回路４６を除いた部分は、制御装置４を構成するマイクロコンピュータにソフトウェア的に構成される。また、スロットル操作反力制御部４Ｄは、加減速操作反力モータ制御信号出力部４５および加減速操作反力モータ駆動回路４６を、ブレーキ操作反力制御部４Ｂと共用する構成である。
【００５８】
目標スロットル操作反力設定部５１は、偏差演算部４８からの偏差信号が入力され、目標スロットル操作反力信号を加減速操作反力モータ制御信号出力部４５に出力する。目標スロットル操作反力設定部５１は、偏差信号に所定のゲインを乗じて目標スロットル操作反力信号を設定する。なお、この目標スロットル操作反力設定部５１は、偏差信号が「プラスの値」である場合には偏差信号に応じた目標スロットル操作反力信号を設定し、偏差信号が「ゼロおよびマイナスの値」である場合には目標スロットル操作反力信号をゼロに設定する。このように目標スロットル操作反力信号を設定するのは、スロットルを増す場合（通常の車両におけるアクセルペダルを踏み増す場合）にのみスロットル操作反力を生じさせるためである。このため、スロットルを減じるようなジョイスティック１の操作を行う場合（ジョイスティック１を中立位置に戻す操作を行う場合）には、スロットル操作反力は生じない。ちなみに、偏差信号がマイナスの値の場合は、目標スロットル操作反力設定部５１がジョイスティック１の戻りをアシストするように目標スロットル操作反力信号を設定するようにしてもよい。
【００５９】
加減速操作反力モータ制御信号出力部４５は、目標スロットル操作反力設定部５１からの目標スロットル操作反力信号が入力され、スロットル操作反力制御信号を加減速操作反力モータ駆動回路４６に出力する。加減速操作反力モータ制御信号出力部４５は、目標スロットル操作反力信号に基づいて、加減速操作反力モータ９に供給する電流の向きと電流値に対応したＰＷＭ信号、オン信号、オフ信号を生成し、スロットル操作反力制御信号とする。
【００６０】
加減速操作反力モータ駆動回路４６は、加減速操作反力モータ制御信号出力部４５からのスロットル操作反力制御信号が入力され、加減速操作反力モータ駆動電圧ＲＳＢを加減速操作反力モータ９に出力する。加減速操作反力モータ駆動回路４６は、スロットル操作反力制御信号に基づいて加減速操作反力モータ駆動電圧ＲＳＢを加減速操作反力モータ９に印加し、加減速操作反力モータ９を駆動する。加減速操作反力モータ駆動回路４６は、４つのＦＥＴの各ゲートにスロットル操作反力制御信号が入力されると、スロットル操作反力制御信号に基づいて４つのＦＥＴがＯＮ／ＯＦＦし、加減速操作反力モータ９に加減速操作反力モータ駆動電圧ＲＳＢを印加する。すると、加減速操作反力モータ９には電流が流れて加減速操作反力モータ９が正転または逆転駆動され、ジョイスティック１のスロットル操作反力が制御される。
【００６１】
したがって、運転者がジョイスティック１によりスロットル開度を増加する操作を行う際には、ジョイスティック１に対してスロットル操作反力が与えられる。このスロットル操作反力の大きさは、ジョイスティック１の傾動支持機構２０における現在位置を基準にして、ジョイスティック１を大きくかつ素早く前方に傾動する操作をすればするほど、ジョイスティック１には大きなスロットル操作反力が生じるようになる。
【００６２】
〔転舵制御部〕
図６を参照して、転舵制御部４Ｅについて説明する。
転舵制御部４Ｅは、運転者によるジョイスティック１への転舵操作量に応じて転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度を制御するとともにジョイスティック１への転舵操作に応じて転舵方向を判別してステアリングモータ５の回転方向を制御し、転舵輪Ｗ，Ｗを転舵する制御を行う。そのために、転舵制御部４Ｅは、目標転舵速度設定部５２、偏差演算部５３、ステアリングモータ制御信号出力部５４およびステアリングモータ駆動回路５５を備えている。加えて、ラック位置センサ１０から入力したラック位置信号ＳＲを微分する微分器５２１を備えている。なお、転舵制御部４Ｅのうち、ステアリングモータ駆動回路５５を除いた部分は、制御装置４を構成するマイクロコンピュータにソフトウェア的に構成される。
【００６３】
目標転舵速度設定部５２は、転舵操作量センサ２からの転舵操作量信号ＳＳＲおよび車速センサ１４からの車速信号ＳＳが入力され、目標転舵速度信号を偏差演算部５３に出力する。目標転舵速度設定部５２は、転舵操作量信号ＳＳＲに基づいて転舵方向（ラック軸３１の移動方向、ステアリングモータ５の回転方向）を判定するとともに転舵操作量信号ＳＳＲおよび車速信号ＳＳに基づいて転舵マップから目標転舵速度を検索し、ラック軸３１の移動方向と目標転舵速度とからなる目標転舵速度信号を設定する。目標転舵速度信号においてラック軸３１の移動方向は、目標転舵速度に対するプラスとマイナスで表され、例えば、移動方向が左方向（転舵方向は右転舵）をプラスとし、右方向（転舵方向は左転舵）をマイナスとする（ラック軸３１の移動方向と転舵輪Ｗ，Ｗの転舵方向は逆になる）。目標転舵速度設定部５２では、転舵操作量信号ＳＳＲが基準値を上回る場合（すなわち、右方転舵操作量の場合）には転舵方向を右転舵と判定し、ラック軸３１の移動方向を左方向とするとともに、転舵操作量信号ＳＳＲが基準値を下回る場合（すなわち、左方転舵操作量の場合）には転舵方向を左転舵と判定し、ラック軸３１の移動方向を右方向とする（図７の（ｂ）図参照）。
【００６４】
転舵マップは、車速に応じて複数設定され、いずれの転舵マップも転舵操作量（第１実施形態では、右方転舵操作量または左方転舵操作量）が大きくなれば転舵操作量に応じて目標転舵速度を大きくするように設定されている。車速に応じて転舵マップが設定されるのは、車庫入れなどを行う必要のある低速の場合には目標転舵速度として大きな値（絶対値）を対応付けて転舵特性を「クイック」にし、走行時の安定性を確保する必要のある高速の場合には目標転舵速度として小さい値（絶対値）を対応付けて転舵特性を「ダル」にするためである。転舵操作量が大きくなれば目標転舵速度を大きくするのは、運転者の意思に応じて、運転者が転舵輪Ｗ，Ｗを速く転舵した場合には転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度を速くするためである。目標転舵速度設定部５２では、このような転舵マップから車速と転舵操作量に応じた目標転舵速度を検索する。
【００６５】
本実施の形態では、図９に示すように、車速に応じてＭ１，Ｍ２，Ｍ３の３つの転舵マップが設定されている。図９は、転舵操作量センサの出力と目標転舵速度との関係図である。転舵マップＭ１は、低速時のマップであり、小さな不感帯が設けてあり、不感帯を過ぎると大きな比例定数で転舵操作量に応じて目標転舵速度を対応付けている。転舵マップＭ２は、中速時のマップであり、中程度の不感帯が設けてあり、この不感帯を過ぎると、転舵マップＭ１より小さな比例定数で転舵操作量に応じて目標転舵速度を対応付けている。さらに、転舵マップＭ２は、運転者の緊急時の転舵操作に対応するために、所定転舵操作量より大きくなると、非常に大きな比例定数で目標転舵速度を対応付けている。転舵マップＭ３は、高速時のマップであり、大きな不感帯が設けてあり、この不感帯を過ぎると、転舵マップＭ２より小さな比例定数で転舵操作量に応じて目標転舵速度を対応付けている。これらにより、高速では「ダル」な転舵特性になって安定性が得られ、低速では「クイック」な転舵特性になってきびきびとした運転性が得られる。なお、３つの転舵マップＭ１，Ｍ２，Ｍ３以外の車速における転舵マップは、３つの転舵マップＭ１，Ｍ２，Ｍ３から補完演算する。
ちなみに、第１実施形態では、転舵操作量信号ＳＳＲと左方転舵操作量との関係は、転舵操作量センサ２の出力が基準値より小さいほど左方転舵操作量が大きくなるというものである（図７の（ｂ）図参照）。したがって、第１実施形態では、転舵操作量センサ２の出力が基準値から減少するに従って左方向への目標転舵速度が大きくなり、転舵操作量センサ２の出力が基準値から増加するに従って右方向への目標転舵速度が大きくなるように設定されている。
【００６６】
ところで、目標転舵速度設定部５２では、ジョイスティック１への転舵操作量に基づく目標転舵速度を設定するだけであり、ラック軸３１の位置（すなわち、転舵角Ｗ，Ｗの転舵角）を設定しない。ラック軸３１の位置は、転舵速度とその転舵している時間（すなわち、ジョイスティック１への転舵操作時間）との積によって決まる。なお、路面反力が小さな場所（氷上等）と大きな場所（グリップ力のよい路上等）とで、同じ転舵速度を得るには、路面反力が小さな場所ではステアリングモータ５の出力は小さくてよい。一方、路面反力が大きな場所では、ステアリングモータ５の出力を大きくしなければならない。
【００６７】
微分器５２１は、所定の周期でラック位置センサ１０からラック位置信号ＳＲを入力してラック位置信号ＳＲの前回値と今回値の差分を演算するとともに、前回値と今回値の差分を所定の周期で除して実際の転舵速度を演算する処理を行う。これにより、ラック位置信号ＳＲを実転舵速度信号に変換する。
【００６８】
偏差演算部５３は、目標転舵速度設定部５２からの目標転舵速度信号および微分器５２１からの実転舵速度信号が入力され、偏差信号をステアリングモータ制御信号出力部５４および目標転舵操作反力設定部５６に出力する。偏差演算部５３は、目標転舵速度信号から実転舵速度信号を減算し、その減算値を偏差信号とする。
【００６９】
ステアリングモータ制御信号出力部５４は、偏差演算部５３からの偏差信号が入力され、ステアリング制御信号をステアリングモータ駆動回路５５に出力する。ステアリングモータ制御信号出力部５４は、ＰＩＤコントローラおよびＰＷＭ信号発生部等を備えている。まず、ステアリングモータ制御信号出力部５４は、偏差信号にＰ（比例）、Ｉ（積分）およびＤ（微分）制御を行い、偏差を０に近づけるためにステアリングモータ５に供給する電流の向きと電流値とを示すＰＩＤ制御信号を生成する。続いて、ステアリングモータ制御信号出力部５４は、このＰＩＤ制御信号に基づいて、ステアリングモータ５に供給する電流の向きと電流値に対応したＰＷＭ信号、オン信号、オフ信号を生成し、ステアリング制御信号とする。
【００７０】
ステアリングモータ駆動回路５５は、ステアリングモータ制御信号出力部５４からのステアリング制御信号が入力され、ステアリングモータ駆動電圧ＤＳＭをステアリングモータ５に出力する。ステアリングモータ駆動回路５５は、ステアリング制御信号に基づいてステアリングモータ駆動電圧ＤＳＭをステアリングモータ５に印加し、ステアリングモータ５を駆動する。そのために、ステアリングモータ駆動回路５５は、４つのＦＥＴ（スイッチング素子）からなるブリッジ回路および電源電圧（１２Ｖ）等で構成されている（図示せず）。そして、ステアリングモータ駆動回路５５は、４つのＦＥＴの各ゲートにステアリング制御信号が入力されると、ステアリング制御信号に基づいて４つのＦＥＴがＯＮ／ＯＦＦし、ステアリングモータ５にステアリングモータ駆動電圧ＤＳＭを印加する。すると、ステアリングモータ５には電流が流れてステアリングモータ５が正転または逆転駆動され、ジョイスティック１の転舵操作量に応じて転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度が制御される。
【００７１】
ちなみに、ラック位置を制御している従来例では、実際のラック位置（実ラック位置）が目標ラック位置と一致するとステアリングモータ５は停止するが、この第１実施形態では、実際の転舵速度（実転舵速度）と目標転舵速度が一致してもステアリングモータ５は停止しない。
また、この第１実施形態では、右側にジョイスティック１を傾動して転舵輪Ｗ，Ｗを右側に転舵した後、ジョイスティック１を中立位置に戻しても転舵輪Ｗ，Ｗは中立位置には戻らない。ジョイスティック１の中立位置は、転舵速度がゼロの位置だからである。具体的には、転舵輪Ｗ，Ｗが転舵されている状態でジョイスティック１を中立位置に戻すと、目標転舵速度設定部５２が目標転舵速度をゼロに設定する。すると、転舵速度をゼロにするようにステアリングモータ５が駆動される。なお、ジョイスティック１の中立位置は転舵速度がゼロの位置であるため、喩えセルフアライニングトルクが作用しても、転舵速度をゼロに維持するため、セルフアライニングトルクを打ち消すようにステアリングモータ５が駆動される。このため、転舵角は一定になる。なお、転舵速度がゼロに維持される点（転舵角が一定になる点）は、後述する第３実施形態の図１８（ａ）（ｃ）等のタイムチャートに示すとおりである。
【００７２】
〔転舵操作反力制御部〕
図６を参照して、転舵操作反力制御部４Ｆについて説明する。
転舵操作反力制御部４Ｆは、運転者がジョイスティック１を左右方向に傾動する操作を行う際（つまり、転舵操作を行う際）、転舵操作反力モータ８を駆動して能動的に転舵操作反力をジョイスティック１に作用させる制御を行う。そのために、転舵操作反力制御部４Ｆは、目標転舵操作反力設定部５６、転舵操作反力モータ制御信号出力部５７および転舵速操作反力モータ駆動回路５８を備えている。なお、転舵操作反力制御部４Ｆのうち、転舵操作反力モータ駆動回路５８を除いた部分は、制御装置４を構成するマイクロコンピュータにソフトウェア的に構成される。
【００７３】
目標転舵操作反力設定部５６は、転舵操作量センサ２からの転舵操作量信号ＳＳＲ（右方転舵操作量または左方転舵操作量）、ヨーレートセンサ１３からのヨーレート信号ＳＹおよび偏差演算部５３からの偏差信号が入力され、目標転舵操作反力信号を転舵操作反力モータ制御信号出力部５７に出力する。目標転舵操作反力設定部５６は、転舵操作量信号ＳＳＲに基づいて転舵操作反力の方向を判定するとともに転舵操作量信号ＳＳＲおよびヨーレート信号ＳＹに基づいて転舵操作反力マップから目標転舵操作反力を検索し、転舵操作反力の方向と目標転舵操作反力とからなる目標転舵操作反力信号を設定する。このとき、目標転舵操作反力設定部５６では、偏差信号に基づいて転舵操作反力をジョイスティック１に与えるか否かを判定している。まず、目標転舵操作反力設定部５６では、転舵操作量信号ＳＳＲが基準値を上回る場合（すなわち、右方転舵操作量の場合）には転舵操作反力方向を右方操作に対する反力と判定するとともに、転舵操作量信号ＳＳＲが基準値を下回る場合（すなわち、左方転舵操作量の場合）には転舵操作反力方向を左方操作に対する反力と判定する（図７の（ｂ）図参照）。
【００７４】
転舵操作反力マップは、ヨーレートに応じて複数設定され、いずれの転舵操作反力マップも転舵操作量（第１実施形態では、右方転舵操作量または左方転舵操作量）が大きくなれば転舵操作量に応じて目標転舵操作反力を大きくするように設定されている。ヨーレートに応じて転舵操作反力マップが設定されるのは、車両状態として不安定なヨーレートが大きいほど転舵操作反力を大きくして運転者に転舵を抑えるように促すためである。転舵操作量が大きくなれば転舵操作反力を大きくするのは、転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度が速くなる転舵操作量が大きいほど運転者に転舵を抑えるように促すためである。
【００７５】
本実施の形態では、図１０に示すように、ヨーレートに応じてＭ４，Ｍ５，Ｍ６の３つの転舵操作反力マップが設定されている。図１０は、転舵操作量センサの出力と目標転舵操作反力との関係図である。転舵操舵反力マップＭ４は、ヨーレートが大きいときのマップであり、大きな比例定数で転舵操作量に応じて目標転舵操作反力を対応付けている。転舵操舵反力マップＭ５は、ヨーレートが中程度の時のマップであり、転舵操作反力マップＭ４より小さな比例定数で転舵操作量に応じて目標転舵操作反力を対応付けている。転舵操舵反力マップＭ６は、ヨーレートが小さいときのマップであり、転舵操作反力マップＭ５より小さな比例定数で転舵操作量に応じて目標転舵操作反力を対応付けている。さらに、転舵操作反力マップＭ４，Ｍ５，Ｍ６は、運転者による急な転舵操作を抑制するために、所定量以上の転舵操作量に対して非常に大きな比例定数で目標転舵操作反力を対応付けている。また、３つの転舵操作反力マップＭ４，Ｍ５，Ｍ６以外のヨーレートにおける転舵操作反力マップは、３つの転舵マップＭ４，Ｍ５，Ｍ６から補完演算する。
【００７６】
このように転舵操作量に応じて目標転舵操舵反力を設定するのは、転舵操作量を増すような操作が行われた場合に転舵操作反力を生じさせるためである。したがって、転舵操作量が０の場合（ジョイスティック１の左右位置が中立位置の場合）や転舵操作量を一定に保持する場合あるいは転舵操作量を減らす場合には、転舵操作反力は生じない。
【００７７】
そして、目標転舵操作反力設定部５６は、「右方操作」かつ偏差信号が「プラスの値」である場合には転舵操作反力マップで検索した目標転舵操作反力からなる目標転舵操作反力信号を設定し、「右方操作」かつ偏差信号が「ゼロおよびマイナスの値」である場合には目標転舵操作反力信号をゼロに設定する。このように目標転舵操作反力信号を設定するのは、転舵速度を増す場合に転舵操作反力を生じさせるためである。このため、一定の転舵速度を保持する場合や転舵速度を減じるようなジョイスティック１の操作を行う場合（ジョイスティック１を中立側に戻す操作を行う場合）には、転舵操作反力は生じない。ちなみに、偏差信号がマイナスの値の場合は、目標転舵操作反力設定部５６ではジョイスティック１の戻りをアシストするように目標転舵操作反力信号を設定するようにしてもよい。一方、目標転舵操作反力設定部５６は、「左方操作」かつ偏差信号が「マイナスの値」である場合には転舵操作反力マップで検索した目標転舵操作反力からなる目標転舵操作反力信号を設定し、「左方操作」かつ偏差信号が「ゼロおよびプラスの値」である場合には目標転舵操作反力信号をゼロに設定する。ちなみに、偏差信号がプラスの値の場合は、目標転舵操作反力設定部５６ではジョイスティック１の戻りをアシストするように目標転舵操作反力信号を設定するようにしてもよい。
【００７８】
転舵操作反力モータ制御信号出力部５７は、目標転舵操作反力設定部５６からの目標転舵操作反力信号が入力され、転舵操作反力制御信号を転舵操作反力モータ駆動回路５８に出力する。転舵操作反力モータ制御信号出力部５７は、ＰＷＭ信号発生部を備えている。転舵操作反力モータ制御信号出力部５７は、目標転舵操作反力信号に基づいて、転舵操作反力モータ８に供給する電流の向きと電流値に対応したＰＷＭ信号、オン信号、オフ信号を生成し、転舵操作反力制御信号とする。
【００７９】
転舵操作反力モータ駆動回路５８は、転舵操作反力モータ制御信号出力部５７からの転舵操作反力制御信号が入力され、転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲを転舵操作反力モータ８に出力する。転舵操作反力モータ駆動回路５８は、転舵操作反力制御信号に基づいて転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲを転舵操作反力モータ８に印加し、転舵操作反力モータ８を駆動する。そのために、転舵操作反力モータ駆動回路５８は、４つのＦＥＴ（スイッチング素子）からなるブリッジ回路および電源電圧（１２Ｖ）等で構成されている（図示せず）。転舵操作反力モータ駆動回路５８は、４つのＦＥＴの各ゲートに転舵操作反力制御信号が入力されると、転舵操作反力制御信号に基づいて４つのＦＥＴがＯＮ／ＯＦＦし、転舵操作反力モータ８に転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲを印加する。すると、転舵操作反力モータ８には電流が流れて転舵操作反力モータ８が正転または逆転駆動され、ジョイスティック１の転舵操作反力が制御される。
【００８０】
したがって、運転者がジョイスティック１により転舵速度を増加する操作を行う際には、ジョイスティック１に対して転舵操作反力が与えられる。この転舵操作反力の大きさは、右方転舵状態の場合は、ジョイスティック１の傾動支持機構２０における中立位置を基準にしてジョイスティック１の右方への操作が大きいほどまたは／およびヨーレートが大きいほど、ジョイスティック１には大きな転舵操作反力が生じるようになる。一方、左方転舵状態の場合は、ジョイスティック１の傾動支持機構２０における中立位置を基準にしてジョイスティック１を左方への操作が大きいほどまたは／およびヨーレートが大きいほど、ジョイスティック１には大きな転舵操作反力が生じるようになる。
【００８１】
なお、ヨーレートの代りに、ステアリングモータ５の出力（ステアリングモータ５に流れる電流値）をパラメータとして、ステアリングモータ５の出力が大きいほどジョイスティック１の転舵操作反力が大きくなるようにしてもよい。ちなみに、ステアリングモータ５の出力が大きい場合は、路面反力も大きいといえる。なお、ステアリングモータ５の出力が大きいほどジョイスティック１の転舵操作反力が大きくなる制御、換言すると、路面反力が大きいほど転舵操作反力を大きくするという制御は、理に適った自然な制御といえる。
【００８２】
〔運転操作装置の動作〕
図１ないし図１０を参照して、運転操作装置Ａの動作うち本発明の特徴となる転舵動作について説明する。ここでは、交差点での右折時について説明する。
【００８３】
車両の交差点での右折開始時には、運転者が、転舵輪Ｗ，Ｗを右方に転舵させるために、ジョイスティック１を右方に傾動する。このとき、ジョイスティック１の右方への操作量は、運転者が緩やかに転舵を行いたい場合には少量であり、運転者が素早い転舵を行いたい場合には多量である。すると、運転操作装置Ａでは、転舵操作量センサ２がジョイスティック１での右方転舵操作量（基準値から増加）に応じた転舵操作量信号ＳＳＲを制御装置４に送信する。
【００８４】
制御装置４では、車速信号ＳＳおよび転舵操作量信号ＳＳＲに基づいて車速と右方転舵操作量に応じた目標転舵速度とラック軸３１の移動方向が左方向からなる目標転舵速度信号（転舵方向＋目標転舵速度）を設定し、さらにこの目標転舵速度信号とラック位置信号ＳＲを微分した実転舵速度信号とに基づいて偏差信号（プラス値）を演算し、この偏差信号に基づいてステアリング制御信号を設定する。このとき、右方転舵操作量が大きいほどまたは／および車速が低速なほど、目標転舵速度は大きい値となり、転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度が速くなる。そして、制御装置４では、ステアリング制御信号に基づいてステアリングモータ駆動電圧ＤＳＭを発生させ、このステアリングモータ駆動電圧ＤＳＭをステアリングモータ５に印加する。すると、ラック軸３１が目標転舵速度信号に応じた転舵速度を発生し、左方に移動し始める。そして、ジョイスティック１での右方転舵操作量と車速に応じた転舵速度で転舵輪Ｗ，Ｗが右回転方向に転舵し始める。ちなみに、転舵量は、転舵速度と転舵時間に比例する。
【００８５】
また、制御装置４では、ヨーレート信号ＳＹ、転舵操作量信号ＳＳＲおよび偏差信号（プラス値）に基づいてヨーレートと右方転舵操作量に応じた目標転舵操作反力と転舵操作反力方向が右方操作に対する反力からなる目標転舵操作反力信号を設定し、さらに目標転舵操作反力信号に基づいて転舵操作反力制御信号を設定する。このとき、右方転舵操作量が大きいほどまたは／およびヨーレートが大きいほど、目標転舵操作反力は大きい値となり、ジョイスティック１の右方操作に対する反力が大きくなる。続いて、制御装置４では、転舵操作反力制御信号に基づいて転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲを発生させ、この転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲを転舵操作反力モータ８に印加する。すると、転舵操作反力モータ８が駆動され、ジョイスティック１の右方向の操作に対して転舵操作反力が与えられる。
【００８６】
車両の転舵中、運転者が、転舵輪Ｗ，Ｗの転舵角を一定にさせるために、ジョイスティック１を右方から中立位置に戻す。すると、制御装置４の目標転舵速度設定部５２では、目標転舵速度をゼロに設定する。そして、制御装置４では、転舵速度をゼロにする（ステアリングモータ５の動きを停止させる）ステアリング制御信号に基づいてステアリングモータ駆動電圧ＤＳＭを発生させ、このステアリングモータ駆動電圧ＤＳＭをステアリングモータ５に印加する。つまり、ジョイスティック１の各々の位置では、その位置に応じた転舵速度を維持するようにステアリングモータ５が駆動される。殊に、ジョイスティック１の中立位置ではその転舵角度・転舵位置を維持するように（つまり転舵速度ゼロを維持するように）ステアリングモータ５が駆動される。
【００８７】
また、制御装置４では、目標転舵速度信号と実転舵速度信号との偏差信号がゼロとなるので、目標転舵操作反力信号にゼロを設定する。したがって、転舵操作反力モータ８には転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲが印加されないので、ジョイスティック１の右方への操作に対して転舵操作反力が与えられない。
【００８８】
なお、右方に転舵していた転舵輪Ｗ，Ｗを直進に戻すためには（車両を直進状態に戻すためには）、運転者は、ジョイスティック１を車両が直進状態になるまで左方に傾動する。そして、直進状態になるとジョイスティック１を中立位置に戻す。これにより、車両は直進状態になる。
【００８９】
また、前記した同様の制御により、制御装置４では、目標転舵速度信号と実転舵速度信号との偏差信号がマイナス値となるので、目標転舵操作反力信号にゼロを設定する。したがって、転舵操作反力モータ８には転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲが印加されないので、ジョイスティック１の右方への操作に対して転舵操作反力が与えられない。
【００９０】
この運転操作装置Ａ（車両操舵装置Ｓ１）によれば、ジョイスティック１の左右方向への操作量に応じて転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度を制御しているので、少ない操作量によって転舵輪Ｗ，Ｗを転舵することができる。そのため、フロントドアのアームレスト等の左右方向の操作スペースが限られた場所でも、ジョイスティック１を設置することができる（設置しても操作性を損なわない）。この運転操作装置Ａ（車両操舵装置Ｓ１）によれば、ゲイン（転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度／ジョイスティック１の左右方向の操作量）を小さくしても、操作時間を長くすることにより大きな転舵角を得ることができるので、操舵フィーリングが良好である。
【００９１】
また、この運転操作装置Ａ（車両操舵装置Ｓ１）によれば、ジョイスティック１の左右方向への操作量に応じて転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度を制御しているので、ジョイスティック１の操作量により転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度を変えることができる。そのため、高速道路や低速での交差点等の緩やかな転舵が必要な場合あるいは車庫入れやワインディングロード等の素早い転舵が必要な場合等、様々な運転状況に応じて転舵速度をコントロールすることができる。また、この運転操作装置Ａ（車両操舵装置Ｓ１）によれば、ジョイスティック１を中立位置にすれば転舵角が一定に保持されるので、例えば運転者が定常円旋回等を楽に行うことができる。
【００９２】
≪第２実施形態≫
第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態に係る車両操舵装置Ｓ１と同様の構成については同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。まず、図１１を参照して、車両操舵装置Ｓ２の全体構成について説明する。図１１は、第２実施形態に係る車両操舵装置Ｓ２の全体構成図である。
【００９３】
車両操舵装置Ｓ２は、ジョイスティック６１、転舵方向センサ６２、転舵操作量センサ６３、制御装置６４、ステアリングモータ５、転舵操作反力モータ６５、ラック位置センサ１０、ヨーレートセンサ１３、車速センサ１４、ボールねじ機構３０、ラック軸３１、タイロッド３２，３２等から構成される。
なお、第２実施形態では、ジョイスティック６１が特許請求の範囲に記載する操作装置に相当し（特に、請求項１に記載のジョイスティックに相当し）、制御装置６４が特許請求の範囲に記載する制御手段に相当し、ステアリングモータ５が特許請求の範囲に記載するアクチュエータに相当する。
【００９４】
〔ジョイスティック〕
ジョイスティック６１（操作機構）の構成について説明する。
車両操舵装置Ｓ２は、車両の転舵操作を行うためのジョイスティック６１を備えている。そのために、ジョイスティック６１は、車両の進行方向に対して前方向への回動によって傾動する操作ができるとともに左右方向への回動によって傾動する操作ができるように傾動支持機構（図示せず）に支持されている。したがって、ジョイスティック６１は、半楕円運動を描くように操作することができる。また、傾動支持機構は、ジョイスティック６１を前方向に傾動する操作に対して、その操作量が多くなればなるほど受動的にジョイスティック６１を中立位置に復帰する力が大きく発生するような、バネ（弾性体）を用いた復帰機構（図示せず）を有している。なお、傾動支持機構は、第１実施形態に係る傾動支持機構２０と同様の構成であるが、後方への傾動するための機構を有していない。また、復帰機構も、第１実施形態に係る復帰機構２１，２２と同様の構成であるが、左右方向から中立位置および後方から中立位置への復帰するための機構を有していない。
【００９５】
ジョイスティック６１を前方向に傾動する操作は、ジョイスティック６１の前方向の操作を可能とする回転軸に備えられたポテンショメータ等からなる転舵操作量センサ６３により、その操作量が電圧として検出（出力）されるようになっている。この場合の操作量は、ジョイスティック６１の中立位置を基準にして、前方に傾動する場合が転舵操作量である。そして、転舵操作量センサ６３は、検出した電圧を転舵操作量信号ＳＳＲとして制御装置６４に送信する。ちなみに、このジョイスティック６１を前方向に傾動する操作が、車両への転舵操作のうち操作量操作となる。
【００９６】
図１３を参照して、ジョイスティック６１の前方向の操作量に対する転舵操作量センサ６３の出力の設定について説明する。図１３は、ジョイスティック６１の前方向の位置（前方向操作量）と転舵操作量センサ６３の出力との関係図である。この図から判るように、転舵操作量センサ６３は、ジョイスティック６１を前方に傾動する操作を行うと出力を増加させるように設定される。したがって、前方操作量操作は、ジョイスティック６１を傾動する操作の度合いが大きくなればなるほど、転舵操作量センサ６３で検出（出力）される転舵操作量も大きくなる。転舵操作量は、転舵輪Ｗ，Ｗの目標転舵角を設定するのでなくラック軸３１の目標転舵速度を設定するためのものなので、微妙な調整が必要な転舵角を設定する操作量ではない。したがって、転舵操作量の最大操作量は、ラック軸３１の目標転舵速度の大きさを数段階設定できる程度の操作量でよい。ちなみに、転舵輪Ｗ，Ｗの転舵角は、転舵操作量操作および転舵方向操作とその操作時間によって決まる。
【００９７】
ジョイスティック６１を左右方向に傾動する操作は、ジョイスティック６１の傾動支持機構内に設けられた２つの電気接点等からなる転舵方向センサ６２により、その左右方向の操作に応じて所定電圧値として検出（出力）されるようになっている。そして、転舵方向センサ６２は、ゼロ電圧または所定電圧値を転舵方向信号ＳＳＤとして制御装置６４に送信する。ちなみに、このジョイスティック６１を左右方向に傾動する操作が、車両への転舵操作のうち転舵方向操作となる。
【００９８】
図１４を参照して、ジョイスティック６１の左右方向の傾動操作に対する転舵方向センサ６２の出力の設定について説明する。図１４は、ジョイスティック６１の左右方向の位置（左右方向操作量）と転舵方向センサ６２の出力との関係図である。この図から判るように、転舵方向センサ６２は、ジョイスティック６１を右方に所定操作量以上傾動する操作を行うと右方の電気接点が閉じてプラスの一定電圧（例えば、５Ｖ）を出力するとともに、左方に所定操作量以上傾動する操作を行うと左方の電気接点が閉じてマイナスの一定電圧（例えば、−５Ｖ）を出力するように設定されている。したがって、左右転舵方向操作は、ジョイスティック６１を傾動する操作の度合いが所定操作量以上になると、転舵方向センサ６２で転舵方向を検出する。また、転舵方向操作の最大操作量は、電気接点を確実に閉じることができる程度の操作量でよいので、非常に少ない操作量である。
【００９９】
ジョイスティック６１は、車両の運転者が片手で操作できるように、右フロントドアのアームレストに配置されている。ジョイスティック６１は、パイプ状のスティック本体６１ａの上端に操作グリップ６１ｂが固定された構造を有し、スティック本体６１ａの下端部が傾動支持機構（図示せず）を介して左右方向および前方向に傾動自在に支持されている。なお、この傾動支持機構は、スティック本体６１ａに外装されたブーツ６１ｃによって覆われている。また、傾動支持機構は、運転者によるジョイスティック６１の操作に対して、ジョイスティック６１の動きに反力を加える反力発生手段を有する（反力の方向および大きさについては後記する）。この反力発生手段は、ジョイスティック６１の前方向の回転軸の動きに反力を加える転舵操作反力モータ６５を有する。転舵操作反力モータ６５は、制御装置６４が生成する転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲに基づいて駆動される。なお、転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲの大きさおよび印加方向は制御装置６４により設定されるが、この点は後記する。
【０１００】
〔転舵系〕
車両操舵装置Ｓ２における転舵系（転舵機構）の構成を説明する。
この車両の転舵系は、通常の車両と異なりステアリングホイールを有しない。その代わりに、ジョイスティック６１がステアリングホイールの役割を有し、前記したように、中立位置のジョイスティック６１を左方に傾動しかつ前方に傾動する操作を行うと、転舵輪Ｗ，Ｗが左方に転舵するようになっている。一方、中立位置のジョイスティック６１を右方に傾動しかつ前方に傾動する操作を行うと転舵輪Ｗ，Ｗが右方に転舵するようになっている。このジョイスティック６１の操作では、前方向への操作量が大きいほど転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度が速くなり、操作時間が長なるほど転舵輪Ｗ，Ｗの転舵角が大きくなる。
【０１０１】
また、この車両は、運転者の操舵力をラック軸３１に伝達するステアリング軸やラックアンドピニオン機構等を有しない。その代わりに、ラック軸３１を軸方向に動かすステアリングモータ（ステアリングアクチュエータ）５およびボールねじ機構３０を有する。なお、ステアリングモータ５は車体フレームに対して固定され、ステアリングモータ５の回転運動をボールねじ機構３０を介してラック軸３１の直線運動に変換している。これにより、ステアリングモータ５が発生する回転トルクがラック軸３１を左方又は右方に動かすラック軸力に変換され、ラック軸３１に生じたラック軸力は、ラック軸３１の端部のタイロッド３２，３２を介して転舵輪Ｗ，Ｗの転舵トルクへと変換される。なお、ステアリングモータ５は、制御装置６４が生成するステアリングモータ駆動電圧ＤＳＭに基づいて駆動される。
【０１０２】
ちなみに、この車両は、通常の車両と同様にブレーキペダルを有しており、ブレーキペダルの踏み込みに応じてブレーキが効くようになっている。また、この車両は、通常の車両と同様にスロットルペダル（アクセルペダル）を有しており、スロットルペダルの踏み込みに応じてとスロットル弁が開くようになっている。
【０１０３】
〔センサ類〕
車両操舵装置Ｓ２は、制御装置６４で制御するために車両の各種情報を制御装置６４に取り込むために、前記センサの他にラック位置センサ１０、ヨーレートセンサ１３および車速センサ１４を有している。車両操舵装置Ｓ２に備えられる各種センサ１０，１３，１４は、車両操舵装置Ｓ２の専用のセンサでもよいし、他のシステムと共用するセンサでもよい。
【０１０４】
〔制御装置〕
図１２を参照して、制御装置６４の構成について説明する。図１２は、制御装置６４の転舵制御部６４Ａおよび転舵操作反力制御部６４Ｂの構成図である。
【０１０５】
制御装置６４は、ジョイスティック６１の操作に基づいてステアリングモータ５を制御するとともに、ジョイスティック６１に操作反力を与えるために転舵操作反力モータ６５を制御する。そのために、制御装置６４は、図示しないＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵおよびＩ／Ｏインターフェース等からなるマイクロコンピュータ（図示せず）や各種モータを駆動する駆動回路を備えており、転舵制御部６４Ａおよび転舵操作反力制御部６４Ｂを有している。また、制御装置６４は、取り込んだセンサ信号をディジタル信号に変換し、センサ信号をディジタル信号で取り扱っている。
【０１０６】
図１２を参照して、転舵制御部６４Ａについて説明する。
転舵制御部６４Ａは、運転者によるジョイスティック６１への転舵操作量に応じてステアリングモータ５の出力を制御するとともにジョイスティック６１への転舵方向操作に応じて転舵方向を判別してステアリングモータ５の回転方向を制御し、転舵輪Ｗ，Ｗを転舵する制御を行う。そのために、転舵制御部６４Ａは、目標転舵速度設定部６６、微分器５２１、偏差演算部５３、ステアリングモータ制御信号出力部５４およびステアリングモータ駆動回路５５を備えている。なお、転舵制御部６４Ａのうち、ステアリングモータ駆動回路５５を除いた部分は、制御装置６４を構成するマイクロコンピュータにソフトウェア的に構成される。
【０１０７】
目標転舵速度設定部６６は、転舵方向センサ６２からの転舵方向信号ＳＳＤ、転舵操作量センサ６３からの転舵操作量信号ＳＳＲおよび車速センサ１４からの車速信号ＳＳが入力され、目標転舵速度信号を偏差演算部５３に出力する。目標転舵速度設定部６６は、転舵方向信号ＳＳＤに基づいて転舵方向（ラック軸３１の移動方向、ステアリングモータ５の回転方向）を判定するとともに転舵操作量信号ＳＳＲおよび車速信号ＳＳに基づいて転舵マップから目標転舵速度を検索し、ラック軸３１の移動方向と目標転舵速度とからなる目標転舵速度信号を設定する。ラック軸３１の移動方向は、目標転舵速度に対するプラスとマイナスで表され、例えば、移動方向が左方向をプラスとし、右方向をマイナスとする。目標転舵速度設定部６６では、転舵方向信号ＳＳＤがプラスの一定電圧の場合には転舵方向を右転舵と判定し、ラック軸３１の移動方向を左方向とするとともに、転舵操作量信号ＳＳＲがマイナスの一定電圧の場合には転舵方向を左転舵と判定し、ラック軸３１の移動方向を右方向とする（図１４参照）。転舵マップは第１実施形態と同様の転舵マップであり（図９参照）、目標転舵速度設定部６６では、転舵マップから車速と転舵操作量に応じた目標転舵速度を検索する。
【０１０８】
ちなみに、目標転舵速度設定部６６では、ジョイスティック６１への転舵操作量に基づく転舵速度を設定するだけであり、ラック軸３１の位置（すなわち、転舵輪Ｗ，Ｗの転舵角）を設定するものではない。ラック軸３１の位置は、転舵速度とその転舵速度を発生させている時間（すなわち、ジョイスティック６１への転舵操作時間）との積によって決まる。
【０１０９】
図１２を参照して、転舵操作反力制御部６４Ｂについて説明する。
転舵操作反力制御部６４Ｂは、運転者がジョイスティック６１を前方向に傾動する操作を行う際（つまり、転舵操作量操作を行う際）、転舵操作反力モータ６５を駆動して能動的に転舵操作反力をジョイスティック６１に作用させる制御を行う。そのために、転舵操作反力制御部６４Ｂは、目標転舵操作反力設定部６７、転舵操作反力モータ制御信号出力部６８および転舵速操作反力モータ駆動回路６９を備えている。なお、転舵操作反力制御部６４Ｂのうち、転舵操作反力モータ駆動回路６９を除いた部分は、制御装置６４を構成するマイクロコンピュータにソフトウェア的に構成される。
【０１１０】
目標転舵操作反力設定部６７は、転舵操作量センサ６３からの転舵操作量信号ＳＳＲ、ヨーレートセンサ１３からのヨーレート信号ＳＹおよび偏差演算部５３からの偏差信号が入力され、目標転舵操作反力信号を転舵操作反力モータ制御信号出力部６８に出力する。目標転舵操作反力設定部６７は、転舵操作量信号ＳＳＲおよびヨーレート信号ＳＹに基づいて転舵操作反力マップから目標転舵操作反力を検索し、目標転舵操作反力からなる目標転舵操作反力信号を設定する。このとき、目標転舵操作反力設定部６７では、偏差信号に基づいて転舵操作反力をジョイスティック６１に与えるか否かを判定している。転舵操作反力マップは第１実施形態と同様のマップであり（図１０参照）、目標転舵操作反力設定部６７では、転舵操作反力マップからヨーレートと転舵操作量に応じた目標転舵操作反力を検索する。ちなみに、転舵操作反力方向は、前方操作に対する反力のみである。
【０１１１】
そして、目標転舵操作反力設定部６７は、偏差信号が「プラスの値」である場合には転舵操作反力マップで検索した目標転舵操作反力からなる目標転舵操作反力信号を設定し、偏差信号が「ゼロおよびマイナスの値」である場合には目標転舵操作反力信号をゼロに設定する。このように目標転舵操作反力信号を設定するのは、転舵速度を増す場合に転舵操作反力を生じさせるためである。このため、一定の転舵速度を保持する場合や転舵速度を減じるようなジョイスティック６１の操作を行う場合（ジョイスティック６１を中立側に戻す操作を行う場合）には、転舵操作反力は生じない。ちなみに、偏差信号がマイナスの値の場合は、目標転舵操作反力設定部６７ではジョイスティック６１の戻りをアシストするように目標転舵操作反力信号を設定するようにしてもよい。
【０１１２】
転舵操作反力モータ制御信号出力部６８は、目標転舵操作反力設定部６７からの目標転舵操作反力信号が入力され、転舵操作反力制御信号を転舵操作反力モータ駆動回路６９に出力する。転舵操作反力モータ制御信号出力部６８は、ＰＷＭ信号発生部を備えている。転舵操作反力モータ制御信号出力部６８は、目標転舵操作反力信号に基づいて、転舵操作反力モータ６５に供給する電流値に対応したＰＷＭ信号、オン信号、オフ信号を生成し、転舵操作反力制御信号とする。ちなみに、ジョイスティック６１に一方向にしか反力を与えないので、転舵操作反力モータ６５に与える電流の向きは一方向である。
【０１１３】
転舵操作反力モータ駆動回路６９は、転舵操作反力モータ制御信号出力部６８からの転舵操作反力制御信号が入力され、転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲを転舵操作反力モータ６５に出力する。転舵操作反力モータ駆動回路６９は、転舵操作反力制御信号に基づいて転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲを転舵操作反力モータ６５に印加し、転舵操作反力モータ６５を駆動する。そのために、転舵操作反力モータ駆動回路６９は、２つのＦＥＴ（スイッチング素子）および電源電圧（１２Ｖ）等で構成されている（図示せず）。転舵操作反力モータ駆動回路６９は、２つのＦＥＴの各ゲートに転舵操作反力制御信号が入力されると、転舵操作反力制御信号に基づいて２つのＦＥＴがＯＮ／ＯＦＦし、転舵操作反力モータ６５に転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲを印加する。すると、転舵操作反力モータ６５には電流が流れて転舵操作反力モータ６５が正転駆動され、ジョイスティック６１の転舵操作反力が制御される。
【０１１４】
したがって、運転者がジョイスティック６１により転舵速度を増加する操作を行う際には、ジョイスティック６１に対して転舵操作反力が与えられる。この転舵操作反力の大きさは、ジョイスティック６１の傾動支持機構における中立位置を基準にしてジョイスティック６１の前方への操作が大きいほどまたは／およびヨーレートが大きいほど、ジョイスティック６１には大きな転舵操作反力が生じるようになる。
【０１１５】
〔車両操舵装置の動作〕
図９ないし図１４を参照して、車両操舵装置Ｓ２の動作について説明する。ここでは、交差点での右折時について説明する。
【０１１６】
車両の交差点での右折転舵開始時には、運転者が、転舵輪Ｗ，Ｗを右方に転舵させるために、ジョイスティック６１を右方に傾動するとともに中立位置（直立位置）から前方に傾動する。このとき、ジョイスティック６１の右方への操作量は、転舵方向センサ６２で検出できる量である（図１４参照）。ジョイスティック６１の前方への操作量は、運転者が緩やかに転舵を行いたい場合には少量であり、運転者が素早い転舵を行いたい場合には多量である。すると、車両操舵装置Ｓ２では、転舵方向センサ６２がジョイスティック６１での右方操作によって電気接点が閉じるのに応じてプラスの一定電圧の転舵方向信号ＳＳＤを制御装置６４に送信するとともに、転舵操作量センサ６３がジョイスティック６１での前方操作量に応じた転舵操作量信号ＳＳＲを制御装置６４に送信する。
【０１１７】
制御装置６４では、車速信号ＳＳ、転舵方向信号ＳＳＤおよび転舵操作量信号ＳＳＲに基づいて車速と転舵操作量に応じた目標転舵速度とラック軸３１の移動方向が左方向からなる目標転舵速度信号を設定し、さらにこの目標転舵速度信号とラック位置信号ＳＲを微分した実転舵速度信号とに基づいて偏差信号（プラス値）を演算し、この偏差信号に基づいてステアリング制御信号を設定する。このとき、転舵操作量が大きいほど、車速が低速なほど、目標転舵速度は大きい値となり、転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度が速くなる。そして、制御装置６４では、ステアリング制御信号に基づいてステアリングモータ駆動電圧ＤＳＭを発生させ、このステアリングモータ駆動電圧ＤＳＭをステアリングモータ５に印加する。すると、ラック軸３１が目標転舵速度信号に応じた速度で左方に移動し始める。そして、ジョイスティック６１での転舵操作量と車速に応じた転舵速度で転舵輪Ｗ，Ｗが右回転方向に転舵し始める。そして、時間経過とともに、ラック軸３１の左方への移動量が増加し、転舵輪Ｗ，Ｗの転舵角が増大していく。
【０１１８】
また、制御装置６４では、ヨーレート信号ＳＹ、転舵操作量信号ＳＳＲおよび偏差信号（プラス値）に基づいてヨーレートと転舵操作量に応じた目標転舵操作反力と転舵操作反力方向が前方操作に対する反力からなる目標転舵操作反力信号を設定し、さらに目標転舵操作反力信号に基づいて転舵操作反力制御信号を設定する。続いて、制御装置６４では、転舵操作反力制御信号に基づいて転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲを発生させ、この転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲを転舵操作反力モータ６５に印加する。すると、転舵操作反力モータ６５が駆動され、ジョイスティック６１の前方への操作に対して転舵操作反力が与えられる。
【０１１９】
車両の転舵中、運転者が、転舵輪Ｗ，Ｗの転舵角を一定にさせるために、ジョイスティック６１を前方から中立位置（直立位置）に戻す。ちなみに、運転者は、ジョイスティック６１の右方への操作は維持している。すると、車両操舵装置Ｓ２では、転舵方向センサ６２がプラスの一定電圧の転舵方向信号ＳＳＤを制御装置６４に送信するとともに、転舵操作量センサ６３がジョイスティック６１での転舵操作量に応じた転舵操作量信号ＳＳＲ（中立位置であるので転舵操作量信号＝ゼロ）を制御装置６４に送信する。
【０１２０】
前記した同様の制御により、制御装置６４では、目標転舵速度信号をゼロに設定し、さらに偏差信号を演算し、ステアリング制御信号を設定する。そして、制御装置６４では、ステアリング制御信号に基づいてステアリングモータ駆動電圧ＤＳＭを発生させ、このステアリングモータ駆動電圧ＤＳＭをステアリングモータ５に印加する。すると、ラック軸３１では、ゼロの目標転舵速度信号に応じゼロの転舵速度を発生する。このとき、ステアリングモータ５が発生するラック軸力と転舵輪Ｗ，Ｗからラック軸３１への反力（セルフアライニングトルク等）とが釣り合い、ラック軸３１の左方への移動位置が固定され、転舵輪Ｗ，Ｗの右回転方向の転舵角が一定となる（転舵速度＝ゼロ）。
【０１２１】
また、制御装置６４では、目標転舵速度信号と実転舵速度信号との偏差信号がゼロまたはマイナス値となるので、目標転舵操作反力信号にゼロを設定する。したがって、転舵操作反力モータ６５には転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲが印加されないので、ジョイスティック６１の前方への操作に対して転舵操作反力が与えられない。
【０１２２】
なお、右方向に転舵していた転舵輪Ｗ，Ｗを直進に戻すためには、つまり車両を直進状態に戻すためには、運転者は、ジョイスティック６１を車両が直進状態になるまで左方かつ前方に傾動する。そして、直進状態になるとジョイスティック６１を中立位置（左右方向の中立位置＋前後方向の中立位置〔直立位置〕）に戻す。これにより、車両は直進状態になる。
なお、ジョイスティック６１が左右方向の中立位置にあるときは、ステアリングモータ５が外力を受けて自由に回転できるようにして、セルフアライニングトルクにより、転舵輪Ｗ，Ｗが自ずと中立位置に戻るようにしてもよい。具体的には、転舵方向センサ６２の転舵方向信号ＳＳＤがゼロのときには、ステアリングモータ制御信号出力部５４が出力するステアリングモータ制御信号をゼロにすることで（全てオフ信号にすることで）、ステアリングモータ５が外力を受けて自由に回転するようにしてもよい。
【０１２３】
この車両操舵装置Ｓ２によれば、ジョイスティック６１の前方向への操作量に応じて転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度を制御しているので、少ない操作量によって転舵輪Ｗ，Ｗを転舵することができる。また、この車両操舵装置Ｓ２によれば、ジョイスティック６１の左右方向の操作を転舵方向のみの操作としたので、左右方向の最大操作量を非常に少なくできる。そのため、フロントドアのアームレスト等の左右方向の操作スペースが限られた場所でも、ジョイスティック６１を設置することができる（設置しても操作性を損なわない）。さらに、この車両操舵装置Ｓ２によれば、ゲイン（転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度／ジョイスティック６１の前方の操作量）を小さくしても、操作時間を長くすることにより大きな転舵角を得ることができるので、操舵フィーリングが良好である。
【０１２４】
また、この車両操舵装置Ｓ２によれば、ジョイスティック６１の前方への操作量に応じて転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度を制御しているので、ジョイスティック６１の操作量により転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度を変えることができ、様々な運転状況に応じて転舵速度をコントロールすることができる。また、この車両操舵装置Ｓ２によれば、ジョイスティック６１を前方から中立位置に引き戻すと転舵角が一定に保持されるので、例えば運転者が定常円旋回等を楽に行うことができる。
【０１２５】
≪第３実施形態≫
第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第１実施形態に係る車両操舵装置Ｓ１または第２実施形態に係る車両操舵装置Ｓ２と同様の構成については同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。まず、図１５を参照して、車両操舵装置Ｓ３の全体構成について説明する。図１５は、第３実施形態に係る車両操舵装置Ｓ３の全体構成図である。
【０１２６】
車両操舵装置Ｓ３は、ジョイスティック７１、転舵方向センサ７２、転舵操作量センサ７３、制御装置７４、ステアリングモータ５、転舵操作反力モータ７５、転舵速度センサ１０１、ヨーレートセンサ１３、車速センサ１４、中立スイッチセンサ１５、ラック中立位置センサ１６、ボールねじ機構３０、ラック軸３１、タイロッド３２，３２等から構成される。特に、ジョイスティック７１には、転舵操作量レバー７１ｄおよび中立スイッチ７１ｅが装備されている。
なお、第３実施形態では、ジョイスティック７１が特許請求の範囲に記載する操作装置に相当し（特に、請求項２に記載のジョイスティックに相当し）、転舵操作量レバー７１ｄが特許請求の範囲に記載するレバーに相当し、中立スイッチ７１ｅが特許請求の範囲に記載する戻し操作手段に相当し、制御装置７４が特許請求の範囲に記載する制御手段に相当し、ステアリングモータ５が特許請求の範囲に記載するアクチュエータに相当する。
【０１２７】
〔ジョイスティック〕
ジョイスティック７１（操作機構）の構成について説明する。
車両操舵装置Ｓ３は、車両の転舵操作を行うためのジョイスティック７１を備えている。そのため、ジョイスティック７１は、車両の進行方向に対して左右方向への回動によって傾動する操作ができるように傾動支持機構（図示せず）に支持されている。したがって、ジョイスティック７１は、左右方向にのみ操作することができる。なお、傾動支持機構は、第１実施形態に係る傾動支持機構２０と同様の構成であるが、前後方向に傾動するための機構は有していない。
【０１２８】
ジョイスティック７１を左右方向に傾動する操作は、ジョイスティック７１の傾動支持機構内に設けられた２つの電気接点等からなる転舵方向センサ７２により、その左右方向の操作に応じて所定電圧値として検出（出力）されるようになっている。そして、転舵方向センサ７２は、ゼロ電圧または所定電圧値を転舵方向信号ＳＳＤとして制御装置７４に送信する。ジョイスティック７１の左右方向の傾動操作に対する転舵方向センサ７２の出力の設定については、第２実施形態と同様の設定なので、説明を省略する（図１４参照）。ちなみに、このジョイスティック７１を左右方向に傾動する操作が、車両への転舵操作のうち転舵方向操作となる。
【０１２９】
さらに、ジョイスティック７１には、転舵操作量を操作するために、操作グリップ７１ｂの左方面に、後方への回動可能な転舵操作量レバー７１ｄが設けられている。転舵操作量レバー７１ｄの回動軸には操作グリップ７１ｂの内部に取り付けられたスプリング（図示せず）が連結されており、さらにスプリングにはワイヤ７１ｆが連結されている。スプリングは、転舵操作量レバー７１ｄを後方向に回動する操作に対して、その操作量が多くなればなるほど受動的に転舵操作量レバー７１ｄを定常状態に復帰する力が大きく発生する。ワイヤ７１ｆは、ジョイスティック７１の下方に延び出しており、転舵操作量レバー７１ｄを後方向に回動する操作に対して、その操作量が多くなればなるほどジョイスティック７１の内部に引っ張られる。
【０１３０】
転舵操作量レバー７１ｄを後方向に回動する操作は、ワイヤ７１ｆに取り付けた転舵操作量センサ７３により、操作量が電圧として検出（出力）されるようになっている。転舵操作量センサ７３では、ワイヤ７１ｆの引っ張られる量を検出しており、この引っ張られる量を操作量としている。この場合の操作量は、転舵操作量レバー７１ｄの定常状態を基準にして、後方に回動する場合が転舵操作量である。そして、転舵操作量センサ７３は、検出した電圧を転舵操作量信号ＳＳＲとして制御装置７４に送信する。ちなみに、この転舵操作量レバー７１ｄを後方向に傾動する操作が、車両への転舵操作のうち操作量操作となる。
【０１３１】
図１７を参照して、転舵操作量レバー７１ｄの後方向の操作量に対する転舵操作量センサ７３の出力の設定について説明する。図１７は、ジョイスティック７１に備えられる転舵操作量レバー７１ｄの後方向の位置（後方向操作量）と転舵操作量センサ７３の出力との関係図である。この図から判るように、転舵操作量センサ７３は、転舵操作量レバー７１ｄを後方に回動する操作を行うと出力を増加させるように設定されている。したがって、転舵操作量レバー７１ｄでの後方操作は、転舵操作量レバー７１ｄを回動する操作の度合いが大きくなればなるほど、転舵操作量センサ７３で検出（出力）される転舵操作量も大きくなる。転舵操作量は、転舵輪Ｗ，Ｗの目標転舵角を設定するのでなく転舵輪Ｗ，Ｗの目標転舵速度を設定するためのものなので、微妙な調整が必要な転舵角を設定する操作量ではない。したがって、転舵操作量の最大操作量は、目標転舵速度の大きさを数段階設定できる程度の操作量でよい。ちなみに、転舵輪Ｗ，Ｗの転舵角は、転舵操作量操作および転舵方向操作とその操作時間によって決まる。
【０１３２】
また、転舵操作量レバー７１ｄには、運転者による転舵操作量レバー７１ｄの操作に対して、転舵操作量レバー７１ｄの動きに反力を加える反力発生手段を有する（反力の方向および大きさについては後記する）。この反力発生手段は、転舵操作量レバー７１ｄの後方向への動きに反力を加える転舵操作反力モータ７５を有する。転舵操作反力モータ７５は、制御装置７４が生成する転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲに基づいて駆動される。そして、転舵操作反力モータ７５は、ワイヤ７１ｆに連結されおり、その駆動力をワイヤ７１ｆに作用させることによって反力を発生させている。なお、転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲの大きさおよび印加方向は制御装置７４により設定されるが、この点は後記する。
【０１３３】
さらに、ジョイスティック７１には、転舵輪Ｗ，Ｗを強制的に直進状態に戻すために、操作グリップ７１ｂの上面に、中立スイッチ７１ｅが設けられている。中立スイッチ７１ｅは、押しボタン式のスイッチであり、定常状態で押されると操作グリップ７１ｂ内に一部が押し込まれた状態となってＯＮし、この押し込まれた状態で再び押されると定常状態に戻ってＯＦＦする。中立スイッチ７１ｅをＯＮすると、車両操舵装置Ｓ３では、ラック軸３１を中立位置に戻して、転舵輪Ｗ，Ｗを直進状態にする。直進状態に戻すときの転舵速度は、転舵操作量レバー７１ｄで調整することができる。
【０１３４】
中立スイッチ７１ｅのＯＮ／ＯＦＦ操作は、中立スイッチ７１ｅの下方に設けられた電気接点等からなる中立スイッチセンサ１５により、押す操作に応じて所定電圧値として検出（出力）されるようになっている。中立スイッチセンサ１５は、中立スイッチ７１ｅが押し込まれた状態（ＯＮ）になると電気接点が閉じてプラスの一定電圧（例えば、５Ｖ）を出力し、定常状態になると電気接点が開いてゼロ電圧を出力するように設定されている。そして、中立スイッチセンサ１５は、ゼロ電圧またはプラスの一定電圧を中立スイッチ信号ＳＮＳとして制御装置７４に送信する。
【０１３５】
ジョイスティック７１は、車両の運転者が片手で操作できるように、右フロントドアのアームレストに配置されている。ジョイスティック７１は、パイプ状のスティック本体７１ａの上端に操作グリップ７１ｂが固定された構造を有し、スティック本体７１ａの下端部が傾動支持機構（図示せず）を介して左右方向に傾動自在に支持されている。なお、この傾動支持機構は、スティック本体７１ａに外装されたブーツ７１ｃによって覆われている。
【０１３６】
〔転舵系〕
車両操舵装置Ｓ３における転舵系（転舵機構）の構成を説明する。
この車両の転舵系は、通常の車両と異なりステアリングホイールを有しない。その代わりに、ジョイスティック７１がステアリングホイールの役割を有し、前記したように、中立位置のジョイスティック７１を左方に傾動し、かつ定常状態の転舵操作レバー７１ｄを後方に回動する操作を行うと、転舵輪Ｗ，Ｗが左方に転舵するようになっている。一方、中立位置のジョイスティック７１を右方に傾動し、かつ定常状態の転舵操作レバー７１ｄを後方に回動する操作を行うと転舵輪Ｗ，Ｗが右方に転舵するようになっている。このジョイスティック７１の操作では、転舵操作レバー７１ｄの後方向への操作量が大きいほど転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度が速くなり、操作時間が長なるほど転舵輪Ｗ，Ｗの転舵角が大きくなる。また、ジョイスティック７１の中立スイッチ７１ｅを押してＯＮする操作を行うと、ジョイスティック７１による転舵方向操作に関係なく、転舵輪Ｗ，Ｗが直進状態に戻るようになっている。
【０１３７】
また、この車両は、運転者の操舵力をラック軸３１に伝達するステアリング軸やラックアンドピニオン機構等を有しない。その代わりに、ラック軸３１を軸方向に動かすステアリングモータ（ステアリングアクチュエータ）５およびボールねじ機構３０を有する。なお、ステアリングモータ５は車体フレームに対して固定され、ステアリングモータ５の回転運動をボールねじ機構３０を介してラック軸３１の直線運動に変換している。これにより、ステアリングモータ５が発生する回転トルクがラック軸３１におけるラック軸力に変換され、ラック軸３１の端部のタイロッド３２，３２を介して転舵輪Ｗ，Ｗの転舵トルクへと変換される。なお、ステアリングモータ５は、制御装置７４が生成するステアリングモータ駆動電圧ＤＳＭに基づいて駆動される。
【０１３８】
ちなみに、この車両は、通常の車両と同様にブレーキペダルを有しており、ブレーキペダルの踏み込みに応じてブレーキが効くようになっている。また、この車両は、通常の車両と同様にスロットルペダル（アクセルペダル）を有しており、スロットルペダルの踏み込みに応じてとスロットル弁が開くようになっている。
【０１３９】
〔センサ類〕
車両操舵装置Ｓ３は、制御装置７４で制御するために車両の各種情報を制御装置７４に取り込むために、前記のとおり転舵速度センサ１０１、ヨーレートセンサ１３、車速センサ１４およびラック中立位置センサ１６を有している。車両操舵装置Ｓ３に備えられる各種センサ１０１，１３，１４，１６は、車両操舵装置Ｓ３の専用のセンサでもよいし、他のシステムと共用するセンサでもよい。
【０１４０】
このうち、転舵速度センサ１０１は、ラック軸３１の移動速度（つまり転舵速度）を検出するセンサであり、例えばタコジネレータなどの安価なセンサを適用できる。この転舵速度センサ１０１は、転舵速度が速いほど大きな値の実転舵速度信号ＳＶを出力する。また、ラック中立位置センサ１６は、ラック軸３１が中立位置か否かのみを検出し、中立位置の場合にプラスの一定電圧（例えば、５Ｖ）および中立位置でない場合にはゼロ電圧からなるラック中立位置信号ＳＮを制御装置７４に送信する。ラック中立位置センサ１６は、例えば、電気接点等で構成される。これらセンサは、ラック位置センサに比較して安価である。つまり、この車両操舵装置Ｓ３によれば、従来のように正確な位置制御に必要であった高価なラック位置センサ等を必要としないので、従来よりもコストダウンできる。
【０１４１】
〔制御装置〕
図１６を参照して、制御装置７４の構成について説明する。図１６は、制御装置７４の転舵制御部７４Ａおよび転舵操作反力制御部７４Ｂの構成図である。
【０１４２】
制御装置７４は、ジョイスティック７１（転舵操作量レバー７１ｄおよび中立スイッチ７１ｅを含む）の操作に基づいてステアリングモータ５を制御するとともに、転舵操作量レバー７１ｄに操作反力を与えるために転舵操作反力モータ７５を制御する。そのために、制御装置７４は、図示しないＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵおよびＩ／Ｏインターフェース等からなるマイクロコンピュータ（図示せず）や各種モータを駆動する駆動回路を備えており、転舵制御部７４Ａおよび転舵操作反力制御部７４Ｂを有している。また、制御装置７４は、取り込んだセンサ信号をディジタル信号に変換し、センサ信号をディジタル信号で取り扱っている。
【０１４３】
図１６を参照して、転舵制御部７４Ａについて説明する。
転舵制御部７４Ａは、運転者による転舵操作量レバー７１ｄへの転舵操作量に応じて転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度を制御するとともにジョイスティック７１への転舵方向操作に応じて転舵方向を判別してステアリングモータ５の回転方向を制御し、転舵輪Ｗ，Ｗを転舵する制御を行う。さらに、転舵制御部７４Ａは、運転者による中立スイッチ７１ｅへのＯＮ操作に応じて、転舵輪Ｗ，Ｗを直進状態に戻す制御を行う。
そのために、転舵制御部７４Ａは、目標転舵速度設定部７６、偏差演算部５３、ステアリングモータ制御信号出力部５４、転舵制御遮断部７７およびステアリングモータ駆動回路５５を備えている。なお、転舵制御部７４Ａのうち、ステアリングモータ駆動回路５５を除いた部分は、制御装置６４を構成するマイクロコンピュータにソフトウェア的に構成される。
【０１４４】
目標転舵速度設定部７６は、転舵方向センサ７２からの転舵方向信号ＳＳＤ、転舵操作量センサ７３からの転舵操作量信号ＳＳＲ、車速センサ１４からの車速信号ＳＳおよび中立スイッチセンサ１５からの中立スイッチ信号ＳＮＳが入力され、目標転舵速度信号を偏差演算部５３に出力する。目標転舵速度設定部７６は、転舵方向信号ＳＳＤに基づいて転舵方向（ラック軸３１の移動方向、ステアリングモータ５の回転方向）を判定するとともに転舵操作量信号ＳＳＲおよび車速信号ＳＳに基づいて転舵マップから目標転舵速度を検索し、ラック軸３１の移動方向と目標転舵速度とからなる目標転舵速度信号を設定する。ラック軸３１の移動方向は、目標転舵速度に対するプラスとマイナスで表され、例えば、移動方向が左方向をプラスとし、右方向をマイナスとする。目標転舵速度設定部７６では、転舵方向信号ＳＳＤがプラスの一定電圧の場合には転舵方向を右転舵と判定し、ラック軸３１の移動方向を左方向とするとともに、転舵操作量信号ＳＳＲがマイナスの一定電圧の場合には転舵方向を左転舵と判定し、ラック軸３１の移動方向を右方向とする（図１４参照）。転舵マップは第１実施形態と同様の転舵マップであり（図９参照）、目標転舵速度設定部７６では、転舵マップから車速と転舵操作量に応じた目標転舵速度を検索する。
【０１４５】
また、目標転舵速度設定部７６は、中立スイッチ信号ＳＮＳがプラスの一定電圧の場合（中立スイッチ７１ｅがＯＮの場合）、転舵輪Ｗ，Ｗを直進状態（ラック軸３１を中立位置）に戻すために、直前の転舵方向信号ＳＳＤに基づいてラック軸３１の移動方向を判定する。つまり、目標転舵速度設定部７６では、ラック軸３１が中立位置に対して現在移動している方向から逆方向を移動方向とするために、直前の転舵方向信号ＳＳＤがプラスの一定電圧の場合にはラック軸３１が中立位置から左方向に移動しているのでラック軸３１の移動方向を右方向と判定し、直前の転舵方向信号ＳＳＤがマイナスの一定電圧の場合にはラック軸３１が中立位置から右方向に移動しているのでラック軸３１の移動方向を左方向と判定する。そして、目標転舵速度設定部７６は、この判定したラック軸３１の移動方向と目標転舵速度とからなる目標転舵速度信号を設定する。このとき、目標転舵速度は、前記と同様に、転舵操作量信号ＳＳＲおよび車速信号ＳＳに基づいて転舵マップから検索されたものである。
【０１４６】
ちなみに、目標転舵速度設定部７６では、ジョイスティック７１への転舵操作量に基づく転舵速度を設定するだけであり、ラック軸３１の位置（すなわち、転舵角Ｗ，Ｗの転舵角）を設定するものではない。ラック軸３１の位置は、転舵速度とその転舵速度を発生させている時間（すなわち、ジョイスティック７１（転舵操作量レバー７１ｄを含む）への転舵操作時間）との積によって決まる。
【０１４７】
偏差演算部５３は、目標転舵速度設定部７６からの目標転舵速度信号および転舵速度センサ１０１からの実転舵速度信号ＳＶが入力され、偏差信号をステアリングモータ制御信号出力部５４および目標転舵操作反力設定部５６に出力する。偏差演算部５３は、目標転舵速度信号から実転舵速度信号を減算し、その減算値を偏差信号とする。なお、転舵速度センサ１０１からの実転舵速度信号ＳＶを偏差演算部５３に入力するため、第１実施形態などで必要とした微分器５２１（図６参照）は不要である。
【０１４８】
転舵制御遮断部７７は、中立スイッチセンサ１５からの中立スイッチ信号ＳＮＳ、ラック中立位置センサ１６からのラック中立位置信号ＳＮおよびステアリングモータ制御信号出力部５４からのステアリング制御信号が入力され、ステアリング制御信号をステアリングモータ駆動回路５５に出力する。転舵制御遮断部７７は、中立スイッチ７１ｅがＯＮの場合、ラック軸３１が中立位置になるとその状態を保持するために、ステアリングモータ５の駆動を停止する。そのために、転舵制御遮断部７７は、中立スイッチ信号ＳＮＳがプラスの一定電圧の場合（中立スイッチ７１ｅがＯＮの場合）、ラック中立位置信号ＳＮがゼロ電圧の時（ラック軸３１が中立位置でないとき）にはステアリング制御信号としてステアリングモータ制御信号出力部５４からのステアリング制御信号をそのまま設定し、ラック中立位置信号ＳＮがプラスの一定電圧の時（ラック軸３１が中立位置のとき）にはステアリング制御信号として全てオフ信号を設定する。また、転舵制御遮断部７７は、中立スイッチ信号ＳＮＳがゼロ電圧の場合（中立スイッチ７１ｅがＯＦＦの場合）、ラック中立位置信号ＳＮに関係なくステアリング制御信号としてステアリングモータ制御信号出力部５４からのステアリング制御信号をそのまま設定する。
【０１４９】
図１６を参照して、転舵操作反力制御部７４Ｂについて説明する。
転舵操作反力制御部７４Ｂは、運転者が転舵操作量レバー７１ｄを後方向に回動する操作を行う際（つまり、転舵操作量操作を行う際）、転舵操作反力モータ７５を駆動して能動的に転舵操作反力を転舵操作量レバー７１ｄに作用させる制御を行う。そのために、転舵操作反力制御部７４Ｂは、目標転舵操作反力設定部７８、転舵操作反力モータ制御信号出力部７９および転舵速操作反力モータ駆動回路８０を備えている。なお、転舵操作反力制御部７４Ｂのうち、転舵操作反力モータ駆動回路８０を除いた部分は、制御装置６４を構成するマイクロコンピュータにソフトウェア的に構成される。
【０１５０】
目標転舵操作反力設定部７８は、転舵操作量センサ７３からの転舵操作量信号ＳＳＲ、ヨーレートセンサ１３からのヨーレート信号ＳＹおよび偏差演算部５３からの偏差信号が入力され、目標転舵操作反力信号を転舵操作反力モータ制御信号出力部７９に出力する。目標転舵操作反力設定部７８は、転舵操作量信号ＳＳＲおよびヨーレート信号ＳＹに基づいて転舵操作反力マップから目標転舵操作反力を検索し、目標転舵操作反力からなる目標転舵操作反力信号を設定する。このとき、目標転舵操作反力設定部７８では、偏差信号に基づいて転舵操作反力を転舵操作量レバー７１ｄに与えるか否かを判定している。転舵操作反力マップは第１実施形態と同様のマップであり（図１０参照）、目標転舵操作反力設定部７８では、転舵操作反力マップからヨーレートと転舵操作量に応じた目標転舵操作反力を検索する。ちなみに、転舵操作反力方向は、後方操作に対する反力のみである。
【０１５１】
そして、目標転舵操作反力設定部７８は、偏差信号が「プラスの値」である場合には転舵操作反力マップで検索した目標転舵操作反力からなる目標転舵操作反力信号を設定し、偏差信号が「ゼロおよびマイナスの値」である場合には目標転舵操作反力信号をゼロに設定する。このように目標転舵操作反力信号を設定するのは、転舵速度を増す場合に転舵操作反力を生じさせるためである。このため、転舵速度を減じるような転舵操作量レバー７１ｄの操作を行う場合（転舵操作量レバー７１ｄを定常状態に戻す操作を行う場合）には、転舵操作反力は生じない。ちなみに、偏差信号がマイナスの値の場合は、目標転舵操作反力設定部７８では転舵操作量レバー７１ｄの戻りをアシストするように目標転舵操作反力信号を設定するようにしてもよい。
【０１５２】
転舵操作反力モータ制御信号出力部７９は、目標転舵操作反力設定部７８からの目標転舵操作反力信号が入力され、転舵操作反力制御信号を転舵操作反力モータ駆動回路８０に出力する。転舵操作反力モータ制御信号出力部７９は、ＰＷＭ信号発生部を備えている。転舵操作反力モータ制御信号出力部７９は、目標転舵操作反力信号に基づいて、転舵操作反力モータ７５に供給する電流値に対応したＰＷＭ信号、オン信号、オフ信号を生成し、転舵操作反力制御信号とする。ちなみに、転舵操作量レバー７１ｄに一方向にしか反力を与えないので、転舵操作反力モータ７５に与える電流の向きは一方向である。
【０１５３】
転舵操作反力モータ駆動回路８０は、転舵操作反力モータ制御信号出力部７９からの転舵操作反力制御信号が入力され、転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲを転舵操作反力モータ７５に出力する。転舵操作反力モータ駆動回路８０は、転舵操作反力制御信号に基づいて転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲを転舵操作反力モータ７５に印加し、転舵操作反力モータ７５を駆動する。そのために、転舵操作反力モータ駆動回路８０は、２つのＦＥＴ（スイッチング素子）および電源電圧（１２Ｖ）等で構成されている（図示せず）。転舵操作反力モータ駆動回路８０は、２つのＦＥＴの各ゲートに転舵操作反力制御信号が入力されると、転舵操作反力制御信号に基づいて２つのＦＥＴがＯＮ／ＯＦＦし、転舵操作反力モータ７５に転舵操作反力モータ駆動電圧ＲＳＲを印加する。すると、転舵操作反力モータ７５には電流が流れて転舵操作反力モータ７５が正転駆動され、転舵操作量レバー７１ｄの転舵操作反力が制御される。
【０１５４】
したがって、運転者が転舵操作量レバー７１ｄにより転舵速度を増加する操作を行う際には、転舵操作量レバー７１ｄに対して転舵操作反力が与えられる。この転舵操作反力の大きさは、転舵操作量レバー７１ｄの定常状態を基準にして転舵操作量レバー７１ｄの後方への操作が大きいほどまたは／およびヨーレートが大きいほど、転舵操作量レバー７１ｄには大きな転舵操作反力が生じるようになる。
【０１５５】
〔車両操舵装置の動作〕
図９、図１０および図１４〜図２０を参照して、車両操舵装置Ｓ３の動作について説明する。ここでは、交差点での右折（２パターン）および右→左→直進のスラローム走行について説明する。
図１８は、車両操舵装置Ｓ３による交差点で右折した場合のタイムチャートであり、（ａ）は転舵操作量レバー７１ｄによる転舵操作量であり、（ｂ）はジョイスティック７１による転舵方向であり、（ｃ）は転舵輪Ｗ，Ｗの転舵角である。図１９は、車両操舵装置Ｓ３による交差点での右折に中立スイッチ７１ｅを使用する場合のタイムチャートであり、（ａ）は転舵操作量レバー７１ｄによる転舵操作量であり、（ｂ）はジョイスティック７１による転舵方向であり、（ｃ）は中立スイッチ７１ｅのＯＮ／ＯＦＦであり、（ｄ）は転舵輪Ｗ，Ｗの転舵角である。図２０は、車両操舵装置Ｓ３による右→左→直進のスラローム走行した場合のタイムチャートであり、（ａ）は転舵操作量レバー７１ｄによる転舵操作量であり、（ｂ）はジョイスティック７１による転舵方向であり、（ｃ）は転舵輪Ｗ，Ｗの転舵角である。
【０１５６】
（交差点での右折時）
まず、図１８に示すタイムチャートに沿って、交差点での右折時の車両操舵装置Ｓ３の動作について説明する。
【０１５７】
この第３実施形態の車両操舵装置Ｓ３では、直進状態から交差点を右折し、再び直進状態に戻るように車両を操舵するには、運転者は、図１８（ａ）に示すようにして、ジョイスティック７１の転舵操作量レバー７１ｄを操作する。操作領域Ｒ１は右側の転舵角を増す領域であり、交差点の入口部分に相当する。操作領域Ｒ２は転舵角を一定に保つ領域であり、交差点の中央部分に相当する。操作領域Ｒ３は転舵角をゼロに戻す領域であり、交差点の出口部分に相当する。
かつ、運転者は、図１８（ｂ）に示すように、操作領域Ｒ１をカバーするようにジョイスティック７１を右方に傾動し（Ｔ１→Ｔ４）、操作領域Ｒ３をカバーするようにジョイスティック７１を左方に傾動する（Ｔ５→Ｔ８）。
【０１５８】
補足すると、Ｔ１でジョイスティック７１を右方に傾動し、Ｔ２で転舵操作量レバー７１ｄを回動すると、図１８（ｃ）に示すように右側への転舵角が増していく（右旋回開始）。操作領域Ｒ１での転舵角の増加パターンは、当該領域Ｒ１における転舵操作量レバー７１ｄの操作パターンを反映して略Ｓ字状になる。
【０１５９】
Ｔ３で転舵操作量レバー７１ｄを定常状態に戻して転舵操作量をゼロにすると、転舵角は一定状態を保つ（転舵操作量ゼロ＝転舵速度ゼロ）。このため、Ｔ３で転舵操作量レバー７１ｄを完全に戻しても、さらには、操作領域Ｒ２のＴ４でジョイスティック７１を中立位置に戻しても、そのままの転舵角が維持される。
【０１６０】
Ｔ４とＴ５でジョイスティック７１を右方から逆の左方に傾動し、Ｔ６で転舵操作量レバー７１ｄを回動すると、図１８（ｃ）に示すように右側への転舵角が減って直進状態になって行く。操作領域Ｒ３での転舵角の減少パターンは、当該領域Ｒ３における転舵操作量レバー７１ｄの操作パターンを反映して略Ｓ字状になる。そして、車両は交差点を右折して通過してゆく。
【０１６１】
なお、どの操作領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３でも、転舵操作量レバー７１ｄの転舵操作量に転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度が対応している。
また、仮に車速が一定であるとすれば、図１８（ａ）の転舵操作量のタイムチャートにおける操作領域Ｒ１での転舵操作量の面積と操作領域Ｒ３での転舵操作量の面積は同じになる。
【０１６２】
この第３実施形態の車両操舵装置Ｓ３は、この図１８のタイムチャートに示すように、交差点での右折を支障なく、行うことができる。
【０１６３】
（交差点での右折に中立スイッチを使用する場合）
次に、図１９に示すタイムチャートに沿って、交差点での右折に中立スイッチ７１ｅを使用する場合の車両操舵装置Ｓ３の動作について説明する。
【０１６４】
中立スイッチ７１ｅを使用する場合に、直進状態から交差点を右折し、再び直進状態に戻るように車両を操舵するには、運転者は、図１９（ａ）に示すようにして、ジョイスティック７１の転舵操作量レバー７１ｄを操作する。操作領域Ｒ１１は右側の転舵角を増す領域であり、交差点の入口部分に相当する。操作領域Ｒ１２は転舵角を一定に保つ領域であり、交差点の中央部分に相当する。操作領域Ｒ１３は転舵角をゼロに戻す領域であり、交差点の出口部分に相当する。なお、この実施形態では、中立スイッチ７１ｅを使用する場合も、操作領域Ｒ１３での転舵操作量レバー７１ｄの操作を行う。
かつ、運転者は、図１９（ｂ）に示すように、操作領域Ｒ１１をカバーするようにジョイスティック７１を右方に傾動する（Ｔ１１→Ｔ１５）。なお、Ｔ１５の操作は、Ｔ１４の操作（中立スイッチ７１ｅのＯＮ）の前に行なってもよい。さらに、運転者は、図１９（ｃ）に示すように、中立スイッチ７１ｅをＯＮにする（Ｔ１４→Ｔ１９）。なお、中立スイッチ７１ｅを使用するため、ジョイスティック７１を左方に傾動する操作は不要である。
【０１６５】
補足すると、Ｔ１１でジョイスティック７１を右方に傾動し、Ｔ１２で転舵操作量レバー７１ｄを回動すると、図１９（ｄ）に示すように右側への転舵角が増していく（右旋回開始）。操作領域Ｒ１１での転舵角の増加パターンは、当該領域Ｒ１１における転舵操作量レバー７１ｄの操作パターンを反映して略Ｓ字状になる。
【０１６６】
Ｔ１３で転舵操作量レバー７１ｄを定常状態に戻して転舵操作量をゼロにすると、転舵角は一定状態を保つ（転舵操作量ゼロ＝転舵速度ゼロ）。このため、Ｔ１３で転舵操作量レバー７１ｄを完全に戻しても、さらには、操作領域Ｒ１２のＴ１５でジョイスティック７１を中立位置に戻しても、Ｔ１４で中立スイッチ７１ｅをＯＮにしても、そのままの転舵角が維持される。
【０１６７】
Ｔ１４で中立スイッチ７１ｅをＯＮにし、かつＴ１６で転舵操作量レバー７１ｄを回動すると、図１９（ｄ）に示すように右側への転舵角が減っていく。そして、Ｔ１７で直進状態になるとラック中立位置センサ１６（図１５参照）が中立位置を検出し、制御装置７４がステアリングモータ５の駆動を停止する。ステアリングモータ５の駆動を停止するのは、図１６に示す転舵制御遮断部７７が、ステアリング制御信号として全てオフ信号を設定するからである。これにより、転舵輪Ｗ，Ｗは転舵角がゼロになって車両は直進し、図１９（ｄ）のＴ１７から右斜め下に延びる破線に示すように、転舵角が左側になって車両が左旋回を開始することはない。よって、運転者にとって運転がさらに容易になる。なお、操作領域Ｒ１３での転舵角の減少パターンは、当該領域Ｒ１３における転舵操作量レバー７１ｄの操作パターンを反映して略Ｓ字状になる。ちなみに、転舵操作量レバー１７ｄの操作はＴ１８で終了するが、それ以前に（既に）転舵角がゼロになっているので、Ｔ１７とＴ１８の間における転舵操作量は制御装置７４における制御には反映されない。
【０１６８】
なお、このタイムチャートにおけるどの操作領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３でも、転舵操作量レバー７１ｄの転舵操作量に転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度が対応している。
仮に車速が一定であるとすれば、図１９（ａ）の転舵操作量のタイムチャートにおける操作領域Ｒ１１での転舵操作量の面積と操作領域Ｒ１３（Ｔ１６→Ｔ１７）での転舵操作量の面積は同じになる。
【０１６９】
ところで、運転者は、直進状態になると再度中立スイッチ７１ｅを押して、該スイッチ７１ｅをＯＦＦにする（Ｔ１９）。この際、運転者の操作によらずとも、ラック中立センサ１６が転舵輪Ｗ，Ｗ（ラック軸３１）の中立位置を検知した時点（図１９（ｄ）のＴ１７）、あるいは、転舵操作量がゼロになった時点（同（ａ）のＴ１８）で中立スイッチ７１ｅがＯＦＦになるようにしてもよい。
【０１７０】
この第３実施形態の車両操舵装置Ｓ３は、図１９のタイムチャートに示すように、交差点での右折を支障なく、行うことできる。また、ジョイスティック７１を中立位置にして転舵角をゼロに戻す（直進状態にする）ので、運転操作として理解し易いものである。
なお、中立スイッチ７１ｅは、駐車場で駐車する場合に、転舵輪Ｗ，Ｗを中立位置に戻すとき等にも使用することができる。
【０１７１】
（スラローム走行）
次に、図２０に示すタイムチャートに沿って、右→左→直進のスラローム走行時の車両操舵装置Ｓ３の動作について説明する。
【０１７２】
この第３実施形態の車両操舵装置Ｓ３では、右→左→直進のスラローム走行を行うには、運転者は、図２０（ａ）に示すようにして、ジョイスティック７１の転舵操作量レバー７１ｄを操作する。操作領域Ｒ２１は右側の転舵角を増す領域であり、右側への旋回を開始した部分に相当する。操作領域Ｒ２２は転舵角を一定に保つ領域であり、右側への旋回を継続する部分に相当する。操作領域Ｒ２３は転舵角をゼロに戻すとともに左方向に転舵角を増す領域であり、右旋回から左旋回に移行する部分に相当する。操作領域Ｒ２４は転舵角を一定に保つ領域であり、左側への旋回を継続する部分に相当する。操作領域Ｒ２５は転舵角をゼロに戻す領域であり、スラローム走行から直進走行に移行する部分に相当する。
かつ、運転者は、図２０（ｂ）に示すように、操作領域Ｒ２１をカバーするようにジョイスティック７１を右方に傾動し（Ｔ２１→Ｔ２４）、操作領域Ｒ２３をカバーするようにジョイスティック７１を左方に傾動し（Ｔ２５→Ｔ２７）、操作領域Ｒ２５をカバーするようにジョイスティック７１を右方に傾動する（Ｔ２８→Ｔ３１）。
【０１７３】
補足すると、Ｔ２１でジョイスティック７１を右方に傾動し、Ｔ２２で転舵操作量レバー７１ｄを回動すると、図２０（ｃ）に示すように右側への転舵角が増していく（右旋回開始）。操作領域Ｒ２１での転舵角の増加パターンは、当該領域Ｒ２１における転舵操作量レバー７１ｄの操作パターンを反映して略Ｓ字状になる。
【０１７４】
Ｔ２３で転舵操作量レバー７１ｄを定常状態に戻して転舵操作量をゼロにすると、転舵角は一定状態を保つ（転舵操作量ゼロ＝転舵速度ゼロ）。このため、Ｔ２３で転舵操作量レバー７１ｄを完全に定常状態に戻しても、そのままの転舵角が維持され、旋回を継続する。
【０１７５】
次に、Ｔ２４とＴ２５でジョイスティック７１を右方から左方に傾動し、かつＴ２５で転舵操作量レバー７１ｄを回動すると、図２０（ｃ）に示すように右側への転舵角が減って直進から左側への転舵角が増して行く（右旋回から左旋回に移行）。操作領域Ｒ２３での転舵角の増加パターンは、当該領域Ｒ２３における転舵操作量レバー７１ｄの操作パターンを反映して直進位置をはさんだ略Ｓ字状になる。
【０１７６】
Ｔ２６で転舵操作量レバー７１ｄを定常状態に戻して転舵操作量をゼロにすると、転舵角は一定状態を保つ。このため、Ｔ２６で転舵操作量レバー７１ｄを完全に戻しても、さらには、操作領域Ｒ２４のＴ２７でジョイスティック７１を中立位置に戻しても、そのままの転舵角が維持され、左旋回を続行する。
【０１７７】
Ｔ２７とＴ２８でジョイスティック７１を左方から右方に傾動し、Ｔ２９で転舵操作量レバー７１ｄを回動すると、図２０（ｃ）に示すように左側への転舵角が減って直進状態になって行く。操作領域Ｒ２５での転舵角の減少パターンは、当該領域Ｒ２５における転舵操作量レバー７１ｄの操作パターンを反映して略Ｓ字状になる。
【０１７８】
つまり、どの操作領域Ｒ２１からＲ２５でも、転舵操作量レバー７１ｄの転舵操作量に転舵輪Ｗ，Ｗの転舵速度が対応している。
なお、車速が一定であるとすれば、図２０（ａ）の転舵操作量のタイムチャートにおける操作領域Ｒ２１での転舵操作量の面積と操作領域Ｒ２５での転舵操作の面積の和は、操作領域Ｒ２３での転舵操作量の面積に等しくなる（ｂ＝ａ＋ｃ）。
【０１７９】
この第３実施形態の車両操舵装置Ｓ３は、この図２０のタイムチャートに示すように、スラローム走行を支障なく、行うことができる。
【０１８０】
また、説明を省略したが、図１８から図２０のどのタイムチャートにおいても、偏差に基づく転舵操作反力が適切に作用する。
【０１８１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記の実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
例えば、本実施の形態では操作装置として傾動（回動）可能なジョイスティックとしたが、スライド量や自転量を操作量とする操作装置等の他の操作装置でもよい。また、操作装置は、コンピュータに指示を与える際に用いるポインティングデバイス等の操作装置でもよい。
【０１８２】
また、本実施形態では転舵速度を、ラック軸センサを用いて検出したり、タコジェネレータを用いて検出したりしたが、転舵速度を、ステアリングモータの回転速度に基づいて検出するようにしてもよい。また、フィードバック制御を例に説明したが、オープン制御であってもよい。
また、本実施形態では第３実施形態に係るジョイスティックにのみ中立スイッチを設ける構成としたが、第１実施形態や第２実施形態に係るジョイスティックにも中立スイッチを設ける構成としてもよい。
また、本実施形態では車速に応じて転舵マップを設定し、ヨーレートに応じて転舵操作反力マップを設定したが、転舵マップをヨーレート等の他の車両挙動情報に応じて設定してもよいし、転舵操作反力マップを車速等の他の車両挙動情報に応じて設定してもよい。また、転舵マップ（または転舵操作反力マップ）を車速（またはヨーレート）に応じて３つ設定したが、さらに詳細に、車速（またはヨーレート）に応じて４つ以上転舵マップ（または転舵操作反力マップ）を設定してもよいし、１つまたは２つの転舵マップ（または転舵操作反力マップ）でもよい。また、車速を加味しない転舵マップでもよい。
【０１８３】
セルフアライニングトルクを有効に活用できるように、例えば、ジョイスティックの左右方向の中立位置では、ステアリングモータに電流を流さないようにして、セルフアライニングトルクにより転舵輪（ラック軸）が中立位置に戻るようにしてもよい。なお、ジョイスティックが左右方向の中立位置にあり、かつ転舵輪が中立位置にある場合は、転舵輪が路上にある石などを踏むことでふらつくことがないよいうに、制御装置における偏差演算部が演算した偏差に基づいてステアリングモータを通常通りに制御するようにしたり、ステアリングモータを含む閉回路を作り、ステアリングモータの発電抵抗で該モータ自身の動きを規制したりしておくのが好ましい。
また、中立スイッチが、車両の停止中はステアリングモータを駆動することにより転舵輪を中立位置に戻す役割を有するものであり、車両の走行中はステアリングモータを自由に動くようにしてセルフアライニングトルクにより転舵輪を中立位置に戻す役割を有するものであってもよい。
また、本実施の形態では右フロントドアのアームレストにジョイスティックを設ける構成としたが、センタコンソール等の他の場所に設けてもよい。
【０１８５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る車両操舵装置は、ジョイスティックの左右方向の操作量としては、転舵輪の転舵方向のみ判別可能な操作量だけ確保すればよいので、左右方向の操作スペースが非常に狭い場所でも操作装置を設置できる。
【０１８６】
本発明の請求項２に係る車両操舵装置は、ジョイスティックの左右方向の操作量としては、転舵輪の転舵方向のみ判別可能な操作量だけ確保すればよいので、左右方向の操作スペースが非常に狭い場所でも操作装置を設置できる。
【０１８７】
本発明の請求項３に係る車両操舵装置は、戻し操作手段が操作されたときには転舵輪を直進状態に戻すので、車庫入れ時等の車両が極低速や停止状態でも転舵輪を確実に直進状態に戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態（参考例）に係る車両操舵装置が組み込まれている運転操作装置の全体構成図である。
【図２】図１のジョイスティックの傾動支持機構の一部破断側面図である。
【図３】図１のジョイスティックの傾動支持機構の一部破断平面図である。
【図４】図１のジョイスティックの復帰機構の一部破断正面図である。
【図５】図１の制御装置のブレーキ制御部、ブレーキ操作反力制御部、スロットル制御部およびスロットル操作反力制御部の構成図である。
【図６】図１の制御装置の転舵制御部および転舵操作反力制御部の構成図である。
【図７】図１のジョイスティックの操作量と各操作量センサの出力との関係図であり、（ａ）はジョイスティックの前後方向の位置（前後方向操作量）と加減速操作量センサの出力との関係図であり、（ｂ）はジョイスティックの左右方向の位置（左右方向操作量）と転舵操作量センサの出力との関係図である。
【図８】図１の加減速操作量センサの出力と各目標制御量との関係図であり、（ａ）は加減速操作量センサの出力と目標ブレーキ液圧との関係図であり、（ｂ）は加減速操作量センサの出力と目標スロットル開度との関係図である。
【図９】本実施の形態に係る転舵操作量センサの出力と目標転舵速度との関係図である。
【図１０】本実施の形態に係る転舵操作量センサの出力と目標転舵操作反力との関係図である。
【図１１】第２実施形態に係る車両操舵装置の全体構成図である。
【図１２】図１１の制御装置の転舵制御部および転舵操作反力制御部の構成図である。
【図１３】図１１のジョイスティックの前方向の位置（前方向操作量）と転舵操作量センサの出力との関係図である。
【図１４】図１１のジョイスティックの左右方向の位置（左右方向操作量）と転舵方向センサの出力との関係図である。
【図１５】第３実施形態に係る車両操舵装置の全体構成図である。
【図１６】図１５の制御装置の転舵制御部および転舵操作反力制御部の構成図である。
【図１７】図１５のジョイスティックに備えられる転舵操作量レバーの後方向の位置（後方向操作量）と転舵操作量センサの出力との関係図である。
【図１８】図１５の車両操舵装置による交差点で右折した場合のタイムチャートであり、（ａ）は転舵操作量レバーによる転舵操作量であり、（ｂ）はジョイスティックによる転舵方向であり、（ｃ）は転舵輪の転舵角である。
【図１９】図１５の車両操舵装置による交差点での右折に中立スイッチを使用する場合のタイムチャートであり、（ａ）は転舵操作量レバーによる転舵操作量であり、（ｂ）はジョイスティックによる転舵方向であり、（ｃ）は中立スイッチのＯＮ／ＯＦＦであり、（ｄ）は転舵輪の転舵角である。
【図２０】図１５の車両操舵装置による右→左→直進のスラローム走行した場合のタイムチャートであり、（ａ）は転舵操作量レバーによる転舵操作量であり、（ｂ）はジョイスティックによる転舵方向であり、（ｃ）は転舵輪の転舵角である。
【符号の説明】
１，６１，７１…ジョイスティック（操作装置）
４，６４，７４…制御装置（制御手段）
４Ｅ，６４Ａ，７４Ａ…転舵制御部
４Ｆ，６４Ｂ，７４Ｂ…転舵操作反力制御部
１０（５２１），１０１…転舵速度検出手段
５…ステアリングモータ（アクチュエータ）
７１ｄ…転舵操作量レバー（レバー）
７１ｅ…中立スイッチ（戻し操作手段）
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…車両操舵装置
Ｗ…転舵輪[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering apparatus that separates an operation mechanism and a steering mechanism and steers a steered wheel by electrically interlocking the operation mechanism and the steering mechanism.
[0002]
[Prior art]
Developed a vehicle steering system that separates the operation mechanism for the driver to operate and the steering mechanism for turning the steered wheels, and electrically links these two mechanisms by SBW (Steer By Wire) control Has been. This vehicle steering device includes an operation device such as a joystick as an operation mechanism, sets a target turning angle based on the operation amount of the operation device, and turns the steered wheels by the turning mechanism according to the target turning angle. It is rudder. In the steering control of the vehicle steering apparatus, the steering angle of the steered wheels is proportionally controlled according to the operation amount, and the proportionality coefficient is changed according to the behavior of the vehicle such as the vehicle speed as necessary. In addition, the vehicle steering device includes a reaction force motor in the operation mechanism, and applies a reaction force to the driver via the operation device by the reaction force motor during the operation of the operation device by the driver. The state is reflected on the operation device.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the operation amount and the turning angle are proportionally controlled in an operation device such as a joystick that cannot sufficiently secure the operation amount, a large gain (steering angle / operation amount) must be set. Feeling uncomfortable. Therefore, when the gain is changed according to the behavior of the vehicle in order to improve the steering feeling, the steering angle becomes insufficient due to the small gain, or the gain suddenly becomes large near the maximum operation amount. I had to change it. That is, in the conventional vehicle steering apparatus, since the position control is to control the turning angle of the steered wheels according to the operation position of the operation apparatus, the gain has to be increased.
[0004]
Therefore, in order to make the gain as small as possible in such position control, it is necessary to secure a sufficient amount of operation with the operating device. However, when the driver operates an operating device such as a joystick, the operability is degraded unless the operating device is arranged in a place where the driver's upper arm such as a door armrest can be naturally placed. When the operating device is arranged in such a place, a sufficient amount of operation in the left-right direction of the operating device cannot be ensured due to the layout of the passenger compartment. Incidentally, the drawing of Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-192960 (FIG. 1 of the publication) describes a driving operation device (vehicle steering device) in which a joystick lever portion (operation device) is arranged on the right side of the driver's seat. .
[0005]
Further, when the vehicle turns in a steady circle, the driver must keep operating the operation device so as to maintain the same operation amount. However, in the vehicle steering apparatus as described above, a reaction force acts on the driver from the operation device, so that a physical burden is generated on the driver.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus capable of turning desired by a driver with a small operation amount and a small gain.
[0008]
  Claim 1The vehicle steering apparatus according toA vehicle steering device that separates the operation mechanism and the steering mechanism, and steers the steered wheels by electrically interlocking the operation mechanism and the steering mechanism, the operation device provided in the vicinity of the driver seat; An actuator for turning a steered wheel of a vehicle, a steered speed detecting means for detecting the steered speed of the steered wheel, and the actuator so that the steered speed of the steered wheel corresponds to an operation amount of the operating device. Control means for controllingThe operating device is a joystick that can be rotated in the front-rear and left-right directions of the vehicle, and the control means controls the turning direction of the steered wheels by operating the joystick in the left-right direction, and the joystick in the front-rear direction of the joystick. The turning speed of the steered wheels is controlled by an operation amount.
  According to this vehicle steering apparatus, as the operation amount in the left-right direction of the joystick, it is sufficient to ensure only an operation amount that can discriminate only the turning direction of the steered wheels. Therefore, the operation device can be installed even in a place where the operation space in the left-right direction is very narrow.
[0009]
  Also,Claim 2The vehicle steering apparatus according toA vehicle steering device that separates the operation mechanism and the steering mechanism, and steers the steered wheels by electrically interlocking the operation mechanism and the steering mechanism, the operation device provided in the vicinity of the driver seat; An actuator for turning a steered wheel of a vehicle, a steered speed detecting means for detecting the steered speed of the steered wheel, and the actuator so that the steered speed of the steered wheel corresponds to an operation amount of the operating device. Control means for controllingThe operation device includes a joystick that can be rotated in the left-right direction of the vehicle, and a lever that is provided on the joystick and can be rotated in the front-rear direction of the vehicle, and the control means can be operated in the left-right direction of the joystick. To control the turning direction of the steered wheels and to control the turning speed of the steered wheels by the operation amount of the lever in the front-rear direction.
  According to this vehicle steering apparatus, as the operation amount in the left-right direction of the joystick, it is sufficient to ensure only an operation amount that can discriminate only the turning direction of the steered wheels. Therefore, the operation device can be installed even in a place where the operation space in the left-right direction is very narrow.
[0010]
  further,Claim 3The vehicle steering apparatus according toClaim 1 or claim 2The vehicle steering apparatus according to claim 1, further comprising return operation means for returning the steered wheels to a straight traveling state, wherein the control means returns the steered wheels to a straight travel state when the return operation means is operated. It is characterized by that.
  According to this vehicle steering device, when the return operation means is operated, the rack shaft is forcibly returned to the neutral position regardless of the steering direction by the operation device and the steered wheels are returned to the straight traveling state. Even when the vehicle is extremely low speed or stopped (when the self-aligning torque acting on the rack shaft from the steered wheels is small or absent), the steered wheels can be reliably returned to the straight traveling state.
[0011]
In the present invention, the front is the traveling direction of the vehicle, the rear is the backward direction of the vehicle, the left is the left in the traveling direction, and the right is the right in the traveling direction. In the present invention, an operating device or lever that can only rotate forward or backward from an unoperated position (steady position) is also included in the operating device or lever that can rotate in the front-rear direction.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a vehicle steering apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
The vehicle steering device according to the present invention steers the steered wheels according to the operation amount of the operation device in order to achieve both a small operation amount (can be installed in a narrow space) and a small gain (good steering feeling). The steering speed is controlled. In particular, this vehicle steering device controls the turning direction of the steered wheels by operating the joystick in the left / right direction and the steered speed of the steered wheels by operating in the front / rear direction in order to reduce the operation amount in the left / right direction. Or a configuration in which the turning speed of the steered wheels is controlled by the amount of operation in the front-rear direction of a lever provided on the joystick while the steered wheels are steered in the left-right direction. Further, the vehicle steering apparatus is configured to control the steered wheels to return to the straight travel state when the return operation means is operated in order to reliably return the steered wheels to the straight travel state.
[0014]
  The vehicle steering device according to the present embodiment includes three embodiments having different configurations of a joystick (operation device).
  First embodiment(Reference example)The vehicle steering device is incorporated in the driving operation device that can perform throttle operation, brake operation and steering operation by operating the joystick, and the forward operation amount of the joystick is the throttle operation amount, and the backward operation amount Is the brake operation amount, the operation amount in the left-right direction is the steering operation amount, and the operation in the left-right direction is the steering direction.
  In the second embodiment, the vehicle steering apparatus is capable of a steering operation by operating a joystick. A forward operation amount on the joystick is a steering operation amount, and a lateral operation is a steering direction.
  In the third embodiment, the joystick is a vehicle steering device that can be steered by operation of a lever provided in the joystick, the operation amount to the rear of the lever is a steering operation amount, and the operation to the left and right of the joystick is performed. Is the steering direction.
[0015]
<< First Embodiment >>
A first embodiment will be described. In 1st Embodiment, since vehicle steering device S1 is integrated in the driving operation apparatus A, the whole structure and operation | movement of the driving operation apparatus A are demonstrated. First, the overall configuration of the driving operation device A will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a driving operation device A in which a vehicle steering device S1 according to the first embodiment is incorporated.
[0016]
  The driving operation device A includes a joystick 1, a steering operation amount sensor 2, an acceleration / deceleration operation amount sensor 3, a control device 4, a steering motor 5, a throttle actuator 6, a brake actuator 7, a steering operation reaction force motor 8, and an acceleration / deceleration operation. A reaction force motor 9, a steering speed sensor 10, a throttle opening sensor 11, a brake fluid pressure sensor 12, a yaw rate sensor 13, a vehicle speed sensor 14, a ball screw mechanism 30, a rack shaft 31, tie rods 32, 32, and the like are included. Incidentally, the vehicle steering device S1 includes a joystick 1, a steering operation amount sensor 2, a control device 4, a steering motor 5, a steering operation reaction force motor 8, a rack position sensor 10, a yaw rate sensor 13, a vehicle speed sensor 14, and a ball screw mechanism. 30, rack shaft 31, tie rods 32, 32, etc.The
[0017]
[Joystick]
The configuration of the joystick 1 (operation mechanism) will be described.
The driving operation device A includes a joystick 1 for performing acceleration / deceleration operation and steering operation of the vehicle. For this purpose, the joystick 1 is supported by the tilt support mechanism 20 so that it can be tilted by rotating in the front-rear direction with respect to the traveling direction of the vehicle and can be tilted by rotating in the left-right direction. (See FIGS. 2 and 3). Therefore, the joystick 1 can be operated to draw an elliptical motion. In addition, the tilt support mechanism 20 is a spring that generates a greater force for passively returning the joystick 1 to the neutral position as the operation amount increases with respect to the operation of tilting the joystick 1 in the front-rear and left-right directions. It has return mechanisms 21 and 22 using (elastic body) (see FIGS. 2 to 4).
[0018]
The operation of tilting the joystick 1 in the front-rear direction is detected (output) by the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 including a potentiometer or the like provided on the rotary shaft that enables the operation of the joystick 1 in the front-rear direction. It has come to be. This operation amount is a brake operation amount when tilting backward with reference to the neutral position of the joystick 1 and a throttle operation amount when tilting forward. The acceleration / deceleration operation amount sensor 3 transmits the detected voltage to the control device 4 as an acceleration / deceleration operation amount signal STB. Incidentally, the operation of tilting the joystick 1 in the front-rear direction is an acceleration / deceleration operation for the vehicle.
[0019]
The setting of the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 with respect to the operation amount in the front-rear direction of the joystick 1 will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a relationship diagram between the position of the joystick 1 in the front-rear direction and the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3. As can be seen from this figure, the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 is set to increase the output when performing an operation of tilting the joystick 1 forward and to decrease the output when performing an operation of tilting backward. In the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3, a portion exceeding the reference value is a throttle operation amount, and a portion below the reference value is a brake operation amount. Therefore, both the acceleration operation and the deceleration operation (braking operation), the greater the degree of operation for tilting the joystick 1, the greater the throttle operation amount and the brake operation amount detected (output) by the acceleration / deceleration operation amount sensor 3. . Whether the throttle operation amount or the brake operation amount is determined is determined by a target brake hydraulic pressure setting unit 40 and a target throttle opening setting unit 47 of the control device 4 described later (see FIG. 5).
[0020]
Further, the operation of tilting the joystick 1 in the left-right direction is also detected as a voltage by the steering operation amount sensor 2 including a potentiometer or the like provided on the rotating shaft that enables the left-right operation of the joystick 1 ( Output). The operation amount in this case is also a right steering operation amount when tilting to the right with respect to the neutral position of the joystick 1, and a left steering operation amount when tilting to the left. Then, the turning operation amount sensor 2 transmits the detected voltage to the control device 4 as a turning operation amount signal SSR. Incidentally, the operation of tilting the joystick 1 in the left-right direction is a steering operation to the vehicle, and serves both as a steering direction operation and a steering operation amount operation.
[0021]
With reference to FIG. 7B, setting of the output of the steering operation amount sensor 2 with respect to the operation amount of the joystick 1 in the left-right direction will be described. FIG. 7B is a relationship diagram between the position of the joystick 1 in the left-right direction and the output of the steering operation amount sensor 2. As can be seen from this figure, the steering operation amount sensor 2 is set to increase the output when the joystick 1 is tilted to the right and to decrease the output when the tilt is moved to the left. Yes. And as for the output of the steering operation amount sensor 2, the part exceeding the reference value is the rightward steering operation amount, and the part below the reference value is the leftward steering operation amount. Therefore, in the right turning operation and the left turning operation, as the degree of the operation of tilting the joystick 1 increases, the right turning operation amount and the left detected by the turning operation amount sensor 2 are increased. The amount of steering operation is also increased. Incidentally, the rightward steering operation amount and the leftward steering operation amount are operation amounts for setting the target steering speed (speed for driving the steering motor 5) of the rack shaft 31, and delicate position control is required. This is not an operation amount for setting a proper turning angle. Therefore, the maximum operation amount of the right turning operation amount and the left turning operation amount is an operation amount that is small enough to set the target turning speed (output of the steering motor 5) of the rack shaft 31 in several steps. Good. Incidentally, the turning angle of the steered wheels W, W is determined by the amount of steered operation and its operation time. Further, the determination of whether the steering operation amount is rightward or leftward (that is, the determination of the steering direction) is determined by the target steering speed setting unit 52 of the control device 4 to be described later based on the reference value. (See FIG. 6).
[0022]
With reference to FIG. 2 thru | or FIG. 4, the structure of the joystick 1, the tilting support mechanism 20, and the return mechanisms 21 and 22 is demonstrated in detail. FIG. 2 is a partially broken side view of the tilting support mechanism 20 of the joystick 1. FIG. 3 is a partially broken plan view of the tilt support mechanism 20 of the joystick 1. FIG. 4 is a partially broken front view of the return mechanisms 21 and 22 of the joystick 1.
[0023]
The joystick 1 is disposed on the armrest of the right front door so that the driver of the vehicle can operate with one hand. The joystick 1 has a structure in which an operation grip 1b is fixed to the upper end of a pipe-shaped stick main body 1a, and the lower end of the stick main body 1a is supported via a tilt support mechanism 20 so as to be tiltable in the left-right direction and the front-rear direction. ing. The tilt support mechanism 20 is covered with a boot 1c that is externally mounted on the stick body 1a (see FIG. 1).
[0024]
The tilt support mechanism 20 is a mechanism that supports the joystick 1 so as to be tiltable in the left and right steering directions, and penetrates the lower end portion of the stick main body 1a in the front-rear direction and is fixed to the left-right tilt support shaft 20a. There is provided a tilt support base 20b that rotatably supports both front and rear ends of the left / right tilt support shaft 20a via bearings 20e and 20e. The tilting support base 20b is formed in a substantially rectangular frame shape that is long in the left-right direction with the top opened in plan view. Further, as a mechanism for supporting the joystick 1 together with the tilt support base 20b so as to be tiltable in the front-rear acceleration / deceleration direction, a pair of front and rear tilt support pins 20c projecting coaxially at the left and right ends of the tilt support base 20b. And a fixed support base 20d that rotatably supports the pair of front and rear tilt support pins 20c via bearings 20e and 20e. The fixed support base 20d is formed in a U-shape with an upper opening having side walls at both left and right ends.
[0025]
Further, a return mechanism 21 is provided between the stick body 1a of the joystick 1 and the tilt support base 20d of the tilt support mechanism 20 to return the joystick 1 to the neutral position in the left and right steering operation direction. In addition, a return mechanism 22 is provided between the tilt support base 20b and the fixed support base 20d of the tilt support mechanism 20 to return the joystick 1 to the neutral position in the front / rear acceleration / deceleration operation direction together with the tilt support base 20b. .
[0026]
Since the return mechanism 21 and the return mechanism 22 are configured in substantially the same manner, one of the return mechanisms 21 will be described, and the description of the other return mechanism 22 will be omitted. The return mechanism 21 includes a fixed pin 21a protruding in parallel with the left / right tilt support shaft 20a from the tilt support base 20b toward the stick body 1a, and a left / right tilt support from the stick body 1a toward the tilt support base 20b. The rotating pin 21b is provided so as to project parallel to the shaft 20a, and a winding spring 21c wound around the left / right tilting support shaft 20a. The fixing pin 21a is disposed on a vertical line passing through the axis of the left / right tilt support shaft 20a and is disposed above the left / right tilt support shaft 20a. Further, the winding spring 21c has a locking portion 21d that is bent at both ends in the radial direction and locked to the fixing pin 21a in an intersecting state. On the other hand, the rotation pin 21b is interposed between the pair of locking portions 21d in the crossing state so as to push one of the pair of locking portions 21d of the winding spring 21c according to the tilting operation of the stick body 1a. Has been inserted. When the pivot pin 21b is pushed by the pair of locking portions 21d and is positioned below the fixed pin 21a, the joystick 1 stands up substantially vertically and stops at the neutral position in the left and right steering operation direction. It is configured.
[0027]
Further, the tilt support mechanism 20 has a reaction force generating means for applying a reaction force to the movement of the joystick 1 in response to the operation of the joystick 1 by the driver (the direction and magnitude of the reaction force will be described later). The reaction force generation means includes an acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 that applies a reaction force to the movement of the joystick 1 in the front-rear direction and a steering operation reaction that applies a reaction force to the movement of the joystick 1 in the left-right direction. It has a force motor 8 (see FIG. 1). The acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 is driven based on the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive voltage RSB generated by the control device 4. The steering operation reaction force motor 8 is driven based on the steering operation reaction force motor drive voltage RSR generated by the control device 4. In addition, although the magnitude | size and application direction of acceleration / deceleration operation reaction force motor drive voltage RSB and steering operation reaction force motor drive voltage RSR are set by the control apparatus 4, this point is mentioned later.
[0028]
[Brake system]
Returning to FIG. 1, the configuration of the brake system in the driving operation device A will be described.
Unlike a normal vehicle, the brake system of this vehicle does not have a brake pedal. Instead, the joystick 1 has a role of a brake pedal, and as described above, the brake is effective when an operation of tilting the joystick 1 in the neutral position backward is performed.
[0029]
Further, the brake system of this vehicle does not have a brake booster that uses the negative pressure of the engine, a master cylinder, or the like. Instead, it has a pump for generating brake fluid pressure and a proportional solenoid valve for controlling brake fluid pressure, such as a traction control system (TCS) and an anti-brake lock system (ABS). Is applied to the wheel cylinder via a proportional solenoid valve. The brake actuator 7 corresponds to the proportional solenoid valve described above, and is driven based on the brake actuator drive voltage DBA generated by the control device 4.
[0030]
[Throttle system]
The configuration of the throttle system in the driving operation device A will be described.
Unlike a normal vehicle, the throttle system of this vehicle does not have a throttle pedal (accelerator pedal). Instead, the joystick 1 has a role of a throttle pedal, and as described above, when the operation of tilting the joystick 1 in the neutral position forward is performed, the throttle valve is opened.
[0031]
The throttle valve of this vehicle is driven by a valve drive motor. The throttle actuator 6 corresponds to the valve drive motor described above, and is driven based on the throttle actuator drive voltage DSA generated by the control device 4.
[0032]
(Steering system)
The structure of the steering system (steering mechanism) in the driving operation device A will be described.
The steering system of this vehicle does not have a steering wheel unlike a normal vehicle. Instead, the joystick 1 has the role of a steering wheel. As described above, when the joystick 1 in the neutral position is tilted to the left, the steered wheels W and W are steered to the left. It has become. On the other hand, when the operation of tilting the joystick 1 at the neutral position to the right is performed, the steered wheels W and W are steered to the right. In the operation of the joystick 1 in the left-right direction, the steered speed of the steered wheels W, W increases as the manipulated value increases. Therefore, the steered angle of the steered wheels W, W increases as the operation time increases.
[0033]
Further, this vehicle does not have a steering shaft or a rack and pinion mechanism that transmits the steering force of the driver to the rack shaft 31. Instead, a steering motor (steering actuator) 5 that moves the rack shaft 31 in the axial direction and a ball screw mechanism 30 are provided. The steering motor 5 is fixed to the vehicle body frame, and the rotational motion of the steering motor 5 is converted into the linear motion of the rack shaft 31 via the ball screw mechanism 30. Thereby, the rotational torque generated by the steering motor 5 is converted into the rack axial force of the rack shaft 31, and the rack torque generated in the rack shaft 31 is turned through the tie rods 32, 32 at the end of the rack shaft 31. , W are converted into steering torque. The steering motor 5 is driven based on a steering motor drive voltage DSM generated by the control device 4.
[0034]
[Sensors]
With reference to FIG. 1, another sensor 10, 11, 12, 13, 14 for taking various information of the vehicle into the control device 4 in order to control the driving operation device A with the control device 4 will be described. Incidentally, the various sensors 10, 11, 12, 13, and 14 provided in the driving operation device A may be dedicated sensors for the driving operation device A, or may be sensors that are shared with other systems.
[0035]
The rack position sensor 10 detects the position of the rack shaft 31 in the left-right direction, and transmits a rack position signal SR including the position of the rack shaft to the control device 4. In the first embodiment, the “steering speed detection means” in the claims includes the rack position sensor 10 and a differentiator 521 (see FIG. 6) described later.
[0036]
The throttle opening sensor 11 detects the opening of the throttle valve and transmits a throttle opening signal ST including the opening of the throttle valve to the control device 4.
[0037]
The brake fluid pressure sensor 12 detects the brake fluid pressure of the wheel cylinder and transmits a brake fluid pressure signal SB composed of this brake fluid pressure to the control device 4.
[0038]
The yaw rate sensor 13 detects the yaw rate as the lateral movement state of the vehicle, and transmits a yaw rate signal SY composed of this yaw rate to the control device 4.
[0039]
The vehicle speed sensor 14 detects the vehicle speed as the number of pulses per unit time, and transmits a vehicle speed signal SS including the detected number of pulses to the control device 4.
[0040]
〔Control device〕
The configuration of the control device 4 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a configuration diagram of the brake control unit 4A, the brake operation reaction force control unit 4B, the throttle control unit 4C, and the throttle operation reaction force control unit 4D of the control device 4. FIG. 6 is a configuration diagram of the steering control unit 4E and the steering operation reaction force control unit 4F of the control device 4.
[0041]
  The control device 4 controls the steering motor 5, the throttle actuator 6, and the brake actuator 7 based on the operation of the joystick 1, and turns the steering operation reaction force motor 8 and the acceleration / deceleration operation reaction to apply an operation reaction force to the joystick 1. The force motor 9 is controlled. For this purpose, the control device 4 drives a microcomputer (not shown) and various motors including a RAM [Random Access Memory], a ROM [Read Only Memory], a CPU [Central Processing Unit] and an I / O interface (not shown). And a brake control unit 4A, a brake operation reaction force control unit 4B, a throttle control unit 4C, a throttle operation reaction force control unit 4D, a steering control unit 4E, and a steering operation reaction force control unit 4F. is doing. The control device 4 converts the acquired sensor signal into a digital signal, and handles the sensor signal as a digital signal.The
[0042]
[Brake control unit]
The brake control unit 4A will be described with reference to FIG.
The brake control unit 4A performs control to cause the brake fluid pressure corresponding to the brake operation amount of the acceleration / deceleration operation of the joystick 1 by the driver to act on the wheel cylinder. Therefore, the brake control unit 4A includes a target brake hydraulic pressure setting unit 40, a deviation calculation unit 41, a brake actuator control signal output unit 42, and a brake actuator drive circuit 43. Note that a portion of the brake control unit 4 </ b> A excluding the brake actuator drive circuit 43 is configured by software in a microcomputer configuring the control device 4.
[0043]
The target brake hydraulic pressure setting unit 40 receives the acceleration / deceleration operation amount signal STB from the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 and outputs the target brake hydraulic pressure signal to the deviation calculating unit 41. The target brake fluid pressure setting unit 40 searches the brake map based on the acceleration / deceleration operation amount signal STB corresponding to the brake operation amount, and sets a target brake fluid pressure signal to be applied to the wheel cylinder ((a) of FIG. 8). (See figure). The brake map is set so that the target brake fluid pressure increases as the brake operation amount increases. However, the relationship between the acceleration / deceleration operation amount signal STB and the brake operation amount is such that the smaller the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 is, the larger the brake operation amount is (see FIG. 7A). Therefore, the brake map is set so that the target brake fluid pressure decreases as the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 increases from 0 to the reference value (see FIG. 8A). FIG. 8A is a relationship diagram between the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 and the target brake fluid pressure.
[0044]
The deviation calculation unit 41 receives the brake hydraulic pressure signal SB from the brake hydraulic pressure sensor 12 and the target brake hydraulic pressure signal from the target brake hydraulic pressure setting unit 40, and outputs the deviation signal to the brake actuator control signal output unit 42 and the target brake. Output to the operation reaction force setting unit 44. The deviation calculator 41 subtracts the brake fluid pressure signal SB from the target brake fluid pressure signal, and uses the subtracted value as a deviation signal.
[0045]
The brake actuator control signal output unit 42 receives the deviation signal from the deviation calculation unit 41 and outputs the brake control signal to the brake actuator drive circuit 43. The brake actuator control signal output unit 42 includes a PID [Proportional Integral Differential] controller, a PWM [Pulse Width Modulation] signal generator, and the like. First, the brake actuator control signal output unit 42 performs P (proportional), I (integral) and D (differential) control on the deviation signal, and indicates a current value supplied to the brake actuator 7 in order to bring the deviation close to zero. Generate a control signal. Subsequently, the brake actuator control signal output unit 42 generates a PWM signal corresponding to the current value supplied to the brake actuator 7 based on the PID control signal, and sets it as a brake control signal.
[0046]
The brake actuator drive circuit 43 receives the brake control signal from the brake actuator control signal output unit 42 and outputs the brake actuator drive voltage DBA to the brake actuator 7. The brake actuator drive circuit 43 applies the brake actuator drive voltage DBA to the brake actuator 7 based on the brake control signal, and drives the brake actuator 7. For this purpose, the brake actuator drive circuit 43 is composed of four FETs (Field Effect Transistors) provided to correspond to the proportional solenoid valves provided for each wheel, a power supply voltage (12 V), and the like. (Not shown). When a brake control signal is input to each gate of the four FETs, the brake actuator drive circuit 43 turns on / off the four FETs based on the brake control signal, and the brake actuator 7 receives the brake actuator drive voltage DBA. Apply. Then, a current flows through the brake actuator 7 to drive the brake actuator 7 (that is, the proportional solenoid valve is driven to open and close), and the brake fluid pressure of the wheel cylinder is controlled in accordance with the brake operation amount of the joystick 1.
[0047]
[Brake operation reaction force control unit]
The brake operation reaction force control unit 4B will be described with reference to FIG.
The brake operation reaction force control unit 4B actively drives the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 when the driver performs an operation of tilting the joystick 1 backward (that is, when performing an operation of applying a brake). Control is performed to apply a brake operation reaction force to the joystick 1. Therefore, the brake operation reaction force control unit 4B includes a target brake operation reaction force setting unit 44, an acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 45, and an acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 46. In the brake operation reaction force control unit 4 </ b> B, the portion excluding the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 46 is configured by software in a microcomputer constituting the control device 4.
[0048]
The target brake operation reaction force setting unit 44 receives the deviation signal from the deviation calculation unit 41 and outputs the target brake operation reaction force signal to the acceleration / deceleration operation reaction motor control signal output unit 45. The target brake operation reaction force setting unit 44 sets a target brake operation reaction force signal by multiplying the deviation signal by a predetermined gain. The target brake operation reaction force setting unit 44 sets a target brake operation reaction force signal corresponding to the deviation signal when the deviation signal is “positive value”, and the deviation signal is “zero and negative values”. If it is, the target brake operation reaction force signal is set to zero. The target brake operation reaction force signal is set in this manner because the brake operation reaction force is generated only when the brake force is increased (when the brake pedal is increased in a normal vehicle). For this reason, when the operation of the joystick 1 that reduces the braking force is performed (when the operation of returning the joystick 1 to the neutral position is performed), the brake operation reaction force (force against the direction of movement of the joystick 1) does not occur. . Incidentally, when the deviation signal is a negative value, the target brake operation reaction force signal may be set so that the target brake operation reaction force setting unit 44 assists the return of the joystick 1.
[0049]
The acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 45 receives the target brake operation reaction force signal from the target brake operation reaction force setting unit 44 and sends the brake operation reaction force control signal to the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 46. Output. The acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 45 includes a PWM signal generation unit and the like. The acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 45 generates a PWM signal, an ON signal, and an OFF signal corresponding to the direction and current value of the current supplied to the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 based on the target brake operation reaction force signal. Is generated as a brake operation reaction force control signal.
[0050]
The acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 46 receives the brake operation reaction force control signal from the acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 45, and generates the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive voltage RSB. Output to 9. The acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 46 applies the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive voltage RSB to the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 based on the brake operation reaction force control signal, and drives the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9. To do. For this purpose, the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 46 includes a bridge circuit including four FETs (switching elements), a power supply voltage (12 V), and the like (not shown). When a brake operation reaction force control signal is input to each gate of the four FETs, the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 46 turns on / off the four FETs based on the brake operation reaction force control signal. An acceleration / deceleration reaction reaction motor drive voltage RSB is applied to the operation reaction force motor 9. Then, an electric current flows through the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 so that the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 is driven forward or reversely, and the brake operation reaction force of the joystick 1 is controlled.
[0051]
Therefore, when the driver performs an operation to increase the brake fluid pressure in the wheel cylinder by using the joystick 1, a brake operation reaction force is applied to the joystick 1. The magnitude of this brake operation reaction force is such that the greater the joystick 1 is tilted backwards, the larger the joystick 1 is, the larger the brake operation reaction is. Power is generated.
[0052]
[Throttle control unit]
The throttle control unit 4C will be described with reference to FIG.
The throttle control unit 4C controls the throttle valve so that the opening degree is in accordance with the throttle operation amount of the acceleration / deceleration operation of the joystick 1 by the driver. For this purpose, the throttle control unit 4C includes a target throttle opening setting unit 47, a deviation calculation unit 48, a throttle actuator control signal output unit 49, and a throttle actuator drive circuit 50. The portion of the throttle control unit 4C excluding the throttle actuator drive circuit 50 is configured by software in a microcomputer that constitutes the control device 4.
[0053]
The target throttle opening setting unit 47 receives the acceleration / deceleration operation amount signal STB from the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 and outputs the target throttle opening signal to the deviation calculation unit 48. The target throttle opening setting unit 47 searches the throttle map based on the acceleration / deceleration operation amount signal STB corresponding to the throttle operation amount, and sets the target throttle opening signal (see FIG. 8B). The throttle map is set so that the target throttle opening increases as the throttle operation amount increases. Therefore, the throttle map is set so that the target throttle opening increases as the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 increases from the reference value (see FIG. 8B). FIG. 8B is a relationship diagram between the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor 3 and the target throttle opening.
[0054]
The deviation calculation unit 48 receives the throttle opening signal ST from the throttle opening sensor 11 and the target throttle opening signal from the target throttle opening setting unit 47, and uses the deviation signal as a throttle actuator control signal output unit 49 and a target throttle. Output to the operation reaction force setting unit 51. The deviation calculator 48 subtracts the throttle opening signal ST from the target throttle opening signal, and uses the subtracted value as a deviation signal.
[0055]
The throttle actuator control signal output unit 49 receives the deviation signal from the deviation calculation unit 48 and outputs the throttle control signal to the throttle actuator drive circuit 50. The throttle actuator control signal output unit 49 includes a PID controller, a PWM signal generation unit, and the like. First, the throttle actuator control signal output unit 49 performs P (proportional), I (integral) and D (differential) control on the deviation signal, and the direction and current of the current supplied to the throttle actuator 6 in order to bring the deviation close to zero. A PID control signal indicating the value is generated. Subsequently, the throttle actuator control signal output unit 49 generates a PWM signal, an ON signal, and an OFF signal corresponding to the direction and current value of the current supplied to the throttle actuator 6 based on the PID control signal, and the throttle control signal And
[0056]
The throttle actuator drive circuit 50 receives the throttle control signal from the throttle actuator control signal output unit 49 and outputs the throttle actuator drive voltage DSA to the throttle actuator 6. The throttle actuator drive circuit 50 applies the throttle actuator drive voltage DSA to the throttle actuator 6 based on the throttle control signal to drive the throttle actuator 6. For this purpose, the throttle actuator drive circuit 50 includes a bridge circuit including four FETs (switching elements), a power supply voltage (12 V), and the like (not shown). When a throttle control signal is input to each gate of the four FETs, the four FETs are turned on / off based on the throttle control signal, and the throttle actuator driving voltage DSA is applied to the throttle actuator 6. Then, a current flows through the throttle actuator 6 so that the throttle actuator 6 is driven forward or reverse (that is, the valve drive motor is driven), and the opening degree of the throttle valve is controlled according to the throttle operation amount of the joystick 1. .
[0057]
[Throttle operation reaction force control unit]
The throttle operation reaction force control unit 4D will be described with reference to FIG.
The throttle operation reaction force control unit 4D is activated by driving the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 when the driver performs an operation of tilting the joystick 1 forward (that is, when performing an operation of increasing the output of the engine). In effect, control is performed so that the throttle operation reaction force acts on the joystick 1. Therefore, the throttle operation reaction force control unit 4D includes a target throttle operation reaction force setting unit 51, an acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 45, and an acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 46. In the throttle operation reaction force control unit 4D, the part excluding the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 46 is configured by software in a microcomputer constituting the control device 4. The throttle operation reaction force control unit 4D is configured to share the acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 45 and the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 46 with the brake operation reaction force control unit 4B.
[0058]
The target throttle operation reaction force setting unit 51 receives the deviation signal from the deviation calculation unit 48 and outputs the target throttle operation reaction force signal to the acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 45. The target throttle operation reaction force setting unit 51 sets a target throttle operation reaction force signal by multiplying the deviation signal by a predetermined gain. The target throttle operation reaction force setting unit 51 sets a target throttle operation reaction force signal corresponding to the deviation signal when the deviation signal is “positive value”, and the deviation signal is “zero and negative values”. ”, The target throttle operation reaction force signal is set to zero. The target throttle operation reaction force signal is set in this way because the throttle operation reaction force is generated only when the throttle is increased (when the accelerator pedal is increased in a normal vehicle). Therefore, when the joystick 1 is operated to reduce the throttle (when the joystick 1 is returned to the neutral position), the throttle operation reaction force does not occur. Incidentally, when the deviation signal is a negative value, the target throttle operation reaction force signal may be set so that the target throttle operation reaction force setting unit 51 assists the return of the joystick 1.
[0059]
The acceleration / deceleration reaction reaction motor control signal output unit 45 receives the target throttle operation reaction force signal from the target throttle operation reaction force setting unit 51, and sends the throttle operation reaction force control signal to the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 46. Output. Based on the target throttle operation reaction force signal, the acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 45 outputs a PWM signal, an ON signal, and an OFF signal corresponding to the direction and current value of the current supplied to the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9. Is generated as a throttle operation reaction force control signal.
[0060]
The acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 46 receives the throttle operation reaction force control signal from the acceleration / deceleration operation reaction force motor control signal output unit 45, and generates the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive voltage RSB. Output to 9. The acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 46 applies the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive voltage RSB to the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 based on the throttle operation reaction force control signal, and drives the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9. To do. When the throttle operation reaction force control signal is input to the gates of the four FETs, the acceleration / deceleration operation reaction force motor drive circuit 46 turns on / off the four FETs based on the throttle operation reaction force control signals. An acceleration / deceleration reaction reaction motor drive voltage RSB is applied to the operation reaction force motor 9. Then, an electric current flows through the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9, and the acceleration / deceleration operation reaction force motor 9 is driven to rotate forward or backward, and the throttle operation reaction force of the joystick 1 is controlled.
[0061]
Therefore, when the driver performs an operation of increasing the throttle opening with the joystick 1, a throttle operation reaction force is applied to the joystick 1. The magnitude of the throttle operation reaction force is such that the greater the joystick 1 is tilted forward, the larger the joystick 1 is, the larger the throttle operation reaction is. Power is generated.
[0062]
(Steering control unit)
The steering control unit 4E will be described with reference to FIG.
The turning control unit 4E controls the turning speed of the steered wheels W and W according to the amount of turning operation to the joystick 1 by the driver and discriminates the turning direction according to the turning operation to the joystick 1. Then, the rotation direction of the steering motor 5 is controlled, and the steered wheels W and W are steered. Therefore, the turning control unit 4E includes a target turning speed setting unit 52, a deviation calculation unit 53, a steering motor control signal output unit 54, and a steering motor drive circuit 55. In addition, a differentiator 521 for differentiating the rack position signal SR input from the rack position sensor 10 is provided. In addition, the part except steering motor drive circuit 55 among steering control part 4E is comprised by the microcomputer which comprises the control apparatus 4 by software.
[0063]
The target turning speed setting unit 52 receives the turning operation amount signal SSR from the turning operation amount sensor 2 and the vehicle speed signal SS from the vehicle speed sensor 14, and outputs the target turning speed signal to the deviation calculation unit 53. The target turning speed setting unit 52 determines the turning direction (the movement direction of the rack shaft 31 and the rotation direction of the steering motor 5) based on the turning operation amount signal SSR, and the turning operation amount signal SSR and the vehicle speed signal SS. Based on this, the target turning speed is searched from the turning map, and a target turning speed signal composed of the moving direction of the rack shaft 31 and the target turning speed is set. In the target turning speed signal, the moving direction of the rack shaft 31 is expressed by plus and minus with respect to the target turning speed. For example, the moving direction is set to the left direction (the turning direction is right turning), and the right direction (turning The rudder direction is left steered) minus (the moving direction of the rack shaft 31 and the steered direction of the steered wheels W and W are reversed). In the target turning speed setting unit 52, when the turning operation amount signal SSR exceeds the reference value (that is, in the case of the right turning operation amount), the turning direction is determined to be right turning, and the rack shaft 31 When the moving direction is the left direction and the turning operation amount signal SSR is below the reference value (that is, in the case of the left turning operation amount), the turning direction is determined to be left turning, and the rack shaft 31 The moving direction is the right direction (see FIG. 7B).
[0064]
A plurality of steering maps are set in accordance with the vehicle speed, and any of the steering maps is steered when the steering operation amount (right steering operation amount or left steering operation amount in the first embodiment) increases. The target turning speed is set to increase according to the operation amount. The steering map is set according to the vehicle speed. When the vehicle speed is low, such as when entering the garage, the steering characteristic is set to “Quick” by associating a large value (absolute value) as the target steering speed. This is because, in the case of a high speed where it is necessary to ensure stability during traveling, a small value (absolute value) is associated with the target turning speed to make the turning characteristic “dull”. If the steering operation amount increases, the target turning speed is increased if the driver steers the steered wheels W, W quickly according to the driver's intention. This is to increase the speed. The target turning speed setting unit 52 searches for the target turning speed corresponding to the vehicle speed and the turning operation amount from such a turning map.
[0065]
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, three steering maps M1, M2, and M3 are set according to the vehicle speed. FIG. 9 is a relationship diagram between the output of the steering operation amount sensor and the target steering speed. The turning map M1 is a map at a low speed, and a small dead zone is provided. When the dead zone is passed, a target turning speed is associated with a steering operation amount with a large proportional constant. The steered map M2 is a map at medium speed, and a medium dead zone is provided. When the dead zone is passed, the target steered speed is set according to the steered operation amount with a smaller proportional constant than the steered map M1. Corresponds. Furthermore, in order to respond to the driver's emergency steering operation, the steering map M2 associates the target steering speed with a very large proportional constant when the steering map M2 becomes larger than a predetermined steering operation amount. The steered map M3 is a map at high speed, and a large dead zone is provided. When this dead zone is exceeded, the target steered speed is associated with the steered operation amount with a smaller proportional constant than the steered map M2. Yes. As a result, “dull” steering characteristics are obtained at high speeds and stability is obtained, and “quick” steering characteristics are obtained at low speeds, and crisp driving performance is obtained. Note that the steering maps at vehicle speeds other than the three steering maps M1, M2, and M3 are complementarily calculated from the three steering maps M1, M2, and M3.
Incidentally, in the first embodiment, the relationship between the turning operation amount signal SSR and the left turning operation amount is that the left turning operation amount increases as the output of the turning operation amount sensor 2 is smaller than the reference value. (Refer to FIG. 7B). Therefore, in the first embodiment, the target turning speed in the left direction increases as the output of the steering operation amount sensor 2 decreases from the reference value, and as the output of the steering operation amount sensor 2 increases from the reference value. The target turning speed in the right direction is set to increase.
[0066]
By the way, the target turning speed setting unit 52 only sets the target turning speed based on the turning operation amount to the joystick 1, and the position of the rack shaft 31 (that is, the turning angles of the turning angles W and W). ) Is not set. The position of the rack shaft 31 is determined by the product of the turning speed and the turning time (that is, the turning operation time to the joystick 1). In order to obtain the same turning speed in a place where the road surface reaction force is small (such as on ice) and a large place (on the road where the grip force is good), the output of the steering motor 5 is small in a place where the road surface reaction force is small. Good. On the other hand, in a place where the road surface reaction force is large, the output of the steering motor 5 must be increased.
[0067]
The differentiator 521 inputs the rack position signal SR from the rack position sensor 10 at a predetermined cycle, calculates the difference between the previous value and the current value of the rack position signal SR, and calculates the difference between the previous value and the current value at a predetermined cycle. The actual steering speed is calculated by dividing by. Thereby, the rack position signal SR is converted into an actual turning speed signal.
[0068]
The deviation calculation unit 53 receives the target turning speed signal from the target turning speed setting unit 52 and the actual turning speed signal from the differentiator 521, and uses the deviation signal as the steering motor control signal output unit 54 and the target turning operation. It outputs to the reaction force setting part 56. The deviation calculation unit 53 subtracts the actual turning speed signal from the target turning speed signal, and uses the subtraction value as a deviation signal.
[0069]
The steering motor control signal output unit 54 receives the deviation signal from the deviation calculation unit 53 and outputs the steering control signal to the steering motor drive circuit 55. The steering motor control signal output unit 54 includes a PID controller, a PWM signal generation unit, and the like. First, the steering motor control signal output unit 54 performs P (proportional), I (integral) and D (differential) control on the deviation signal, and the direction and current of the current supplied to the steering motor 5 to bring the deviation close to zero. A PID control signal indicating the value is generated. Subsequently, the steering motor control signal output unit 54 generates a PWM signal, an ON signal, and an OFF signal corresponding to the direction and current value of the current supplied to the steering motor 5 based on the PID control signal, and generates a steering control signal. And
[0070]
The steering motor drive circuit 55 receives the steering control signal from the steering motor control signal output unit 54 and outputs a steering motor driving voltage DSM to the steering motor 5. The steering motor drive circuit 55 applies the steering motor drive voltage DSM to the steering motor 5 based on the steering control signal, and drives the steering motor 5. For this purpose, the steering motor drive circuit 55 includes a bridge circuit including four FETs (switching elements), a power supply voltage (12 V), and the like (not shown). When the steering control signal is input to each gate of the four FETs, the steering motor driving circuit 55 turns on / off the four FETs based on the steering control signal, and applies the steering motor driving voltage DSM to the steering motor 5. Apply. Then, an electric current flows through the steering motor 5 so that the steering motor 5 is driven to rotate forward or reversely, and the turning speed of the steered wheels W and W is controlled according to the turning operation amount of the joystick 1.
[0071]
Incidentally, in the conventional example in which the rack position is controlled, the steering motor 5 stops when the actual rack position (actual rack position) matches the target rack position. However, in the first embodiment, the actual turning speed ( The steering motor 5 does not stop even if the actual steering speed) matches the target steering speed.
Further, in the first embodiment, after the joystick 1 is tilted to the right and the steered wheels W and W are steered to the right, the steered wheels W and W are returned to the neutral position even if the joystick 1 is returned to the neutral position. Absent. This is because the neutral position of the joystick 1 is a position at which the turning speed is zero. Specifically, when the joystick 1 is returned to the neutral position while the steered wheels W are being steered, the target steered speed setting unit 52 sets the target steered speed to zero. Then, the steering motor 5 is driven so that the turning speed becomes zero. Since the neutral position of the joystick 1 is the position where the steering speed is zero, even if the self-aligning torque is applied, the steering motor is controlled so as to cancel the self-aligning torque in order to maintain the steering speed to zero. 5 is driven. For this reason, the turning angle is constant. Note that the point at which the turning speed is maintained at zero (the point at which the turning angle becomes constant) is as shown in the time charts of FIGS. 18A and 18C of the third embodiment to be described later.
[0072]
(Steering operation reaction force control part)
The steering operation reaction force control unit 4F will be described with reference to FIG.
The steering operation reaction force control unit 4F actively drives the steering operation reaction force motor 8 when the driver performs an operation of tilting the joystick 1 in the left-right direction (that is, when performing a steering operation). Control to apply the steering operation reaction force to the joystick 1 is performed. For this purpose, the turning operation reaction force control unit 4F includes a target turning operation reaction force setting unit 56, a turning operation reaction force motor control signal output unit 57, and a turning speed operation reaction force motor drive circuit 58. In addition, the part except the steering operation reaction force motor drive circuit 58 among the steering operation reaction force control part 4F is comprised by the microcomputer which comprises the control apparatus 4 by software.
[0073]
The target turning operation reaction force setting unit 56 includes a turning operation amount signal SSR (right turning operation amount or left turning operation amount) from the turning operation amount sensor 2, a yaw rate signal SY from the yaw rate sensor 13, and The deviation signal from the deviation calculator 53 is input, and the target turning operation reaction force signal is output to the turning operation reaction force motor control signal output unit 57. The target turning operation reaction force setting unit 56 determines the direction of the turning operation reaction force based on the turning operation amount signal SSR, and at the same time, determines the direction of the turning operation reaction force SSR and the yaw rate signal SY. The target steering operation reaction force is searched from the above, and a target steering operation reaction force signal composed of the direction of the steering operation reaction force and the target steering operation reaction force is set. At this time, the target steering operation reaction force setting unit 56 determines whether or not to apply the steering operation reaction force to the joystick 1 based on the deviation signal. First, in the target turning operation reaction force setting unit 56, when the turning operation amount signal SSR exceeds the reference value (that is, in the case of the right turning operation amount), the turning operation reaction force direction is set to the right operation. When the turning operation amount signal SSR is lower than the reference value (that is, in the case of the left turning operation amount), the turning operation reaction force direction is determined as the reaction force with respect to the left operation. (See FIG. 7B).
[0074]
A plurality of steering operation reaction force maps are set in accordance with the yaw rate, and any of the steering operation reaction force maps is a steering operation amount (right steering operation amount or left steering operation amount in the first embodiment). If is increased, the target turning operation reaction force is set to be increased in accordance with the turning operation amount. The reason why the steering operation reaction force map is set according to the yaw rate is to increase the steering operation reaction force as the unstable yaw rate as the vehicle state increases and to encourage the driver to suppress the steering. The reason for increasing the steering operation reaction force when the steering operation amount increases is to encourage the driver to suppress the steering as the steering operation amount that increases the steering speed of the steered wheels W and W increases. is there.
[0075]
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, three steering operation reaction force maps M4, M5, and M6 are set according to the yaw rate. FIG. 10 is a relationship diagram between the output of the steering operation amount sensor and the target steering operation reaction force. The steered steering reaction force map M4 is a map when the yaw rate is large, and the target steered operation reaction force is associated with the steered operation amount with a large proportional constant. The steered steering reaction force map M5 is a map when the yaw rate is medium, and the target steered operation reaction force is associated with the steered operation amount with a smaller proportional constant than the steered operation reaction force map M4. . The steered steering reaction force map M6 is a map when the yaw rate is small, and the target steered operation reaction force is associated with the steered operation amount with a smaller proportional constant than the steered operation reaction force map M5. Furthermore, the steering operation reaction force maps M4, M5, and M6 are designed so that the target steering operation is performed with a very large proportional constant with respect to the steering operation amount of a predetermined amount or more in order to suppress a sudden steering operation by the driver. The reaction force is associated. Further, the steering operation reaction force maps at yaw rates other than the three steering operation reaction force maps M4, M5, and M6 are complementarily calculated from the three steering maps M4, M5, and M6.
[0076]
The reason why the target steering reaction force is set according to the steering operation amount is to cause a steering operation reaction force when an operation that increases the steering operation amount is performed. Therefore, when the steering operation amount is 0 (when the left / right position of the joystick 1 is a neutral position), when the steering operation amount is kept constant, or when the steering operation amount is reduced, the steering operation reaction force is Does not occur.
[0077]
Then, the target steering operation reaction force setting unit 56, when “right operation” and the deviation signal is “positive value”, the target steering operation reaction force searched by the steering operation reaction force map is used. The turning operation reaction force signal is set, and when the “right operation” and the deviation signal are “zero and negative values”, the target turning operation reaction force signal is set to zero. The target turning operation reaction force signal is set in this manner in order to generate a turning operation reaction force when the turning speed is increased. Therefore, when a constant turning speed is maintained or when the joystick 1 is operated so as to reduce the turning speed (when the joystick 1 is returned to the neutral side), a steering operation reaction force is generated. Absent. Incidentally, when the deviation signal is a negative value, the target turning operation reaction force setting unit 56 may set the target turning operation reaction force signal so as to assist the return of the joystick 1. On the other hand, the target steering operation reaction force setting unit 56, when “left operation” and the deviation signal is “negative value”, the target steering operation reaction force retrieved from the steering operation reaction force map is set. A steering operation reaction force signal is set, and when the "left operation" and the deviation signal are "zero and positive values", the target steering operation reaction force signal is set to zero. Incidentally, when the deviation signal is a positive value, the target turning operation reaction force setting unit 56 may set the target turning operation reaction force signal so as to assist the return of the joystick 1.
[0078]
The steering operation reaction force motor control signal output unit 57 receives the target steering operation reaction force signal from the target steering operation reaction force setting unit 56 and drives the steering operation reaction force control signal to drive the steering operation reaction force motor. Output to the circuit 58. The steering operation reaction force motor control signal output unit 57 includes a PWM signal generation unit. The turning operation reaction force motor control signal output unit 57 is based on the target turning operation reaction force signal, the PWM signal corresponding to the direction and current value of the current supplied to the turning operation reaction force motor 8, the on signal, the off signal A signal is generated and used as a steering operation reaction force control signal.
[0079]
The turning operation reaction force motor drive circuit 58 receives the turning operation reaction force control signal from the turning operation reaction force motor control signal output unit 57 and converts the turning operation reaction force motor drive voltage RSR into the turning operation reaction force. Output to the motor 8. The turning operation reaction force motor drive circuit 58 applies the turning operation reaction force motor drive voltage RSR to the turning operation reaction force motor 8 based on the turning operation reaction force control signal. To drive. Therefore, the steering operation reaction force motor drive circuit 58 includes a bridge circuit including four FETs (switching elements), a power supply voltage (12 V), and the like (not shown). When the steering operation reaction force control signal is input to the gates of the four FETs, the turning operation reaction force motor drive circuit 58 turns on / off the four FETs based on the steering operation reaction force control signal, A steering operation reaction force motor drive voltage RSR is applied to the steering operation reaction force motor 8. Then, an electric current flows through the steering operation reaction force motor 8 so that the steering operation reaction force motor 8 is rotated forward or reversely, and the steering operation reaction force of the joystick 1 is controlled.
[0080]
Therefore, when the driver performs an operation of increasing the turning speed with the joystick 1, a turning operation reaction force is applied to the joystick 1. The magnitude of this steering operation reaction force is such that, in the rightward steering state, the greater the operation to the right of the joystick 1 relative to the neutral position in the tilting support mechanism 20 of the joystick 1, or / and the yaw rate. A larger steering operation reaction force is generated in the joystick 1 as it is larger. On the other hand, in the case of the left-turning state, the greater the operation to the left of the joystick 1 and / or the greater the yaw rate with respect to the neutral position in the tilting support mechanism 20 of the joystick 1, the greater the joystick 1 will turn. Rudder operation reaction force is generated.
[0081]
Instead of the yaw rate, the steering operation reaction force of the joystick 1 may be increased as the output of the steering motor 5 is increased using the output of the steering motor 5 (the current value flowing through the steering motor 5) as a parameter. Incidentally, when the output of the steering motor 5 is large, it can be said that the road surface reaction force is also large. In addition, the control in which the steering operation reaction force of the joystick 1 increases as the output of the steering motor 5 increases, in other words, the control in which the steering operation reaction force increases as the road surface reaction force increases. Control.
[0082]
[Operation of the operation device]
With reference to FIG. 1 thru | or FIG. 10, the turning operation | movement which becomes the characteristic of this invention among the operation | movement of the driving operation apparatus A is demonstrated. Here, a description will be given of a right turn at an intersection.
[0083]
At the start of a right turn at the intersection of the vehicle, the driver tilts the joystick 1 to the right in order to steer the steered wheels W, W to the right. At this time, the amount of operation of the joystick 1 to the right is small when the driver wants to turn gently, and large when the driver wants to turn quickly. Then, in the driving operation device A, the turning operation amount sensor 2 transmits a turning operation amount signal SSR corresponding to the right turning operation amount (increase from the reference value) with the joystick 1 to the control device 4.
[0084]
In the control device 4, a target turning speed signal in which the target turning speed corresponding to the vehicle speed and the right turning operation amount based on the vehicle speed signal SS and the turning operation amount signal SSR and the moving direction of the rack shaft 31 is the left direction. (Steering direction + target turning speed) is set, and a deviation signal (plus value) is calculated based on the target turning speed signal and the actual turning speed signal obtained by differentiating the rack position signal SR. A steering control signal is set based on the signal. At this time, the larger the rightward steering operation amount or / and the lower the vehicle speed, the higher the target turning speed and the faster the turning speed of the steered wheels W and W. Then, the control device 4 generates a steering motor driving voltage DSM based on the steering control signal, and applies the steering motor driving voltage DSM to the steering motor 5. Then, the rack shaft 31 generates a turning speed corresponding to the target turning speed signal and starts to move to the left. Then, the steered wheels W and W start to steer in the right rotation direction at the steer speed corresponding to the right steer operation amount with the joystick 1 and the vehicle speed. Incidentally, the turning amount is proportional to the turning speed and the turning time.
[0085]
Further, in the control device 4, the target turning operation reaction force and the turning operation reaction force according to the yaw rate and the right turning operation amount based on the yaw rate signal SY, the turning operation amount signal SSR, and the deviation signal (plus value). A target steering operation reaction force signal whose direction is a reaction force with respect to the rightward operation is set, and a steering operation reaction force control signal is set based on the target steering operation reaction force signal. At this time, the larger the rightward steering operation amount and / or the higher the yaw rate, the larger the target steering operation reaction force, and the greater the reaction force to the right operation of the joystick 1. Subsequently, in the control device 4, a steering operation reaction force motor drive voltage RSR is generated based on the steering operation reaction force control signal, and this steering operation reaction force motor drive voltage RSR is supplied to the steering operation reaction force motor 8. Apply. Then, the steering operation reaction force motor 8 is driven, and a steering operation reaction force is given to the operation of the joystick 1 in the right direction.
[0086]
During turning of the vehicle, the driver returns the joystick 1 from the right to the neutral position in order to make the turning angle of the steered wheels W, W constant. Then, the target turning speed setting unit 52 of the control device 4 sets the target turning speed to zero. Then, the control device 4 generates the steering motor drive voltage DSM based on the steering control signal that makes the turning speed zero (stops the movement of the steering motor 5), and supplies the steering motor drive voltage DSM to the steering motor 5. Apply. That is, at each position of the joystick 1, the steering motor 5 is driven so as to maintain the turning speed corresponding to the position. In particular, at the neutral position of the joystick 1, the steering motor 5 is driven so as to maintain the steered angle and steered position (that is, maintain the steered speed zero).
[0087]
Further, in the control device 4, the deviation signal between the target turning speed signal and the actual turning speed signal is zero, so that the target turning operation reaction force signal is set to zero. Therefore, since the steering operation reaction force motor drive voltage RSR is not applied to the steering operation reaction force motor 8, no steering operation reaction force is applied to the rightward operation of the joystick 1.
[0088]
In addition, in order to return the steered wheels W, W that have been steered to the right to return straight (to return the vehicle to a straight drive state), the driver moves the joystick 1 leftward until the vehicle goes straight. Tilt to. When the vehicle goes straight, the joystick 1 is returned to the neutral position. As a result, the vehicle goes straight.
[0089]
Further, by the same control as described above, the control device 4 sets the target turning operation reaction force signal to zero because the deviation signal between the target turning speed signal and the actual turning speed signal becomes a negative value. Therefore, since the steering operation reaction force motor drive voltage RSR is not applied to the steering operation reaction force motor 8, no steering operation reaction force is applied to the rightward operation of the joystick 1.
[0090]
According to this driving operation device A (vehicle steering device S1), the turning speed of the steered wheels W, W is controlled in accordance with the amount of operation of the joystick 1 in the left-right direction. , W can be steered. Therefore, the joystick 1 can be installed even in a place where the left and right operation space such as the armrest of the front door is limited (the operability is not impaired even if installed). According to this driving operation device A (vehicle steering device S1), even if the gain (the turning speed of the steered wheels W, W / the amount of operation of the joystick 1 in the left-right direction) is reduced, it is increased by increasing the operation time. Since the turning angle can be obtained, the steering feeling is good.
[0091]
Further, according to the driving operation device A (vehicle steering device S1), the turning speed of the steered wheels W and W is controlled in accordance with the amount of operation of the joystick 1 in the left-right direction. Thus, the turning speed of the steered wheels W, W can be changed. Therefore, the steering speed should be controlled according to various driving situations, such as when a gentle steering such as an expressway or low-speed intersection is required, or when a quick steering such as garage entry or winding road is required. Can do. Further, according to this driving operation device A (vehicle steering device S1), since the turning angle is kept constant when the joystick 1 is set to the neutral position, for example, the driver can easily perform steady circular turning or the like. .
[0092]
<< Second Embodiment >>
A second embodiment will be described. In the second embodiment, components similar to those of the vehicle steering apparatus S1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. First, the overall configuration of the vehicle steering device S2 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an overall configuration diagram of a vehicle steering apparatus S2 according to the second embodiment.
[0093]
  The vehicle steering device S2 includes a joystick 61, a turning direction sensor 62, a turning operation amount sensor 63, a control device 64, a steering motor 5, a turning operation reaction force motor 65, a rack position sensor 10, a yaw rate sensor 13, and a vehicle speed sensor 14. And a ball screw mechanism 30, a rack shaft 31, tie rods 32, 32, and the like.
  In the second embodiment, the joystick 61 corresponds to the operating device described in the claims (in particular,Claim 1The control device 64 corresponds to the control means described in the claims, and the steering motor 5 corresponds to the actuator described in the claims.
[0094]
[Joystick]
The configuration of the joystick 61 (operation mechanism) will be described.
The vehicle steering device S2 includes a joystick 61 for performing a steering operation of the vehicle. For this purpose, the joystick 61 can be operated to tilt by a forward rotation with respect to the traveling direction of the vehicle and at the same time a tilt support mechanism (not shown) so that it can be tilted by a left-right rotation. It is supported. Therefore, the joystick 61 can be operated to draw a semi-elliptical motion. Further, the tilt support mechanism is a spring (elasticity) that generates a greater force for passively returning the joystick 61 to the neutral position as the operation amount increases with respect to the operation of tilting the joystick 61 forward. A return mechanism (not shown) using a body. The tilt support mechanism has the same configuration as the tilt support mechanism 20 according to the first embodiment, but does not include a mechanism for tilting backward. The return mechanism has the same configuration as the return mechanisms 21 and 22 according to the first embodiment, but does not have a mechanism for returning from the left-right direction to the neutral position and from the rear to the neutral position.
[0095]
The operation of tilting the joystick 61 in the forward direction is detected (output) as a voltage by the turning operation amount sensor 63 including a potentiometer or the like provided on the rotary shaft that enables the forward operation of the joystick 61. It has come to be. The operation amount in this case is the steering operation amount when tilting forward with respect to the neutral position of the joystick 61 as a reference. Then, the turning operation amount sensor 63 transmits the detected voltage to the control device 64 as a turning operation amount signal SSR. Incidentally, the operation of tilting the joystick 61 forward is the operation amount operation of the steering operation to the vehicle.
[0096]
With reference to FIG. 13, setting of the output of the steering operation amount sensor 63 for the operation amount in the forward direction of the joystick 61 will be described. FIG. 13 is a relationship diagram between the forward position (forward operation amount) of the joystick 61 and the output of the steering operation amount sensor 63. As can be seen from this figure, the steering operation amount sensor 63 is set to increase the output when an operation of tilting the joystick 61 forward is performed. Therefore, in the forward operation amount operation, the steered operation amount detected (output) by the steered operation amount sensor 63 increases as the degree of the operation of tilting the joystick 61 increases. Since the steered operation amount is not for setting the target steered angle of the steered wheels W and W but for setting the target steered speed of the rack shaft 31, an operation for setting the steered angle that needs to be finely adjusted. It is not an amount. Therefore, the maximum operation amount of the steering operation amount may be an operation amount that can set the target turning speed of the rack shaft 31 in several steps. Incidentally, the turning angle of the steered wheels W and W is determined by the steered operation amount operation, the steered direction operation, and the operation time thereof.
[0097]
The operation of tilting the joystick 61 in the left-right direction is detected as a predetermined voltage value according to the operation in the left-right direction by the steering direction sensor 62 including two electrical contacts provided in the tilt support mechanism of the joystick 61 ( Output). And the steering direction sensor 62 transmits zero voltage or a predetermined voltage value to the control apparatus 64 as a steering direction signal SSD. Incidentally, the operation of tilting the joystick 61 in the left-right direction is the steering direction operation of the steering operation to the vehicle.
[0098]
With reference to FIG. 14, the setting of the output of the steering direction sensor 62 with respect to the tilting operation of the joystick 61 in the left-right direction will be described. FIG. 14 is a relationship diagram between the position of the joystick 61 in the left-right direction (the amount of operation in the left-right direction) and the output of the steering direction sensor 62. As can be seen from this figure, when the steering direction sensor 62 is operated to tilt the joystick 61 to the right by a predetermined operation amount or more, the right electrical contact is closed and a positive constant voltage (for example, 5 V) is output. At the same time, when an operation that tilts to the left by a predetermined operation amount or more is performed, the left electrical contact is closed and a constant negative voltage (for example, −5 V) is output. Therefore, in the left / right turning direction operation, the turning direction sensor 62 detects the turning direction when the degree of the operation of tilting the joystick 61 becomes a predetermined operation amount or more. Further, the maximum operation amount of the steering direction operation may be an operation amount that can reliably close the electrical contact, and is therefore a very small operation amount.
[0099]
The joystick 61 is disposed on the armrest of the right front door so that the driver of the vehicle can operate with one hand. The joystick 61 has a structure in which an operation grip 61b is fixed to the upper end of a pipe-shaped stick main body 61a, and the lower end of the stick main body 61a tilts left and right and forward via a tilt support mechanism (not shown). It is supported freely. The tilt support mechanism is covered with a boot 61c that is externally mounted on the stick body 61a. Further, the tilting support mechanism has a reaction force generating means for applying a reaction force to the movement of the joystick 61 in response to the operation of the joystick 61 by the driver (the direction and magnitude of the reaction force will be described later). This reaction force generating means has a steering operation reaction force motor 65 that applies a reaction force to the movement of the rotary shaft in the forward direction of the joystick 61. The steering operation reaction force motor 65 is driven based on the steering operation reaction force motor drive voltage RSR generated by the control device 64. In addition, although the magnitude | size and application direction of steering operation reaction force motor drive voltage RSR are set by the control apparatus 64, this point is mentioned later.
[0100]
(Steering system)
A configuration of a steering system (steering mechanism) in the vehicle steering device S2 will be described.
The steering system of this vehicle does not have a steering wheel unlike a normal vehicle. Instead, the joystick 61 functions as a steering wheel. As described above, when the joystick 61 in the neutral position is tilted to the left and tilted forward, the steered wheels W and W are moved to the left. It comes to steer. On the other hand, when the joystick 61 at the neutral position is tilted rightward and tilted forward, the steered wheels W and W are steered rightward. In the operation of the joystick 61, the turning speed of the steered wheels W, W increases as the amount of operation in the forward direction increases, and the steered angle of the steered wheels W, W increases as the operation time increases.
[0101]
Further, this vehicle does not have a steering shaft or a rack and pinion mechanism that transmits the steering force of the driver to the rack shaft 31. Instead, a steering motor (steering actuator) 5 that moves the rack shaft 31 in the axial direction and a ball screw mechanism 30 are provided. The steering motor 5 is fixed to the vehicle body frame, and the rotational motion of the steering motor 5 is converted into the linear motion of the rack shaft 31 via the ball screw mechanism 30. As a result, the rotational torque generated by the steering motor 5 is converted into a rack axial force that moves the rack shaft 31 to the left or right, and the rack axial force generated on the rack shaft 31 is a tie rod 32 at the end of the rack shaft 31. , 32 is converted into the steering torque of the steered wheels W, W. The steering motor 5 is driven based on a steering motor drive voltage DSM generated by the control device 64.
[0102]
Incidentally, this vehicle has a brake pedal as in the case of a normal vehicle, and the brake is effective in response to depression of the brake pedal. In addition, this vehicle has a throttle pedal (accelerator pedal) as in a normal vehicle, and the throttle valve opens in response to depression of the throttle pedal.
[0103]
[Sensors]
The vehicle steering device S2 includes a rack position sensor 10, a yaw rate sensor 13, and a vehicle speed sensor 14 in addition to the sensors described above, in order to capture various types of vehicle information into the control device 64 for control by the control device 64. The various sensors 10, 13, and 14 provided in the vehicle steering device S2 may be dedicated sensors for the vehicle steering device S2, or may be sensors that are shared with other systems.
[0104]
〔Control device〕
With reference to FIG. 12, the structure of the control apparatus 64 is demonstrated. FIG. 12 is a configuration diagram of the steering control unit 64A and the steering operation reaction force control unit 64B of the control device 64.
[0105]
The control device 64 controls the steering motor 5 based on the operation of the joystick 61 and also controls the steering operation reaction force motor 65 in order to apply an operation reaction force to the joystick 61. For this purpose, the control device 64 includes a microcomputer (not shown) including a RAM, a ROM, a CPU, an I / O interface, and the like (not shown) and a drive circuit that drives various motors. A rudder operation reaction force control unit 64B is provided. The control device 64 converts the acquired sensor signal into a digital signal, and handles the sensor signal as a digital signal.
[0106]
The steering control unit 64A will be described with reference to FIG.
The steering control unit 64A controls the output of the steering motor 5 in accordance with the amount of steering operation to the joystick 61 by the driver and discriminates the steering direction in accordance with the steering direction operation to the joystick 61. 5 is controlled so that the steered wheels W and W are steered. For this purpose, the turning control unit 64A includes a target turning speed setting unit 66, a differentiator 521, a deviation calculation unit 53, a steering motor control signal output unit 54, and a steering motor drive circuit 55. Note that a portion of the steering control unit 64 </ b> A excluding the steering motor drive circuit 55 is configured by software in a microcomputer configuring the control device 64.
[0107]
The target turning speed setting unit 66 receives the turning direction signal SSD from the turning direction sensor 62, the turning operation amount signal SSR from the turning operation amount sensor 63, and the vehicle speed signal SS from the vehicle speed sensor 14. The turning speed signal is output to the deviation calculation unit 53. The target turning speed setting unit 66 determines the turning direction (the movement direction of the rack shaft 31 and the rotation direction of the steering motor 5) based on the turning direction signal SSD and uses the turning operation amount signal SSR and the vehicle speed signal SS. Based on the steering map, the target turning speed is searched, and the target turning speed signal composed of the moving direction of the rack shaft 31 and the target turning speed is set. The moving direction of the rack shaft 31 is expressed by plus and minus with respect to the target turning speed. For example, the moving direction is positive in the left direction and negative in the right direction. In the target turning speed setting unit 66, when the turning direction signal SSD is a positive constant voltage, the turning direction is determined to be right turning, the moving direction of the rack shaft 31 is set to the left direction, and the turning operation is performed. When the quantity signal SSR is a negative negative voltage, the turning direction is determined to be left turning, and the movement direction of the rack shaft 31 is set to the right (see FIG. 14). The steered map is a steered map similar to that of the first embodiment (see FIG. 9), and the target steered speed setting unit 66 searches the steered map for the target steered speed according to the vehicle speed and the steered operation amount. To do.
[0108]
Incidentally, the target turning speed setting unit 66 only sets the turning speed based on the turning operation amount to the joystick 61, and determines the position of the rack shaft 31 (that is, the turning angles of the turning wheels W and W). Not set. The position of the rack shaft 31 is determined by the product of the turning speed and the time during which the turning speed is generated (that is, the turning operation time to the joystick 61).
[0109]
The steering operation reaction force control unit 64B will be described with reference to FIG.
The steering operation reaction force control unit 64B is activated by driving the steering operation reaction force motor 65 when the driver performs an operation of tilting the joystick 61 forward (that is, when performing a steering operation amount operation). Thus, control is performed to apply the steering operation reaction force to the joystick 61. For this purpose, the turning operation reaction force control unit 64B includes a target turning operation reaction force setting unit 67, a turning operation reaction force motor control signal output unit 68, and a turning speed operation reaction force motor drive circuit 69. In the steering operation reaction force control unit 64 </ b> B, a portion excluding the steering operation reaction force motor drive circuit 69 is configured by software in a microcomputer configuring the control device 64.
[0110]
The target turning operation reaction force setting unit 67 receives the turning operation amount signal SSR from the turning operation amount sensor 63, the yaw rate signal SY from the yaw rate sensor 13, and the deviation signal from the deviation calculation unit 53, and the target turning operation. The operation reaction force signal is output to the steering operation reaction force motor control signal output unit 68. The target turning operation reaction force setting unit 67 retrieves the target turning operation reaction force from the turning operation reaction force map on the basis of the turning operation amount signal SSR and the yaw rate signal SY, and a target consisting of the target turning operation reaction force. Set the steering operation reaction force signal. At this time, the target turning operation reaction force setting unit 67 determines whether or not to apply the turning operation reaction force to the joystick 61 based on the deviation signal. The steering operation reaction force map is the same map as in the first embodiment (see FIG. 10), and the target steering operation reaction force setting unit 67 corresponds to the yaw rate and the steering operation amount from the steering operation reaction force map. The target steering operation reaction force is searched. Incidentally, the steering operation reaction force direction is only the reaction force with respect to the forward operation.
[0111]
Then, when the deviation signal is “a positive value”, the target turning operation reaction force setting unit 67 sets a target turning operation reaction force signal including the target turning operation reaction force retrieved from the turning operation reaction force map. When the deviation signal is “zero and negative values”, the target turning operation reaction force signal is set to zero. The target turning operation reaction force signal is set in this manner in order to generate a turning operation reaction force when the turning speed is increased. For this reason, when a constant turning speed is maintained or when the joystick 61 is operated so as to reduce the turning speed (when the joystick 61 is returned to the neutral side), a steering operation reaction force is generated. Absent. Incidentally, when the deviation signal is a negative value, the target turning operation reaction force setting unit 67 may set the target turning operation reaction force signal so as to assist the return of the joystick 61.
[0112]
The steering operation reaction force motor control signal output unit 68 receives the target steering operation reaction force signal from the target turning operation reaction force setting unit 67 and drives the steering operation reaction force control signal to drive the steering operation reaction force motor. Output to the circuit 69. The steering operation reaction force motor control signal output unit 68 includes a PWM signal generation unit. The steering operation reaction force motor control signal output unit 68 generates a PWM signal, an ON signal, and an OFF signal corresponding to the current value supplied to the steering operation reaction force motor 65 based on the target steering operation reaction force signal. The steering operation reaction force control signal is used. Incidentally, since the reaction force is applied to the joystick 61 only in one direction, the direction of the current applied to the turning operation reaction force motor 65 is one direction.
[0113]
The steered operation reaction force motor drive circuit 69 receives the steered operation reaction force control signal from the steered operation reaction force motor control signal output unit 68, and converts the steered operation reaction force motor drive voltage RSR into the steered operation reaction force motor force RSR. Output to the motor 65. The steered operation reaction force motor drive circuit 69 applies the steered operation reaction force motor drive voltage RSR to the steered operation reaction force motor 65 based on the steered operation reaction force control signal. To drive. Therefore, the steering operation reaction force motor drive circuit 69 is composed of two FETs (switching elements), a power supply voltage (12 V), and the like (not shown). When the steering operation reaction force control signal is input to the gates of the two FETs, the steering operation reaction force motor drive circuit 69 turns the two FETs on and off based on the steering operation reaction force control signal. A steering operation reaction force motor drive voltage RSR is applied to the steering operation reaction force motor 65. Then, an electric current flows through the steering operation reaction force motor 65 so that the steering operation reaction force motor 65 is driven forward, and the steering operation reaction force of the joystick 61 is controlled.
[0114]
Therefore, when the driver performs an operation of increasing the turning speed with the joystick 61, a turning operation reaction force is applied to the joystick 61. The magnitude of this steering operation reaction force is such that the greater the forward operation of the joystick 61 and / or the greater the yaw rate, the greater the steered operation of the joystick 61 relative to the neutral position in the tilt support mechanism of the joystick 61. Reaction force will be generated.
[0115]
[Operation of vehicle steering system]
The operation of the vehicle steering device S2 will be described with reference to FIGS. Here, a description will be given of a right turn at an intersection.
[0116]
When starting to turn right at the intersection of the vehicle, the driver tilts the joystick 61 to the right and tilts forward from the neutral position (upright position) to steer the steered wheels W, W to the right. . At this time, the operation amount to the right of the joystick 61 is an amount that can be detected by the steering direction sensor 62 (see FIG. 14). The amount of forward operation of the joystick 61 is small when the driver wants to turn gently, and large when the driver wants to turn quickly. Then, in the vehicle steering device S2, the steering direction sensor 62 transmits a steering direction signal SSD having a positive constant voltage to the control device 64 in accordance with the closing of the electrical contact by the right operation with the joystick 61, and at the same time, The steering operation amount sensor 63 transmits a steering operation amount signal SSR corresponding to the forward operation amount with the joystick 61 to the control device 64.
[0117]
In the control device 64, the target turning speed corresponding to the vehicle speed and the turning operation amount based on the vehicle speed signal SS, the turning direction signal SSD, and the turning operation amount signal SSR, and the target in which the moving direction of the rack shaft 31 is leftward. A turning speed signal is set, and a deviation signal (plus value) is calculated based on the actual turning speed signal obtained by differentiating the target turning speed signal and the rack position signal SR, and steering control is performed based on the deviation signal. Set the signal. At this time, the larger the turning operation amount and the lower the vehicle speed, the larger the target turning speed, and the turning speed of the steered wheels W and W increases. Then, the control device 64 generates a steering motor driving voltage DSM based on the steering control signal, and applies the steering motor driving voltage DSM to the steering motor 5. Then, the rack shaft 31 starts to move to the left at a speed corresponding to the target turning speed signal. Then, the steered wheels W and W start to steer in the clockwise direction at the steered speed corresponding to the steered operation amount and the vehicle speed with the joystick 61. As the time elapses, the amount of leftward movement of the rack shaft 31 increases, and the steered angles of the steered wheels W and W increase.
[0118]
Further, in the control device 64, the target turning operation reaction force and the turning operation reaction force direction corresponding to the yaw rate and the turning operation amount are determined based on the yaw rate signal SY, the turning operation amount signal SSR, and the deviation signal (plus value). A target turning operation reaction force signal composed of a reaction force with respect to the forward operation is set, and a turning operation reaction force control signal is set based on the target turning operation reaction force signal. Subsequently, the control device 64 generates a steering operation reaction force motor drive voltage RSR based on the steering operation reaction force control signal, and this steering operation reaction force motor drive voltage RSR is supplied to the steering operation reaction force motor 65. Apply. Then, the steering operation reaction force motor 65 is driven, and a steering operation reaction force is applied to the forward operation of the joystick 61.
[0119]
During turning of the vehicle, the driver returns the joystick 61 from the front to the neutral position (upright position) in order to make the turning angles of the steered wheels W, W constant. Incidentally, the driver maintains the operation of the joystick 61 to the right. Then, in the vehicle steering device S <b> 2, the steering direction sensor 62 transmits a positive constant voltage steering direction signal SSD to the control device 64, and the steering operation amount sensor 63 corresponds to the steering operation amount of the joystick 61. The steered operation amount signal SSR (the steered operation amount signal = 0 because it is a neutral position) is transmitted to the control device 64.
[0120]
By the same control as described above, the control device 64 sets the target turning speed signal to zero, calculates the deviation signal, and sets the steering control signal. Then, the control device 64 generates a steering motor driving voltage DSM based on the steering control signal, and applies the steering motor driving voltage DSM to the steering motor 5. Then, the rack shaft 31 generates a zero turning speed according to a zero target turning speed signal. At this time, the rack shaft force generated by the steering motor 5 and the reaction force (self-aligning torque, etc.) from the steered wheels W, W to the rack shaft 31 are balanced, and the position of the rack shaft 31 moving to the left is fixed. The turning angle of the steered wheels W, W in the clockwise direction is constant (steering speed = zero).
[0121]
Further, in the control device 64, since the deviation signal between the target turning speed signal and the actual turning speed signal is zero or a negative value, the target turning operation reaction force signal is set to zero. Accordingly, since the steering operation reaction force motor drive voltage RSR is not applied to the steering operation reaction force motor 65, no steering operation reaction force is applied to the forward operation of the joystick 61.
[0122]
In order to return the steered wheels W, W that have been steered in the right direction to straight travel, that is, to return the vehicle to a straight travel state, the driver must move the joystick 61 to the left until the vehicle travels straight forward. And tilt forward. When the vehicle goes straight, the joystick 61 is returned to the neutral position (neutral position in the left-right direction + neutral position in the front-rear direction [upright position]). As a result, the vehicle goes straight.
When the joystick 61 is in the neutral position in the left-right direction, the steering motor 5 can freely rotate by receiving an external force so that the steered wheels W and W are automatically returned to the neutral position by self-aligning torque. May be. Specifically, when the steering direction signal SSD of the steering direction sensor 62 is zero, the steering motor control signal output from the steering motor control signal output unit 54 is set to zero (by turning all signals off). The steering motor 5 may be rotated freely by receiving an external force.
[0123]
According to this vehicle steering device S2, the steered wheels W, W are steered with a small amount of operation because the steered speed of the steered wheels W, W is controlled in accordance with the forward operation amount of the joystick 61. be able to. Moreover, according to this vehicle steering device S2, since the operation in the left-right direction of the joystick 61 is performed only in the steering direction, the maximum operation amount in the left-right direction can be greatly reduced. Therefore, the joystick 61 can be installed even in a place where the left and right operation space such as the armrest of the front door is limited (the operability is not impaired even if installed). Furthermore, according to this vehicle steering apparatus S2, even if the gain (the turning speed of the steered wheels W, W / the amount of operation in front of the joystick 61) is reduced, a large turning angle is obtained by extending the operation time. Therefore, the steering feeling is good.
[0124]
Further, according to the vehicle steering device S2, the turning speed of the steered wheels W and W is controlled according to the forward operation amount of the joystick 61. Therefore, the steered wheels W and W are controlled by the operation amount of the joystick 61. The turning speed can be changed, and the turning speed can be controlled according to various driving situations. Further, according to this vehicle steering device S2, the steering angle is kept constant when the joystick 61 is pulled back from the front to the neutral position, so that, for example, the driver can easily perform steady circular turning or the like.
[0125]
<< Third Embodiment >>
A third embodiment will be described. In 3rd Embodiment, the code | symbol same about the structure similar to vehicle steering device S1 which concerns on 1st Embodiment, or vehicle steering device S2 which concerns on 2nd Embodiment is attached | subjected, and the detailed description is abbreviate | omitted. First, the overall configuration of the vehicle steering device S3 will be described with reference to FIG. FIG. 15 is an overall configuration diagram of a vehicle steering apparatus S3 according to the third embodiment.
[0126]
  The vehicle steering device S3 includes a joystick 71, a turning direction sensor 72, a turning operation amount sensor 73, a control device 74, a steering motor 5, a turning operation reaction force motor 75, a turning speed sensor 101, a yaw rate sensor 13, and a vehicle speed sensor. 14, a neutral switch sensor 15, a rack neutral position sensor 16, a ball screw mechanism 30, a rack shaft 31, tie rods 32, 32, and the like. In particular, the joystick 71 is equipped with a steering operation amount lever 71d and a neutral switch 71e.
  In the third embodiment, the joystick 71 corresponds to the operating device described in the claims (in particular,Claim 2The steering operation amount lever 71d corresponds to the lever described in the claims, the neutral switch 71e corresponds to the return operation means described in the claims, and the control device 74 includes the control device 74. It corresponds to the control means described in the claims, and the steering motor 5 corresponds to the actuator described in the claims.
[0127]
[Joystick]
The configuration of the joystick 71 (operation mechanism) will be described.
The vehicle steering device S3 includes a joystick 71 for performing a steering operation of the vehicle. Therefore, the joystick 71 is supported by a tilt support mechanism (not shown) so that an operation of tilting by turning in the left-right direction with respect to the traveling direction of the vehicle can be performed. Therefore, the joystick 71 can be operated only in the left-right direction. The tilt support mechanism has the same configuration as the tilt support mechanism 20 according to the first embodiment, but does not have a mechanism for tilting in the front-rear direction.
[0128]
The operation of tilting the joystick 71 in the left-right direction is detected as a predetermined voltage value according to the operation in the left-right direction by the steering direction sensor 72 including two electric contacts provided in the tilt support mechanism of the joystick 71 ( Output). Then, the turning direction sensor 72 transmits a zero voltage or a predetermined voltage value to the control device 74 as a turning direction signal SSD. Since the setting of the output of the steering direction sensor 72 for the tilting operation of the joystick 71 in the left-right direction is the same as that of the second embodiment, the description thereof is omitted (see FIG. 14). Incidentally, the operation of tilting the joystick 71 in the left-right direction is the steering direction operation of the steering operation to the vehicle.
[0129]
Further, the joystick 71 is provided with a turning operation amount lever 71d that can be rotated backward on the left side of the operation grip 71b in order to operate the turning operation amount. A spring (not shown) attached to the inside of the operation grip 71b is connected to the turning shaft of the steering operation amount lever 71d, and a wire 71f is connected to the spring. With respect to the operation of rotating the steering operation amount lever 71d in the backward direction, the spring generates a force that passively returns the steering operation amount lever 71d to the steady state as the operation amount increases. The wire 71f extends below the joystick 71, and is pulled into the joystick 71 as the operation amount increases with respect to the operation of rotating the steering operation amount lever 71d in the backward direction.
[0130]
The operation of rotating the steering operation amount lever 71d in the backward direction is detected (output) as a voltage by a steering operation amount sensor 73 attached to the wire 71f. The steered operation amount sensor 73 detects the amount by which the wire 71f is pulled, and uses this pulled amount as the operation amount. The operation amount in this case is the steering operation amount when the steering operation amount lever 71d is rotated backward with reference to the steady state of the steering operation amount lever 71d. Then, the turning operation amount sensor 73 transmits the detected voltage to the control device 74 as a turning operation amount signal SSR. Incidentally, the operation of tilting the steering operation amount lever 71d in the backward direction is the operation amount operation of the steering operation to the vehicle.
[0131]
With reference to FIG. 17, the setting of the output of the steering operation amount sensor 73 with respect to the backward operation amount of the steering operation amount lever 71d will be described. FIG. 17 is a relationship diagram between the rearward position (rearward operation amount) of the steering operation amount lever 71 d provided in the joystick 71 and the output of the steering operation amount sensor 73. As can be seen from this figure, the steering operation amount sensor 73 is set to increase the output when the steering operation amount lever 71d is rotated backward. Accordingly, in the rear operation with the steering operation amount lever 71d, the steering operation amount detected (output) by the steering operation amount sensor 73 is increased as the degree of the operation for rotating the steering operation amount lever 71d is increased. Also grows. The steered operation amount is not for setting the target turning angle of the steered wheels W and W, but for setting the target steered speed of the steered wheels W and W, so set the steered angle that needs to be finely adjusted. It is not the amount of operation to do. Therefore, the maximum operation amount of the steering operation amount may be an operation amount that can set the magnitude of the target turning speed in several steps. Incidentally, the turning angle of the steered wheels W and W is determined by the steered operation amount operation, the steered direction operation, and the operation time thereof.
[0132]
Further, the steering operation amount lever 71d has reaction force generating means for applying a reaction force to the movement of the steering operation amount lever 71d in response to the operation of the steering operation amount lever 71d by the driver (direction of reaction force). And size will be described later). The reaction force generating means includes a steering operation reaction force motor 75 that applies a reaction force to the backward movement of the steering operation amount lever 71d. The turning operation reaction force motor 75 is driven based on the turning operation reaction force motor drive voltage RSR generated by the control device 74. The steering operation reaction force motor 75 is connected to the wire 71f and generates a reaction force by applying the driving force to the wire 71f. The magnitude and application direction of the steering operation reaction force motor drive voltage RSR are set by the control device 74, which will be described later.
[0133]
Further, the joystick 71 is provided with a neutral switch 71e on the upper surface of the operation grip 71b in order to forcibly return the steered wheels W, W to the straight traveling state. The neutral switch 71e is a push button type switch, and when pressed in a steady state, a part of the operation grip 71b is pressed and turned on. When pressed again, the neutral switch 71e is switched to a steady state. Return and turn off. When the neutral switch 71e is turned on, the vehicle steering device S3 returns the rack shaft 31 to the neutral position and puts the steered wheels W and W in a straight traveling state. The turning speed when returning to the straight traveling state can be adjusted by the turning operation amount lever 71d.
[0134]
The ON / OFF operation of the neutral switch 71e is detected (output) as a predetermined voltage value in response to the pressing operation by the neutral switch sensor 15 including an electrical contact provided below the neutral switch 71e. . The neutral switch sensor 15 closes the electrical contact when the neutral switch 71e is pushed in (ON) and outputs a positive constant voltage (for example, 5V), and opens the electrical contact and outputs zero voltage when the steady state is reached. It is set to be. Then, the neutral switch sensor 15 transmits zero voltage or a positive constant voltage to the control device 74 as a neutral switch signal SNS.
[0135]
The joystick 71 is disposed on the armrest of the right front door so that the driver of the vehicle can operate with one hand. The joystick 71 has a structure in which an operation grip 71b is fixed to the upper end of a pipe-shaped stick main body 71a, and the lower end of the stick main body 71a is supported to be tiltable in the left-right direction via a tilt support mechanism (not shown). Has been. The tilt support mechanism is covered with a boot 71c that is externally mounted on the stick body 71a.
[0136]
(Steering system)
A configuration of a steering system (steering mechanism) in the vehicle steering device S3 will be described.
The steering system of this vehicle does not have a steering wheel unlike a normal vehicle. Instead, the joystick 71 functions as a steering wheel, and as described above, the joystick 71 in the neutral position is tilted to the left and the steering operation lever 71d in the steady state is rotated backward. The steered wheels W and W are steered to the left. On the other hand, when the joystick 71 in the neutral position is tilted to the right and the steering operation lever 71d in the steady state is rotated backward, the steered wheels W and W are steered to the right. . In the operation of the joystick 71, the turning speed of the steered wheels W and W increases as the operation amount in the backward direction of the steered operation lever 71d increases, and the steered angle of the steered wheels W and W increases as the operation time increases. growing. Further, when an operation of turning on the neutral switch 71e of the joystick 71 is performed, the steered wheels W and W are returned to the straight traveling state regardless of the steered direction operation by the joystick 71.
[0137]
Further, this vehicle does not have a steering shaft or a rack and pinion mechanism that transmits the steering force of the driver to the rack shaft 31. Instead, a steering motor (steering actuator) 5 that moves the rack shaft 31 in the axial direction and a ball screw mechanism 30 are provided. The steering motor 5 is fixed to the vehicle body frame, and the rotational motion of the steering motor 5 is converted into the linear motion of the rack shaft 31 via the ball screw mechanism 30. As a result, the rotational torque generated by the steering motor 5 is converted into the rack axial force in the rack shaft 31, and is converted into the steering torque of the steered wheels W, W via the tie rods 32, 32 at the end of the rack shaft 31. The The steering motor 5 is driven based on a steering motor drive voltage DSM generated by the control device 74.
[0138]
Incidentally, this vehicle has a brake pedal as in the case of a normal vehicle, and the brake is effective in response to depression of the brake pedal. In addition, this vehicle has a throttle pedal (accelerator pedal) as in a normal vehicle, and the throttle valve opens in response to depression of the throttle pedal.
[0139]
[Sensors]
The vehicle steering device S3 uses the steering speed sensor 101, the yaw rate sensor 13, the vehicle speed sensor 14, and the rack neutral position sensor 16 as described above in order to capture various types of vehicle information to be controlled by the control device 74. Have. The various sensors 101, 13, 14, and 16 provided in the vehicle steering device S3 may be dedicated sensors for the vehicle steering device S3 or may be sensors that are shared with other systems.
[0140]
Among these, the turning speed sensor 101 is a sensor that detects the moving speed of the rack shaft 31 (that is, the turning speed), and an inexpensive sensor such as a tachogenerator can be applied. The steered speed sensor 101 outputs an actual steered speed signal SV having a larger value as the steered speed is higher. The rack neutral position sensor 16 detects only whether or not the rack shaft 31 is in the neutral position. The rack neutral position sensor includes a positive constant voltage (for example, 5 V) in the neutral position and zero voltage in the non-neutral position. The position signal SN is transmitted to the control device 74. The rack neutral position sensor 16 is constituted by, for example, an electrical contact. These sensors are less expensive than rack position sensors. That is, according to this vehicle steering device S3, since an expensive rack position sensor or the like necessary for accurate position control as in the prior art is not required, the cost can be reduced as compared with the prior art.
[0141]
〔Control device〕
The configuration of the control device 74 will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a configuration diagram of the steering control unit 74A and the steering operation reaction force control unit 74B of the control device 74.
[0142]
The control device 74 controls the steering motor 5 on the basis of the operation of the joystick 71 (including the steering operation amount lever 71d and the neutral switch 71e) and steers to give an operation reaction force to the steering operation amount lever 71d. The operation reaction force motor 75 is controlled. For this purpose, the control device 74 includes a microcomputer (not shown) including a RAM, a ROM, a CPU and an I / O interface (not shown) and drive circuits for driving various motors. A rudder operation reaction force control unit 74B is provided. The control device 74 converts the acquired sensor signal into a digital signal, and handles the sensor signal as a digital signal.
[0143]
The steering control unit 74A will be described with reference to FIG.
The turning control unit 74A controls the turning speed of the steered wheels W and W according to the turning operation amount to the turning operation amount lever 71d by the driver and turns according to the turning direction operation to the joystick 71. The steering direction is determined to control the rotation direction of the steering motor 5, and the steered wheels W and W are steered. Further, the turning control unit 74A performs control for returning the steered wheels W and W to a straight traveling state in response to an ON operation to the neutral switch 71e by the driver.
Therefore, the turning control unit 74A includes a target turning speed setting unit 76, a deviation calculation unit 53, a steering motor control signal output unit 54, a turning control cutoff unit 77, and a steering motor drive circuit 55. Note that a portion of the steering control unit 74 </ b> A excluding the steering motor drive circuit 55 is configured by software in a microcomputer configuring the control device 64.
[0144]
The target turning speed setting unit 76 includes a turning direction signal SSD from the turning direction sensor 72, a turning operation amount signal SSR from the turning operation amount sensor 73, a vehicle speed signal SS from the vehicle speed sensor 14, and a neutral switch sensor 15. The neutral switch signal SNS is input, and the target turning speed signal is output to the deviation calculator 53. The target turning speed setting unit 76 determines the turning direction (the moving direction of the rack shaft 31 and the rotating direction of the steering motor 5) based on the turning direction signal SSD and uses the turning operation amount signal SSR and the vehicle speed signal SS. Based on the steering map, the target turning speed is searched, and the target turning speed signal composed of the moving direction of the rack shaft 31 and the target turning speed is set. The moving direction of the rack shaft 31 is expressed by plus and minus with respect to the target turning speed. For example, the moving direction is positive in the left direction and negative in the right direction. In the target turning speed setting unit 76, when the turning direction signal SSD is a positive constant voltage, the turning direction is determined to be right turning, the moving direction of the rack shaft 31 is set to the left direction, and the turning operation is performed. When the quantity signal SSR is a negative negative voltage, the turning direction is determined to be left turning, and the movement direction of the rack shaft 31 is set to the right (see FIG. 14). The steered map is the same steered map as in the first embodiment (see FIG. 9), and the target steered speed setting unit 76 searches the steered map for the target steered speed according to the vehicle speed and the steered operation amount. To do.
[0145]
Further, when the neutral switch signal SNS is a positive constant voltage (when the neutral switch 71e is ON), the target turning speed setting unit 76 returns the steered wheels W and W to the straight traveling state (the rack shaft 31 is in the neutral position). Therefore, the moving direction of the rack shaft 31 is determined based on the immediately preceding steering direction signal SSD. That is, in the target turning speed setting unit 76, the immediately preceding turning direction signal SSD has a positive constant voltage so that the reverse direction from the direction in which the rack shaft 31 is currently moving with respect to the neutral position is the moving direction. In this case, since the rack shaft 31 is moved leftward from the neutral position, the movement direction of the rack shaft 31 is determined to be rightward, and the rack shaft 31 is determined when the immediately preceding steering direction signal SSD is a negative constant voltage. Is moving rightward from the neutral position, the moving direction of the rack shaft 31 is determined to be leftward. Then, the target turning speed setting unit 76 sets a target turning speed signal composed of the determined movement direction of the rack shaft 31 and the target turning speed. At this time, the target turning speed is retrieved from the turning map based on the turning operation amount signal SSR and the vehicle speed signal SS in the same manner as described above.
[0146]
Incidentally, the target turning speed setting unit 76 only sets the turning speed based on the turning operation amount to the joystick 71, and the position of the rack shaft 31 (that is, the turning angles of the turning angles W and W). Is not set. The position of the rack shaft 31 is determined by the product of the turning speed and the time during which the turning speed is generated (that is, the turning operation time for the joystick 71 (including the turning operation amount lever 71d)).
[0147]
The deviation calculation unit 53 receives the target turning speed signal from the target turning speed setting unit 76 and the actual turning speed signal SV from the turning speed sensor 101, and outputs the deviation signal to the steering motor control signal output unit 54 and the target. It outputs to the steering operation reaction force setting part 56. The deviation calculation unit 53 subtracts the actual turning speed signal from the target turning speed signal, and uses the subtraction value as a deviation signal. In addition, since the actual turning speed signal SV from the turning speed sensor 101 is input to the deviation calculating unit 53, the differentiator 521 (see FIG. 6) required in the first embodiment or the like is unnecessary.
[0148]
The steering control cutoff unit 77 receives the neutral switch signal SNS from the neutral switch sensor 15, the rack neutral position signal SN from the rack neutral position sensor 16, and the steering control signal from the steering motor control signal output unit 54, and steering control is performed. The signal is output to the steering motor drive circuit 55. When the neutral switch 71e is ON, the turning control cutoff unit 77 stops driving the steering motor 5 in order to maintain the state when the rack shaft 31 is in the neutral position. Therefore, when the neutral switch signal SNS is a positive constant voltage (when the neutral switch 71e is ON), the steering control cutoff unit 77 is when the rack neutral position signal SN is zero voltage (the rack shaft 31 is not in the neutral position). When the rack neutral position signal SN is a positive constant voltage (when the rack shaft 31 is in the neutral position), the steering control signal from the steering motor control signal output unit 54 is set as it is. All off signals are set as control signals. Further, when the neutral switch signal SNS is zero voltage (when the neutral switch 71e is OFF), the steering control cutoff unit 77 outputs a steering control signal from the steering motor control signal output unit 54 regardless of the rack neutral position signal SN. The steering control signal is set as it is.
[0149]
The steering operation reaction force control unit 74B will be described with reference to FIG.
The steered operation reaction force control unit 74B performs a steered operation reaction force motor 75 when the driver performs an operation of rotating the steered operation amount lever 71d backward (that is, when performing a steered operation amount operation). To control the steering operation reaction force to act on the steering operation amount lever 71d actively. Therefore, the turning operation reaction force control unit 74B includes a target turning operation reaction force setting unit 78, a turning operation reaction force motor control signal output unit 79, and a turning speed operation reaction force motor drive circuit 80. In addition, the part except steering operation reaction force motor drive circuit 80 among steering operation reaction force control parts 74B is comprised by the microcomputer which comprises the control apparatus 64 like software.
[0150]
The target turning operation reaction force setting unit 78 receives the turning operation amount signal SSR from the turning operation amount sensor 73, the yaw rate signal SY from the yaw rate sensor 13, and the deviation signal from the deviation calculation unit 53, and the target turning operation. The operation reaction force signal is output to the steering operation reaction force motor control signal output unit 79. The target turning operation reaction force setting unit 78 retrieves the target turning operation reaction force from the turning operation reaction force map based on the turning operation amount signal SSR and the yaw rate signal SY, and a target consisting of the target turning operation reaction force. Set the steering operation reaction force signal. At this time, the target turning operation reaction force setting unit 78 determines whether or not to give the turning operation reaction force to the turning operation amount lever 71d based on the deviation signal. The steering operation reaction force map is the same map as in the first embodiment (see FIG. 10), and the target steering operation reaction force setting unit 78 corresponds to the yaw rate and the steering operation amount from the steering operation reaction force map. The target steering operation reaction force is searched. Incidentally, the steering operation reaction force direction is only the reaction force for the backward operation.
[0151]
Then, when the deviation signal is “a positive value”, the target turning operation reaction force setting unit 78 has a target turning operation reaction force signal composed of the target turning operation reaction force searched in the turning operation reaction force map. When the deviation signal is “zero and negative values”, the target turning operation reaction force signal is set to zero. The target turning operation reaction force signal is set in this manner in order to generate a turning operation reaction force when the turning speed is increased. For this reason, when an operation of the steering operation amount lever 71d that reduces the steering speed is performed (when an operation to return the steering operation amount lever 71d to a steady state is performed), no steering operation reaction force is generated. Incidentally, when the deviation signal is a negative value, the target turning operation reaction force setting unit 78 may set the target turning operation reaction force signal so as to assist the return of the turning operation amount lever 71d. .
[0152]
The steering operation reaction force motor control signal output unit 79 receives the target turning operation reaction force signal from the target turning operation reaction force setting unit 78 and drives the steering operation reaction force control signal to drive the steering operation reaction force motor. Output to the circuit 80. The steering operation reaction force motor control signal output unit 79 includes a PWM signal generation unit. The turning operation reaction motor control signal output unit 79 generates a PWM signal, an on signal, and an off signal corresponding to the current value supplied to the turning operation reaction force motor 75 based on the target turning operation reaction force signal. The steering operation reaction force control signal is used. Incidentally, since the reaction force is applied to the steering operation amount lever 71d only in one direction, the direction of the current applied to the steering operation reaction force motor 75 is one direction.
[0153]
The turning operation reaction force motor drive circuit 80 receives the turning operation reaction force control signal from the turning operation reaction force motor control signal output unit 79 and converts the turning operation reaction force motor drive voltage RSR into the turning operation reaction force. Output to the motor 75. The turning operation reaction force motor drive circuit 80 applies the turning operation reaction force motor drive voltage RSR to the turning operation reaction force motor 75 based on the turning operation reaction force control signal. To drive. For this purpose, the steering operation reaction force motor drive circuit 80 includes two FETs (switching elements), a power supply voltage (12 V), and the like (not shown). When the steering operation reaction force control signal is input to the gates of the two FETs, the two operation FETs are turned ON / OFF based on the steering operation reaction force control signal. A steering operation reaction force motor drive voltage RSR is applied to the steering operation reaction force motor 75. Then, an electric current flows through the steering operation reaction force motor 75, the steering operation reaction force motor 75 is driven forward, and the steering operation reaction force of the steering operation amount lever 71d is controlled.
[0154]
Therefore, when the driver performs an operation of increasing the turning speed by the turning operation amount lever 71d, a turning operation reaction force is applied to the turning operation amount lever 71d. The magnitude of this steering operation reaction force is such that the greater the backward operation of the steering operation amount lever 71d and / or the greater the yaw rate, the greater the steering operation amount based on the steady state of the steering operation amount lever 71d. A large steering operation reaction force is generated in the lever 71d.
[0155]
[Operation of vehicle steering system]
The operation of the vehicle steering device S3 will be described with reference to FIG. 9, FIG. 10, and FIGS. Here, a right turn (two patterns) at an intersection and right-to-left-to-straight slalom traveling will be described.
FIG. 18 is a time chart when turning right at the intersection by the vehicle steering device S3. (A) is a steering operation amount by the steering operation amount lever 71d, and (b) is a steering direction by the joystick 71. , (C) is the turning angle of the steered wheels W, W. FIG. 19 is a time chart when the neutral switch 71e is used for a right turn at an intersection by the vehicle steering device S3. (A) is a steering operation amount by the steering operation amount lever 71d, and (b) is a joystick. (C) is ON / OFF of the neutral switch 71e, and (d) is a turning angle of the steered wheels W and W. FIGS. 20A and 20B are time charts when the vehicle steering apparatus S3 travels right → left → straightly, and FIG. 20A shows the steering operation amount by the steering operation lever 71d, and FIG. 20B shows the joystick 71. It is a turning direction, and (c) is a turning angle of the steered wheels W and W.
[0156]
(When turning right at the intersection)
First, the operation of the vehicle steering device S3 at the time of a right turn at an intersection will be described along the time chart shown in FIG.
[0157]
In the vehicle steering device S3 of the third embodiment, in order to steer the vehicle so as to turn right at the intersection from the straight traveling state and return to the straight traveling state again, the driver must perform a joystick as shown in FIG. The steering operation amount lever 71d of 71 is operated. The operation region R1 is a region where the right turning angle is increased, and corresponds to the entrance portion of the intersection. The operation region R2 is a region that keeps the turning angle constant, and corresponds to the central portion of the intersection. The operation area R3 is an area for returning the turning angle to zero, and corresponds to an exit portion of the intersection.
Further, as shown in FIG. 18B, the driver tilts the joystick 71 to the right so as to cover the operation region R1 (T1 → T4), and moves the joystick 71 to the left so as to cover the operation region R3. Tilt toward (T5 → T8).
[0158]
Supplementally, when the joystick 71 is tilted to the right at T1 and the turning operation amount lever 71d is rotated at T2, the turning angle to the right increases as shown in FIG. start). The increasing pattern of the turning angle in the operation region R1 is substantially S-shaped reflecting the operation pattern of the turning operation amount lever 71d in the region R1.
[0159]
When the steered operation amount lever 71d is returned to the steady state at T3 and the steered operation amount is made zero, the steered angle remains constant (steering operation amount zero = steering speed zero). For this reason, even if the steered operation amount lever 71d is completely returned at T3, and even when the joystick 71 is returned to the neutral position at T4 of the operation region R2, the steered angle is maintained as it is.
[0160]
When the joystick 71 is tilted from the right side to the opposite left side at T4 and T5 and the turning operation amount lever 71d is turned at T6, the turning angle to the right side decreases as shown in FIG. Going into state. The reduction pattern of the turning angle in the operation region R3 is substantially S-shaped reflecting the operation pattern of the turning operation amount lever 71d in the region R3. And the vehicle turns right at the intersection and passes.
[0161]
In any operation region R1, R2, R3, the turning speed of the steered wheels W, W corresponds to the turning operation amount of the turning operation amount lever 71d.
If the vehicle speed is constant, the area of the steering operation amount in the operation region R1 and the area of the steering operation amount in the operation region R3 in the time chart of the steering operation amount in FIG. Be the same.
[0162]
As shown in the time chart of FIG. 18, the vehicle steering device S3 of the third embodiment can perform a right turn at an intersection without any trouble.
[0163]
(When using a neutral switch for a right turn at an intersection)
Next, the operation of the vehicle steering device S3 when the neutral switch 71e is used for a right turn at an intersection will be described along the time chart shown in FIG.
[0164]
When the neutral switch 71e is used, the driver turns the joystick 71 as shown in FIG. 19A in order to turn the vehicle from the straight traveling state to the right and return to the straight traveling state again. The rudder operation amount lever 71d is operated. The operation region R11 is a region where the right turning angle is increased, and corresponds to the entrance portion of the intersection. The operation region R12 is a region that keeps the turning angle constant, and corresponds to the central portion of the intersection. The operation region R13 is a region for returning the turning angle to zero, and corresponds to an exit portion of the intersection. In this embodiment, the steering operation amount lever 71d is operated in the operation region R13 even when the neutral switch 71e is used.
Further, as shown in FIG. 19B, the driver tilts the joystick 71 to the right so as to cover the operation region R11 (T11 → T15). The operation of T15 may be performed before the operation of T14 (neutral of the neutral switch 71e). Further, as shown in FIG. 19C, the driver turns on the neutral switch 71e (T14 → T19). Since the neutral switch 71e is used, an operation of tilting the joystick 71 to the left is not necessary.
[0165]
Supplementally, when the joystick 71 is tilted to the right at T11 and the steering operation amount lever 71d is rotated at T12, the turning angle to the right increases as shown in FIG. start). The increasing pattern of the turning angle in the operation region R11 is substantially S-shaped reflecting the operation pattern of the turning operation amount lever 71d in the region R11.
[0166]
When the steered operation amount lever 71d is returned to the steady state at T13 and the steered operation amount is set to zero, the steered angle remains constant (steering operation amount zero = steering speed zero). For this reason, even if the steered operation amount lever 71d is completely returned at T13, or even when the joystick 71 is returned to the neutral position at T15 in the operation region R12, even if the neutral switch 71e is turned on at T14, the state remains unchanged. The turning angle is maintained.
[0167]
When the neutral switch 71e is turned on at T14 and the turning operation amount lever 71d is rotated at T16, the turning angle to the right side decreases as shown in FIG. 19 (d). When the vehicle goes straight at T17, the rack neutral position sensor 16 (see FIG. 15) detects the neutral position, and the controller 74 stops driving the steering motor 5. The reason why the driving of the steering motor 5 is stopped is that the steering control cutoff unit 77 shown in FIG. 16 sets all off signals as steering control signals. As a result, the steered wheels W, W have a steered angle of zero and the vehicle travels straight, and the steered angle is on the left as shown by the broken line extending diagonally downward to the right from T17 in FIG. Will not start turning left. Therefore, driving becomes easier for the driver. Note that the turning angle decrease pattern in the operation region R13 is substantially S-shaped reflecting the operation pattern of the turning operation amount lever 71d in the region R13. Incidentally, although the operation of the steering operation amount lever 17d ends at T18, the steering operation amount between T17 and T18 is controlled by the control device 74 since the steering angle has already become zero (already). Is not reflected.
[0168]
In any operation region R11, R12, R13 in this time chart, the turning speed of the steered wheels W, W corresponds to the turning operation amount of the turning operation amount lever 71d.
If the vehicle speed is constant, the area of the steering operation amount in the operation region R11 and the steering operation amount in the operation region R13 (T16 → T17) in the time chart of the steering operation amount in FIG. Will have the same area.
[0169]
By the way, when the driver goes straight, the neutral switch 71e is pressed again to turn off the switch 71e (T19). At this time, regardless of the driver's operation, the rack neutral sensor 16 detects the neutral position of the steered wheels W and W (rack shaft 31) (T17 in FIG. 19D), or the amount of steer operation. The neutral switch 71e may be turned off at the time when becomes zero (T18 in FIG. 8A).
[0170]
As shown in the time chart of FIG. 19, the vehicle steering apparatus S3 according to the third embodiment can perform a right turn at an intersection without hindrance. In addition, the joystick 71 is set to the neutral position, and the turning angle is returned to zero (straight forward state), so that it is easy to understand as a driving operation.
The neutral switch 71e can also be used when returning the steered wheels W, W to the neutral position when parking in a parking lot.
[0171]
(Slalom running)
Next, the operation of the vehicle steering device S3 during right-to-left-to-straight slalom traveling will be described along the time chart shown in FIG.
[0172]
In the vehicle steering device S3 of the third embodiment, in order to perform right-to-left-to-straight slalom traveling, the driver moves the steering operation amount lever 71d of the joystick 71 as shown in FIG. Manipulate. The operation region R21 is a region where the right turning angle is increased, and corresponds to a portion where the turning to the right side is started. The operation region R22 is a region that keeps the turning angle constant, and corresponds to a portion that continues to turn to the right. The operation region R23 is a region in which the turning angle is returned to zero and the turning angle is increased in the left direction, and corresponds to a portion that shifts from a right turn to a left turn. The operation region R24 is a region that keeps the turning angle constant, and corresponds to a portion that continues to turn leftward. The operation region R25 is a region where the turning angle is returned to zero, and corresponds to a portion where the travel is shifted from the slalom travel to the straight travel.
Further, as shown in FIG. 20B, the driver tilts the joystick 71 to the right so as to cover the operation region R21 (T21 → T24), and moves the joystick 71 to the left so as to cover the operation region R23. The joystick 71 is tilted rightward (T28 → T31) so as to cover the operation region R25.
[0173]
Supplementally, when the joystick 71 is tilted to the right at T21 and the turning operation amount lever 71d is rotated at T22, the turning angle to the right increases as shown in FIG. start). The increasing pattern of the turning angle in the operation region R21 is substantially S-shaped reflecting the operation pattern of the turning operation amount lever 71d in the region R21.
[0174]
When the steered operation amount lever 71d is returned to the steady state at T23 and the steered operation amount is made zero, the steered angle remains constant (steering operation amount zero = steering speed zero). For this reason, even if the steered operation amount lever 71d is completely returned to the steady state at T23, the steered angle is maintained and the turning is continued.
[0175]
Next, when the joystick 71 is tilted from right to left at T24 and T25 and the turning operation amount lever 71d is rotated at T25, the turning angle to the right decreases as shown in FIG. 20 (c). As a result, the turning angle from straight to left increases (shift from right to left). The increasing pattern of the turning angle in the operation region R23 is substantially S-shaped across the straight position, reflecting the operation pattern of the turning operation amount lever 71d in the region R23.
[0176]
When the turning operation amount lever 71d is returned to the steady state at T26 and the turning operation amount is set to zero, the turning angle is kept constant. For this reason, even if the turning operation amount lever 71d is completely returned at T26, or even when the joystick 71 is returned to the neutral position at T27 in the operation region R24, the turning angle is maintained as it is and the left turn is continued. To do.
[0177]
When the joystick 71 is tilted from left to right at T27 and T28 and the turning operation amount lever 71d is rotated at T29, the turning angle to the left decreases as shown in FIG. Go. The turning angle decrease pattern in the operation region R25 is substantially S-shaped reflecting the operation pattern of the turning operation amount lever 71d in the region R25.
[0178]
That is, in any operation region R21 to R25, the turning speed of the steered wheels W and W corresponds to the turning operation amount of the turning operation amount lever 71d.
If the vehicle speed is constant, the sum of the area of the steering operation amount in the operation region R21 and the area of the steering operation in the operation region R25 in the time chart of the steering operation amount in FIG. The area of the steering operation amount in the operation region R23 is equal (b = a + c).
[0179]
As shown in the time chart of FIG. 20, the vehicle steering device S3 of the third embodiment can perform slalom running without any hindrance.
[0180]
Moreover, although description was abbreviate | omitted, in any time chart of FIGS. 18-20, the steering operation reaction force based on a deviation acts appropriately.
[0181]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
For example, although the joystick that can be tilted (rotated) is used as the operation device in the present embodiment, other operation devices such as an operation device that uses the slide amount or the rotation amount as the operation amount may be used. The operating device may be an operating device such as a pointing device used when giving an instruction to the computer.
[0182]
In this embodiment, the turning speed is detected using a rack shaft sensor or a tachometer, but the turning speed is detected based on the rotation speed of the steering motor. Also good. Moreover, although feedback control was demonstrated to the example, open control may be sufficient.
In this embodiment, the neutral switch is provided only for the joystick according to the third embodiment. However, the neutral switch may be provided for the joystick according to the first embodiment or the second embodiment.
In this embodiment, a steering map is set according to the vehicle speed, and a steering operation reaction force map is set according to the yaw rate, but the steering map is set according to other vehicle behavior information such as the yaw rate. Alternatively, the steering operation reaction force map may be set according to other vehicle behavior information such as the vehicle speed. Also, although three steering maps (or steering operation reaction force maps) are set according to the vehicle speed (or yaw rate), more specifically, four or more steering maps (or steering maps) according to the vehicle speed (or yaw rate) are set. (Steering operation reaction force map) may be set, or one or two steering operation reaction maps (or steering operation reaction force maps) may be used. Moreover, the steering map which does not consider a vehicle speed may be sufficient.
[0183]
In order to effectively use the self-aligning torque, for example, at the neutral position of the joystick in the left-right direction, the steering wheel (rack shaft) is returned to the neutral position by the self-aligning torque so that no current is supplied to the steering motor. You may do it. When the joystick is in the neutral position in the left-right direction and the steered wheels are in the neutral position, the deviation calculation unit in the control device calculates so that the steered wheels do not wobble when stepping on stones on the road. It is preferable to control the steering motor as usual based on the deviation, or to create a closed circuit including the steering motor and restrict the movement of the motor itself with the power generation resistance of the steering motor.
The neutral switch has the role of driving the steering motor while the vehicle is stopped to return the steered wheels to the neutral position. The self-aligning torque is set so that the steering motor moves freely while the vehicle is running. It may have a role which returns a steered wheel to a neutral position by.
In the present embodiment, the joystick is provided on the armrest of the right front door. However, the joystick may be provided at another location such as a center console.
[0185]
【The invention's effect】
  Of the present inventionClaim 1In the vehicle steering apparatus according to the present invention, as the operation amount in the left-right direction of the joystick, it is only necessary to secure an operation amount that can be discriminated only in the steering direction of the steered wheels. Can be installed.
[0186]
  Of the present inventionClaim 2In the vehicle steering apparatus according to the present invention, as the operation amount in the left-right direction of the joystick, it is only necessary to secure an operation amount that can be discriminated only in the steering direction of the steered wheels. Can be installed.
[0187]
  Of the present inventionClaim 3Since the vehicle steering apparatus according to the present invention returns the steered wheels to the straight traveling state when the return operation means is operated, the steered wheels can be reliably returned to the straight traveling state even when the vehicle is at a very low speed or stopped, such as when entering the garage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a first embodiment.(Reference example)1 is an overall configuration diagram of a driving operation device in which the vehicle steering device according to FIG.
2 is a partially broken side view of the tilt support mechanism of the joystick of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a partially broken plan view of the tilt support mechanism of the joystick of FIG. 1;
4 is a partially cutaway front view of the joystick return mechanism of FIG. 1; FIG.
5 is a configuration diagram of a brake control unit, a brake operation reaction force control unit, a throttle control unit, and a throttle operation reaction force control unit of the control device of FIG. 1;
6 is a configuration diagram of a steering control unit and a steering operation reaction force control unit of the control device of FIG. 1;
7 is a relationship diagram between the operation amount of the joystick in FIG. 1 and the output of each operation amount sensor; FIG. 7A shows the position of the joystick in the front-rear direction (operation amount in the front-rear direction) and the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor; (B) is a relationship diagram between the position of the joystick in the left-right direction (the amount of operation in the left-right direction) and the output of the steering operation amount sensor.
8 is a relationship diagram between the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor and each target control amount in FIG. 1, and (a) is a relationship diagram between the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor and the target brake fluid pressure; b) is a relationship diagram between the output of the acceleration / deceleration operation amount sensor and the target throttle opening.
FIG. 9 is a relationship diagram between an output of a steering operation amount sensor and a target turning speed according to the present embodiment.
FIG. 10 is a relationship diagram between an output of a steering operation amount sensor and a target steering operation reaction force according to the present embodiment.
FIG. 11 is an overall configuration diagram of a vehicle steering apparatus according to a second embodiment.
12 is a configuration diagram of a steering control unit and a steering operation reaction force control unit of the control device of FIG. 11;
13 is a relationship diagram between the forward position (forward operation amount) of the joystick of FIG. 11 and the output of the steering operation amount sensor.
14 is a diagram showing the relationship between the position of the joystick in the left-right direction (the amount of operation in the left-right direction) of FIG. 11 and the output of the steering direction sensor.
FIG. 15 is an overall configuration diagram of a vehicle steering apparatus according to a third embodiment.
16 is a configuration diagram of a steering control unit and a steering operation reaction force control unit of the control device of FIG. 15;
17 is a relationship diagram between a rearward position (reverse operation amount) of a steering operation amount lever provided in the joystick of FIG. 15 and an output of a steering operation amount sensor.
18 is a time chart when turning right at an intersection by the vehicle steering apparatus of FIG. 15, where (a) is a steering operation amount by a steering operation amount lever, and (b) is a steering direction by a joystick. , (C) is the turning angle of the steered wheels.
19 is a time chart when a neutral switch is used for a right turn at an intersection by the vehicle steering apparatus of FIG. 15, (a) is a steering operation amount by a steering operation amount lever, and (b) is a joystick. (C) is the ON / OFF of the neutral switch, and (d) is the turning angle of the steered wheels.
20 is a time chart when the vehicle travels from right to left to straight forward by the vehicle steering apparatus of FIG. 15, where (a) is a steering operation amount by a steering operation amount lever and (b) is a joystick. The turning direction, and (c) is the turning angle of the steered wheels.
[Explanation of symbols]
1, 61, 71 ... Joystick (operating device)
4, 64, 74 ... Control device (control means)
4E, 64A, 74A ... Steering control unit
4F, 64B, 74B ... Steering operation reaction force control unit
10 (521), 101 ... steering speed detection means
5. Steering motor (actuator)
71d ... Steering operation amount lever (lever)
71e ... Neutral switch (returning means)
S1, S2, S3 ... Vehicle steering device
W ... steering wheel

Claims (3)

操作機構と転舵機構とを分離し、操作機構と転舵機構とを電気的に連動して転舵輪を転舵する車両操舵装置であって、
運転席の近傍に設けられた操作装置と、車両の転舵輪を転舵するアクチュエータと、前記転舵輪の転舵速度を検出する転舵速度検出手段と、前記操作装置の操作量に前記転舵輪の転舵速度が対応するように前記アクチュエータを制御する制御手段と、
を備え、
前記操作装置は、車両の前後左右方向に回動可能なジョイスティックであり、
前記制御手段は、前記ジョイスティックの左右方向の操作により転舵輪の転舵方向を制御するとともに、前記ジョイスティックの前後方向の操作量により前記転舵輪の転舵速度を制御することを特徴とする車両操舵装置。A vehicle steering device that separates an operation mechanism and a steering mechanism and steers the steered wheels by electrically interlocking the operation mechanism and the steering mechanism,
An operating device provided in the vicinity of the driver's seat, an actuator for turning the steered wheels of the vehicle, a turning speed detecting means for detecting the turning speed of the steered wheels, and the steered wheels according to the operation amount of the operating device. Control means for controlling the actuator so that the turning speed of
Bei to give a,
The operating device is a joystick that can rotate in the front-rear and left-right directions of the vehicle,
Vehicle the control means controls the steering direction of the steered wheels by the left and right direction of the operation of the joystick, characterized that you control the turning speed of the steerable wheels by the front-rear direction of the operation amount of the joystick Steering device. 操作機構と転舵機構とを分離し、操作機構と転舵機構とを電気的に連動して転舵輪を転舵する車両操舵装置であって、
運転席の近傍に設けられた操作装置と、車両の転舵輪を転舵するアクチュエータと、前記転舵輪の転舵速度を検出する転舵速度検出手段と、前記操作装置の操作量に前記転舵輪の転舵速度が対応するように前記アクチュエータを制御する制御手段と、
を備え、
前記操作装置は、車両の左右方向に回動可能なジョイスティックと、前記ジョイスティックに設けられ、車両の前後方向に回動可能なレバーと、からなり、
前記制御手段は、前記ジョイスティックの左右方向の操作により転舵輪の転舵方向を制御するとともに、前記レバーの前後方向の操作量により前記転舵輪の転舵速度を制御することを特徴とする車両操舵装置。 A vehicle steering device that separates an operation mechanism and a steering mechanism and electrically steers a steered wheel by electrically interlocking the operation mechanism and the steering mechanism,
An operating device provided in the vicinity of the driver's seat, an actuator for turning a steered wheel of a vehicle, a steered speed detecting means for detecting the steered speed of the steered wheel, and the steered wheel according to an operation amount of the operating device. Control means for controlling the actuator so that the steering speed of
With
The operating device comprises a joystick that can be rotated in the left-right direction of the vehicle, and a lever that is provided on the joystick and can be rotated in the front-rear direction of the vehicle
The control means controls the steering direction of the steered wheels by the left and right direction of the operation of the joystick, vehicle steering, characterized in that to control the steering speed of the steered wheels by the front-rear direction of the operation amount of the lever apparatus. 前記転舵輪を直進状態に戻すための戻し操作手段を備え、
前記制御手段は、前記戻し操作手段が操作された場合には転舵輪の転舵方向を直進状態に戻すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両操舵装置。A return operation means for returning the steered wheel to a straight traveling state;
3. The vehicle steering apparatus according to claim 1 , wherein the control unit returns the steered direction of the steered wheels to a straight traveling state when the return operation unit is operated. 4.
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JP2006306172A (en) * 2005-04-26 2006-11-09 Tokai Rika Co Ltd Steering device for vehicle
JP2012254705A (en) * 2011-06-08 2012-12-27 Jtekt Corp Vehicular steering device and cargo handling vehicle
DE102011051488A1 (en) * 2011-07-01 2013-01-03 Zf Lenksysteme Gmbh OPERATING DEVICE FOR STEERING A VEHICLE AND METHOD FOR STEERING THE VEHICLE
WO2014192107A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 トヨタ自動車 株式会社 Parking assistance device
US9708003B2 (en) 2013-06-26 2017-07-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Parking assist device
JP6390532B2 (en) * 2015-06-12 2018-09-19 株式会社デンソー Communications system
JP7132296B2 (en) * 2020-09-15 2022-09-06 ヤマハ発動機株式会社 Ship steering systems and ships
JP2023013527A (en) * 2021-07-16 2023-01-26 株式会社小松製作所 Work machine, and method for controlling work machine
WO2023139722A1 (en) * 2022-01-20 2023-07-27 株式会社ジェイテクト Steering control device and steering control method

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