JP4176042B2 - Vehicle steering device - Google Patents

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Description

本発明は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、操舵ハンドルの操作に応じて転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置に関する。   The present invention relates to a steering wheel operated by a driver to steer a vehicle, a steering actuator for steering a steered wheel, and a steered wheel by driving and controlling the steered actuator according to the operation of the steering handle. The present invention relates to a steering device for a steering-by-wire vehicle including a steering control device for steering the vehicle.

近年、この種のステアリングバイワイヤ方式の操舵装置の開発は、積極的に行なわれるようになった。そして、例えば下記特許文献1は、操舵角および車速を検出し、操舵角の増加に従って減少するとともに車速の増加に従って増加する伝達比を計算し、この伝達比で操舵角を除算することにより前輪の転舵角(ラック軸の変位量)を計算して、同計算した転舵角に前輪を転舵するようにした操舵装置が示されている。また、この操舵装置においては、検出ハンドル操舵角を時間微分した操舵速度に応じて前記計算した転舵角を補正することにより、前輪の転舵応答性・追従性を高めるようにしている。さらに、検出車速および検出ハンドル操舵角を用いて目標ヨーレートを計算し、この計算した目標ヨーレートと検出した実ヨーレートとの差に応じて前記計算した転舵角を補正することにより、車両の挙動状態を考慮した転舵制御を実現するようにもなっている。   In recent years, the development of this type of steering-by-wire steering system has been actively carried out. For example, Patent Document 1 below detects a steering angle and a vehicle speed, calculates a transmission ratio that decreases as the steering angle increases and increases as the vehicle speed increases, and divides the steering angle by this transmission ratio, thereby dividing the front wheel A steering device is shown in which a turning angle (amount of rack shaft displacement) is calculated and the front wheels are turned to the calculated turning angle. Further, in this steering device, the steering response and followability of the front wheels are improved by correcting the calculated turning angle in accordance with the steering speed obtained by time-differentiating the detected steering angle. Further, by calculating the target yaw rate using the detected vehicle speed and the detected steering angle, and correcting the calculated turning angle according to the difference between the calculated target yaw rate and the detected actual yaw rate, the vehicle behavior state Steering control that takes into account is also realized.

また、下記特許文献2には、操舵トルクおよびハンドル操舵角を検出し、操舵トルクおよびハンドル操舵角の増加に従って増加する2つの転舵角をそれぞれ計算し、これらの計算した両転舵角を加算した転舵角に前輪を転舵するようにした操舵装置が示されている。この操舵装置においては、車速も検出して、この検出車速により前記両転舵角を補正して、転舵特性を車速に応じて変更するようにしている。
特開2000−85604号公報 特開平11−124047号公報
Further, in Patent Document 2 below, the steering torque and the steering angle of the steering wheel are detected, two turning angles that increase as the steering torque and the steering wheel steering angle increase are calculated, and these calculated turning angles are added. A steering device is shown in which the front wheels are steered at the steered angle. In this steering apparatus, the vehicle speed is also detected, the both turning angles are corrected based on the detected vehicle speed, and the turning characteristics are changed according to the vehicle speed.
JP 2000-85604 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-124047

しかし、上記従来の装置のいずれにおいても、車両を操舵するための運転者による操舵ハンドルに対する操作入力値である操舵角および操舵トルクを検出し、これらの検出した操舵角および操舵トルクを用いて前輪の転舵角を直接的に計算して、この計算した転舵角に前輪を転舵するようにしている。しかし、これらの前輪の転舵制御は、従前の操舵ハンドルと転舵輪との機械的な連結を外してはいるものの、操舵ハンドルの操作に対する前輪の操舵方法としては、操舵ハンドルの操作位置または操作力に対応させて前輪の転舵角を決定するという基本的な技術思想は全く同じであり、これらの転舵方法では、人間の感覚特性に対応して前輪の転舵角が決定されていないので、車両の運転操作が難しかった。   However, in any of the above conventional devices, the steering angle and the steering torque, which are the operation input values for the steering wheel by the driver for steering the vehicle, are detected, and the front wheels are detected using the detected steering angle and steering torque. The steering angle is directly calculated, and the front wheels are steered to the calculated steering angle. However, the steering control of these front wheels, although the mechanical connection between the conventional steering wheel and the steered wheels is removed, the steering method of the front wheel with respect to the steering wheel operation is as follows: The basic technical idea of determining the steering angle of the front wheels according to the force is exactly the same, and in these steering methods, the steering angle of the front wheels is not determined according to human sensory characteristics So it was difficult to drive the vehicle.

すなわち、前記従来の装置においては、運転者が知覚し得ない転舵角が操舵ハンドルの操作に対応させて直接的に決定され、同転舵角に応じた前輪の転舵によって車両が旋回する。そして、運転者はこの車両の旋回に起因した車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率を触覚または視覚により感じ取り、操舵ハンドルの操作にフィードバックして車両を所望の態様で旋回させていた。言い換えれば、運転者による操舵ハンドルの操作に対する前輪の転舵角は人間の知覚し得ない物理量であるので、運転者の操舵操作に対して直接的に決定される転舵角は運転者の知覚特性に合わせて決められたものではなく、これが車両の運転を難しくしていた。   That is, in the conventional apparatus, the turning angle that cannot be perceived by the driver is determined directly in response to the operation of the steering wheel, and the vehicle turns by turning the front wheels according to the turning angle. . The driver senses the lateral acceleration, yaw rate, and turning curvature of the vehicle due to the turning of the vehicle by touch or vision, and feeds back to the operation of the steering handle to turn the vehicle in a desired manner. In other words, since the turning angle of the front wheels with respect to the steering wheel operation by the driver is a physical quantity that cannot be perceived by humans, the turning angle that is directly determined by the driver's steering operation is the driver's perception. It was not determined according to the characteristics, and this made it difficult to drive the vehicle.

また、上記従来の装置においても、検出車速および検出ハンドル操舵角を用いて計算した目標ヨーレートと、検出した実ヨーレートとの差に応じて決定転舵角を補正するようにしているが、これは車両の挙動状態を考慮した転舵角の単なる補正であって、操舵ハンドルの操作により運転者が知覚するであろうヨーレートに応じて転舵角を決定しているわけではない。したがって、この場合も、運転者の操舵操作に対して決定される転舵角は運転者の知覚特性に合わせて決められたものではなく、車両の運転を難しくしていた。   Further, in the above-described conventional device, the determined turning angle is corrected according to the difference between the target yaw rate calculated using the detected vehicle speed and the detected steering wheel angle and the detected actual yaw rate. This is merely correction of the turning angle in consideration of the behavior state of the vehicle, and does not determine the turning angle according to the yaw rate that the driver will perceive by operating the steering wheel. Accordingly, in this case as well, the turning angle determined for the driver's steering operation is not determined in accordance with the driver's perceptual characteristics, making it difficult to drive the vehicle.

さらに、上記従来の装置のように、ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、操舵ハンドルと転舵輪との機械的な連結を外しているため、操舵ハンドルが不意に回動しないように、常に所定のトルクを付与しておく場合がある。この場合、操舵ハンドルが中立位置にある場合には付与されたトルクにより回動が防止されるものの、例えば、中立位置から若干量だけ操舵ハンドルが回動された場合には、このトルクにより操舵ハンドルが、中立位置方向に戻されて中立位置を中心として回転方向に振動する場合がある。この振動は、運転者に対して不快感を与えるため、その発生を防止することが望まれている。   Further, in the steering-by-wire type steering device as in the above-described conventional device, since the steering handle and the steered wheel are mechanically disconnected, the steering handle is always set to a predetermined value so that the steering handle does not turn unexpectedly. There is a case where torque is applied. In this case, when the steering wheel is in the neutral position, the rotation is prevented by the applied torque. For example, when the steering wheel is rotated by a slight amount from the neutral position, the steering wheel is driven by this torque. However, it may be returned to the neutral position direction and oscillate in the rotational direction around the neutral position. Since this vibration gives an unpleasant feeling to the driver, it is desired to prevent the vibration.

本発明者等は、上記問題に対処するために、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、人間の知覚特性に合わせて車両を操舵することができる車両の操舵装置の研究に取り組んだ。このような人間の知覚特性に関し、ウェーバー・ヘフナー(Weber-Fechner)の法則によれば、人間の感覚量は与えられた刺激の物理量の対数に比例すると言われている。言い換えれば、人間の操作量に対して人間に与えられる刺激の物理量を指数関数的に、または、べき乗関数的に変化させれば、操作量と物理量との関係を人間の知覚特性に合わせることができる。本発明者等は、このウェーバー・ヘフナーの法則を車両の操舵操作に適用し、次のようなことを発見した。   In order to cope with the above problem, the present inventors have worked on research on a vehicle steering apparatus that can steer a vehicle in accordance with human perceptual characteristics in response to a steering wheel operation by a driver. Regarding such human perceptual characteristics, according to Weber-Fechner's law, it is said that the human sensory quantity is proportional to the logarithm of the physical quantity of the given stimulus. In other words, if the physical quantity of a stimulus given to a human is changed exponentially or exponentially with respect to the human's manipulated variable, the relationship between the manipulated variable and the physical quantity can be matched to the human perceptual characteristics. it can. The present inventors have applied the Weber-Hefner's law to the steering operation of a vehicle and discovered the following.

車両の運転にあたっては、操舵ハンドルの操作によって車両は旋回し、この車両の旋回によって横加速度、ヨーレート、旋回曲率などの車両の運動状態量が変化し、運転者はこの車両の運動状態量を触覚および視覚により感じ取るものである。したがって、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作に対して、運転者が知覚し得る車両の運動状態量を指数関数的またはべき乗関数的に変化させるようにすれば、運転者は、知覚特性に合わせて操舵ハンドルを操作して車両を運転できることになる。   When driving a vehicle, the vehicle turns by operating the steering handle, and the vehicle's motion state quantities such as lateral acceleration, yaw rate, and turning curvature change as the vehicle turns, and the driver senses the motion state quantity of the vehicle. And it feels more visually. Therefore, if the vehicle motion state quantity that can be perceived by the driver is changed exponentially or by a power function in response to the driver's operation on the steering wheel, the driver can adjust to the perceptual characteristics. The vehicle can be driven by operating the steering wheel.

本発明は、上記発見に基づくもので、その目的は、人間の知覚特性に合わせて車両を操舵することにより車両の運転を易しくするとともに、特に、中立位置にて発生する操舵ハンドルの振動を防止したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置を提供することにある。   The present invention is based on the above discovery, and its purpose is to facilitate driving of the vehicle by steering the vehicle in accordance with human perceptual characteristics, and in particular, to prevent vibration of the steering wheel that occurs at the neutral position. Another object of the present invention is to provide a steering apparatus for a vehicle by a steering-by-wire system.

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記転舵制御装置を、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、前記操作入力値検出手段により検出した操作入力値が所定値未満であるときは前記操舵ハンドルに付与される操作力を前記操作入力値に対して定めた関係に基づいて計算するとともに、前記操作入力値が所定値以上であるときは前記操舵ハンドルに付与される操作力を前記操作入力値と予め定めた指数関係に基づいて計算する操作力計算手段と、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて前記操舵ハンドルに付与される操作力と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量を、前記計算された操作力を用いて計算する運動状態量計算手段と、前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な前記転舵輪の転舵角を、前記計算された見込み運動状態量を用いて計算する転舵角計算手段と、前記計算された転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算された転舵角に転舵する転舵制御手段とで構成したことにある。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a steering handle operated by a driver to steer a vehicle, a steering actuator for turning a steered wheel, and an operation of the steering handle. A steering-by-wire vehicle steering apparatus comprising: a steering control device that drives and controls the steering actuator to steer the steered wheels; and the steering control device is operated by a driver's operation input to the steering handle. An operation input value detecting means for detecting a value, and an operation force applied to the steering wheel when the operation input value detected by the operation input value detecting means is less than a predetermined value is determined for the operation input value And calculating the operation force applied to the steering wheel when the operation input value is greater than or equal to a predetermined value as a predetermined index with the operation input value. An operation force calculation means for calculating based on the relationship between the operation force applied to the steering wheel and a power exponent that represents a motion state of the vehicle that can be perceived by the driver in relation to the turning of the vehicle. A motion state quantity calculating means for calculating a predicted motion state quantity of the vehicle in relation using the calculated operating force; and a steering wheel necessary for the vehicle to move with the calculated expected motion state quantity. A turning angle calculation means for calculating a turning angle using the calculated expected motion state quantity, and the turning wheel is controlled by controlling the turning actuator according to the calculated turning angle. The steering control means for turning to the turning angle.

この場合、前記操作入力値に対して定めた関係は、前記検出した操作入力値が略0のときに前記操作力が略0となる関係を含むとよい。また、前記操作入力値に対して定めた関係と前記操作入力値と予め定めた指数関係とは、操作入力値の前記所定値にて互いに連続的に接続されるとよい。さらに、前記操作入力値に対して定めた関係は、例えば、前記操作入力値と前記操作力とが比例する比例関係であるとよい。   In this case, the relationship defined for the operation input value may include a relationship in which the operation force is approximately 0 when the detected operation input value is approximately 0. Further, the relationship determined for the operation input value and the operation input value and a predetermined exponent relationship may be continuously connected to each other at the predetermined value of the operation input value. Further, the relationship defined for the operation input value may be a proportional relationship in which the operation input value and the operation force are proportional, for example.

また、この場合、見込み運動状態量は、例えば、車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率のうちのいずれか一つである。また、この車両の操舵装置において、さらに、操舵ハンドルの操作に対して反力を付与する反力装置を設けておくとよい。   In this case, the expected motion state quantity is, for example, any one of a lateral acceleration, a yaw rate, and a turning curvature of the vehicle. Further, in this vehicle steering device, a reaction force device for applying a reaction force to the operation of the steering wheel may be further provided.

また、操作入力値検出手段を、例えば、操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサで構成するとよい。また、操作入力値検出手段を、例えば、操舵ハンドルに入力された操作力を検出して出力する操作力センサで構成するとよい。   Further, the operation input value detecting means may be constituted by a displacement amount sensor for detecting the displacement amount of the steering wheel, for example. The operation input value detection means may be constituted by an operation force sensor that detects and outputs an operation force input to the steering wheel, for example.

上記のように構成した本発明においては、まず、操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値が所定値未満であるときには、操舵ハンドルに付与される操作力(例えば、操舵トルク)が前記操作入力値に対して定めた関係に基づいて計算され、所定値以上であるときには、操舵ハンドルに付与される操作力が前記操作入力値と予め定めた指数関係に基づいて計算される。この計算においては、操作入力値と予め定めた一様に増加または減少する関係は、前記検出した操作入力値が略0のときに前記操作力が略0となる関係を含むことができるため、操舵ハンドルの操作入力値が「0」すなわち操舵ハンドルが中立位置にあるときに操作力を「0」とすることができる。   In the present invention configured as described above, first, when the operation input value of the driver with respect to the steering wheel is less than a predetermined value, the operation force (for example, steering torque) applied to the steering wheel becomes the operation input value. The operation force applied to the steering wheel is calculated based on a predetermined exponent relationship with the operation input value when the value is greater than or equal to a predetermined value. In this calculation, the operation input value and the predetermined uniformly increasing or decreasing relationship can include a relationship in which the operation force is approximately 0 when the detected operation input value is approximately 0. When the operation input value of the steering wheel is “0”, that is, when the steering wheel is in the neutral position, the operating force can be set to “0”.

これにより、例えば、操舵ハンドルが中立位置方向へ回動された場合には、一様に操作力を「0」に収束させることができ、中立位置付近での回動方向への振動の発生を防止することができる。また、操作入力値と予め定めた一様に増加または減少する関係を、操作入力値と操作力とが比例する比例関係とすることにより、操作入力値に対して操作力を連続的に「0」に収束させることができる。さらに、操作入力値と予め定めた一様に増加または減少する関係と操作入力値と予め定めた指数関係とが、操作入力値の所定値にて互いに連続的に接続されるため、この2つの関係が所定値にて切り替わる際には、滑らかに変化する。これにより、運転者は、この切り替わりに起因する違和感を覚えることがない。   Thereby, for example, when the steering handle is rotated in the neutral position direction, the operation force can be uniformly converged to “0”, and vibration in the rotation direction near the neutral position is generated. Can be prevented. In addition, by making the relationship between the operation input value and the predetermined uniform increase or decrease a proportional relationship in which the operation input value and the operation force are proportional, the operation force is continuously “0” with respect to the operation input value. To converge. Further, since the operation input value and the predetermined uniformly increasing or decreasing relationship and the operation input value and the predetermined exponent relationship are continuously connected to each other at a predetermined value of the operation input value, the two When the relationship switches at a predetermined value, it changes smoothly. As a result, the driver does not feel uncomfortable due to this switching.

このように計算された操作力が、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて操舵ハンドルに対する操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量(横加速度、ヨーレート、旋回曲率など)に変換される。そして、この変換された見込み運動状態量に基づいて、同見込み運動状態量で車両が運動するために必要な転舵輪の転舵角が計算されて、この計算された転舵角に転舵輪が転舵される。したがって、転舵輪の転舵によって車両が旋回すると、この旋回により、運転者には、前記ウェーバー・ヘフナーの法則による「与えられた刺激の物理量」として前記見込み運動状態量が与えられる。そして、この見込み運動状態量は操舵ハンドルへの操作入力値、言い換えると、操作入力値との所定関係に基づいて計算された操作力に対して指数関数的またはべき乗関数的に変化するものであるので、運転者は、人間の知覚特性に合った運動状態量を知覚しながら、操舵ハンドルを操作できる。なお、横加速度およびヨーレートについては、運転者が車両内の各部位との接触により触覚的に感じ取ることができる。また、旋回曲率については、運転者が車両の視野内の状況の変化により視覚的に感じ取ることができる。その結果、本発明によれば、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドルを操作できるので、車両の運転が簡単になる。   The operation force calculated in this way represents a vehicle motion state that can be perceived by the driver in relation to the turning of the vehicle, and the operation input value for the steering wheel is in a predetermined exponential relationship or a power relationship. It is converted into a predicted motion state quantity (lateral acceleration, yaw rate, turning curvature, etc.). Then, based on the converted expected motion state quantity, the turning angle of the steered wheel necessary for the vehicle to move with the expected motion state quantity is calculated, and the steered wheel is added to the calculated turning angle. Steered. Therefore, when the vehicle turns by turning the steered wheels, the driver is given the expected motion state quantity as the “physical quantity of the applied stimulus” according to the Weber-Hefner law. The expected motion state quantity changes exponentially or exponentially with respect to the operation force calculated based on the operation input value to the steering wheel, in other words, the predetermined relationship with the operation input value. Therefore, the driver can operate the steering wheel while perceiving the amount of motion state that matches human perception characteristics. The lateral acceleration and yaw rate can be sensed tactilely by the driver in contact with each part in the vehicle. Further, the turning curvature can be visually perceived by the driver due to changes in the situation within the field of view of the vehicle. As a result, according to the present invention, the driver can operate the steering wheel in accordance with human perceptual characteristics, so that driving of the vehicle is simplified.

また、本発明の他の特徴は、前記構成にさらに、見込み運動状態量と同一種類であって車両の実際の運動状態を表す実運動状態量を検出する運動状態量検出手段と、前記計算された見込み運動状態量と前記検出された実運動状態量との差に応じて前記計算された転舵角を補正する補正手段とを設けたことにある。これによれば、転舵輪は、前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な転舵角にさらに正確に転舵されることになる。その結果、運転者は、人間の知覚特性に正確に合った運動状態量を知覚しながら、操舵ハンドルを操作できるようになるので、車両の運転がさらに簡単になる。   In addition, another feature of the present invention is that, in addition to the above-described configuration, the motion state quantity detection means for detecting an actual motion state quantity that is the same type as the expected motion state quantity and represents the actual motion state of the vehicle, and the calculation. And a correction means for correcting the calculated turning angle in accordance with a difference between the estimated motion state quantity and the detected actual motion state quantity. According to this, the steered wheel is steered more accurately to the steered angle necessary for the vehicle to move with the calculated expected motion state quantity. As a result, the driver can operate the steering wheel while perceiving the amount of motion state that accurately matches the human perceptual characteristics, so that the driving of the vehicle is further simplified.

a.第1実施形態
以下、本発明の第1実施形態に係る車両の操舵装置について図面を用いて説明する。図1は、第1実施形態に係る車両の操舵装置を概略的に示している。
a. First Embodiment Hereinafter, a vehicle steering apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a vehicle steering apparatus according to the first embodiment.

この操舵装置は、転舵輪としての左右前輪FW1,FW2を転舵するために、運転者によって回動操作される操作部としての操舵ハンドル11を備えている。操舵ハンドル11は操舵入力軸12の上端に固定され、操舵入力軸12の下端は電動モータおよび減速機構からなる反力アクチュエータ13に接続されている。反力アクチュエータ13は、運転者の操舵ハンドル11の回動操作に対して反力を付与する。   The steering apparatus includes a steering handle 11 as an operation unit that is turned by a driver to steer left and right front wheels FW1 and FW2 as steered wheels. The steering handle 11 is fixed to the upper end of the steering input shaft 12, and the lower end of the steering input shaft 12 is connected to a reaction force actuator 13 including an electric motor and a speed reduction mechanism. The reaction force actuator 13 applies a reaction force to the turning operation of the steering handle 11 by the driver.

また、この操舵装置は、電動モータおよび減速機構からなる転舵アクチュエータ21を備えている。この転舵アクチュエータ21による転舵力は、転舵出力軸22、ピニオンギア23およびラックバー24を介して左右前輪FW1,FW2に伝達される。この構成により、転舵アクチュエータ21からの回転力は転舵出力軸22を介してピニオンギア23に伝達され、ピニオンギア23の回転によりラックバー24が軸線方向に変位して、このラックバー24の軸線方向の変位により、左右前輪FW1,FW2は左右に転舵される。   In addition, the steering device includes a steering actuator 21 including an electric motor and a speed reduction mechanism. The turning force by the turning actuator 21 is transmitted to the left and right front wheels FW1 and FW2 via the turning output shaft 22, the pinion gear 23, and the rack bar 24. With this configuration, the rotational force from the steering actuator 21 is transmitted to the pinion gear 23 via the steering output shaft 22, and the rack bar 24 is displaced in the axial direction by the rotation of the pinion gear 23. Due to the displacement in the axial direction, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered left and right.

次に、これらの反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータタ21の回転を制御する電気制御装置について説明する。電気制御装置は、操舵角センサ31、転舵角センサ32、車速センサ33および横加速度センサ34を備えている。   Next, an electric control device that controls the rotation of the reaction force actuator 13 and the turning actuator 21 will be described. The electric control device includes a steering angle sensor 31, a turning angle sensor 32, a vehicle speed sensor 33, and a lateral acceleration sensor 34.

操舵角センサ31は、操舵入力軸12に組み付けられて、操舵ハンドル11の中立位置からの回転角を検出して操舵角θとして出力する。転舵角センサ32は、転舵出力軸22に組み付けられて、転舵出力軸22の中立位置からの回転角を検出して実転舵角δ(左右前輪FW1,FW2の転舵角に対応)として出力する。なお、操舵角θおよび実転舵角δは、中立位置を「0」とし、左方向の回転角を正の値で表すとともに、右方向の回転角を負の値でそれぞれ表す。車速センサ33は、車速Vを検出して出力する。横加速度センサ34は、車両の実横加速度Gを検出して出力する。なお、実横加速度Gも、左方向の加速度を正で表し、右方向の加速度を負で表す。   The steering angle sensor 31 is assembled to the steering input shaft 12, detects the rotation angle from the neutral position of the steering handle 11, and outputs it as the steering angle θ. The steered angle sensor 32 is assembled to the steered output shaft 22, detects the rotational angle from the neutral position of the steered output shaft 22, and corresponds to the actual steered angle δ (the steered angle of the left and right front wheels FW1, FW2). ). Note that the steering angle θ and the actual turning angle δ are represented by setting the neutral position to “0”, the left rotation angle as a positive value, and the right rotation angle as a negative value. The vehicle speed sensor 33 detects and outputs the vehicle speed V. The lateral acceleration sensor 34 detects and outputs the actual lateral acceleration G of the vehicle. The actual lateral acceleration G also represents leftward acceleration as positive and rightward acceleration as negative.

これらのセンサ31〜34は、電子制御ユニット35に接続されている。電子制御ユニット35は、CPU,ROM,RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするもので、プログラムの実行により反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21の作動をそれぞれ制御する。電子制御ユニット35の出力側には、反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21を駆動するための駆動回路36,37がそれぞれ接続されている。駆動回路36,37内には、反力アクチュエータ13および転舵アクチュエータ21内の電動モータに流れる駆動電流を検出するための電流検出器36a,37aが設けられている。電流検出器36a,37aによって検出された駆動電流は、両電動モータの駆動を制御するために、電子制御ユニット35にフィードバックされている。   These sensors 31 to 34 are connected to the electronic control unit 35. The electronic control unit 35 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like as main components, and controls the operations of the reaction force actuator 13 and the turning actuator 21 by executing programs. Drive circuits 36 and 37 for driving the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 are connected to the output side of the electronic control unit 35, respectively. In the drive circuits 36 and 37, current detectors 36a and 37a for detecting a drive current flowing through the electric motor in the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 are provided. The drive current detected by the current detectors 36a and 37a is fed back to the electronic control unit 35 in order to control the drive of both electric motors.

次に、上記のように構成した第1実施形態の動作について、電子制御ユニット35内にてコンピュータプログラム処理により実現される機能を表す図2の機能ブロック図を用いて説明する。電子制御ユニット35は、操舵ハンドル11への反力付与を制御するための反力制御部40と、操舵ハンドル11の回動操作に基づいて運転者の感覚特性に対応した左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δdを決定するための感覚適合制御部50と、目標転舵角δdに基づいて左右前輪FW1,FW2を転舵制御するための転舵制御部60とからなる。   Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described with reference to the functional block diagram of FIG. 2 showing functions realized by computer program processing in the electronic control unit 35. The electronic control unit 35 includes a reaction force control unit 40 for controlling the reaction force applied to the steering handle 11, and the left and right front wheels FW1 and FW2 corresponding to the driver's sensory characteristics based on the turning operation of the steering handle 11. A sensory adaptation control unit 50 for determining the target turning angle δd and a steering control unit 60 for controlling the steering of the left and right front wheels FW1, FW2 based on the target turning angle δd.

運転者によって操舵ハンドル11が回動操作されると、操舵角センサ31によって操舵ハンドル11の回転角である操舵角θが検出されて、同検出された操舵角θを反力制御部40および感覚適合制御部50にそれぞれ出力する。反力制御部40においては、運転者によって操舵ハンドル11が回動操作されると、変位−トルク変換部41が、操舵ハンドル11の操舵角θの絶対値が正の所定値θz未満であれば下記式1に従って操舵角θの一次関数である反力トルクTzを計算し、操舵角θの絶対値が正の所定値θz以上であれば下記式2に従って操舵角θの指数関数である反力トルクTzを計算する。ここで、式1の一次関数と式2の指数関数とは、操舵角θzで連続的に接続されるものであり、例えば、式2の指数関数における操舵角θzでの原点「0」を通る接線を式1の一次関数として採用するとよい。なお、式1に関しては、一次関数に限定されるものではなく、操舵角θが「0」のときに反力トルクTzが「0」となり、かつ、式2の指数関数と連続的に接続される関数であれば、種々の関数を採用することができる。
Tz=a・θ (|θ|<θz) …式1
Tz=To・exp(K1・θ) (θz≦|θ|) …式2
When the steering handle 11 is turned by the driver, the steering angle sensor 31 detects the steering angle θ, which is the rotation angle of the steering handle 11, and uses the detected steering angle θ as the reaction force control unit 40 and the sense. Each is output to the matching control unit 50. In the reaction force control unit 40, when the steering handle 11 is turned by the driver, the displacement-torque conversion unit 41 determines that the absolute value of the steering angle θ of the steering handle 11 is less than the positive predetermined value θz. The reaction force torque Tz, which is a linear function of the steering angle θ, is calculated according to the following formula 1. If the absolute value of the steering angle θ is equal to or greater than the positive predetermined value θz, the reaction force that is an exponential function of the steering angle θ according to the following formula 2. Calculate torque Tz. Here, the linear function of Equation 1 and the exponential function of Equation 2 are continuously connected at the steering angle θz, and, for example, pass through the origin “0” at the steering angle θz in the exponential function of Equation 2. The tangent may be adopted as a linear function of Equation 1. Equation 1 is not limited to a linear function. When the steering angle θ is “0”, the reaction torque Tz is “0” and is continuously connected to the exponential function of Equation 2. Various functions can be adopted as long as they are functions.
Tz = a · θ (| θ | <θz) Equation 1
Tz = To · exp (K1 · θ) (θz ≦ | θ |)

ただし、前記式1中のaは一次関数の傾きを表す定数である。また、式2中のTo,K1は定数であり、特に、定数Toは運転者が知覚し得る最小操舵トルクである。なお、定数K1に関しては後述する感覚適合制御部50の説明時に詳しく説明する。さらに、前記式1および式2中の操舵角θは、前記検出操舵角θの絶対値を表しているものとし、検出操舵角θが正であれば定数aおよび定数Toを負の値とするとともに、検出操舵角θが負であれば定数aおよび定数Toを前記負の定数aおよび前記負の定数Toと同じ絶対値を有する正の値とする。なお、前記式1,2の演算に代えて、操舵角θに対する反力トルクTzを記憶した図3に示すような特性の変換テーブルを用いて、反力トルクTzを計算するようにしてもよい。 However, a in Equation 1 is a constant representing the slope of the linear function. Further, To and K1 in Expression 2 are constants, and in particular, the constant To is the minimum steering torque that can be perceived by the driver. The constant K1 will be described in detail when explaining the sensory adaptation control unit 50 described later. Further, the steering angle θ in the equations 1 and 2 represents the absolute value of the detected steering angle θ. If the detected steering angle θ is positive, the constant a and the constant To are negative values. If the detected steering angle θ is negative, the constant a and the constant To are set to positive values having the same absolute value as the negative constant a and the negative constant To. Note that the reaction force torque Tz may be calculated using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 3 in which the reaction force torque Tz with respect to the steering angle θ is stored instead of the calculations of the expressions 1 and 2. .

この計算された反力トルクTzは、駆動制御部42に供給される。駆動制御部42は、駆動回路36から反力アクチュエータ13内の電動モータに流れる駆動電流を入力し、同電動モータに反力トルクTzに対応した駆動電流が流れるように駆動回路36をフィードバック制御する。この反力アクチュエータ13内の電動モータの駆動制御により、同電動モータは、操舵入力軸12を介して操舵ハンドル11に反力トルクTzを付与する。したがって、運転者は、操舵ハンドル11の回動操作を開始し、操舵角が操舵角θz未満のときは一次関数的に変化する反力トルクTzを感じ、また、操舵角が操舵角θz以上のときは指数関数的に変化する反力トルクTzを感じながら、操舵ハンドル11を回動操作することになる。言い換えれば、運転者は、このように変化する反力トルクTzと等しい操舵トルクを操舵ハンドル11に加えながら、操舵ハンドル11を回動操作することになる。   The calculated reaction force torque Tz is supplied to the drive control unit 42. The drive control unit 42 inputs a drive current flowing from the drive circuit 36 to the electric motor in the reaction force actuator 13 and feedback-controls the drive circuit 36 so that a drive current corresponding to the reaction force torque Tz flows through the electric motor. . By the drive control of the electric motor in the reaction force actuator 13, the electric motor applies a reaction force torque Tz to the steering handle 11 via the steering input shaft 12. Therefore, the driver starts the turning operation of the steering handle 11, and when the steering angle is less than the steering angle θz, the driver feels a reaction force torque Tz that changes in a linear function, and the steering angle is greater than or equal to the steering angle θz. In some cases, the steering handle 11 is rotated while feeling the reaction force torque Tz that changes exponentially. In other words, the driver turns the steering handle 11 while applying a steering torque equal to the reaction force torque Tz that changes in this way to the steering handle 11.

具体的に説明すると、運転者が操舵ハンドル11を中立位置から回動操作すると、所定の操舵角θz未満であれば、前記式1に従ってすなわち検出操舵角θに対して一次関数的に変化する反力トルクTzが計算される。そして、検出操舵角θが所定の操舵角θz以上であれば、前記式2に従ってすなわち検出操舵角θに対して指数関数的に変化する反力トルクTzが計算される。このとき、所定の操舵角θzにて、反力トルクTzが前記式1に従う計算から前記式2に従う計算に変更されるときには、前記式1すなわち一次関数と前記式2すなわち指数関数とが連続的に接続されるため、運転者は、前記変更に伴う反力トルクTzの違和感を覚えることがない。そして、検出操舵角θが所定の操舵角θz以上のときには、操舵角θと反力トルクTzの関係が上述したウェーバー・ヘフナーの法則に従うものとなるため、運転者は、操舵ハンドル11から人間の知覚特性に合った感覚を受けながら、操舵ハンドル11を回動操作できる。   More specifically, when the driver turns the steering wheel 11 from the neutral position, if it is less than the predetermined steering angle θz, it changes according to the above equation 1, that is, a linear function with respect to the detected steering angle θ. The force torque Tz is calculated. If the detected steering angle θ is equal to or greater than the predetermined steering angle θz, the reaction force torque Tz that varies exponentially with respect to the detected steering angle θ is calculated according to the equation (2). At this time, when the reaction torque Tz is changed from the calculation according to the equation 1 to the calculation according to the equation 2 at a predetermined steering angle θz, the equation 1, that is, the linear function and the equation 2, that is, the exponential function are continuously performed. Therefore, the driver does not feel uncomfortable with the reaction torque Tz accompanying the change. When the detected steering angle θ is equal to or greater than the predetermined steering angle θz, the relationship between the steering angle θ and the reaction torque Tz follows the above-mentioned Weber-Hefner law. The steering handle 11 can be rotated while receiving a sense that matches the perceptual characteristics.

一方、運転者が操舵ハンドル11を中立位置方向へ回動操作すると、検出操舵角θが所定の操舵角θz以上であれば、運転者は、上述したように、ウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力トルクTzすなわち操舵角θに対して指数関数的に変化する反力トルクTzを知覚しながら操舵ハンドル11を操作する。そして、中立位置近傍、言い換えると、検出操舵角θが所定の操舵角θz未満となれば、運転者が知覚する反力トルクTzは、前記式2から前記式1に変更されて計算される。このように、前記式2から前記式1に変更して反力トルクTzを計算することにより、反力トルクTzは操舵角θに対して一次関数的に「0」に収束する。   On the other hand, when the driver rotates the steering handle 11 in the neutral position direction, if the detected steering angle θ is equal to or greater than the predetermined steering angle θz, the driver follows the Weber-Hefner law as described above. The steering wheel 11 is operated while perceiving the reaction force torque Tz, that is, the reaction force torque Tz that changes exponentially with respect to the steering angle θ. Then, in the vicinity of the neutral position, in other words, when the detected steering angle θ is less than the predetermined steering angle θz, the reaction force torque Tz perceived by the driver is changed from Equation 2 to Equation 1 and calculated. Thus, by changing the equation 2 to the equation 1 and calculating the reaction force torque Tz, the reaction force torque Tz converges to “0” in a linear function with respect to the steering angle θ.

ここで、操舵ハンドル11の中立位置までの反力トルクTzの計算において前記式2に従った場合には、前記式2の操舵角θが「0」であるにもかかわらず、反力トルクTzが所定値Toとなる。このとき、運転者が操舵ハンドル11を中立位置から僅かに回動した場合には、反力トルクToにより、操舵ハンドル11が中立位置方向への回動振動が発生する。これにより、操舵ハンドル11の中立位置にて反力トルクTzが付与される状況では、操舵ハンドル11に振動が発生するため好ましくない。しかしながら、上述したように、検出操舵角θが所定の操舵角θz未満において、操舵角θに対して、詳しくは操舵角θの絶対値の減少に対して、反力トルクTzを連続的に「0」に収束させる前記式1に従って計算することにより、操舵ハンドル11の中立位置では反力トルクTzを「0」とすることができる。したがって、操舵ハンドル11の中立位置における振動の発生を防止することができる。   Here, in the calculation of the reaction force torque Tz up to the neutral position of the steering handle 11, when the equation 2 is followed, the reaction force torque Tz is obtained even though the steering angle θ of the equation 2 is “0”. Becomes the predetermined value To. At this time, when the driver slightly turns the steering handle 11 from the neutral position, the reaction force torque To causes the steering handle 11 to rotate in the neutral position. Thus, in a situation where the reaction torque Tz is applied at the neutral position of the steering handle 11, vibration is generated in the steering handle 11, which is not preferable. However, as described above, when the detected steering angle θ is less than the predetermined steering angle θz, the reaction force torque Tz is continuously increased with respect to the steering angle θ, specifically, with respect to the decrease in the absolute value of the steering angle θ. By calculating according to the above-described equation 1 to converge to “0”, the reaction force torque Tz can be set to “0” at the neutral position of the steering wheel 11. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of vibration at the neutral position of the steering handle 11.

一方、感覚適合制御部50に入力された操舵角θは、変位−トルク変換部51にて前記式1,2と同様な下記式3,4に従って操舵トルクTdを計算する。この操舵トルクTdの計算においても、式3に関しては、一次関数に限定されるものではなく、操舵角θが「0」のときに操舵トルクTdが「0」となり、かつ、式4の指数関数と連続的に接続される関数であれば、種々の関数を採用することができる。
Td=a・θ (|θ|<θz) …式3
Td=To・exp(K1・θ) (θz≦|θ|) …式4
この場合も、式3中のaは一次関数の傾きを表す定数である。また、式4中のTo,K1は、前記式2と同様な定数である。さらに、前記式3および式4中の操舵角θは、前記検出操舵角θの絶対値を表しているものであるが、検出操舵角θが正であれば定数aおよび定数Toを正の値とするとともに、検出操舵角θが負であれば定数aおよび定数Toを前記正の定数aおよび定数Toと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合も、前記式3,4の演算に代えて、操舵角θに対する操舵トルクTdを記憶した図3に示すような特性の変換テーブルを用いて、操舵トルクTdを計算するようにしてもよい。
On the other hand, the steering angle θ input to the sensory adaptation control unit 50 is calculated by the displacement-torque conversion unit 51 according to the following formulas 3 and 4 similar to the above formulas 1 and 2. In the calculation of the steering torque Td, Equation 3 is not limited to a linear function. When the steering angle θ is “0”, the steering torque Td is “0”, and the exponential function of Equation 4 is used. Various functions can be adopted as long as the functions are continuously connected to each other.
Td = a · θ (| θ | <θz) Equation 3
Td = To · exp (K1 · θ) (θz ≦ | θ |) Equation 4
Also in this case, a in Equation 3 is a constant representing the slope of the linear function. In addition, To and K1 in Expression 4 are constants similar to Expression 2. Further, the steering angle θ in the equations 3 and 4 represents the absolute value of the detected steering angle θ. If the detected steering angle θ is positive, the constant a and the constant To are positive values. If the detected steering angle θ is negative, the constant a and the constant To are set to negative values having the same absolute values as the positive constant a and the constant To. In this case as well, the steering torque Td is calculated using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 3 in which the steering torque Td with respect to the steering angle θ is stored instead of the calculations of the equations 3 and 4. Also good.

この計算された操舵トルクTdは、トルク−横加速度変換部52に供給される。トルク−横加速度変換部52は、運転者が操舵ハンドル11の回動操作により見込んでいる見込み横加速度Gdを、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg未満であれば下記式5に従って計算し、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg以上であれば下記式6に従って計算する。ここで、式5は操舵トルクTdの一次関数式であって操舵トルクTdが「0」のときに見込み横加速度Gdが「0」となる関数である。また、式6は操舵トルクTdのべき乗関数であり、式5と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
Gd=b・Td (|Td|<Tg) …式5
Gd=C・TdK2 (Tg≦|Td|) …式6
ただし、式5中のbは一次関数の傾きを表す定数であり、式6中のC,K2は定数である。また、前記式5,6中の操舵トルクTdは前記式3,4を用いて計算した操舵トルクTdの絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数bおよび定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数bおよび定数Cを前記正の定数bおよび定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合も、前記式5,6の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込み横加速度Gdを記憶した図4に示すような特性の変換テーブルを用いて、見込み横加速度Gdを計算するようにしてもよい。
The calculated steering torque Td is supplied to the torque-lateral acceleration conversion unit 52. The torque-lateral acceleration conversion unit 52 calculates the expected lateral acceleration Gd that the driver expects by turning the steering wheel 11 according to the following formula 5 if the absolute value of the steering torque Td is less than the positive predetermined value Tg. If the absolute value of the steering torque Td is equal to or greater than the positive predetermined value Tg, the calculation is performed according to the following formula 6. Here, Expression 5 is a linear function expression of the steering torque Td, and is a function in which the expected lateral acceleration Gd becomes “0” when the steering torque Td is “0”. Equation 6 is a power function of the steering torque Td, and is continuously connected to Equation 5 at a predetermined value Tg.
Gd = b · Td (| Td | <Tg) Equation 5
Gd = C · Td K2 (Tg ≦ | Td |) Equation 6
However, b in Formula 5 is a constant representing the slope of the linear function, and C and K2 in Formula 6 are constants. Further, the steering torque Td in the equations 5 and 6 represents the absolute value of the steering torque Td calculated using the equations 3 and 4. If the calculated steering torque Td is positive, the constant b If the calculated steering torque Td is negative, the constant b and the constant C are negative values having the same absolute value as the positive constant b and the constant C. In this case as well, the expected lateral acceleration Gd is calculated using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 4 in which the expected lateral acceleration Gd with respect to the steering torque Td is stored, instead of the calculations of the expressions 5 and 6. It may be.

ここで、前記式6について説明しておく。前記式4を用いて操舵トルクTdを消去すると、下記式7に示すようになる。
Gd=C・(To・exp(K1・θ))K2=C・ToK2・exp(K1・K2・θ)=Go・exp(K1・K2・θ) …式7
前記式7において、Goは定数C・ToK2であり、式7は、運転者による操舵ハンドル11の操舵角θに対して見込み横加速度Gdが指数関数的に変化していることを示す。そして、この見込み横加速度Gdは、車内の所定部位への運転者の体の一部の接触によって運転者が知覚し得る物理量であり、前述したウェーバー・ヘフナーの法則に従ったものである。したがって、操舵トルクTdが所定値Tg以上のときに、運転者が、この見込み横加速度Gdに等しい横加速度を知覚しながら操舵ハンドル11を回動操作することができれば、操舵ハンドル11の回動操作と車両の操舵との関係を人間の知覚特性に対応させることができる。
Here, Equation 6 will be described. When the steering torque Td is eliminated using the above equation 4, the following equation 7 is obtained.
Gd = C · (To · exp (K1 · θ)) K2 = C · To K2 · exp (K1 · K2 · θ) = Go · exp (K1 · K2 · θ)
In Equation 7, Go is a constant C · To K2 , and Equation 7 indicates that the expected lateral acceleration Gd varies exponentially with respect to the steering angle θ of the steering wheel 11 by the driver. The expected lateral acceleration Gd is a physical quantity that can be perceived by the driver due to the contact of a part of the driver's body with a predetermined part in the vehicle, and follows the aforementioned Weber-Hefner law. Accordingly, if the driver can turn the steering handle 11 while perceiving a lateral acceleration equal to the expected lateral acceleration Gd when the steering torque Td is equal to or greater than the predetermined value Tg, the turning operation of the steering handle 11 is performed. And the vehicle steering can be made to correspond to human perceptual characteristics.

このように、前記式6(すなわち前記式7)に示された見込み横加速度Gdは操舵ハンドル11の操作量である操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、人間の知覚特性に合ったものである。さらに、運転者による操舵ハンドル11の回動操作にとって最も簡単な方法は操舵ハンドル11を一定速度ω(θ=ω・t)で回動することであり、この回動操作によれば、見込み横加速度Gdは下記式8に示すように時間tに対して指数関数的に変化する。したがって、これからも、前記見込み横加速度Gdに等しい横加速度を知覚しながら操舵ハンドル11を回動操作することができれば、運転者の操舵ハンドル11の回動操作が簡単になることがわかる。
Gd=Go・exp(K0・ω・t) …式8
ただし、K0は、K0=K1・K2の関係にある定数である。
As described above, the expected lateral acceleration Gd shown in the equation 6 (that is, the equation 7) changes exponentially with respect to the steering angle θ, which is the operation amount of the steering wheel 11, and thus human perception. It suits the characteristics. Furthermore, the simplest method for the turning operation of the steering handle 11 by the driver is to turn the steering handle 11 at a constant speed ω (θ = ω · t). The acceleration Gd changes exponentially with respect to time t as shown in the following equation (8). Therefore, it will be understood that if the steering handle 11 can be rotated while perceiving a lateral acceleration equal to the expected lateral acceleration Gd, the driver can easily rotate the steering handle 11.
Gd = Go · exp (K0 · ω · t) ... Equation 8
However, K0 is a constant having a relationship of K0 = K1 · K2.

また、前記式5に示されるように、操舵トルクTdが所定値Tg未満である場合、見込み横加速度Gdは一次関数的に変化する。これは、操舵トルクTdが所定値Tg未満のとき、すなわち操舵角θが「0」近傍(操舵ハンドル11の中立位置近傍)に保たれる場合において、前記式7に従って見込み横加速度Gdを計算した場合には、見込み横加速度Gdが「0」に収束せず、これは現実的でない。しかしながら、前述のように、操舵ハンドル11が中立位置近傍、すなわち操舵トルクTdが所定値Tg未満であれば、見込み横加速度Gdを前記式5に従って計算することにより、操舵ハンドル11が中立位置方向へ回動された場合には、見込み横加速度Gdが「0」に収束するため、この問題は解決される。   Further, as shown in Equation 5, when the steering torque Td is less than the predetermined value Tg, the expected lateral acceleration Gd changes in a linear function. This is because when the steering torque Td is less than the predetermined value Tg, that is, when the steering angle θ is maintained in the vicinity of “0” (near the neutral position of the steering wheel 11), the expected lateral acceleration Gd is calculated according to the equation 7. In this case, the expected lateral acceleration Gd does not converge to “0”, which is not realistic. However, as described above, if the steering handle 11 is in the vicinity of the neutral position, that is, if the steering torque Td is less than the predetermined value Tg, the expected lateral acceleration Gd is calculated according to the above equation 5 to thereby move the steering handle 11 toward the neutral position. When the vehicle is rotated, the expected lateral acceleration Gd converges to “0”, so this problem is solved.

次に、前記式1〜8で用いたパラメータK1,K2,C(所定値K1,K2,C)の決め方について説明しておく。なお、このパラメータK1,K2,Cの決め方についての説明では、前記式1〜8の操舵トルクTdおよび見込み横加速度Gdについては、操舵トルクTおよび横加速度Gとして扱う。前述したウェーバー・ヘフナーの法則によれば、「人間の知覚できる最小の物理量変化ΔSとその時点での物理量Sとの比ΔS/Sは、物理量Sの値によらず一定となり、その比ΔS/Sをウェーバー比という」ことになっている。本発明者等は、操舵トルクおよび横加速度に関し、前記ウェーバー・ヘフナーの法則が成立することを確認するとともに、ウェーバー比を決定するために、次のような実験を、男女、年齢、車両の運転歴などの異なる種々の人間に対して行った。   Next, how to determine the parameters K1, K2, and C (predetermined values K1, K2, and C) used in Expressions 1 to 8 will be described. In the description of how to determine the parameters K1, K2, and C, the steering torque Td and the expected lateral acceleration Gd in the expressions 1 to 8 are handled as the steering torque T and the lateral acceleration G. According to the aforementioned Weber-Hefner law, “the ratio ΔS / S between the minimum physical quantity change ΔS perceivable by humans and the physical quantity S at that time is constant regardless of the value of the physical quantity S, and the ratio ΔS / S is called the Weber ratio. The present inventors confirmed that the above-mentioned Weber-Hefner's law is established with respect to steering torque and lateral acceleration, and in order to determine the Weber ratio, the following experiments were conducted for men and women, age, and vehicle driving. I went to various people with different histories.

操舵トルクに関しては、車両の操舵ハンドルにトルクセンサを組付け、操舵ハンドルに検査用のトルクを外部から付与するとともに同検査用トルクを種々の態様で変化させながら、この検査用トルクに抗して人間が操舵ハンドルに操作力を加えて同操舵ハンドルを回転させないように調整する人間の操舵トルク調整能力を計測した。すなわち、前記状況下で、ある時点での検出操舵トルクをTとし、同検出操舵トルクTからの変化を知覚し得る最小の操舵トルク変化量をΔTとしたときの比の値ΔT/Tすなわちウェーバー比を種々の人間に対して計測した。この実験の結果によれば、操舵ハンドルの操作方向、操舵ハンドルを把持する手の状態、検査用トルクの大きさおよび方向によらず、種々の人間に対してウェーバー比ΔT/Tはほぼ一定の値αとなった。   Regarding the steering torque, a torque sensor is assembled to the steering handle of the vehicle, and an inspection torque is applied to the steering handle from the outside and the inspection torque is changed in various manners against this inspection torque. We measured the ability of the human to adjust the steering torque to adjust the steering handle so that it does not rotate by applying an operating force to the steering handle. That is, in the above situation, the value of the ratio ΔT / T, that is, Weber, where T is the detected steering torque at a certain time and ΔT is the minimum amount of change in steering torque that can be perceived as a change from the detected steering torque T. The ratio was measured for various humans. According to the results of this experiment, the Weber ratio ΔT / T is almost constant for various humans regardless of the direction of operation of the steering wheel, the state of the hand holding the steering wheel, and the magnitude and direction of the inspection torque. The value α was obtained.

横加速度に関しては、運転席の側方に壁部材を設けて同壁部材に人間の肩の押圧力を検出する力センサを組付け、人間に操舵ハンドルを把持させるとともに壁部材の力センサに肩を接触させ、壁部材に検査用の力を人間に対して横方向に外部から付与するとともに同検査用の力を種々の態様で変化させながら、この検査用の力に抗して人間が壁部材を押して壁部材が移動しないように調整する、すなわち姿勢を維持する人間の横力調整能力を計測した。すなわち、前記状況下で、ある時点での外部からの横力に耐えて姿勢を維持する検出力をFとし、同検出力Fからの変化を知覚し得る最小の力変化量をΔFしたときの比の値ΔF/Fすなわちウェーバー比を種々の人間に対して計測した。この実験の結果によれば、壁部材に付与される基準力の大きさおよび方向によらず、種々の人間に対してウェーバー比ΔF/Fはほぼ一定の値βとなった。   Regarding the lateral acceleration, a wall member is provided on the side of the driver's seat, and a force sensor for detecting the pressing force of the human shoulder is assembled to the wall member to allow the human to grasp the steering handle and to the wall member force sensor. The wall is applied to the wall member with the inspection force from the outside in the lateral direction, and the wall is against the inspection force while changing the inspection force in various modes. We adjusted the lateral force adjustment ability of the human to push the member so that the wall member does not move, that is, maintain the posture. That is, under the above situation, when F is the detection force that can withstand lateral force from the outside at a certain time and maintain the posture, and ΔF is the minimum force change amount that can perceive the change from the detection force F The ratio value ΔF / F, the Weber ratio, was measured for various humans. According to the results of this experiment, the Weber ratio ΔF / F was a substantially constant value β for various people regardless of the magnitude and direction of the reference force applied to the wall member.

一方、前記式4を微分するとともに、同微分した式において式4を考慮すると、下記式9が成立する。
ΔT=To・exp(K1・θ)・K1・Δθ=T・K1・Δθ …式9
この式9を変形するとともに、前記実験により求めた操舵トルクに関するウェーバー比ΔT/TをKtとすると、下記式10が成立する。
K1=ΔT/(T・Δθ)=Kt/Δθ …式10
On the other hand, when the equation 4 is differentiated and the equation 4 is considered in the differentiated equation, the following equation 9 is established.
ΔT = To ・ exp (K1 ・ θ) ・ K1 ・ Δθ = T ・ K1 ・ Δθ
When the equation 9 is modified and the Weber ratio ΔT / T related to the steering torque obtained by the experiment is Kt, the following equation 10 is established.
K1 = ΔT / (T · Δθ) = Kt / Δθ Equation 10

また、最大操舵トルクをTmaxとすれば、前記式4より下記式11が成立する。
Tmax=To・exp(K1・θmax) …式11
この式11を変形すれば、下記式12が成立する。
K1=log(Tmax/To)/θmax …式12
そして、前記式10および式12から下記式13が導かれる。
Δθ=Kt/K1=Kt・θmax/log(Tmax/To) …式13
この式13において、Ktは操舵トルクTのウェーバー比であり、θmaxは操舵角の最大値であり、Tmaxは操舵トルクの最大値であり、Toは人間が知覚し得る最小操舵トルクに対応するものであり、これらの値Kt,θmax,Tmax,Toはいずれも実験およびシステムによって決定される定数であるので、前記微分値Δθと前記式13を用いて計算できる。そして、この微分値Δθとウェーバー比Ktを用いて、前記式10に基づいて所定値(係数)K1も計算できる。
If the maximum steering torque is Tmax, the following equation 11 is established from the above equation 4.
Tmax = To · exp (K1 · θmax) Equation 11
If this equation 11 is modified, the following equation 12 is established.
K1 = log (Tmax / To) / θmax Equation 12
Then, the following equation 13 is derived from the equations 10 and 12.
Δθ = Kt / K1 = Kt · θmax / log (Tmax / To) (13)
In Equation 13, Kt is the Weber ratio of the steering torque T, θmax is the maximum value of the steering angle, Tmax is the maximum value of the steering torque, and To corresponds to the minimum steering torque that can be perceived by humans. Since these values Kt, θmax, Tmax, and To are constants determined by experiments and the system, they can be calculated using the differential value Δθ and the equation (13). A predetermined value (coefficient) K1 can also be calculated based on the equation 10 using the differential value Δθ and the Weber ratio Kt.

また、前記式6を微分するとともに、同微分した式において式6を考慮すると、下記式14が成立する。
ΔG=C・K2・TK2-1・ΔT=G・K2・ΔT/T …式14
この式14を変形し、かつ前記実験により求めた操舵トルクに関するウェーバー比ΔT/TをKtとするとともに、横加速度に関するウェーバー比ΔF/FをKaとすると下記式15,16が成立する。
ΔG/G=K2・ΔT/T …式15
K2=Ka/Kt …式16
この式16において、Ktは操舵トルクに関するウェーバー比であるとともに、Kaは横加速度に関するウェーバー比であって、共に定数として与えられるものであるので、これらのウェーバー比Kt,Kaを用いて、前記式16に基づいて係数K2も計算できる。
In addition, when the expression 6 is differentiated and the expression 6 is considered in the differentiated expression, the following expression 14 is established.
ΔG = C · K2 · T K2-1 · ΔT = G · K2 · ΔT / T Equation 14
When Expression 14 is modified and the Weber ratio ΔT / T related to the steering torque obtained by the above experiment is Kt, and the Weber ratio ΔF / F related to the lateral acceleration is Ka, the following Expressions 15 and 16 are established.
ΔG / G = K2 · ΔT / T Equation 15
K2 = Ka / Kt ... Formula 16
In Equation 16, Kt is the Weber ratio related to the steering torque, and Ka is the Weber ratio related to the lateral acceleration, both of which are given as constants. Therefore, using these Weber ratios Kt and Ka, The coefficient K2 can also be calculated based on 16.

また、横加速度の最大値をGmaxとし、操舵トルクの最大値をTmaxとすれば、前記式6から下記式17が導かれる。
C=Gmax/TmaxK2 …式17
そして、この式17においては、GmaxおよびTmaxは実験及びシステムによって決定される定数であり、かつK2は前記式16によって計算されるものであるので、定数(係数)Cも計算できる。
If the maximum value of the lateral acceleration is Gmax and the maximum value of the steering torque is Tmax, the following expression 17 is derived from the expression 6.
C = Gmax / Tmax K2 Equation 17
In Equation 17, Gmax and Tmax are constants determined by experiments and systems, and K2 is calculated by Equation 16, so that a constant (coefficient) C can also be calculated.

以上のように、操舵角θの最大値θmax、操舵トルクTの最大値Tmax、横加速度Gの最大値Gmax、最小操舵トルクTo,最小感知横加速度Go,操舵トルクTに関するウェーバー比Kt、および横加速度に関するウェーバー比Kaを、実験およびシステムによって決定すれば、前記式1〜7における係数K1、K2,Cを予め計算により決定しておくことができる。したがって、変位−トルク変換部41,51およびトルク−横加速度変換部52においては、前記式1〜7を用いて、運転者の知覚特性に合った反力トルクTz、操舵トルクTdおよび見込み横加速度Gdを計算できる。   As described above, the maximum value θmax of the steering angle θ, the maximum value Tmax of the steering torque T, the maximum value Gmax of the lateral acceleration G, the minimum steering torque To, the minimum sensed lateral acceleration Go, the Weber ratio Kt regarding the steering torque T, and the lateral If the Weber ratio Ka relating to acceleration is determined by experiments and systems, the coefficients K1, K2, and C in the equations 1 to 7 can be determined in advance by calculation. Therefore, in the displacement-torque conversion units 41 and 51 and the torque-lateral acceleration conversion unit 52, the reaction torque Tz, the steering torque Td, and the expected lateral acceleration that match the driver's perceptual characteristics are obtained using the equations 1-7. Gd can be calculated.

ふたたび、図2の説明に戻ると、トルク−横加速度変換部52にて計算された見込み横加速度Gdは、転舵角変換部53に供給される。転舵角変換部53は、見込み横加速度Gdを発生するのに必要な左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δdを計算するものであり、図5に示すように車速Vに応じて変化して見込み横加速度Gdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪FW1,FW2の転舵角δと横加速度Gとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部53は、このテーブルを参照して、前記入力した見込み横加速度Gdと車速センサ33から入力した検出車速Vとに対応した目標転舵角δdを計算する。また、前記テーブルに記憶されている横加速度G(見込み横加速度Gd)と目標転舵角δdはいずれも正であるが、転舵角変換部53から供給される見込み横加速度Gdが負であれば、出力される目標転舵角δdも負となる。   Returning to the description of FIG. 2 again, the expected lateral acceleration Gd calculated by the torque-lateral acceleration conversion unit 52 is supplied to the turning angle conversion unit 53. The turning angle conversion unit 53 calculates the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1 and FW2 necessary for generating the expected lateral acceleration Gd, and changes according to the vehicle speed V as shown in FIG. And a table representing a change characteristic of the target turning angle δd with respect to the expected lateral acceleration Gd. This table is a set of data collected by running the vehicle while changing the vehicle speed V and actually measuring the turning angle δ and the lateral acceleration G of the left and right front wheels FW1, FW2. Then, the turning angle conversion unit 53 refers to this table and calculates a target turning angle δd corresponding to the input expected lateral acceleration Gd and the detected vehicle speed V input from the vehicle speed sensor 33. Further, the lateral acceleration G (expected lateral acceleration Gd) and the target turning angle δd stored in the table are both positive, but the expected lateral acceleration Gd supplied from the turning angle conversion unit 53 is negative. In this case, the output target turning angle δd is also negative.

なお、目標転舵角δdは下記式18に示すように車速Vと横加速度Gの関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、下記式18の演算の実行によっても計算することができる。
δd=L・(1+A・V2)・Gd/V2 …式18
ただし、前記式18中のLはホイールベースを示す予め決められた所定値であり、Aは予め決められた所定値である。
Since the target turning angle δd is a function of the vehicle speed V and the lateral acceleration G as shown in the following equation 18, it can be calculated by executing the operation of the following equation 18 instead of referring to the table. it can.
δd = L · (1 + A · V 2 ) · Gd / V 2 Equation 18
However, L in the formula 18 is a predetermined value indicating a wheel base, and A is a predetermined value.

この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部60の転舵角補正部61に供給される。転舵角補正部61は、トルク−横加速度変換部52から見込み横加速度Gdを入力するとともに、横加速度センサ34によって検出された実横加速度Gをも入力しており、下記式19の演算を実行して入力した目標転舵角δdを補正し、補正目標転舵角δdaを計算する。
δda=δd+K3・(Gd−G) …式19
ただし、係数K3は予め決められた正の定数であり、実横加速度Gが見込み横加速度Gdに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実横加速度Gが見込み横加速度Gdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込み横加速度Gdに必要な左右前輪FW1,FW2の転舵角がより精度よく確保される。
The calculated target turning angle δd is supplied to the turning angle correction unit 61 of the turning control unit 60. The turning angle correction unit 61 receives the expected lateral acceleration Gd from the torque-lateral acceleration conversion unit 52 and also the actual lateral acceleration G detected by the lateral acceleration sensor 34, and calculates the following equation (19). The target turning angle δd input after execution is corrected, and the corrected target turning angle δda is calculated.
δda = δd + K3 · (Gd−G) Equation 19
However, the coefficient K3 is a predetermined positive constant, and when the actual lateral acceleration G is less than the expected lateral acceleration Gd, the coefficient K3 is corrected so that the absolute value of the corrected target turning angle δda is increased. Further, when the actual lateral acceleration G exceeds the expected lateral acceleration Gd, the absolute value of the corrected target turning angle δda is corrected. By this correction, the turning angles of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for the expected lateral acceleration Gd are more accurately ensured.

この計算された補正目標転舵角δdaは、駆動制御部62に供給される。駆動制御部62は、転舵角センサ32によって検出された実転舵角δを入力し、左右前輪FW1,FW2が補正目標転舵角δdaに転舵されるように転舵アクチュエータ21内の電動モータの回転をフィードバック制御する。また、駆動制御部62は、駆動回路37から同電動モータに流れる駆動電流も入力し、転舵トルクに対応した大きさの駆動電流が同電動モータに適切に流れるように駆動回路37をフィードバック制御する。この転舵アクチュエータ21内の電動モータの駆動制御により、同電動モータの回転は、転舵出力軸22を介してピニオンギア23に伝達され、ピニオンギア23によりラックバー24を軸線方向に変位させる。そして、このラックバー24の軸線方向の変位により、左右前輪FW1,FW2は補正目標転舵角δdaに転舵される。   The calculated corrected target turning angle δda is supplied to the drive control unit 62. The drive control unit 62 inputs the actual turning angle δ detected by the turning angle sensor 32, and electrically drives the turning actuator 21 so that the left and right front wheels FW1, FW2 are turned to the corrected target turning angle δda. Feedback control of motor rotation. The drive control unit 62 also inputs a drive current that flows from the drive circuit 37 to the electric motor, and feedback-controls the drive circuit 37 so that a drive current having a magnitude corresponding to the steering torque appropriately flows to the electric motor. To do. By the drive control of the electric motor in the steering actuator 21, the rotation of the electric motor is transmitted to the pinion gear 23 via the steering output shaft 22, and the rack bar 24 is displaced in the axial direction by the pinion gear 23. Then, due to the displacement of the rack bar 24 in the axial direction, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda.

上記作動説明からも理解できるように、上記第1実施形態によれば、操舵ハンドル11に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部51によって操舵トルクTdに変換されるとともに、同変換された操舵トルクTdはトルク−横加速度変換部52によって見込み横加速度Gdに変換され、転舵角変換部53、転舵角補正部61および駆動制御部62により、左右前輪FW1,FW2は見込み横加速度Gdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。この場合、操舵角θが所定の操舵角θz未満であるときには、前記式1,3に従って操舵トルクTd(反力トルクTz)を「0」に収束させることができるため、操舵ハンドル11の中立位置付近すなわち操舵角θが「0」付近での回動方向への振動の発生を防止することができる。また、前記式1,2または前記式3,4が操舵角θzにて連続的に接続されているため、操舵角θzにて切り替わる際には、滑らかに変化する。これにより、運転者は、この切り替わりに起因する違和感を覚えることがない。   As can be understood from the above description of operation, according to the first embodiment, the steering angle θ as the operation input value of the driver with respect to the steering handle 11 is converted into the steering torque Td by the displacement-torque converter 51. The converted steering torque Td is converted to the expected lateral acceleration Gd by the torque-lateral acceleration conversion unit 52, and the left and right front wheels FW1, FW2 are converted by the turning angle conversion unit 53, the turning angle correction unit 61, and the drive control unit 62. Is steered to the corrected target turning angle δda required for generating the expected lateral acceleration Gd. In this case, when the steering angle θ is less than the predetermined steering angle θz, the steering torque Td (reaction force torque Tz) can be converged to “0” according to the equations 1 and 3, so that the neutral position of the steering handle 11 is reached. It is possible to prevent the occurrence of vibration in the rotation direction near the steering angle θ near “0”. In addition, since the formulas 1 and 2 or the formulas 3 and 4 are continuously connected at the steering angle θz, when switching at the steering angle θz, they change smoothly. As a result, the driver does not feel uncomfortable due to this switching.

そして、操舵トルクTdは、反力トルクTzと等しいため、反力アクチュエータ13の作用によって運転者が操舵ハンドル11から知覚し得る物理量であるとともに、操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作できる。また、左右前輪FW1,FW2の転舵によって車両に発生する実横加速度Gも知覚し得る物理量であるとともに、この実横加速度Gは見込み横加速度Gdと等しくなるように制御される。さらに、この見込み横加速度Gdも運転者が入力した操舵角θから計算される操舵トルクTdに対してべき乗関数的(式6を式7に変形することにより操舵角θに対して指数関数的)に変化する。したがって、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った横加速度を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作して、車両を旋回させることができる。その結果、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドル11を操作できるので、車両の運転が簡単になる。   Since the steering torque Td is equal to the reaction force torque Tz, the steering torque Td is a physical quantity that can be perceived by the driver from the steering handle 11 by the action of the reaction force actuator 13 and changes exponentially with respect to the steering angle θ. Therefore, the driver can turn the steering handle 11 according to the human perceptual characteristic while feeling the reaction force according to the Weber-Hefner law. The actual lateral acceleration G generated in the vehicle by turning the left and right front wheels FW1 and FW2 is a physical quantity that can be perceived, and the actual lateral acceleration G is controlled to be equal to the expected lateral acceleration Gd. Further, the expected lateral acceleration Gd is also a power function with respect to the steering torque Td calculated from the steering angle θ input by the driver (exponential function with respect to the steering angle θ by transforming the expression 6 into the expression 7). To change. Accordingly, the driver can turn the steering wheel 11 by turning the steering handle 11 according to the human perceptual characteristic while feeling the lateral acceleration according to the Weber-Hefner law. As a result, the driver can operate the steering handle 11 in accordance with human perceptual characteristics, and thus driving of the vehicle is simplified.

また、転舵角補正部61は、車両に実際に発生している実横加速度Gが操舵ハンドル11の操舵角θに正確に対応するように目標転舵角δdを補正するので、車両には操舵ハンドル11の操舵角θに正確に対応した実横加速度Gが発生する。その結果、運転者は、人間の知覚特性により正確に合った実横加速度を知覚しながら、操舵ハンドル11を操作できるようになるので、車両の運転がさらに簡単になる。   Further, the turning angle correction unit 61 corrects the target turning angle δd so that the actual lateral acceleration G actually generated in the vehicle accurately corresponds to the steering angle θ of the steering handle 11, so that the vehicle An actual lateral acceleration G accurately corresponding to the steering angle θ of the steering handle 11 is generated. As a result, the driver can operate the steering wheel 11 while perceiving the actual lateral acceleration that more accurately matches the human perceptual characteristics, so that the driving of the vehicle is further simplified.

次に、操舵ハンドル11の操作入力値として操舵トルクTを利用するようにした上記第1実施形態の変形例について説明する。この変形例においては、図1に破線で示すように、操舵入力軸12に組み付けられて操舵ハンドル11に入力された操舵トルクを検出するとともに、同検出された操舵トルクを操舵トルクTとして出力する操舵トルクセンサ38を備えている。他の構成については上記第1実施形態と同じであるが、電子制御ユニット35にて実行されるコンピュータプログラムは上記第1実施形態の場合と若干異なる。   Next, a modification of the first embodiment in which the steering torque T is used as the operation input value of the steering handle 11 will be described. In this modified example, as indicated by a broken line in FIG. 1, the steering torque that is assembled to the steering input shaft 12 and input to the steering handle 11 is detected, and the detected steering torque is output as the steering torque T. A steering torque sensor 38 is provided. Other configurations are the same as those in the first embodiment, but the computer program executed by the electronic control unit 35 is slightly different from that in the first embodiment.

この変形例の場合には、前記コンピュータプログラムを表す図2の機能ブロック図において、変位−トルク変換部51は設けられておらず、トルク−横加速度変換部52が、上記第1実施形態における変位−トルク変換部51にて計算される操舵トルクTdに代えて、操舵トルクセンサ38によって検出された操舵トルクTを用いた式5,6の演算の実行により見込み横加速度Gdを計算する。このとき、出力される操舵トルクTは、入力された操舵トルクに対して、前記式3,4と同様の計算を実行して出力される。なお、この場合も、式5,6の演算の実行に代え、図4に示す特性を表すテーブルを用いて見込み横加速度Gdを計算するようにしてもよい。また、電子制御ユニット35にて実行される他のプログラム処理については上記第1実施形態の場合と同じである。   In the case of this modification, in the functional block diagram of FIG. 2 representing the computer program, the displacement-torque conversion unit 51 is not provided, and the torque-lateral acceleration conversion unit 52 is the displacement in the first embodiment. -Instead of the steering torque Td calculated by the torque converter 51, the expected lateral acceleration Gd is calculated by executing the calculations of equations 5 and 6 using the steering torque T detected by the steering torque sensor 38. At this time, the output steering torque T is output by executing the same calculation as in the equations 3 and 4 with respect to the input steering torque. In this case as well, the expected lateral acceleration Gd may be calculated using a table representing the characteristics shown in FIG. The other program processing executed by the electronic control unit 35 is the same as that in the first embodiment.

この変形例によれば、操舵ハンドル11に対する運転者の操作入力値としての操舵トルクTがトルク−横加速度変換部52によって見込み横加速度Gdに変換され、転舵角変換部53、転舵角補正部61および駆動制御部62により、左右前輪FW1,FW2は見込み横加速度Gdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。そして、この場合も、操舵トルクTは運転者が操舵ハンドル11から知覚し得る物理量であるとともに、操舵トルクTに対して見込み横加速度Gdはべき乗関数的(式6を式7に変形することにより指数関数的)に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作できる。したがって、この変形例においても、上記第1実施形態の場合と同様に、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った横加速度を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作して、車両を旋回させることができるので、上記第1実施形態の場合と同様な効果が期待される。   According to this modification, the steering torque T as an operation input value of the driver for the steering handle 11 is converted into the expected lateral acceleration Gd by the torque-lateral acceleration conversion unit 52, and the turning angle conversion unit 53, the turning angle correction. By the unit 61 and the drive control unit 62, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda necessary for generating the expected lateral acceleration Gd. Also in this case, the steering torque T is a physical quantity that can be perceived by the driver from the steering handle 11, and the expected lateral acceleration Gd with respect to the steering torque T is a power function function (by transforming Expression 6 into Expression 7). Therefore, the driver can turn the steering wheel 11 according to human perceptual characteristics while feeling a reaction force according to the Weber-Hefner law. Accordingly, also in this modified example, as in the case of the first embodiment, the driver rotates the steering handle 11 according to the human perceptual characteristics while feeling the lateral acceleration according to the Weber-Hefner law, Since the vehicle can be turned, the same effect as in the case of the first embodiment is expected.

さらに、上記第1実施形態による車両の操舵制御と、前記変形例による車両の操舵制御とを切り替え可能にしてもよい。すなわち、操舵角センサ31と操舵トルクセンサ38の両方を備え、上記第1実施形態のように変位−トルク変換部51にて計算される操舵トルクTdを用いて見込み横加速度Gdを計算する場合と、操舵トルクセンサ38によって出力された操舵トルクTを用いて見込み横加速度Gdを計算する場合とを切り替えて利用可能とすることもできる。この場合、前記切り替えを、運転者の意思により、または車両の運動状態に応じて自動的に切り替えるようにするとよい。   Furthermore, the vehicle steering control according to the first embodiment and the vehicle steering control according to the modification may be switchable. That is, both the steering angle sensor 31 and the steering torque sensor 38 are provided, and the estimated lateral acceleration Gd is calculated using the steering torque Td calculated by the displacement-torque conversion unit 51 as in the first embodiment. It is also possible to switch between the case where the expected lateral acceleration Gd is calculated using the steering torque T output by the steering torque sensor 38 and to make it usable. In this case, the switching may be performed automatically according to the driver's intention or according to the motion state of the vehicle.

また、上記第1実施形態においては、転舵角補正部61が、見込み横加速度Gdと実横加速度Gとの差Gd−Gに応じて目標転舵角δdを補正するようにした。しかし、これに代え、または加えて、転舵角補正部61が、見込み横加速度Gdに対応した見込みヨーレートγdと実ヨーレートγとの差γd−γに応じて目標転舵角δdを補正するようにしてもよい。この場合、見込みヨーレートγdを、見込み横加速度Gdおよび車速Vを用いて下記式20の演算により計算する。
γd=Gd/V …式20
In the first embodiment, the turning angle correction unit 61 corrects the target turning angle δd according to the difference Gd−G between the expected lateral acceleration Gd and the actual lateral acceleration G. However, instead or in addition, the turning angle correction unit 61 corrects the target turning angle δd according to the difference γd−γ between the expected yaw rate γd corresponding to the expected lateral acceleration Gd and the actual yaw rate γ. It may be. In this case, the expected yaw rate γd is calculated by the calculation of Expression 20 below using the expected lateral acceleration Gd and the vehicle speed V.
γd = Gd / V Equation 20

そして、この計算した見込みヨーレートγdと、図1に破線で示すようにヨーレートセンサ39によって検出された実ヨーレートγとを用いた下記式21に基づいて補正目標転舵角δdaを計算するようにすればよい。
δda=δd+K4・(γd−γ) …式21
ただし、係数K4は予め決められた正の定数であり、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込みヨーレートγdに必要な左右前輪FW1,FW2の転舵角がより精度よく確保される。
Then, the corrected target turning angle δda is calculated based on the following equation 21 using the calculated expected yaw rate γd and the actual yaw rate γ detected by the yaw rate sensor 39 as indicated by a broken line in FIG. That's fine.
δda = δd + K4 · (γd−γ) Equation 21
However, the coefficient K4 is a predetermined positive constant, and when the actual yaw rate γ is less than the expected yaw rate γd, the coefficient K4 is corrected so that the absolute value of the corrected target turning angle δda becomes larger. Further, when the actual yaw rate γ exceeds the expected yaw rate γd, the correction target turning angle δda is corrected to be smaller. By this correction, the turning angles of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for the expected yaw rate γd are more accurately ensured.

b.第2実施形態
次に、上記第1実施形態における運動状態量としての横加速度に代えて、ヨーレートを用いた本発明の第2実施形態について説明する。この第2実施形態においては、図1に破線で示すように、上記第1実施形態における横加速度センサ34に代えて、運転者が知覚し得る運動状態量である実ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ39を備えている。他の構成については上記第1実施形態と同じであるが、電子制御ユニット35にて実行されるコンピュータプログラムは上記第1実施形態の場合と若干異なる。
b. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention using a yaw rate instead of the lateral acceleration as the motion state quantity in the first embodiment will be described. In the second embodiment, as indicated by a broken line in FIG. 1, instead of the lateral acceleration sensor 34 in the first embodiment, a yaw rate sensor that detects an actual yaw rate γ that is a motion state quantity that can be perceived by the driver. 39 is provided. Other configurations are the same as those in the first embodiment, but the computer program executed by the electronic control unit 35 is slightly different from that in the first embodiment.

この第2実施形態においては、電子制御ユニット35にて実行されるコンピュータプログラムが図6の機能ブロック図により示されている。この場合、感覚適合制御部50において、変位−トルク変換部51は上記第1実施形態と同様に機能するが、上記第1実施形態のトルク−横加速度変換部52に代えてトルク−ヨーレート変換部54が設けられている。   In the second embodiment, the computer program executed by the electronic control unit 35 is shown by the functional block diagram of FIG. In this case, in the sensory adaptation control unit 50, the displacement-torque conversion unit 51 functions in the same manner as in the first embodiment, but instead of the torque-lateral acceleration conversion unit 52 in the first embodiment, a torque-yaw rate conversion unit. 54 is provided.

このトルク−ヨーレート変換部54は、変位−トルク変換部51にて計算された操舵トルクTdを用いて、運転者が操舵ハンドル11の回動操作により見込んでいる見込みヨーレートγdを、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg未満であれば下記式22に従って計算し、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg以上であれば下記式23に従って計算する。ここで、式22は上記第1実施形態と同じく操舵トルクTdの一次関数式であって操舵トルクTdが「0」のときに見込みヨーレートγdが「0」となる関数である。また、式23は上記実施形態と同じく操舵トルクTdのべき乗関数であり、式22と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
γd=b・Td (|Td|<Tg) …式22
γd=C・TdK2 (Tg≦|Td|) …式23
ただし、式22中のbは一次関数の傾きを表す定数であり、式23中のC,K2は,上記第1実施形態と同じく定数である。また、前記式22,23中の操舵トルクTdは前記式3,4を用いて計算された操舵トルクTdの絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数bおよび定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数Cを前記正の定数bおよび定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合も、前記式22,23の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込みヨーレートγdを記憶した図7に示すような特性の変換テーブルを用いて、見込みヨーレートγdを計算するようにしてもよい。
The torque-yaw rate conversion unit 54 uses the steering torque Td calculated by the displacement-torque conversion unit 51 to calculate the expected yaw rate γd that the driver expects from the turning operation of the steering handle 11 to the steering torque Td. If the absolute value is less than the positive predetermined value Tg, the calculation is performed according to the following formula 22. If the absolute value of the steering torque Td is greater than the positive predetermined value Tg, the calculation is performed according to the following formula 23. Here, Expression 22 is a linear function expression of the steering torque Td as in the first embodiment, and is a function in which the expected yaw rate γd becomes “0” when the steering torque Td is “0”. Further, Expression 23 is a power function of the steering torque Td as in the above embodiment, and is continuously connected to Expression 22 with a predetermined value Tg.
γd = b · Td (| Td | <Tg) Equation 22
γd = C · Td K2 (Tg ≦ | Td |) Equation 23
However, b in Expression 22 is a constant representing the slope of the linear function, and C and K2 in Expression 23 are constants as in the first embodiment. The steering torque Td in the equations 22 and 23 represents the absolute value of the steering torque Td calculated using the equations 3 and 4. If the calculated steering torque Td is positive, a constant is obtained. If b and the constant C are positive values, and the calculated steering torque Td is negative, the constant C is a negative value having the same absolute value as the positive constant b and the constant C. In this case, the expected yaw rate γd is calculated using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 7 in which the expected yaw rate γd with respect to the steering torque Td is stored instead of the calculations of the equations 22 and 23. Also good.

また、転舵角変換部55は、見込みヨーレートγdを発生するのに必要な左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δdを計算するものであり、図8に示すように車速Vに応じて変化して見込みヨーレートγdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪FW1,FW2の転舵角δとヨーレートγとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部55は、このテーブルを参照して、前記入力した見込みヨーレートγdと車速センサ33から入力した検出車速Vに対応した目標転舵角δdを計算する。また、前記テーブルに記憶されているヨーレートγ(見込みヨーレートγd)と目標転舵角δdはいずれも正であるが、トルク−ヨーレート変換部54から供給される見込みヨーレートγdが負であれば、出力される目標転舵角δdも負となる。   Further, the turning angle conversion unit 55 calculates the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for generating the expected yaw rate γd, and changes according to the vehicle speed V as shown in FIG. And a table representing the change characteristic of the target turning angle δd with respect to the expected yaw rate γd. This table is a set of data collected by actually measuring the turning angle δ and the yaw rate γ of the left and right front wheels FW1 and FW2 while running the vehicle while changing the vehicle speed V. Then, the turning angle conversion unit 55 calculates the target turning angle δd corresponding to the input expected yaw rate γd and the detected vehicle speed V input from the vehicle speed sensor 33 with reference to this table. The yaw rate γ (estimated yaw rate γd) and the target turning angle δd stored in the table are both positive, but if the expected yaw rate γd supplied from the torque-yaw rate converter 54 is negative, the output The target turning angle δd to be performed is also negative.

なお、目標転舵角δdは下記式24に示すように車速Vとヨーレートγの関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、下記式24の演算の実行によっても計算することができる。
δd=L・(1+A・V2)・γd/V …式24
ただし、前記式24においても、Lはホイールベースを示す予め決められた所定値であり、Aは予め決められた所定値である。
Since the target turning angle δd is a function of the vehicle speed V and the yaw rate γ as shown in the following formula 24, it can be calculated by executing the calculation of the following formula 24 instead of referring to the table. .
δd = L · (1 + A · V 2 ) · γd / V Equation 24
However, also in the formula 24, L is a predetermined value indicating the wheel base, and A is a predetermined value.

この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部60の転舵角補正部63に供給される。転舵角補正部63は、トルク−ヨーレート変換部54から見込みヨーレートγdを入力するとともに、ヨーレートセンサ39によって検出された実ヨーレートγをも入力しており、下記式25の演算を実行して、入力した目標転舵角δdを補正して補正目標転舵角δdaを計算する。
δda=δd+K5・(γd−γ) …式25
ただし、係数K5は予め決められた正の定数であり、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込みヨーレートγdに必要な左右前輪FW1,FW2の転舵角δがより精度よく確保される。
The calculated target turning angle δd is supplied to the turning angle correction unit 63 of the turning control unit 60. The turning angle correction unit 63 receives the expected yaw rate γd from the torque-yaw rate conversion unit 54 and also the actual yaw rate γ detected by the yaw rate sensor 39, and executes the calculation of the following equation 25. The corrected target turning angle δda is calculated by correcting the input target turning angle δd.
δda = δd + K5 · (γd−γ) Equation 25
However, the coefficient K5 is a predetermined positive constant. When the actual yaw rate γ is less than the expected yaw rate γd, the coefficient K5 is corrected so that the absolute value of the corrected target turning angle δda becomes larger. Further, when the actual yaw rate γ exceeds the expected yaw rate γd, the correction target turning angle δda is corrected to be smaller. By this correction, the turning angle δ of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for the expected yaw rate γd is more accurately ensured.

また、電子制御ユニット35にて実行される他のプログラム処理については上記第1実施形態の場合と同じである。そして、図6の機能ブロック図において、上記第1実施形態の図2と同じ符号を付してその説明を省略する。   The other program processing executed by the electronic control unit 35 is the same as that in the first embodiment. In the functional block diagram of FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. 2 of the first embodiment are given, and the description thereof is omitted.

そして、上記説明した第2実施形態においても、操舵ハンドル11に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部51によって操舵トルクTdに変換されるとともに、同変換された操舵トルクTdはトルク−ヨーレート変換部54によって見込みヨーレートγdに変換され、転舵角変換部55、転舵角補正部63および駆動制御部62により、左右前輪FW1,FW2は見込みヨーレートγdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。この場合も、操舵角θが所定の操舵角θz未満であるときには、前記式1,3に従って操舵トルクTd(反力トルクTz)を「0」に収束させることができるため、操舵ハンドル11の中立位置付近すなわち操舵角θが「0」付近での回動方向への振動の発生を防止することができる。また、前記式1,2または前記式3,4が操舵角θzにて連続的に接続されているため、操舵角θzにて切り替わる際には、滑らかに変化する。これにより、運転者は、この切り替わりに起因する違和感を覚えることがない。   Also in the second embodiment described above, the steering angle θ as an operation input value of the driver with respect to the steering handle 11 is converted into the steering torque Td by the displacement-torque converter 51, and the converted steering torque is also converted. Td is converted into the expected yaw rate γd by the torque-yaw rate conversion unit 54, and the left and right front wheels FW1, FW2 are necessary for generating the expected yaw rate γd by the turning angle conversion unit 55, the turning angle correction unit 63, and the drive control unit 62. The vehicle is steered to the corrected target turning angle δda. Also in this case, when the steering angle θ is less than the predetermined steering angle θz, the steering torque Td (reaction force torque Tz) can be converged to “0” according to the equations 1 and 3, so that the steering handle 11 is neutral. It is possible to prevent the occurrence of vibration in the rotation direction near the position, that is, when the steering angle θ is near “0”. In addition, since the formulas 1 and 2 or the formulas 3 and 4 are continuously connected at the steering angle θz, when switching at the steering angle θz, they change smoothly. As a result, the driver does not feel uncomfortable due to this switching.

そして、この場合も、操舵トルクTdは、反力トルクTzと等しいため、反力アクチュエータ13の作用によって運転者が操舵ハンドル11から知覚し得る物理量であるとともに、操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作できる。   Also in this case, since the steering torque Td is equal to the reaction force torque Tz, it is a physical quantity that can be perceived by the driver from the steering handle 11 by the action of the reaction force actuator 13, and is exponential with respect to the steering angle θ. Therefore, the driver can turn the steering handle 11 according to the human perceptual characteristic while feeling the reaction force according to the Weber-Hefner law.

また、左右前輪FW1,FW2の転舵によって車両に発生するヨーレートγも知覚し得る物理量であるとともに、このヨーレートγは見込みヨーレートγdに等しくなるように制御され、さらに、この見込みヨーレートγdも操舵角θから計算される操舵トルクTdに対してべき乗関数的(上記第1実施形態の式6から式7への変形と同様に式23を変形することにより操舵角θに対して指数関数的)に変化する。したがって、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従ったヨーレートを感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作して、車両を旋回させることができる。その結果、運転者は、上記第1実施形態の場合と同様に、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドル11を操作できるので、車両の運転が簡単になる。   Further, the yaw rate γ generated in the vehicle by the steering of the left and right front wheels FW1 and FW2 is a physical quantity that can be perceived, and the yaw rate γ is controlled to be equal to the expected yaw rate γd. A power function with respect to the steering torque Td calculated from θ (exponentially with respect to the steering angle θ by modifying Equation 23 in the same manner as the transformation from Equation 6 to Equation 7 in the first embodiment). Change. Therefore, the driver can turn the steering wheel 11 by turning the steering handle 11 according to the human perception characteristic while feeling the yaw rate according to the Weber-Hefner law. As a result, the driver can operate the steering handle 11 in accordance with human perceptual characteristics, as in the case of the first embodiment, so that driving of the vehicle is simplified.

また、転舵角補正部63は、車両に実際に発生している実ヨーレートγが操舵ハンドル11の操舵角θに正確に対応した実ヨーレートγが発生する。その結果、運転者は、人間の知覚特性により正確に合ったヨーレートを知覚しながら、操舵ハンドル11を操作できるようになるので、車両の運転がより簡単になる。さらに、具体的な作用効果についても、上記第1実施形態の横加速度をヨーレートに換えた点を除けば、同じである。   Further, the turning angle correction unit 63 generates an actual yaw rate γ in which the actual yaw rate γ actually generated in the vehicle accurately corresponds to the steering angle θ of the steering handle 11. As a result, the driver can operate the steering wheel 11 while perceiving a yaw rate that more accurately matches the human perceptual characteristics, so that the vehicle can be driven more easily. Further, the specific effects are the same except that the lateral acceleration of the first embodiment is changed to the yaw rate.

また、この第2実施形態においても、上記第1実施形態の場合と同様に、操舵ハンドル11の操作入力値として操舵トルクTを利用するように変形することもできる。この変形例においても、図1に破線で示すように、操舵入力軸12に組み付けられて操舵ハンドル11に入力された操舵トルクを操舵トルクTとして出力する操舵トルクセンサ38を備えている。そして、変位−トルク変換部51が省略され、トルク−ヨーレート変換部54が、変位−トルク変換部51にて計算される操舵トルクTdに代えて、操舵トルクセンサ38によって出力された操舵トルクTを用いた式22,23の演算の実行により見込みヨーレートγdを計算する。なお、この場合も、式22,23の演算の実行に代え、図7に示す特性を表すテーブルを用いて見込みヨーレートγdを計算するようにしてもよい。また、電子制御ユニット35にて実行される他のプログラム処理については上記第2実施形態の場合と同じである。   In the second embodiment, as in the case of the first embodiment, the steering torque T can be used as the operation input value of the steering handle 11. Also in this modified example, as indicated by a broken line in FIG. 1, a steering torque sensor 38 that is assembled to the steering input shaft 12 and outputs the steering torque input to the steering handle 11 as the steering torque T is provided. Then, the displacement-torque converter 51 is omitted, and the torque-yaw rate converter 54 replaces the steering torque Td calculated by the displacement-torque converter 51 with the steering torque T output by the steering torque sensor 38. The expected yaw rate γd is calculated by executing the calculations of the equations 22 and 23 used. In this case as well, the expected yaw rate γd may be calculated using a table representing the characteristics shown in FIG. The other program processing executed by the electronic control unit 35 is the same as that in the second embodiment.

この変形例によれば、操舵ハンドル11に対する運転者の操作入力値としての操舵トルクTがトルク−ヨーレート変換部54によって見込みヨーレートγdに変換され、転舵角変換部55、転舵角補正部63および駆動制御部62により、左右前輪FW1,FW2は見込みヨーレートγdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。このとき、出力される操舵トルクTは、入力された操舵トルクに対して、前記式3,4と同様の計算を実行して出力される。そして、この場合も、操舵トルクTは運転者が操舵ハンドル11から知覚し得る物理量であるとともに、操舵トルクTに対して見込みヨーレートγdはべき乗関数的(上記第1実施形態の式6から式7への変形と同様に式23を変形することにより指数関数的)に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作できる。したがって、この変形例においても、上記第2実施形態の場合と同様に、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従ったヨーレートを感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作して、車両を旋回させることができるので、上記第2実施形態の場合と同様な効果が期待される。   According to this modification, the steering torque T as an operation input value of the driver for the steering handle 11 is converted into the expected yaw rate γd by the torque-yaw rate conversion unit 54, and the turning angle conversion unit 55 and the turning angle correction unit 63 are converted. Further, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda necessary for generating the expected yaw rate γd by the drive control unit 62. At this time, the output steering torque T is output by executing the same calculation as in the equations 3 and 4 with respect to the input steering torque. Also in this case, the steering torque T is a physical quantity that can be perceived by the driver from the steering handle 11, and the expected yaw rate γd with respect to the steering torque T is a power function (formulas 6 to 7 in the first embodiment). In the same way as the deformation to the equation, the equation 23 is changed exponentially), so that the driver feels the reaction force according to the Weber-Hefner's law and moves the steering wheel 11 according to the human perceptual characteristics. Can be rotated. Therefore, also in this modified example, as in the case of the second embodiment, the driver rotates the steering handle 11 according to the human perceptual characteristics while feeling the yaw rate according to the Weber-Hefner's law. Therefore, the same effect as in the case of the second embodiment can be expected.

さらに、上記第2実施形態による車両の操舵制御と、前記変形例による車両の操舵制御とを切り換え可能にしてもよい。すなわち、操舵角センサ31と操舵トルクセンサ38の両方を備え、上記第2実施形態のように変位−トルク変換部51にて計算される目標操舵トルクTdを用いて見込みヨーレートγdを計算する場合と、操舵トルクセンサ38によって出力された操舵トルクTを用いて見込みヨーレートγdを計算する場合とを切り換えて利用可能とすることもできる。この場合、前記切り換えを、運転者の意思により、または車両の運動状態に応じて自動的に切り換えるようにするとよい。   Furthermore, the vehicle steering control according to the second embodiment and the vehicle steering control according to the modification may be switchable. That is, both the steering angle sensor 31 and the steering torque sensor 38 are provided, and the estimated yaw rate γd is calculated using the target steering torque Td calculated by the displacement-torque conversion unit 51 as in the second embodiment. It is also possible to switch between the case where the expected yaw rate γd is calculated using the steering torque T output by the steering torque sensor 38 and to make it usable. In this case, the switching may be performed automatically according to the driver's intention or according to the motion state of the vehicle.

また、上記第2実施形態においては、転舵角補正部63が、見込みヨーレートγdと実ヨーレートγとの差γd−γに応じて目標転舵角δdを補正するようにした。しかし、これに代え、または加えて、転舵角補正部61が、見込みヨーレートγdに対応した見込み横加速度Gdと実横加速度Gとの差Gd−Gに応じて目標転舵角δdを補正するようにしてもよい。この場合、見込み横加速度Gdを、見込みヨーレートγdおよび車速Vを用いて下記式26の演算により計算する。
Gd=γd・V …式26
In the second embodiment, the turning angle correction unit 63 corrects the target turning angle δd according to the difference γd−γ between the expected yaw rate γd and the actual yaw rate γ. However, instead of or in addition to this, the turning angle correction unit 61 corrects the target turning angle δd according to the difference Gd−G between the expected lateral acceleration Gd corresponding to the expected yaw rate γd and the actual lateral acceleration G. You may do it. In this case, the expected lateral acceleration Gd is calculated by the calculation of Expression 26 below using the expected yaw rate γd and the vehicle speed V.
Gd = γd · V Equation 26

そして、この計算した見込み横加速度Gdと、新たに設けた横加速度センサ34(図1参照)によって検出された実横加速度Gとを用いた下記式27に基づいて補正目標転舵角δdaを計算するようにすればよい。
δda=δd+K6・(Gd−G) …式27
ただし、係数K6は予め決められた正の定数であり、実横加速度Gが見込み横加速度Gdに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実横加速度Gが見込み横加速度Gdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込み横加速度Gdに必要な左右前輪FW1,FW2の転舵角がより精度よく確保される。
Then, a corrected target turning angle δda is calculated based on the following equation 27 using the calculated expected lateral acceleration Gd and the actual lateral acceleration G detected by the newly provided lateral acceleration sensor 34 (see FIG. 1). You just have to do it.
δda = δd + K6 · (Gd−G) Equation 27
However, the coefficient K6 is a predetermined positive constant, and when the actual lateral acceleration G is less than the expected lateral acceleration Gd, the coefficient K6 is corrected so that the absolute value of the corrected target turning angle δda becomes larger. When the actual lateral acceleration G exceeds the expected lateral acceleration Gd, the correction target turning angle δda is corrected to be smaller. By this correction, the turning angles of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for the expected lateral acceleration Gd are more accurately ensured.

c.第3実施形態
次に、上記第1実施形態における運動状態量としての横加速度に代えて、旋回曲率を用いた本発明の第3実施形態について説明する。この第3実施形態においても、上記第1実施形態と同様に図1に示すように構成されている。ただし、電子制御ユニット35にて実行されるコンピュータプログラムが上記第1実施形態の場合とは若干異なる。
c. Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention using a turning curvature instead of the lateral acceleration as the motion state quantity in the first embodiment will be described. The third embodiment is also configured as shown in FIG. 1 as in the first embodiment. However, the computer program executed by the electronic control unit 35 is slightly different from the case of the first embodiment.

この第3実施形態においては、電子制御ユニット35にて実行されるコンピュータプログラムが図9の機能ブロック図により示されている。この場合、感覚適合制御部50において、変位−トルク変換部51は上記第1実施形態と同様に機能するが、上記第1実施形態のトルク−横加速度変換部52に代えてトルク−旋回曲率変換部56が設けられている。   In the third embodiment, the computer program executed by the electronic control unit 35 is shown by the functional block diagram of FIG. In this case, in the sensory adaptation control unit 50, the displacement-torque conversion unit 51 functions in the same manner as in the first embodiment, but instead of the torque-lateral acceleration conversion unit 52 in the first embodiment, torque-turning curvature conversion is performed. A portion 56 is provided.

このトルク−曲率変換部56は、変位−トルク変換部51にて計算された操舵トルクTdを用いて、運転者が操舵ハンドル11の回動操作により見込んでいる見込み旋回曲率ρdを、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg未満であれば下記式28に従って計算し、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値Tg以上であれば下記式29に従って計算する。ここで、式28は上記第1実施形態と同じく操舵トルクTdの一次関数であって操舵トルクTdが「0」のときに見込み旋回曲率ρdが「0」となる関数である。また、式29は、上記各実施形態と同じく操舵トルクTdのべき乗関数であり、式28と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
ρd=b・Td (|Td|<Tg) …式28
ρd=C・TdK2 (Tg≦|Td|) …式29
ただし、式28中のbは一次関数の傾きを表す定数であり、式29中のC,K2は,上記第1実施形態と同じく定数である。また、この場合も、前記式28,29中の操舵トルクTdは上記式3,4を用いて計算した操舵トルクTdの絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数bおよび定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数Cを前記正の定数bおよび定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合も、前記式28,29の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込み旋回曲率ρdを記憶した図10に示すような特性の変換テーブルを用いて、見込み旋回曲率ρdを計算するようにしてもよい。
The torque-curvature conversion unit 56 uses the steering torque Td calculated by the displacement-torque conversion unit 51 to calculate the expected turning curvature ρd that the driver expects from the turning operation of the steering handle 11 by using the steering torque Td. If the absolute value of the steering torque Td is less than the positive predetermined value Tg, the calculation is performed according to the following formula 28. Here, Expression 28 is a linear function of the steering torque Td as in the first embodiment, and is a function that the expected turning curvature ρd becomes “0” when the steering torque Td is “0”. Further, Expression 29 is a power function of the steering torque Td as in the above embodiments, and is continuously connected to Expression 28 at a predetermined value Tg.
ρd = b · Td (| Td | <Tg) Equation 28
ρd = C · Td K2 (Tg ≦ | Td |) Equation 29
However, b in Expression 28 is a constant representing the slope of the linear function, and C and K2 in Expression 29 are constants as in the first embodiment. Also in this case, the steering torque Td in the equations 28 and 29 represents the absolute value of the steering torque Td calculated using the equations 3 and 4, and the calculated steering torque Td is positive. If so, the constant b and the constant C are set to positive values, and if the calculated steering torque Td is negative, the constant C is set to a negative value having the same absolute value as the positive constant b and the constant C. In this case as well, the expected turning curvature ρd is calculated using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 10 in which the expected turning curvature ρd with respect to the steering torque Td is stored instead of the calculation of the equations 28 and 29. It may be.

また、転舵角変換部57は、見込み旋回曲率ρdを発生するのに必要な左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δdを計算するものであり、図11に示すように車速Vに応じて変化して見込み旋回曲率ρdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪FW1,FW2の転舵角δと旋回曲率ρとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部57は、このテーブルを参照して、前記入力した見込み旋回曲率ρdと車速センサ33から入力した検出車速Vとに対応した目標転舵角δdを計算する。また、前記テーブルに記憶されている旋回曲率ρ(見込み旋回曲率ρd)と目標転舵角δdはいずれも正であるが、転舵角変換部57から供給される見込み横加速度γdが負であれば、出力される目標転舵角δdも負となる。   Further, the turning angle conversion unit 57 calculates the target turning angle δd of the left and right front wheels FW1 and FW2 necessary for generating the expected turning curvature ρd, according to the vehicle speed V as shown in FIG. There is a table that changes and represents the change characteristic of the target turning angle δd with respect to the expected turning curvature ρd. This table is a set of data collected by running the vehicle while changing the vehicle speed V and actually measuring the turning angle δ and the turning curvature ρ of the left and right front wheels FW1, FW2. Then, the turning angle converter 57 calculates a target turning angle δd corresponding to the input expected turning curvature ρd and the detected vehicle speed V input from the vehicle speed sensor 33 with reference to this table. The turning curvature ρ (expected turning curvature ρd) and the target turning angle δd stored in the table are both positive, but the expected lateral acceleration γd supplied from the turning angle conversion unit 57 is negative. In this case, the output target turning angle δd is also negative.

なお、目標転舵角δdは下記式30に示すように車速Vと旋回曲率ρの関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、下記式30の演算の実行によっても計算することができる。
δd=L・(1+A・V2)・ρd …式30
ただし、前記式30においても、Lはホイールベースを示す予め決められた所定値であり、Aは予め決められた所定値である。
Since the target turning angle δd is a function of the vehicle speed V and the turning curvature ρ as shown in the following equation 30, it can be calculated by executing the operation of the following equation 30 instead of referring to the table. it can.
δd = L · (1 + A · V 2 ) · ρd Equation 30
However, also in the equation 30, L is a predetermined value indicating the wheel base, and A is a predetermined value.

この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部60の転舵角補正部64に供給される。転舵角補正部64は、トルク−旋回曲率変換部56から見込み旋回曲率ρdを入力するとともに、旋回曲率計算部65から実旋回曲率ρも入力する。旋回曲率計算部65は、横加速度センサ34によって検出された横加速度Gと、または、ヨーレートセンサ39によって検出されたヨーレートγと、車速センサ33によって検出された車速Vとを用いて、下記式31の演算の実行により実旋回曲率ρを計算して転舵角補正部64に出力する。
ρ=G/V2またはρ=γ/V …式31
The calculated target turning angle δd is supplied to the turning angle correction unit 64 of the turning control unit 60. The turning angle correction unit 64 receives the expected turning curvature ρd from the torque-turning curvature conversion unit 56 and also receives the actual turning curvature ρ from the turning curvature calculation unit 65. The turning curvature calculation unit 65 uses the lateral acceleration G detected by the lateral acceleration sensor 34, the yaw rate γ detected by the yaw rate sensor 39, and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 33, and the following equation 31 By executing this calculation, the actual turning curvature ρ is calculated and output to the turning angle correction unit 64.
ρ = G / V 2 or ρ = γ / V Equation 31

そして、転舵角補正部64は、下記式32の演算を実行して、入力した目標転舵角δdを補正して補正目標転舵角δdaを計算する。
δda=δd+K7・(ρd−ρ) …式32
ただし、係数K7は予め決められた正の定数であり、実旋回曲率ρが見込み旋回曲率ρに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実旋回局率ρが見込み旋回曲率ρdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込み旋回曲率ρdに必要な左右前輪FW1,FW2の転舵角がより精度よく確保される。
And the turning angle correction | amendment part 64 performs the calculation of following formula 32, correct | amends the input target turning angle (delta) d, and calculates corrected target turning angle (delta) da.
δda = δd + K7 · (ρd−ρ) Equation 32
However, the coefficient K7 is a predetermined positive constant, and when the actual turning curvature ρ is less than the expected turning curvature ρ, the coefficient K7 is corrected so that the absolute value of the corrected target turning angle δda becomes larger. When the actual turning station rate ρ exceeds the expected turning curvature ρd, the absolute value of the corrected target turning angle δda is corrected to be smaller. By this correction, the turning angles of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary for the expected turning curvature ρd are more accurately ensured.

また、電子制御ユニット35にて実行される他のプログラム処理については上記第1実施形態の場合と同じである。そして、図9の機能ブロック図において、上記第1実施形態の図2と同一の符号を付してその説明を省略する。   The other program processing executed by the electronic control unit 35 is the same as that in the first embodiment. In the functional block diagram of FIG. 9, the same reference numerals as those in FIG. 2 of the first embodiment are given, and the description thereof is omitted.

そして、上記説明した第3実施形態においても、操舵ハンドル11に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部51によって操舵トルクTdに変換されるとともに、同変換された操舵トルクTdはトルク−旋回曲率変換部56によって見込み旋回曲率ρdに変換され、転舵角変換部57,転舵角補正部64および駆動制御部62により、左右前輪FW1,FW2は見込み旋回曲率ρdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。この場合も、操舵角θが所定の操舵角θz未満であるときには、前記式1,3に従って操舵トルクTd(反力トルクTz)を「0」に収束させることができるため、操舵ハンドル11の中立位置付近すなわち操舵角θが「0」付近での回動方向への振動の発生を防止することができる。また、前記式1,2または前記式3,4が操舵角θzにて連続的に接続されているため、操舵角θzにて切り替わる際には、滑らかに変化する。これにより、運転者は、この切り替わりに起因する違和感を覚えることがない。   Also in the third embodiment described above, the steering angle θ as an operation input value of the driver with respect to the steering handle 11 is converted into the steering torque Td by the displacement-torque conversion unit 51, and the converted steering torque is also converted. Td is converted to the expected turning curvature ρd by the torque-turning curvature conversion unit 56, and the left and right front wheels FW1, FW2 generate the expected turning curvature ρd by the turning angle conversion unit 57, the turning angle correction unit 64, and the drive control unit 62. To the corrected target turning angle δda required for Also in this case, when the steering angle θ is less than the predetermined steering angle θz, the steering torque Td (reaction force torque Tz) can be converged to “0” according to the equations 1 and 3, so that the steering handle 11 is neutral. It is possible to prevent the occurrence of vibration in the rotation direction near the position, that is, when the steering angle θ is near “0”. In addition, since the formulas 1 and 2 or the formulas 3 and 4 are continuously connected at the steering angle θz, when switching at the steering angle θz, they change smoothly. As a result, the driver does not feel uncomfortable due to this switching.

そして、この場合も、操舵トルクTdは、反力トルクTzと等しいため、反力アクチュエータ13の作用によって運転者が操舵ハンドル11から知覚し得る物理量であるとともに、操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作できる。   Also in this case, since the steering torque Td is equal to the reaction force torque Tz, it is a physical quantity that can be perceived by the driver from the steering handle 11 by the action of the reaction force actuator 13, and is exponential with respect to the steering angle θ. Therefore, the driver can turn the steering handle 11 according to the human perceptual characteristic while feeling the reaction force according to the Weber-Hefner law.

また、左右前輪FW1,FW2の転舵によって車両に発生する旋回曲率ρも知覚し得る物理量であるとともに、この旋回曲率ρは見込み旋回曲率ρdに等しくなるように制御され、さらに、この見込み旋回曲率ρdも操舵角θから計算される操舵トルクTdに対してべき乗関数的(上記第1実施形態の式6から式7への変形と同様に式29を変形することにより操舵角θに対して指数関数的)に変化する。したがって、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従ったヨーレートを感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作して、車両を旋回させることができる。その結果、運転者は、上記第1実施形態の場合と同様に、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドル11を操作できるので、車両の運転が簡単になる。   Further, the turning curvature ρ generated in the vehicle by the steering of the left and right front wheels FW1 and FW2 is a physical quantity that can be perceived, and this turning curvature ρ is controlled to be equal to the expected turning curvature ρd. ρd is also a power function with respect to the steering torque Td calculated from the steering angle θ (an exponent corresponding to the steering angle θ by modifying Equation 29 in the same manner as the transformation from Equation 6 to Equation 7 in the first embodiment). Change functionally). Therefore, the driver can turn the steering wheel 11 by turning the steering handle 11 according to the human perception characteristic while feeling the yaw rate according to the Weber-Hefner law. As a result, the driver can operate the steering handle 11 in accordance with human perceptual characteristics, as in the case of the first embodiment, so that driving of the vehicle is simplified.

また、転舵角補正部64は、車両に実際に発生している実旋回曲率ρが操舵ハンドル11の操舵角θに正確に対応した実旋回曲率ρで旋回する。その結果、運転者は、人間の知覚特性にさらに正確に合った旋回曲率を知覚しながら、操舵ハンドル11を操作できるようになるので、車両の運転がさらに簡単になる。さらに、具体的な作用効果についても、上記第1実施形態の横加速度をヨーレートに換えた点を除けば、同じである。   Further, the turning angle correction unit 64 turns with an actual turning curvature ρ in which the actual turning curvature ρ actually generated in the vehicle accurately corresponds to the steering angle θ of the steering handle 11. As a result, the driver can operate the steering wheel 11 while perceiving a turning curvature that more accurately matches the human perceptual characteristics, and thus the driving of the vehicle is further simplified. Further, the specific effects are the same except that the lateral acceleration of the first embodiment is changed to the yaw rate.

また、この第3実施形態においても、上記第1実施形態の場合と同様に、操舵ハンドル11の操作入力値として操舵トルクTを利用するように変形することもできる。この変形例においても、図1に破線で示すように、操舵入力軸12に組み付けられて操舵ハンドル11に入力された操舵トルクを操舵トルクTとして出力する操舵トルクセンサ38を備えている。そして、変位−トルク変換部51が省略され、トルク−旋回曲率変換部56が、変位−トルク変換部51にて計算される操舵トルクTdに代えて、操舵トルクセンサ38によって出力された操舵トルクTを用いた式28,29の演算の実行により見込み旋回曲率ρdを計算する。このとき、出力される操舵トルクTは、入力された操舵トルクに対して、前記式3,4と同様の計算を実行して出力される。なお、この場合も、式28,29の演算の実行に代え、図10に示す特性を表すテーブルを用いて見込み旋回曲率ρdを計算するようにしてもよい。なお、電子制御ユニット35にて実行される他のプログラム処理については上記第3実施形態の場合と同じである。   In the third embodiment, as in the case of the first embodiment, the steering torque T can be used as the operation input value of the steering handle 11. Also in this modified example, as indicated by a broken line in FIG. 1, a steering torque sensor 38 that is assembled to the steering input shaft 12 and outputs the steering torque input to the steering handle 11 as the steering torque T is provided. Then, the displacement-torque converter 51 is omitted, and the torque-turning curvature converter 56 replaces the steering torque Td calculated by the displacement-torque converter 51 with the steering torque T output by the steering torque sensor 38. The expected turning curvature ρd is calculated by executing the calculations of Equations 28 and 29 using. At this time, the output steering torque T is output by executing the same calculation as in the equations 3 and 4 with respect to the input steering torque. In this case as well, the expected turning curvature ρd may be calculated using a table representing the characteristics shown in FIG. The other program processing executed by the electronic control unit 35 is the same as that in the third embodiment.

この変形例によれば、操舵ハンドル11に対する運転者の操作入力値としての操舵トルクTがトルク−旋回曲率変換部56によって見込み旋回曲率ρdに変換され、転舵角変換部57,転舵角補正部64および駆動制御部62により、左右前輪FW1,FW2は見込み旋回曲率ρdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。そして、この場合も、操舵トルクTは運転者が操舵ハンドル11から知覚し得る物理量であるとともに、操舵トルクTに対して見込み旋回曲率ρdはべき乗関数的(上記第1実施形態の式6から式7への変形と同様に式29を変形するこのより指数関数的)に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作できる。したがって、この変形例においても、上記第3実施形態の場合と同様に、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った旋回曲率を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル11を回動操作して、車両を旋回させることができるので、上記第3実施形態の場合と同様な効果が期待される。   According to this modification, the steering torque T as an operation input value of the driver for the steering handle 11 is converted into the expected turning curvature ρd by the torque-turning curvature conversion unit 56, and the turning angle conversion unit 57 and the turning angle correction are performed. The left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda necessary for generating the expected turning curvature ρd by the unit 64 and the drive control unit 62. Also in this case, the steering torque T is a physical quantity that can be perceived by the driver from the steering handle 11, and the expected turning curvature ρd with respect to the steering torque T is a power function (formula 6 to formula 1 in the first embodiment). Since this changes to an exponential function (which deforms Equation 29 in the same manner as the deformation to 7), the driver feels the reaction force according to Weber-Hefner's law, and the steering wheel 11 according to the human perceptual characteristics Can be rotated. Therefore, also in this modified example, as in the case of the third embodiment, the driver rotates the steering handle 11 according to the human perceptual characteristics while feeling the turning curvature according to the Weber-Hefner's law. Since the vehicle can be turned, the same effect as in the case of the third embodiment is expected.

さらに、上記第3実施形態による車両の操舵制御と、前記変形例による車両の操舵制御とを切り換え可能にしてもよい。すなわち、操舵角センサ31と操舵トルクセンサ38の両方を備え、上記第3実施形態のように変位−トルク変換部51にて計算される目標操舵トルクTdを用いて見込み旋回曲率ρdを計算する場合と、操舵トルクセンサ38によって出力された操舵トルクTを用いて見込み旋回曲率ρdを計算する場合とを切り換えて利用可能とすることもできる。この場合、前記切り換えを、運転者の意思により、または車両の運動状態に応じて自動的に切り換えるようにするとよい。   Furthermore, the vehicle steering control according to the third embodiment and the vehicle steering control according to the modification may be switchable. That is, when both the steering angle sensor 31 and the steering torque sensor 38 are provided and the expected turning curvature ρd is calculated using the target steering torque Td calculated by the displacement-torque converter 51 as in the third embodiment. It is also possible to switch between using the steering torque T output by the steering torque sensor 38 and calculating the expected turning curvature ρd. In this case, the switching may be performed automatically according to the driver's intention or according to the motion state of the vehicle.

また、上記第3実施形態においては、転舵角補正部64が、見込み旋回曲率ρdと実旋回曲率ρとの差ρd−ρに応じて目標転舵角δdを補正するようにした。しかし、これに代え、または加えて、上記第1実施形態の場合と同様に、転舵角補正部61が、見込み旋回曲率ρに対応した見込み横加速度Gdと実横加速度Gとの差Gd−Gに応じて目標転舵角δdを補正するようにしてもよい。この場合、見込み横加速度Gdを、見込み旋回曲率ρdおよび車速Vを用いて下記式33の演算により計算する。
Gd=ρd・V2 …式33
In the third embodiment, the turning angle correction unit 64 corrects the target turning angle δd according to the difference ρd−ρ between the expected turning curvature ρd and the actual turning curvature ρ. However, instead of or in addition to this, as in the case of the first embodiment, the turning angle correction unit 61 determines that the difference Gd− between the expected lateral acceleration Gd and the actual lateral acceleration G corresponding to the expected turning curvature ρ. The target turning angle δd may be corrected according to G. In this case, the expected lateral acceleration Gd is calculated by the following equation 33 using the expected turning curvature ρd and the vehicle speed V.
Gd = ρd · V 2 Formula 33

また、上記第2実施形態の場合と同様に、転舵角補正部61が、見込み旋回曲率ρに対応した見込みヨーレートγdと実ヨーレートγとの差γd−γに応じて目標転舵角δdを補正するようにしてもよい。この場合、見込みヨーレートγdを、見込み旋回曲率ρdおよび車速Vを用いて下記式34の演算により計算する。
γd=ρd・V …式34
Similarly to the case of the second embodiment, the turning angle correction unit 61 sets the target turning angle δd according to the difference γd−γ between the expected yaw rate γd corresponding to the expected turning curvature ρ and the actual yaw rate γ. You may make it correct | amend. In this case, the expected yaw rate γd is calculated by the following equation 34 using the expected turning curvature ρd and the vehicle speed V.
γd = ρd · V Equation 34

d.その他の変形例
さらに、本発明の実施にあたっては、上記第1ないし第3実施形態及びそれらの変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
d. Other Modifications Furthermore, the implementation of the present invention is not limited to the first to third embodiments and their modifications, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention. .

例えば、上記第1ないし第3実施形態及びそれらの変形例においては、車両を操舵するために回動操作される操舵ハンドル11を用いるようにした。しかし、これに代えて、例えば、直線的に変位するジョイスティックタイプの操舵ハンドルを用いてもよいし、その他、運転者によって操作されるとともに車両に対する操舵を指示できるものであれば、いかなるものを用いてもよい。   For example, in the first to third embodiments and the modifications thereof, the steering handle 11 that is turned to steer the vehicle is used. However, instead of this, for example, a joystick-type steering handle that is linearly displaced may be used, or any other one that can be operated by the driver and instructed to steer the vehicle is used. May be.

また、上記第1ないし第3実施形態及びそれらの変形例においては、転舵アクチュエータ21を用いて転舵出力軸22を回転させることにより、左右前輪FW1,FW2を転舵するようにした。しかし、これに代えて、転舵アクチュエータ13を用いてラックバー23をリニアに変位させることにより、左右前輪FW1,FW2を転舵するようにしてもよい。   In the first to third embodiments and the modifications thereof, the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered by rotating the steered output shaft 22 using the steered actuator 21. However, instead of this, the left and right front wheels FW1, FW2 may be steered by linearly displacing the rack bar 23 using the steered actuator 13.

さらに、上記第1ないし第3実施形態及びそれらの変形例においては、人間が知覚し得る車両の運動状態量として、横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率をそれぞれ単独で用いるようにした。しかし、これらの車両の運動状態量を、運転者による選択操作により切り換え、または車両の走行状態に応じて自動的に切り換えて、車両の操舵制御を行なうようにしてもよい。車両の走行状態に応じて自動的に切り換える場合、例えば、車両の低速走行時には前記運動状態量として旋回曲率を用い、車両の中速走行時には前記運動状態量としてヨーレートを用い、かつ車両の高速走行時には前記運動状態量として横加速度を用いるようにする。これによれば、車両の走行状態に応じて適切な車両の操舵制御がなされ、車両の運転がより易しくなる。   Further, in the first to third embodiments and the modifications thereof, the lateral acceleration, the yaw rate, and the turning curvature are each independently used as the vehicle motion state quantity that can be perceived by humans. However, the vehicle steering control may be performed by switching the amount of motion state of these vehicles by a selection operation by the driver or by automatically switching according to the traveling state of the vehicle. When switching automatically according to the running state of the vehicle, for example, the turning curvature is used as the motion state quantity when the vehicle is running at low speed, the yaw rate is used as the motion state quantity when the vehicle is running at medium speed, and the vehicle is running at high speed. Sometimes, lateral acceleration is used as the motion state quantity. According to this, appropriate steering control of the vehicle is performed according to the running state of the vehicle, and the driving of the vehicle becomes easier.

本発明の第1ないし第3実施形態に共通の車両の操舵装置の概略図である。It is the schematic of the steering apparatus of the vehicle common to 1st thru | or 3rd embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係り、図1の電子制御ユニットにて実行されるコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram functionally representing computer program processing executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention. 操舵角と操舵トルクの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a steering angle and a steering torque. 操舵トルクと見込み横加速度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between steering torque and estimated lateral acceleration. 見込み横加速度と目標転舵角の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a prospective lateral acceleration and a target turning angle. 本発明の第2実施形態に係り、図1の電子制御ユニットにて実行されるコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。FIG. 9 is a functional block diagram functionally representing computer program processing executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to the second embodiment of the present invention. 操舵トルクと見込みヨーレートの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between steering torque and estimated yaw rate. 見込みヨーレートと目標転舵角の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an expected yaw rate and a target turning angle. 本発明の第3実施形態に係り、図1の電子制御ユニットにて実行されるコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram functionally representing computer program processing executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to the third embodiment of the present invention. 操舵トルクと見込み旋回曲率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between steering torque and prospective turning curvature. 見込み旋回曲率と目標転舵角の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a prospective turning curvature and a target turning angle.

符号の説明Explanation of symbols

FW1,FW2…前輪、11…操舵ハンドル、12…操舵入力軸、13…反力アクチュエータ、21…転舵アクチュエータ、22…転舵出力軸、31…操舵角センサ、32…転舵角センサ、33…車速センサ、34…横加速度センサ、35…電子制御ユニット、38…操舵トルクセンサ、39…ヨーレートセンサ、40…反力制御部、50…感覚適合制御部、51…変位−トルク変換部、52…トルク−横加速度変換部、53,55,57…転舵角変換部、54…トルク−ヨーレート変換部、56…トルク−旋回曲率変換部、60…転舵制御部、61,63,64…転舵角補正部。 FW1, FW2 ... front wheels, 11 ... steering handle, 12 ... steering input shaft, 13 ... reaction actuator, 21 ... steering actuator, 22 ... steering output shaft, 31 ... steering angle sensor, 32 ... steering angle sensor, 33 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Vehicle speed sensor 34 ... Lateral acceleration sensor 35 ... Electronic control unit 38 ... Steering torque sensor 39 ... Yaw rate sensor 40 ... Reaction force control part 50 ... Sensory adaptation control part 51 ... Displacement-torque conversion part 52 ... torque-lateral acceleration conversion unit, 53, 55, 57 ... turning angle conversion unit, 54 ... torque-yaw rate conversion unit, 56 ... torque-turning curvature conversion unit, 60 ... steering control unit, 61, 63, 64 ... Steering angle correction unit.

Claims (9)

車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記転舵制御装置を、
前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、
前記操作入力値検出手段により検出した操作入力値が所定値未満であるときは前記操舵ハンドルに付与される操作力を前記操作入力値に対して定めた関係に基づいて計算するとともに、前記操作入力値が所定値以上であるときは前記操舵ハンドルに付与される操作力を前記操作入力値と予め定めた指数関係に基づいて計算する操作力計算手段と、
車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて前記操舵ハンドルに付与される操作力と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量を、前記計算された操作力を用いて計算する運動状態量計算手段と、
前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な前記転舵輪の転舵角を、前記計算された見込み運動状態量を用いて計算する転舵角計算手段と、
前記計算された転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算された転舵角に転舵する転舵制御手段とで構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
A steering wheel operated by a driver to steer the vehicle, a steering actuator for steering the steered wheel, and the steered actuator according to the operation of the steering handle to drive and control the steered wheel. In a steering device for a steering-by-wire vehicle equipped with a steering control device for steering, the steering control device,
An operation input value detecting means for detecting an operation input value of a driver for the steering wheel;
When the operation input value detected by the operation input value detection means is less than a predetermined value, the operation force applied to the steering wheel is calculated based on a relationship defined for the operation input value, and the operation input An operation force calculating means for calculating an operation force applied to the steering wheel based on a predetermined exponential relationship with the operation input value when the value is equal to or greater than a predetermined value;
A vehicle motion state that can be perceived by the driver in relation to the turning of the vehicle, and a predicted motion state amount of the vehicle that is in a predetermined exponential relationship or a power relationship with the operation force applied to the steering handle, A motion state quantity calculating means for calculating using the calculated operation force;
A turning angle calculation means for calculating a turning angle of the steered wheels necessary for the vehicle to move with the calculated expected motion state quantity, using the calculated expected motion state quantity;
A steering-by-wire system comprising: a steering control unit configured to control the steering actuator according to the calculated turning angle and to turn the steered wheels to the calculated turning angle. Vehicle steering device.
請求項1に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記操作入力値に対して定めた関係は、前記検出した操作入力値が略0のときに前記操作力が略0となる関係を含むことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
The steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to claim 1,
The relationship determined with respect to the operation input value includes a relationship in which the operation force is substantially zero when the detected operation input value is substantially zero.
請求項1または請求項2に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記操作入力値に対して定めた関係と前記操作入力値と予め定めた指数関係とは、操作入力値の前記所定値にて互いに連続的に接続されることを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
In the steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to claim 1 or 2,
A steering-by-wire type vehicle characterized in that the relationship determined for the operation input value and the operation input value and the predetermined exponent relationship are continuously connected to each other at the predetermined value of the operation input value. Steering device.
請求項1ないし請求項3のうちのいずれか一つに記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記操作入力値に対して定めた関係は、前記操作入力値と前記操作力とが比例する比例関係であることを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
In the steering device for a steering-by-wire vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The relationship determined with respect to the operation input value is a proportional relationship in which the operation input value and the operation force are proportional to each other.
請求項1ないし請求項4のうちのいずれか一つに記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記操作入力値検出手段を、前記操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサで構成したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
In the steering device for a steering-by-wire vehicle according to any one of claims 1 to 4,
A steering-by-wire vehicle steering apparatus in which the operation input value detection means is constituted by a displacement amount sensor that detects a displacement amount of the steering wheel.
請求項1ないし請求項4のうちのいずれか一つに記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記操作入力値検出手段を、前記操舵ハンドルに入力された操作力を検出して出力する操作力センサで構成したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
In the steering device for a steering-by-wire vehicle according to any one of claims 1 to 4,
A steering-by-wire type vehicle steering apparatus in which the operation input value detecting means includes an operation force sensor that detects and outputs an operation force input to the steering wheel.
請求項1ないし6のうちのいずれ一つに記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記見込み運動状態量は、車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率のうちのいずれか一つであるステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
In the steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to any one of claims 1 to 6,
The predicted motion state quantity is a steering-by-wire vehicle steering apparatus that is one of a lateral acceleration, a yaw rate, and a turning curvature of the vehicle.
請求項1ないし7のうちのいずれ一つに記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、さらに、
前記計算した見込み運動状態量と同一種類であって車両の実際の運動状態を表す実運動状態量を検出する運動状態量検出手段と、
前記計算された見込み運動状態量と前記検出された実運動状態量との差に応じて前記計算された転舵角を補正する補正手段とを設けたことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
In the steering device for a steering-by-wire vehicle according to any one of claims 1 to 7,
A motion state quantity detection means for detecting an actual motion state quantity that is the same type as the calculated expected motion state quantity and represents the actual motion state of the vehicle;
A steering-by-wire type vehicle characterized by comprising correction means for correcting the calculated turning angle in accordance with a difference between the calculated expected motion state quantity and the detected actual motion state quantity. Steering device.
請求項1ないし8のうちのいずれ一つに記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、さらに、
前記操舵ハンドルの操作に対して反力を付与する反力装置を設けたことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
In the steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to any one of claims 1 to 8,
A steering-by-wire vehicle steering apparatus, comprising a reaction force device that applies a reaction force to the operation of the steering wheel.
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