JP4280695B2 - 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。   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 device, the vehicle speed is also detected, and both turning angles are corrected based on the detected vehicle speed, so that the turning characteristics are changed according to the vehicle speed.

特開2000−85604号公報JP 2000-85604 A 特開平11−124047号公報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、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 to the steering wheel by the driver, are detected, and the steering angle of the front wheels is directly determined using the detected steering angle and steering torque. Thus, the front wheels are steered to the calculated turning 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.

また、上記従来の装置のようなステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、車速が変化することによって運転者の操舵感覚も変化して、運転者が違和感を覚える場合がある。すなわち、上記従来のステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、車速の変化に伴って、その伝達比を適宜変更することが可能であるものの、同ギア比の変更に関しては一義的に変更されるのみである。言い換えれば、運転者の知覚特性に合わせて変更されるものではないため、運転者は伝達比の変更に伴って操舵特性に関し違和感を覚える場合がある。   Further, in a steering-by-wire type steering apparatus such as the above-described conventional apparatus, the driver's steering feeling may change as the vehicle speed changes, and the driver may feel uncomfortable. That is, in the above-described conventional steering-by-wire type steering device, the transmission ratio can be changed as the vehicle speed changes, but the change in the gear ratio is simply changed. is there. In other words, since it is not changed according to the driver's perceptual characteristics, the driver may feel discomfort regarding the steering characteristics as the transmission ratio is changed.

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、全車速域にて一様な操舵特性および転舵応答性が得られる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 an object thereof is to facilitate driving of the vehicle by steering the vehicle in accordance with human perceptual characteristics, and uniform steering characteristics and steering response in all vehicle speed ranges. It is an object of the present invention to provide a steering-by-wire vehicle steering apparatus that can achieve high performance.

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、車両の車速を検出する車速検出手段と、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、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を、前記操作入力値を用いて計算する運動状態量計算手段と、前記車速検出手段によって検出された車速が増加するときに、前記運動状態量計算手段によって計算された見込み運動状態量を小さく変更する運動状態量変更手段と、前記変更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、前記変更された見込み運動状態量と前記検出された車速と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, wherein the steering control device detects vehicle speed of the vehicle. And an operation input value detection means for detecting an operation input value of the driver for the steering wheel, and an operation input value for the steering wheel that represents a motion state of the vehicle that can be perceived by the driver in relation to turning of the vehicle. A motion state quantity calculating means for calculating a predicted motion state quantity of a vehicle having a predetermined exponential relationship or a power relation with the operation input value; and the vehicle speed detecting means Therefore when the detected vehicle speed is increased, the motion state quantity changing means for changing reduced anticipated motion state quantity calculated by the motion state quantity calculating means, because the vehicle is moving at anticipated motion state quantity in which the have changed A turning angle calculation means for calculating a turning angle of the steered wheels necessary for the vehicle using the changed estimated motion state quantity and the detected vehicle speed, and depending on the calculated turning angle, The present invention resides in that the steered wheel is composed of steered control means for controlling the steered wheel to steer the steered wheel to the calculated steered angle.

また、本発明の他の特徴は、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、車両の車速を検出する車速検出手段と、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、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を、前記操作入力値を用いて計算する運動状態量計算手段と、前記車速検出手段によって検出された車速に応じて、前記運動状態量計算手段によって計算された見込み運動状態量の大きさを変更する運動状態量変更手段と、前記変更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、前記変更された見込み運動状態量と前記検出された車速と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、前記操舵ハンドルに対して運転者が入力する操作入力値の最大値を、前記車速検出手段によって検出された車速に基づいて変更する最大操作入力値変更手段とで構成したことにもある。この場合、前記最大操作入力値変更手段は、前記車速検出手段によって検出された車速が増加するときに、前記操作入力値の最大値を小さく変更するとよい。さらに、本発明の他の特徴は、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、車両の車速を検出する車速検出手段と、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、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を、前記操作入力値を用いて計算する運動状態量計算手段と、前記車速検出手段によって検出された車速に応じて、前記運動状態量計算手段によって計算された見込み運動状態量の大きさを変更する運動状態量変更手段と、前記変更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、前記変更された見込み運動状態量と前記検出された車速と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、前記転舵角計算手段が、前記車速検出手段により検出された車速が所定の車速未満であり、同検出された車速を用いて計算した転舵輪の転舵角の値が前記転舵輪の転舵し得る最大値を越えるときには、前記操舵ハンドルに対して運転者が入力する操作入力値の最大値に対する前記転舵輪の転舵角が前記転舵輪の転舵し得る最大値と一致する関係に基づいて、前記転舵輪の転舵角を計算することにもある Another feature of the present invention is that a steering handle operated by a driver to steer the vehicle, a steering actuator for turning a steered wheel, and the steering according to an operation of the steering handle. In a steering-by-wire vehicle steering apparatus including a steering control apparatus that drives and controls an actuator to steer a steered wheel, the steering control apparatus includes a vehicle speed detection unit that detects a vehicle speed of the vehicle, and the steering An operation input value detecting means for detecting an operation input value of the driver with respect to the steering wheel, and a motion state of the vehicle that can be perceived by the driver in relation to the turning of the vehicle. The motion state quantity calculating means for calculating the expected motion state quantity of the vehicle having an exponential relation or a power relation using the operation input value and the vehicle speed detecting means. Depending on the vehicle speed, the movement state quantity changing means for changing the magnitude of the expected movement state quantity calculated by the movement state quantity calculating means, and the vehicle necessary for the vehicle to move with the changed expected movement state quantity. A turning angle calculation means for calculating a turning angle of a turning wheel by using the changed estimated motion state quantity and the detected vehicle speed, and the turning actuator according to the calculated turning angle. Steering control means for controlling and turning the steered wheels to the calculated turning angle, and a maximum value of an operation input value input by a driver to the steering handle is detected by the vehicle speed detecting means. The maximum operation input value changing means for changing the speed based on the vehicle speed is also included. In this case, before Symbol maximum operation input value changing means, when the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means increases, may be changed reduce the maximum value of the operation input value. Furthermore, another feature of the present invention is that a steering handle operated by a driver to steer the vehicle, a steering actuator for steering a steered wheel, and the steering according to an operation of the steering handle. In a steering-by-wire vehicle steering apparatus including a steering control apparatus that drives and controls an actuator to steer a steered wheel, the steering control apparatus includes a vehicle speed detection unit that detects a vehicle speed of the vehicle, and the steering An operation input value detecting means for detecting an operation input value of the driver with respect to the steering wheel, and 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 a vehicle having an exponential relationship or a power relationship using the operation input value and detected by the vehicle speed detecting means. The movement state quantity changing means for changing the magnitude of the expected movement state quantity calculated by the movement state quantity calculating means according to the vehicle speed, and the vehicle necessary to move with the changed expected movement state quantity. A turning angle calculation means for calculating a turning angle of the steered wheel using the changed estimated motion state quantity and the detected vehicle speed, and the turning actuator according to the calculated turning angle And a turning control means for turning the steered wheels to the same calculated turning angle, and the turning angle calculating means has a vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means less than a predetermined vehicle speed. When the value of the turning angle of the steered wheel calculated using the detected vehicle speed exceeds the maximum value that can be steered by the steered wheel, an operation input value input by the driver to the steering handle Steering of the steered wheels with respect to the maximum value of There based on the relationship that matches the maximum value that can be steered in the steering wheel, it is also possible to calculate the turning angle of the steered wheels.

また、これらの場合、前記見込み運動状態量は、前記車速検出手段により検出された車速に基づいて、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から選択されるものである。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 these cases, the expected motion state quantity is selected from, for example, a lateral acceleration, a yaw rate, and a turning curvature of the vehicle based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means. 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、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するとともに、前記運動状態量計算手段を、前記検出された変位量を前記操舵ハンドルに付与される操作力に変換する操作力変換手段と、前記変換された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段とで構成するとよい。また、前記操作入力値検出手段を、例えば、前記操舵ハンドルに付与される操作力を検出する操作力センサで構成するとともに、前記運動状態量計算手段を、前記検出された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段で構成するとよい。   Further, the operation input value detecting means is constituted by, for example, a displacement amount sensor for detecting the displacement amount of the steering handle, and the motion state amount calculating means is provided with the detected displacement amount to the steering handle. It is good to comprise with the operation force conversion means which converts into the operation force, and the exercise state quantity conversion means which converts the converted operation force into the expected movement state quantity. Further, the operation input value detection means is constituted by, for example, an operation force sensor that detects an operation force applied to the steering handle, and the motion state quantity calculation means uses the detected operation force as the expected motion. It is good to comprise with the movement state quantity conversion means converted into a state quantity.

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、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。このとき、車両の車速に応じて、車両の見込み運動状態量の大きさを、例えば、車速が増加したときに小さく変更する。そして、この変換された見込み運動状態量と車両の車速とに基づいて、前記運転者が見込んだ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。   In the present invention configured as described above, first, the operation input value of the driver with respect to the steering wheel represents the motion state of the vehicle that can be perceived by the driver in relation to the turning of the vehicle. It is converted into a predicted motion state quantity (lateral acceleration, yaw rate, turning curvature, etc.) of the vehicle that has a predetermined exponential relationship or power relationship with the value. At this time, the magnitude of the expected motion state quantity of the vehicle is changed to be smaller when the vehicle speed is increased, for example, according to the vehicle speed of the vehicle. Then, based on the converted expected motion state quantity and the vehicle speed of the vehicle, the turning angle of the steered wheels necessary for the vehicle to move with the expected motion state quantity expected by the driver is calculated. The steered wheels are steered at the calculated steered angle.

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、操作入力値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。   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. Since it changes exponentially or exponentially with respect to the operation input value, 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、転舵輪の転舵角は、見込み運動状態量と車速に基づいて計算される。より正確には、見込み運動状態量は、操作入力値を用いて計算されるため、転舵角は、操作入力値と車速に基づいて計算される。このため、例えば、見込み運動状態量が大きく(すなわち操作入力値が大きく)、車速が増加している場合には、計算される転舵角が転舵輪の転舵し得る最大値を越える可能性がある。言い換えれば、運転者が知覚しない転舵角により、操舵ハンドルの回動操作範囲が限定される可能性がある。このため、運転者は、操舵ハンドルの操舵特性に関して違和感を覚える場合がある。これに対して、見込み運動状態量を車速に応じて変化させる、例えば、車速が増加したときに見込み運動状態量を小さく変更することによって、運転者による操舵ハンドルの回動操作範囲を全車速域に渡り同等に確保することができる。これにより、運転者は、全車速域において、同等に確保された回動操作範囲内で操舵ハンドルを回動操作することにより、車両の運動状態量を見込みことができる。したがって、車速が変化した場合であっても、一様な操舵特性を確保することができて、運転者が違和感を覚えることがない。   Further, the turning angle of the steered wheels is calculated based on the expected motion state quantity and the vehicle speed. More precisely, since the expected motion state quantity is calculated using the operation input value, the turning angle is calculated based on the operation input value and the vehicle speed. For this reason, for example, when the expected motion state quantity is large (that is, the operation input value is large) and the vehicle speed is increasing, the calculated turning angle may exceed the maximum value that the steered wheels can steer. There is. In other words, the turning operation range of the steering wheel may be limited by the turning angle that is not perceived by the driver. For this reason, the driver may feel uncomfortable regarding the steering characteristics of the steering wheel. On the other hand, by changing the expected motion state quantity according to the vehicle speed, for example, by changing the expected motion state quantity to be smaller when the vehicle speed increases, the turning operation range of the steering handle by the driver is reduced to the full vehicle speed range. Can be assured equally. As a result, the driver can expect the amount of motion state of the vehicle by rotating the steering handle within the rotation operation range that is equally secured in the entire vehicle speed range. Therefore, even when the vehicle speed changes, uniform steering characteristics can be ensured, and the driver does not feel uncomfortable.

一方、全車速域に渡り操舵ハンドルの回動操作範囲を同等に確保した場合においては、運転者が操舵ハンドルを回動操作したときに、転舵輪の転舵制御に応答遅れを知覚する可能性がある。すなわち、回動操作範囲が大きくなるに従って、運転者は、見込み運動状態量で車両を旋回させるために必要な操作入力値を大きくする必要があり、これに起因して転舵輪の転舵制御に応答遅れを知覚する場合がある。このため、操舵ハンドルに運転者が入力する操作入力値の最大値を車速の変化に応じて変更(例えば、小さく変更)することにより、中立位置から変更された操作入力値の最大値までの運転者による操作入力値と、この操作入力値を用いて計算される見込み運動状態量との関係を車速に応じて適切に設定することができる。したがって、操舵ハンドルの回動操作に対する転舵輪の転舵制御において、運転者が応答遅れを知覚しないようにできる。   On the other hand, in a case where the steering operation range of the steering wheel is secured equally over the entire vehicle speed range, when the driver rotates the steering wheel, there is a possibility of perceiving a response delay in the steering control of the steered wheels. There is. That is, as the turning operation range becomes larger, the driver needs to increase the operation input value necessary for turning the vehicle with the expected motion state quantity, and accordingly, the steering control of the steered wheels is performed. You may perceive a response delay. For this reason, by changing the maximum value of the operation input value input by the driver to the steering wheel according to the change in the vehicle speed (for example, by changing it small), driving from the neutral position to the maximum value of the operation input value changed. The relationship between the operation input value by the person and the expected motion state quantity calculated using the operation input value can be appropriately set according to the vehicle speed. Therefore, in the turning control of the steered wheels in response to the turning operation of the steering handle, it is possible to prevent the driver from perceiving a response delay.

また、上述したように、転舵輪の転舵角は、操作入力値と車速に基づいて計算されるため、車速が極めて小さい(例えば、車庫入れのための低速移動など)場合にも、計算される転舵角がシステム上取り得る転舵角の最大値を越える可能性がある。この場合には、運転者が操舵ハンドルを操作しても転舵輪がそれ以上転舵しない状態が生じ、車両が運転者の見込んだ運動状態量で旋回しない場合がある。これにより、運転者は、操舵ハンドルの操舵特性に関して違和感を覚える場合がある。これに対して、所定の車速未満のときには、操舵ハンドルに対して運転者が入力する操作入力値の最大値に対する転舵輪の転舵角が転舵輪の転舵し得る最大値(最大転舵角)と一致する関係に基づいて転舵角を計算することにより、計算される転舵角の値を転舵輪が転舵し得る範囲内で求めることができる。したがって、運転者は、操舵ハンドルを操作すれば同操作に応じて転舵輪が常に転舵するため、車両を見込んだ運動状態量で旋回させることができて、違和感を覚えることがない。   Further, as described above, the turning angle of the steered wheels is calculated based on the operation input value and the vehicle speed, and thus is calculated even when the vehicle speed is extremely small (for example, low-speed movement for garage entry). There is a possibility that the turning angle exceeds the maximum value of the turning angle that the system can take. In this case, even if the driver operates the steering wheel, the steered wheels may not be steered any further, and the vehicle may not turn at the amount of motion state expected by the driver. As a result, the driver may feel uncomfortable regarding the steering characteristics of the steering wheel. On the other hand, when the vehicle speed is lower than the predetermined vehicle speed, the turning angle of the steered wheel with respect to the maximum value of the operation input value input by the driver to the steering handle is the maximum value (maximum steered angle) that the steered wheel can steer. ) To calculate the turning angle, the calculated value of the turning angle can be obtained within a range that the steered wheels can turn. Therefore, if the driver operates the steering handle, the steered wheels are always steered in accordance with the operation, so that the driver can turn with the motion state amount that anticipates the vehicle, and does not feel uncomfortable.

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、横加速度センサ34およびヨーレートセンサ35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, a lateral acceleration sensor 34, and a yaw rate sensor 35.

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。ヨーレートセンサ35は、車両の実ヨーレートγを検出して出力する。なお、実横加速度Gも実ヨーレートγも、左方向の加速度およびヨーレートを正で表し、右方向の加速度およびヨーレートを負で表す。   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 yaw rate sensor 35 detects and outputs the actual yaw rate γ of the vehicle. Note that, in both the actual lateral acceleration G and the actual yaw rate γ, the leftward acceleration and yaw rate are positive, and the rightward acceleration and yaw rate are negative.

これらのセンサ31〜35は、電子制御ユニット36に接続されている。電子制御ユニット36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36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37,38がそれぞれ接続されている。駆動回路37,38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37a,38aが設けられている。電流検出器37a,38a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36にフィードバックされている。   These sensors 31 to 35 are connected to the electronic control unit 36. The electronic control unit 36 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 37 and 38 for driving the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 are connected to the output side of the electronic control unit 36, respectively. In the drive circuits 37 and 38, current detectors 37a and 38a for detecting a drive current flowing in the electric motors in the reaction force actuator 13 and the steering actuator 21 are provided. The drive current detected by the current detectors 37a and 38a is fed back to the electronic control unit 36 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36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36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δg,γδ,δρを決定するための感覚適合制御部50と、決定された目標転舵角δg,γδ,δρ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 36. The electronic control unit 36 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 angles δg, γδ, δρ, and a steering for controlling the steering of the left and right front wheels FW1, FW2 based on the determined target turning angles δg, γδ, δρ. And a control unit 60.

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、変位−トルク変換部41が、下記式1を用いて、操舵角θの指数関数である反力トルクTzを計算する。
Tz=To・exp(K1・θ) …式1
ただし、前記式1中のTo,K1は定数であり、これらの値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。また、前記式1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Toを前記負の定数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。
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, the displacement-torque conversion unit 41 calculates a reaction force torque Tz that is an exponential function of the steering angle θ by using the following equation (1).
Tz = To ・ exp (K1 ・ θ)… Formula 1
However, To and K1 in the formula 1 are constants, and these values will be described in detail when the sensory adaptation control unit 50 described later is described. Further, the steering angle θ in the equation 1 represents the absolute value of the detected steering angle θ. If the detected steering angle θ is positive, the constant To is set to a negative value, and the detected steering angle θ is If negative, the constant To is a positive value having the same absolute value as the negative constant To. Note that the reaction 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 calculation of the expression 1.

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37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37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、この操舵角θに対して指数関数的に変化する反力トルクTzを感じながら、言い換えればこの反力トルクTzに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。この操舵角θと反力トルクTzの関係も上述したウェーバー・ヘフナーの法則に従うものであり、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。   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 37 to the electric motor in the reaction force actuator 13 and feedback-controls the drive circuit 37 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 feels the reaction force torque Tz that changes exponentially with respect to the steering angle θ, in other words, while applying a steering torque equal to the reaction force torque Tz to the steering handle 11, It will rotate. The relationship between the steering angle θ and the reaction torque Tz also follows the above-mentioned Weber-Hefner law, and the driver rotates the steering handle 11 while receiving a sense from the steering handle 11 that matches human perception characteristics. Can be operated.

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と同様な下記式2に従って操舵トルクTdを計算する。
Td=To・exp(K1・θ) …式2
この場合も、前記式2中のTo,K1は、前記式1と同様な定数である。ただし、前記式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であるが、検出操舵角θが正であれば定数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Toを前記正の定数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2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, with respect to the steering angle θ input to the sensory adaptation control unit 50, the displacement-torque conversion unit 51 calculates the steering torque Td according to the following equation 2 similar to the equation 1.
Td = To ・ exp (K1 ・ θ)… Formula 2
Also in this case, To and K1 in the formula 2 are constants similar to those in the formula 1. However, the steering angle θ in Equation 2 represents the absolute value of the detected steering angle θ. If the detected steering angle θ is positive, the constant To is set to a positive value, and the detected steering angle is If θ is negative, the constant To is a negative value having the same absolute value as the positive constant To. In this case as well, the steering torque Td may be calculated by 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 calculation of the expression (2). .

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、トルク−ヨーレート変換部53およびトルク−旋回曲率変換部54に供給される。ここで、トルク−横加速度変換部52、トルク−ヨーレート変換部53およびトルク−旋回曲率変換部54は、車速センサ33によって検出された車速Vに応じて、それぞれ、供給された操舵トルクTdを変換する。すなわち、検出車速Vが大きいとき(以下、高速走行時という)には、トルク−横加速度変換部52が、供給された操舵トルクTdを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に変換する。また、検出車速Vがある程度大きいとき(以下、中速走行時という)には、トルク−ヨーレート変換部53が、供給された操舵トルクTdを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に変換する。さらに、検出車速Vが小さいとき(以下、低速走行時という)には、トルク−旋回曲率変換部54が、供給された操舵トルクTdを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に変換する。以下、まず、高速走行時において、トルク−横加速度変換部52により変換された見込み横加速度Gdに基づき、左右前輪FW1,FW2が転舵制御される場合から説明する。   The calculated steering torque Td is supplied to the torque-lateral acceleration conversion unit 52, the torque-yaw rate conversion unit 53, and the torque-turning curvature conversion unit 54. Here, the torque-lateral acceleration conversion unit 52, the torque-yaw rate conversion unit 53, and the torque-turning curvature conversion unit 54 each convert the supplied steering torque Td according to the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 33. To do. That is, when the detected vehicle speed V is high (hereinafter, referred to as high speed traveling), the torque-lateral acceleration conversion unit 52 is expected that the driver expects the supplied steering torque Td by the turning operation of the steering handle 11. Convert to lateral acceleration Gd. Further, when the detected vehicle speed V is large to some extent (hereinafter referred to as “medium speed traveling”), the torque-yaw rate conversion unit 53 expects the supplied steering torque Td by the driver turning the steering wheel 11. Convert to expected yaw rate γd. Further, when the detected vehicle speed V is small (hereinafter, referred to as low speed traveling), the torque-turning curvature conversion unit 54 is expected that the driver expects the supplied steering torque Td by the turning operation of the steering handle 11. Convert to turning curvature ρd. Hereinafter, first, the case where the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered based on the expected lateral acceleration Gd converted by the torque-lateral acceleration conversion unit 52 during high-speed traveling will be described.

トルク−横加速度変換部52は、見込み横加速度Gdを、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To未満であれば下記式3のように「0」とし、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To以上であれば下記式4に従って変換(計算)する。
Gd=0 (|Td|<To) …式3
Gd=C・TdK2 (To≦|Td|) …式4
ただし、前記式4中のC,K2は定数である。また、前記式4中の操舵トルクTdは前記式2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3,4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 torque-lateral acceleration conversion unit 52 sets the expected lateral acceleration Gd to “0” as shown in the following equation 3 when the absolute value of the steering torque Td is less than a predetermined positive value To, and the absolute value of the steering torque Td is If it is greater than or equal to a small positive value To, conversion (calculation) is performed according to Equation 4 below.
Gd = 0 (| Td | <To) Equation 3
Gd = C · Td K2 (To ≦ | Td |) Equation 4
However, C and K2 in the formula 4 are constants. Further, the steering torque Td in the equation 4 represents the absolute value of the steering torque Td calculated using the equation 2, and if the calculated steering torque Td is positive, the constant C is a positive value. 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 C. In this case as well, the expected lateral acceleration Gd is calculated by 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 3 and 4. It may be.

ここで、前記式4について説明しておく。前記式2を用いて、前記式4中の操舵トルクTdを消去すると、下記式5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5
前記式5において、Goは定数C・ToK2であり、式5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、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, Formula 4 will be described. When the steering torque Td in the equation 4 is eliminated using the equation 2, the following equation 5 is obtained.
Gd = C · (To · exp (K1 · θ)) K2 = C · To K2 · exp (K1 · K2 · θ) = Go · exp (K1 · K2 · θ)
In Equation 5, Go is a constant C · To K2 , and Equation 5 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. Therefore, if the driver can turn the steering handle 11 while perceiving a lateral acceleration equal to the expected lateral acceleration Gd, the relationship between the turning operation of the steering handle 11 and the steering of the vehicle becomes a human perceptual characteristic. Can be matched.

このように、前記式4(すなわち式5)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6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分かる。
Gd=Go・exp(K0・ω・t) …式6
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 4 (that is, the equation 5) changes exponentially with respect to the steering angle θ that is the operation amount of the steering wheel 11, and thus human perception characteristics. It is suitable for. 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 (6). Therefore, it will be understood that if the steering handle 11 can be rotated while the lateral acceleration equal to the expected lateral acceleration Gd is perceived, the driver can easily rotate the steering handle 11.
Gd = Go · exp (K0 · ω · t) (6)
However, K0 is a constant having a relationship of K0 = K1 · K2.

また、前記式3に示されるように、操舵トルクTdが所定値To未満である場合、見込み横加速度Gdは「0」に保たれている。これは、操舵角θが「0」のとき、すなわち操舵ハンドル11が中立位置に保たれる場合でも、前記式2の演算により、操舵トルクTdは正の所定値Toとなり、この操舵トルクTd(=To)を前記式4の演算に適用してしまうと、見込み横加速度Gdは正の値C・ToK2になって、これは現実的でない。しかしながら、前述のように、操舵トルクTdが所定値To未満であれば、見込み横加速度Gdは「0」であるので、この問題は解決される。 Further, as shown in Equation 3, when the steering torque Td is less than the predetermined value To, the expected lateral acceleration Gd is kept at “0”. This is because, even when the steering angle θ is “0”, that is, when the steering wheel 11 is kept at the neutral position, the steering torque Td becomes a positive predetermined value To by the calculation of the above equation 2, and this steering torque Td ( = To) is applied to the calculation of Equation 4, the expected lateral acceleration Gd becomes a positive value C · To K2 , which is not realistic. However, as described above, if the steering torque Td is less than the predetermined value To, the expected lateral acceleration Gd is “0”, so this problem is solved.

また、この場合、運転者が知覚し得る最小操舵トルクを前記所定値Toとし、運転者が知覚し得る最小知覚横加速度をGoとし、かつ所定値ToがGo=C・ToK2の関係となるようにすれば、操舵トルクTdが所定値Toになるまで、すなわち運転者の操舵ハンドル11の操作によって車両が旋回して運転者が車両に発生する横加速度を感じるまで、車両の見込み横加速度Gdが「0」に保たれる。これによれば、最小操舵トルクTo以上で操舵ハンドル11を操舵したときのみ、見込み横加速度Gdを発生させるために必要な転舵角だけ左右前輪FW1,FW2は転舵制御され、この転舵制御が車両の操舵に的確に対応したものとなる。 In this case, the minimum steering torque that can be perceived by the driver is the predetermined value To, the minimum perceived lateral acceleration that the driver can perceive is Go, and the predetermined value To has a relationship of Go = C · To K2. By doing so, the expected lateral acceleration Gd of the vehicle until the steering torque Td reaches a predetermined value To, that is, until the driver feels the lateral acceleration generated in the vehicle by turning the steering handle 11 of the driver. Is kept at “0”. According to this, only when the steering handle 11 is steered at the minimum steering torque To or more, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered by the steered angle required to generate the expected lateral acceleration Gd. Will correspond exactly to the steering of the vehicle.

次に、前記式1〜5で用いたパラメータK1,K2,C(所定の係数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の決め方の説明においては、操舵トルクTdを操舵トルクTとして扱い、また、見込み横加速度Gdを横加速度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Tdと見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγdおよび見込み旋回曲率ρdに関し、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 coefficients K1, K2, and C) used in the expressions 1 to 5 will be described. In the description of how to determine the parameters K1, K2, and C, the steering torque Td is treated as the steering torque T, and the expected lateral acceleration Gd is treated as 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. In order to determine the Weber ratio, the present inventors confirmed that the Weber-Hefner's law was established with respect to the steering torque Td, the expected lateral acceleration Gd, the expected yaw rate γd, and the expected turning curvature ρd. Experiments were conducted on various humans with different genders, ages, and driving 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としたときの比の値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, when F is the detection force that can withstand lateral force from the outside at a certain time and maintain the posture under the above situation, and ΔF is the minimum force change amount that can perceive the change from the detection force F The ratio value ΔF / F, that is, 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2を微分するとともに、同微分した式において式2を考慮すると、下記式7が成立する。
ΔT=To・exp(K1・θ)・K1・Δθ=T・K1・Δθ …式7
この式7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8が成立する。
K1=ΔT/(T・Δθ)=Kt/Δθ …式8
On the other hand, when the formula 2 is differentiated and the formula 2 is considered in the differentiated formula, the following formula 7 is established.
ΔT = To ・ exp (K1 ・ θ) ・ K1 ・ Δθ = T ・ K1 ・ Δθ
When the equation 7 is modified and the Weber ratio ΔT / T related to the steering torque obtained by the experiment is Kt, the following equation 8 is established.
K1 = ΔT / (T · Δθ) = Kt / Δθ Equation 8

また、最大操舵トルクをTmaxとすれば、前記式2より下記式9が成立する。
Tmax=To・exp(K1・θmax) …式9
この式9を変形すれば、下記式10が成立する。
K1=log(Tmax/To)/θmax …式10
そして、前記式8および式10から下記式11が導かれる。
Δθ=Kt/K1=Kt・θmax/log(Tmax/To) …式11
この式11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は前記したように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は前記式11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8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 formula 9 is established from the above formula 2.
Tmax = To ・ exp (K1 ・ θmax) ... Equation 9
If Equation 9 is modified, the following Equation 10 is established.
K1 = log (Tmax / To) / θmax Equation 10
Then, the following formula 11 is derived from the formula 8 and the formula 10.
Δθ = Kt / K1 = Kt · θmax / log (Tmax / To) (Formula 11)
In Equation 11, 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 is the minimum steering torque that can be perceived by humans as described above. Since these values Kt, θmax, Tmax, and To are constants determined by experiments and systems, the differential value Δθ can be calculated using the equation (11). The predetermined value (coefficient) K1 can also be calculated based on the equation 8 using the differential value Δθ and the Weber ratio Kt.

また、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12が成立する。
ΔG=C・K2・TK2-1・ΔT=G・K2・ΔT/T …式12
この式12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F/FをKaとすると下記式13,14が成立する。
ΔG/G=K2・ΔT/T …式13
K2=Ka/Kt …式14
この式14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14に基づいて係数K2も計算できる。
In addition, when the expression 4 is differentiated and the expression 4 is considered in the differentiated expression, the following expression 12 is established.
ΔG = C · K2 · T K2-1 · ΔT = G · K2 · ΔT / T Equation 12
When Expression 12 is modified and the Weber ratio ΔT / T related to the steering torque obtained by the above experiment is Kt, and the Weber ratio F / F related to the lateral acceleration is Ka, the following Expressions 13 and 14 are established.
ΔG / G = K2 · ΔT / T Equation 13
K2 = Ka / Kt ... Formula 14
In this equation 14, 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 above equation is used. 14 can also calculate the coefficient K2.

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4から下記式15が導かれる。
C=Gmax/TmaxK2 …式15
そして、この式15においては、GmaxおよびTmaxは実験およ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14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 equation 15 is derived from the equation 4.
C = Gmax / Tmax K2 Equation 15
In Equation 15, Gmax and Tmax are constants determined by experiments and systems, and K2 is calculated by Equation 14, 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1〜4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1〜4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と、トルク−横加速度変換部52見込み横加速度Gdを計算することができる。   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 4 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 force torque Tz, the steering torque Td, and the torque- The lateral acceleration conversion unit 52 can calculate the expected lateral acceleration Gd.

ふたたび、図2の説明に戻ると、トルク−横加速度変換部52によって計算された見込み横加速度Gdは、転舵角変換部55に供給される。転舵角変換部55は、計算された見込み横加速度Gdを発生するのに必要な左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δg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δg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55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δg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δgはいずれも正であるが、トルク−横加速度変換部52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δg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 55. The turning angle conversion unit 55 calculates the target turning angle δg of the left and right front wheels FW1 and FW2 necessary to generate the calculated expected lateral acceleration Gd, and corresponds to the vehicle speed V as shown in FIG. And a table representing a change characteristic of the target turning angle δg 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 55 refers to this table and calculates a target turning angle δg corresponding to the input expected lateral acceleration Gd and the detected vehicle speed V input from the vehicle speed sensor 33. The lateral acceleration G (expected lateral acceleration Gd) and the target turning angle δg stored in the table are both positive, but the expected lateral acceleration Gd supplied from the torque-lateral acceleration converting unit 52 is negative. If so, the output target turning angle δg is also negative.

なお、目標転舵角δgは下記式16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16の演算の実行によっても計算することができる。
δg=L・(1+A・V2)・Gd/V2 …式16
ただし、前記式16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は車両の運動性能を表す予め決められた所定値である。
Since the target turning angle δg is a function of the vehicle speed V and the lateral acceleration G as shown in the following formula 16, it can be calculated by executing the calculation of the following formula 16 instead of referring to the table. it can.
δg = L · (1 + A · V 2 ) · Gd / V 2 Equation 16
However, L in said Formula 16 is a predetermined predetermined value which shows a wheel base, and A is a predetermined predetermined value showing the exercise | movement performance of a vehicle.

この計算された目標転舵角δg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17の演算を実行して、入力した目標転舵角δgを補正して補正目標転舵角δdaを計算する。
δda=δg+K3・(Gd−G) …式17
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 δg 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 (17). The corrected target turning angle δda is calculated by correcting the input target turning angle δg.
δda = δg + K3 · (Gd−G) Equation 17
However, the coefficient K3 is a positive constant determined in advance, 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 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.

この計算された補正目標転舵角δdaは、駆動制御部63に供給される。駆動制御部63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63は、駆動回路38から同電動モータに流れる駆動電流も入力し、操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38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 63. The drive control unit 63 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 63 also inputs a drive current that flows from the drive circuit 38 to the electric motor, and feedback-controls the drive circuit 38 so that a drive current having a magnitude corresponding to the steering torque appropriately flows to the electric motor. . 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. The left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda by the displacement of the rack bar 24 in the axial direction.

次に、中速走行時において、図2に示したトルク−ヨーレート変換部53により変換された見込みヨーレートγdに基づき、左右前輪FW1,FW2が転舵制御される場合を説明する。トルク−ヨーレート変換部53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ヨーレートγdを、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To未満であれば下記式18のように「0」とし、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To以上であれば下記式19に従って計算する。
γd=0 (|Td|<To) …式18
γd=C1・TdK2 (To≦|Td|) …式19
ただし、式19中のK2は、前記式4と同じく定数であり、C1は車速Vに応じて変化する変数である。また、この場合も、前記式19中の操舵トルクTdは前記式2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が正であれば変数C1を正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば変数C1を前記正の変数C1と同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合、前記式18,19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6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。
Next, the case where the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered based on the expected yaw rate γd converted by the torque-yaw rate conversion unit 53 shown in FIG. If the absolute value of the steering torque Td is less than a predetermined positive value To, the torque-yaw rate conversion unit 53 calculates the expected yaw rate γd that the driver expects by turning the steering wheel 11 as shown in the following formula 18. If “0” is set and the absolute value of the steering torque Td is equal to or greater than the positive small predetermined value To, the calculation is performed according to the following Equation 19.
γd = 0 (| Td | <To) Equation 18
γd = C1 · Td K2 (To ≦ | Td |) Equation 19
However, K2 in Equation 19 is a constant as in Equation 4, and C1 is a variable that changes according to the vehicle speed V. Also in this case, the steering torque Td in the equation 19 represents the absolute value of the steering torque Td calculated using the equation 2, and if the calculated steering torque Td is positive, the variable C1 is a positive value, and if the calculated steering torque Td is negative, the variable C1 is a negative value having the same absolute value as the positive variable C1. In this case, the expected yaw rate γd may be calculated using a conversion table having a characteristic as shown in FIG. 6 in which the expected yaw rate γd with respect to the steering torque Td is stored instead of the calculations of the equations 18 and 19. Good.

ここで、前記式19について説明しておく。前記式2を用いて操舵トルクTdを消去すると、下記式20に示すようになる。
γd=C1・(To・exp(K1・θ))K2=C1・ToK2・exp(K1・K2・θ)=γo・exp(K1・K2・θ) …式20
前記式20において、車速Vが一定であれば変数C1が定数となるため、γoは定数C1・ToK2となり、式20は、運転者による操舵ハンドル11の操舵角θに対して見込みヨーレートγdが指数関数的に変化していることを示す。そして、この見込みヨーレートγdは、運転者の視覚や車内の所定部位へ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、運転者が、この見込みヨーレートγdに等しいヨーレート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、ハンドル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, the equation 19 will be described. When the steering torque Td is eliminated by using the formula 2, the following formula 20 is obtained.
γd = C1 · (To · exp (K1 · θ)) K2 = C1 · To K2 · exp (K1 · K2 · θ) = γo · exp (K1 · K2 · θ) ... Equation 20
In Equation 20, since the variable C1 becomes a constant when the vehicle speed V is constant, γo becomes a constant C1 · To K2 , and Equation 20 shows that the expected yaw rate γd is the steering angle θ of the steering wheel 11 by the driver. Indicates an exponential change. The expected yaw rate γd is a physical quantity that can be perceived by the driver by the driver's vision or contact with a predetermined part in the vehicle, and follows the aforementioned Weber-Hefner law. Therefore, if the driver can turn the steering handle 11 while perceiving the yaw rate equal to the expected yaw rate γd, the relationship between the turning operation of the handle and the steering of the vehicle is made to correspond to the human perceptual characteristics. Can do.

また、中速走行時に見込みヨーレートγdに基づいて左右前輪FW1,FW2を転舵制御する場合においても、前記式18に示されるように、操舵トルクTdが所定値To未満である場合、見込みヨーレートγdは「0」に保たれている。これにより、操舵ハンドル11が中立位置に保たれる場合には、高速走行時の場合と同様に、見込みヨーレートγdは「0」であり、現実的な操舵特性を得ることができる。また、この場合、運転者が知覚し得る最小操舵トルクを前記所定値Toとし、運転者が知覚し得る最小知覚ヨーレートをγoとし、かつ所定値Toがγo=C1・ToK2の関係となるようにすれば、操舵トルクTdが所定値Toになるまで、すなわち運転者の操舵ハンドル11の操作によって車両が旋回して運転者が車両に発生するヨーレートを感じるまで、車両の見込みヨーレートγdが「0」に保たれる。これによれば、最小操舵トルクTo以上で操舵ハンドル11を操舵したときのみ見込みヨーレートγdを発生させるために必要な転舵角だけ左右前輪FW1,FW2は転舵制御され、この転舵制御が車両の操舵に的確に対応したものとなる。 Further, even when the left and right front wheels FW1, FW2 are steered based on the expected yaw rate γd during medium speed traveling, as shown in the equation 18, if the steering torque Td is less than the predetermined value To, the expected yaw rate γd Is kept at “0”. As a result, when the steering handle 11 is maintained at the neutral position, the expected yaw rate γd is “0” as in the case of high-speed traveling, and realistic steering characteristics can be obtained. In this case, the minimum steering torque that can be perceived by the driver is the predetermined value To, the minimum perceived yaw rate that the driver can perceive is γo, and the predetermined value To has a relationship of γo = C1 · To K2. Then, the expected yaw rate γd of the vehicle is “0” until the steering torque Td reaches a predetermined value To, that is, until the driver feels the yaw rate generated in the vehicle by the operation of the steering handle 11 of the driver. Is kept. According to this, the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered by the turning angle necessary to generate the expected yaw rate γd only when the steering handle 11 is steered at the minimum steering torque To or more. It corresponds exactly to the steering of.

そして、トルク−ヨーレート変換部53によって計算された見込みヨーレートγdは、転舵角変換部56に供給される。転舵角変換部56は、計算された見込みヨーレートγdを発生するのに必要な左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δγを計算するものであり、図7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δγ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56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δγ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δγはいずれも正であるが、転舵角変換部56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δγも負となる。   The expected yaw rate γd calculated by the torque-yaw rate conversion unit 53 is supplied to the turning angle conversion unit 56. The turning angle conversion unit 56 calculates the target turning angle δγ of the left and right front wheels FW1, FW2 necessary to generate the calculated expected yaw rate γd, and according to the vehicle speed V as shown in FIG. It has a table that changes and represents the change characteristic of the target turning angle δγ 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 56 refers to this table and calculates the target turning angle δγ corresponding to the input expected yaw rate γd and the detected vehicle speed V input from the vehicle speed sensor 33. The yaw rate γ (estimated yaw rate γd) and the target turning angle δγ stored in the table are both positive, but are output if the expected yaw rate γd supplied from the turning angle conversion unit 56 is negative. The target turning angle δγ is also negative.

なお、目標転舵角δγも、下記式21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21の演算の実行によっても計算することができる。
δγ=L・(1+A・V2)・γd/V …式21
ただし、前記式21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は車両の運動性能を示す予め決められた所定値である。
Since the target turning angle δγ is also a function of the vehicle speed V and the yaw rate γ as shown in the following equation 21, it is also calculated by executing the calculation of the following equation 21 instead of referring to the table. Can do.
δγ = L · (1 + A · V 2 ) · γd / V Equation 21
However, also in the formula 21, L is a predetermined value indicating the wheel base, and A is a predetermined value indicating the motion performance of the vehicle.

ここで、転舵角変換部56が前記式21に従って計算する目標転舵角δγは、前記式19により計算された見込みヨーレートγdに基づいて変化するとともに、検出車速Vにも基づいて変化する。このため、中速走行時において、見込みヨーレートγdに基づいて目標転舵角δγが計算される場合には、検出車速Vの増加に伴って、運転者の操舵ハンドル11の回動操作量(すなわち操舵角θ)に対する目標転舵角δγの絶対値が大きくなる。今、操舵ハンドル11が最大操舵角θmaxまで回動されたときに、左右前輪FW1,FW2が転舵し得る最大転舵角δmaxに転舵制御される車両の操舵装置を考える。なお、最大転舵角δmaxは、車両が所定の小さな車速Vsで走行しているときに取り得る最大値である。この車両の操舵装置において、ある車速Vで目標転舵角δγが計算されると、運転者が操舵ハンドル11を最大操舵角θmaxまで回動操作する前に、左右前輪FW1,FW2が最大転舵角δmaxとなる場合がある。   Here, the target turning angle δγ calculated by the turning angle conversion unit 56 according to the equation 21 changes based on the expected yaw rate γd calculated by the equation 19, and also changes based on the detected vehicle speed V. Therefore, when the target turning angle δγ is calculated based on the expected yaw rate γd during medium-speed traveling, the amount of turning operation of the steering wheel 11 by the driver (that is, as the detected vehicle speed V increases) The absolute value of the target turning angle δγ with respect to the steering angle θ) increases. Now, consider a vehicle steering system in which when the steering wheel 11 is turned to the maximum steering angle θmax, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the maximum turning angle δmax that can be steered. The maximum turning angle Δmax is a maximum value that can be taken when the vehicle is traveling at a predetermined small vehicle speed Vs. In this vehicle steering device, when the target turning angle δγ is calculated at a certain vehicle speed V, the left and right front wheels FW1, FW2 are turned to the maximum before the driver turns the steering handle 11 to the maximum steering angle θmax. There may be an angle δmax.

言い換えれば、運動状態量として見込みヨーレートγdを採用した場合では、運転者が操舵ハンドル11を回動操作し得る最大の操舵角θは、システムで決定される最大操舵角θmaxよりも小さくなる場合がある。具体的に説明すると、前記式21から明らかなように、検出車速Vの増加に伴って、計算される目標転舵角δγは、検出車速Vに対して徐々に増大する。その結果、運転者が操舵ハンドル11を回動操作する際には、操舵角θの最大操舵角θmaxに対するダイナミックレンジすなわち操舵ハンドル11を回動し得る回動操作範囲が狭くなり、例えば、操舵ハンドル11の回動操作に対する左右前輪FW1,FW2の転舵角調整感覚(所謂、操舵角分解能)が悪化する。このため、運転者が操舵ハンドル11を回動操作した場合、操舵感覚に違和感を覚える。そこで、トルク−ヨーレート変換部53は、パラメータC1(変数C1)を検出車速Vに応じて適宜変化させて、前記式19(または前記式20)に従って計算される見込みヨーレートγdの大きさを検出車速Vに応じて適宜変更する。そして、中速走行時における操舵ハンドル11の操舵感覚を運転者の感覚特性(より詳しくは、高速走行時の感覚特性)に合わせる。これを、以下に詳細に説明する。   In other words, when the estimated yaw rate γd is adopted as the motion state quantity, the maximum steering angle θ at which the driver can turn the steering handle 11 may be smaller than the maximum steering angle θmax determined by the system. is there. More specifically, as is clear from the equation 21, the calculated target turning angle δγ gradually increases with respect to the detected vehicle speed V as the detected vehicle speed V increases. As a result, when the driver turns the steering handle 11, the dynamic range of the steering angle θ relative to the maximum steering angle θmax, that is, the turning operation range in which the steering handle 11 can be turned is narrowed. The steering angle adjustment sensation (so-called steering angle resolution) of the left and right front wheels FW1 and FW2 with respect to the 11 turning operation is deteriorated. For this reason, when the driver operates the steering handle 11 to rotate, the driver feels uncomfortable with the steering feeling. Therefore, the torque-yaw rate converter 53 appropriately changes the parameter C1 (variable C1) according to the detected vehicle speed V, and determines the magnitude of the expected yaw rate γd calculated according to the equation 19 (or the equation 20). Change appropriately according to V. Then, the steering sensation of the steering wheel 11 at the time of medium speed traveling is matched with the driver's sensory characteristics (more specifically, sensory characteristics at high speed traveling). This will be described in detail below.

今、操舵トルクの最大値をTmaxとし、最大操舵トルクTmaxを操舵ハンドル11に付与したときに車両に発生する最大ヨーレートをγmaxとすると、前記式19より下記式22が成立する。
γmax=C1・TmaxK2 …式22
この式22を変形すれば、下記式23が成立する。
C1=γmax/TmaxK2 …式23
ここで、最大操舵トルクTmaxはシステムにより決定される定数である。このため、パラメータC1を検出車速Vに応じて変化させるには、前記式23中の最大ヨーレートγmaxを、下記式24に示すように、検出車速Vに対する関数γmax(V)に置換する。そして、関数γmax(V)の大きさを検出車速Vに応じて変化させる。すなわち、関数γmax(V)は、下記式25に従って計算される。
C1=γmax(V)/TmaxK2 …式24
γmax(V)=γmax(Vo)・(Vo/V) …式25
Now, assuming that the maximum value of the steering torque is Tmax and the maximum yaw rate generated in the vehicle when the maximum steering torque Tmax is applied to the steering wheel 11 is γmax, the following equation 22 is established from the equation 19.
γmax = C1 · Tmax K2 ... Formula 22
If this equation 22 is modified, the following equation 23 is established.
C1 = γmax / Tmax K2 Equation 23
Here, the maximum steering torque Tmax is a constant determined by the system. Therefore, to change the parameter C1 according to the detected vehicle speed V, the maximum yaw rate γmax in the equation 23 is replaced with a function γmax (V) with respect to the detected vehicle speed V as shown in the following equation 24. Then, the magnitude of the function γmax (V) is changed according to the detected vehicle speed V. That is, the function γmax (V) is calculated according to the following equation 25.
C1 = γmax (V) / Tmax K2 Equation 24
γmax (V) = γmax (Vo) · (Vo / V) ... Formula 25

ただし、γmax(Vo)は、所定の車速Voで車両が旋回するときに発生し得るヨーレートの最大値であり、実験およびシステムによって予め決定される定数である。前記式25によれば、検出車速Vが増加するに伴って、関数γmax(V)の値は小さく計算され、前記式24に従ってパラメータC1は小さく計算される。したがって、前記式19(または前記式20)により計算される見込みヨーレートγdは、検出車速Vの増加に伴って小さな値となる。これにより、計算される目標転舵角δγの絶対値は、検出車速Vの増加に伴って、その増大が抑制されるため、結果として、操舵角θの最大操舵角θmaxに対するダイナミックレンジを広く確保できる。したがって、中速走行時における操舵ハンドル11の回動操作に対して左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δγを最大転舵角δmaxまで滑らかに変化させることができて、操舵ハンドル11の操舵感覚を運転者の感覚特性に合わせることができる。   However, γmax (Vo) is the maximum value of the yaw rate that can be generated when the vehicle turns at a predetermined vehicle speed Vo, and is a constant determined in advance by experiments and systems. According to the equation 25, as the detected vehicle speed V increases, the value of the function γmax (V) is calculated to be small, and the parameter C1 is calculated to be small according to the equation 24. Therefore, the expected yaw rate γd calculated by the equation 19 (or the equation 20) becomes a small value as the detected vehicle speed V increases. As a result, the calculated absolute value of the target turning angle δγ is suppressed as the detected vehicle speed V increases, and as a result, a wide dynamic range of the steering angle θ with respect to the maximum steering angle θmax is ensured. it can. Therefore, the target turning angle δγ of the left and right front wheels FW1, FW2 can be smoothly changed to the maximum turning angle δmax with respect to the turning operation of the steering handle 11 during medium speed traveling, and the steering feel of the steering handle 11 can be changed. Can be adjusted to the sensory characteristics of the driver.

また、運転者が知覚し得る最小のヨーレートをγoとし、運転者が知覚し得る最小の操舵トルクをToとすると、前記式19から下記式26が導かれる。
γo=C1・ToK2 …式26
そして、前記式26を変形すると、下記式27が導かれる。
To=(γo/C1)(1/K2) …式27
ここで、前記式27によれば、最小知覚ヨーレートγoを定数とした場合には、前記式24に従って計算されるパラメータC1の値が車速Vの増加に伴って小さく計算されるため、最小知覚操舵トルクToが車速Vの増加に伴って大きくなる。これにより、運転者が知覚し得る最小知覚操舵トルクToが検出車速Vの増加に応じて増大するため、運転者は違和感を覚える場合がある。このため、検出車速Vが増加する場合であっても、最小知覚操舵トルクToを一様に保つべく、前記式27中の最小知覚ヨーレートγoを、下記式28に示すように、検出車速Vに対する関数γo(V)に置換する。そして、関数γo(V)の大きさを検出車速Vに応じて変化させる。すなわち、関数γo(V)は、下記式29に従って計算される。
To=(γo(V)/C1)(1/K2) …式28
γo(V)=γo(Vo)・(Vo/V) …式29
ただし、γo(Vo)は、所定の車速Voで車両が旋回するときに運転者が知覚し得る最小のヨーレートであり、実験によって予め決定される定数である。前記式29によれば、検出車速Vが増加するに伴って、関数γo(V)の値は小さく計算され、前記式28に従って計算される最小知覚操舵トルクToの増大を抑制することができる。これによっても、中速走行時における操舵ハンドル11の操舵感覚を運転者の感覚特性に合わせることができる。
Further, when the minimum yaw rate that can be perceived by the driver is γo and the minimum steering torque that can be perceived by the driver is To, the following formula 26 is derived from the formula 19.
γo = C1 ・ To K2 … Formula 26
Then, when the formula 26 is modified, the following formula 27 is derived.
To = (γo / C1) (1 / K2) ... Equation 27
Here, according to the equation 27, when the minimum perceptual yaw rate γo is a constant, the value of the parameter C1 calculated according to the equation 24 is calculated to be smaller as the vehicle speed V increases. Torque To increases with increasing vehicle speed V. As a result, the minimum perceived steering torque To that can be perceived by the driver increases as the detected vehicle speed V increases, so the driver may feel uncomfortable. Therefore, even if the detected vehicle speed V increases, the minimum perceived yaw rate γo in the equation 27 is set to the detected vehicle speed V as shown in the following equation 28 in order to keep the minimum perceived steering torque To uniform. Replace with the function γo (V). Then, the magnitude of the function γo (V) is changed according to the detected vehicle speed V. That is, the function γo (V) is calculated according to the following equation 29.
To = (γo (V) / C1) (1 / K2) ... Equation 28
γo (V) = γo (Vo) · (Vo / V) ... Equation 29
However, γo (Vo) is the minimum yaw rate that the driver can perceive when the vehicle turns at a predetermined vehicle speed Vo, and is a constant determined in advance by experiment. According to the equation 29, as the detected vehicle speed V increases, the value of the function γo (V) is calculated to be small, and an increase in the minimum perceived steering torque To calculated according to the equation 28 can be suppressed. This also makes it possible to match the steering sensation of the steering wheel 11 to the driver's sensory characteristics during medium speed traveling.

そして、上述のように計算された目標転舵角δγも、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−ヨーレート変換部53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35によって検出された実ヨーレートγも入力しており、下記式30の演算を実行して、補正目標転舵角δdaを計算する。
δda=δγ+K4・(γd−γ) …式30
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の転舵角が精度よく確保される。
The target turning angle δγ calculated as described above is also supplied to the turning angle correction unit 61 of the turning control unit 60. The turning angle correction unit 61 receives the expected yaw rate γd from the torque-yaw rate conversion unit 53 and also the actual yaw rate γ detected by the yaw rate sensor 35, and performs the calculation of the following equation 30 to perform correction. A target turning angle δda is calculated.
δda = δγ + K4 · (γd−γ) Equation 30
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. When the actual yaw rate γ exceeds the expected yaw rate γd, 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 yaw rate γd are ensured with high accuracy.

そして、この計算された補正目標転舵角δdaは、駆動制御部63に供給される。駆動制御部63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。これにより、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。   Then, the calculated corrected target turning angle δda is supplied to the drive control unit 63. The drive control unit 63 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. Thereby, 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. The left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda by the displacement of the rack bar 24 in the axial direction.

次に、低速走行時において、図2に示したトルク−旋回曲率変換部54により変換された見込み旋回曲率ρdに基づき、左右前輪FW1,FW2が転舵制御される場合を説明する。トルク−旋回曲率変換部54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旋回曲率ρdを、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To未満であれば下記式31のように「0」とし、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To以上であれば下記式32に従って計算する。
ρd=0 (|Td|<To) …式31
ρd=C2・TdK2 (To≦|Td|) …式32
ただし、式32中のK2は、前記式4と同じく定数であり、C2は車速Vに応じて変化する変数である。また、この場合も、前記式32中の操舵トルクTdは前記式2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が正であれば変数C2を正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば変数C2を前記正の変数C2と同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合、前記式31,32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8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。
Next, the case where the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered based on the expected turning curvature ρd converted by the torque-turning curvature converting unit 54 shown in FIG. If the absolute value of the steering torque Td is less than the positive predetermined value To, the torque-turning curvature conversion unit 54 calculates the expected turning curvature ρd that the driver expects through the turning operation of the steering handle 11. If the absolute value of the steering torque Td is not less than the positive small predetermined value To, the calculation is performed according to the following equation 32.
ρd = 0 (| Td | <To) Equation 31
ρd = C2 · Td K2 (To ≦ | Td |) Equation 32
However, K2 in Equation 32 is a constant as in Equation 4, and C2 is a variable that changes according to the vehicle speed V. Also in this case, the steering torque Td in the equation 32 represents the absolute value of the steering torque Td calculated using the equation 2, and if the calculated steering torque Td is positive, the variable C2 is a positive value, and if the calculated steering torque Td is negative, the variable C2 is a negative value having the same absolute value as the positive variable C2. In this case, the expected turning curvature ρd is calculated using a conversion table having characteristics as shown in FIG. 8 in which the expected turning curvature ρd with respect to the steering torque Td is stored in place of the calculations of the equations 31 and 32. May be.

ここで、前記式32について説明しておく。前記式2を用いて操舵トルクTdを消去すると、下記式33に示すようになる。
ρd=C2・(To・exp(K1・θ))K2=C2・ToK2・exp(K1・K2・θ)=ρo・exp(K1・K2・θ) …式33
前記式33において、車速Vが一定であれば変数C2が定数となるため、ρoは定数C2・ToK2となり、式33は、運転者による操舵ハンドル11の操舵角θに対して見込み旋回曲率ρdが指数関数的に変化していることを示す。そして、この見込み旋回曲率ρdは、運転者の視覚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、運転者が、この見込み旋回曲率ρdに等しい旋回曲率を視認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、ハンドル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 32 will be described. When the steering torque Td is eliminated using the above equation 2, the following equation 33 is obtained.
ρd = C2 ・ (To ・ exp (K1 ・ θ)) K2 = C2 ・ To K2・ exp (K1 ・ K2 ・ θ) = ρo ・ exp (K1 ・ K2 ・ θ)
In Expression 33, if the vehicle speed V is constant, the variable C2 is a constant. Therefore, ρo is a constant C2 · To K2 , and Expression 33 indicates the expected turning curvature ρd with respect to the steering angle θ of the steering wheel 11 by the driver. Indicates that is changing exponentially. The expected turning curvature ρd is a physical quantity that can be perceived by the driver by the driver's vision, and is in accordance with the aforementioned Weber-Hefner law. Therefore, if the driver can turn the steering handle 11 while visually recognizing the turning curvature equal to the expected turning curvature ρd, the relationship between the turning operation of the handle and the steering of the vehicle corresponds to the human perceptual characteristics. Can be made.

また、低速走行時に見込み旋回曲率ρdに基づいて左右前輪FW1,FW2を転舵制御する場合においても、前記式31に示されるように、操舵トルクTdが所定値To未満である場合、見込み旋回曲率ρdは「0」に保たれている。これにより、操舵ハンドル11が中立位置に保たれる場合には、高速走行時または中速走行時の場合と同様に、見込み旋回曲率ρdは「0」であり、現実的な操舵特性を得ることができる。また、この場合、運転者が知覚し得る最小操舵トルクを前記所定値Toとし、運転者が視認し得る最小視認旋回曲率をρoとし、かつ所定値Toがρo=C1・ToK2の関係となるようにすれば、操舵トルクTdが所定値Toになるまで、すなわち運転者の操舵ハンドル11の操作によって車両が旋回して運転者が車両の旋回を感じるまで、車両の見込み旋回曲率ρdが「0」に保たれる。これによれば、最小操舵トルクTo以上で操舵ハンドル11を操舵したときにのみ見込み旋回曲率ρdで車両を旋回させるために必要な転舵角だけ左右前輪FW1,FW2は転舵制御され、この転舵制御が車両の操舵に的確に対応したものとなる。 Further, when the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered based on the expected turning curvature ρd during low-speed traveling, as shown in the equation 31, if the steering torque Td is less than the predetermined value To, the expected turning curvature ρd is kept at “0”. As a result, when the steering handle 11 is maintained at the neutral position, the expected turning curvature ρd is “0” as in the case of high speed traveling or medium speed traveling, and realistic steering characteristics are obtained. Can do. In this case, the minimum steering torque that can be perceived by the driver is the predetermined value To, the minimum visual turning curvature that the driver can visually recognize is ρo, and the predetermined value To has a relationship of ρo = C1 · To K2. By doing so, the expected turning curvature ρd of the vehicle is “0” until the steering torque Td reaches a predetermined value To, that is, until the driver feels turning of the vehicle by turning the steering handle 11 of the driver. Is kept. According to this, the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered by the turning angle necessary for turning the vehicle with the expected turning curvature ρd only when the steering handle 11 is steered at the minimum steering torque To or higher. The rudder control accurately corresponds to the steering of the vehicle.

そして、トルク−旋回曲率変換部54によって計算された見込み旋回曲率ρdは、転舵角変換部57に供給される。転舵角変換部57は、計算された見込み旋回曲率ρdを発生するのに必要な左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δρを計算するものであり、図9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に対応する目標転舵角δρ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に対応した目標転舵角δρ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δρ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旋回曲率ρdが負であれば出力される目標転舵角δρも負となる。   The expected turning curvature ρd calculated by the torque-turning curvature conversion unit 54 is supplied to the turning angle conversion unit 57. The turning angle conversion unit 57 calculates the target turning angle δρ of the left and right front wheels FW1 and FW2 necessary to generate the calculated expected turning curvature ρd, and corresponds to the vehicle speed V as shown in FIG. And a table representing a change characteristic of the target turning angle δρ corresponding to the expected turning curvature ρd. This table is a set of data collected by actually measuring the turning angle δ and the turning curvature ρ of the left and right front wheels FW1 and FW2 while the vehicle is running while changing the vehicle speed V. Then, the turning angle conversion unit 57 refers to this table and calculates the target turning angle δρ corresponding to the input expected turning curvature ρd and the detected vehicle speed V input from the vehicle speed sensor 33. The turning curvature ρ (expected turning curvature ρd) and the target turning angle δρ stored in the table are both positive, but the expected turning curvature ρd supplied from the turning angle conversion unit 57 is negative. In this case, the output target turning angle δρ is also negative.

なお、目標転舵角δρも、下記式34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34の演算の実行によっても計算することができる。
δρ=L・(1+A・V2)・ρd …式34
ただし、前記式34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は車両の運動性能を示す予め決められた所定値である。
Since the target turning angle δρ is also a function of the vehicle speed V and the turning curvature ρ as shown in the following equation 34, it is also calculated by executing the calculation of the following equation 34 instead of referring to the table. be able to.
δρ = L · (1 + A · V 2 ) · ρd Equation 34
However, also in the equation 34, L is a predetermined value indicating the wheel base, and A is a predetermined value indicating the motion performance of the vehicle.

ここで、転舵角変換部57が前記式34に従って計算する目標転舵角δρは、前記式32により計算される見込み旋回曲率ρdに基づいて変化するとともに、検出車速Vにも基づいて変化する。このため、低速走行時において、見込み旋回曲率ρdに基づいて目標転舵角δρが計算される場合には、検出車速Vの増加に伴って、運転者の操舵ハンドル11の回動操作量(すなわち操舵角θ)に対する目標転舵角δρの絶対値が大きくなる。今、上述した中速走行時と同様に、車両が所定の小さな車速Vsで走行している状態で、操舵ハンドル11が最大操舵角θmaxまで回動されたときに、左右前輪FW1,FW2が転舵し得る最大転舵角δmaxに転舵される車両の操舵装置を考える。この車両の操舵装置において、ある車速Vで目標転舵角δρが計算されると、運転者が操舵ハンドル11を最大操舵角θmaxまで回動操作する前に、左右前輪FW1,FW2が最大転舵角δmaxとなる場合がある。   Here, the target turning angle δρ calculated by the turning angle conversion unit 57 according to the equation 34 changes based on the expected turning curvature ρd calculated by the equation 32 and also changes based on the detected vehicle speed V. . For this reason, when the target turning angle δρ is calculated based on the expected turning curvature ρd during low-speed traveling, the amount of turning operation of the steering wheel 11 by the driver (that is, as the detected vehicle speed V increases) The absolute value of the target turning angle δρ with respect to the steering angle θ) increases. As in the case of the medium speed traveling described above, the left and right front wheels FW1, FW2 are turned when the steering wheel 11 is rotated to the maximum steering angle θmax while the vehicle is traveling at a predetermined small vehicle speed Vs. Consider a steering apparatus for a vehicle that is steered to the maximum steerable angle δmax that can be steered. In this vehicle steering apparatus, when the target turning angle δρ is calculated at a certain vehicle speed V, the left and right front wheels FW1, FW2 are turned to the maximum before the driver turns the steering handle 11 to the maximum steering angle θmax. There may be an angle δmax.

言い換えれば、運動状態量として見込み旋回曲率ρdを採用した場合も、運転者が操舵ハンドル11を回動操作し得る最大の操舵角θは、システムで決定される最大操舵角θmaxよりも小さくなる場合がある。具体的に説明すると、前記式34から明らかなように、検出車速Vの増加に伴って、計算される目標転舵角δρは、検出車速Vに対して二次関数的に増大する。その結果、運転者が操舵ハンドル11を回動操作する際には、操舵角θの最大操舵角θmaxに対するダイナミックレンジが狭くなり、操舵ハンドル11の操舵角分解能が悪化する。このため、運転者が操舵ハンドル11を回動操作した場合、操舵感覚に違和感を覚える。そこで、トルク−旋回曲率変換部54は、パラメータC2(変数C2)を検出車速Vに応じて適宜変化させて、前記式32(または前記式33)に従って計算される見込み旋回曲率ρdの大きさを検出車速Vに応じて適宜変更する。そして、低速走行時における操舵ハンドル11の操舵感覚も運転者の感覚特性(より詳しくは高速走行時の感覚特性)に合わせる。これを、以下に詳細に説明する。   In other words, even when the expected turning curvature ρd is adopted as the motion state quantity, the maximum steering angle θ at which the driver can turn the steering handle 11 is smaller than the maximum steering angle θmax determined by the system. There is. Specifically, as is clear from the equation 34, as the detected vehicle speed V increases, the calculated target turning angle δρ increases in a quadratic function with respect to the detected vehicle speed V. As a result, when the driver rotates the steering handle 11, the dynamic range of the steering angle θ with respect to the maximum steering angle θmax is narrowed, and the steering angle resolution of the steering handle 11 is deteriorated. For this reason, when the driver operates the steering handle 11 to rotate, the driver feels uncomfortable with the steering feeling. Therefore, the torque-turning curvature converter 54 appropriately changes the parameter C2 (variable C2) according to the detected vehicle speed V, and sets the magnitude of the expected turning curvature ρd calculated according to the equation 32 (or the equation 33). It changes suitably according to the detected vehicle speed V. The steering feeling of the steering wheel 11 during low-speed traveling is also matched with the driver's sensory characteristics (more specifically, sensory characteristics during high-speed driving). This will be described in detail below.

今、操舵トルクの最大値をTmaxとし、最大操舵トルクTmaxを操舵ハンドル11に付与したときに車両が旋回する最大旋回曲率をρmaxとすると、前記式32より下記式35が成立する。
ρmax=C2・TmaxK2 …式35
この式35を変形すれば、下記式36が成立する。
C2=ρmax/TmaxK2 …式36
ここで、最大操舵トルクTmaxはシステムにより決定される定数である。このため、パラメータC2を検出車速Vに応じて変化させるためには、前記式36中の最大旋回曲率ρmaxを、下記式37に示すように、検出車速Vに対する関数ρmax(V)に置換する。そして、関数ρmax(V)の大きさを検出車速Vに応じて変化させる。すなわち、関数ρmax(V)は、下記式38に従って計算される。
C2=ρmax(V)/TmaxK2 …式37
ρmax(V)=ρmax(Vo)・(Vo/V)2 …式38
Now, assuming that the maximum value of the steering torque is Tmax and the maximum turning curvature at which the vehicle turns when the maximum steering torque Tmax is applied to the steering handle 11 is ρmax, the following Expression 35 is established from Expression 32 above.
ρmax = C2 / Tmax K2 Equation 35
If this equation 35 is modified, the following equation 36 is established.
C2 = ρmax / Tmax K2 ( Formula 36)
Here, the maximum steering torque Tmax is a constant determined by the system. Therefore, in order to change the parameter C2 according to the detected vehicle speed V, the maximum turning curvature ρmax in the equation 36 is replaced with a function ρmax (V) with respect to the detected vehicle speed V as shown in the following equation 37. Then, the magnitude of the function ρmax (V) is changed according to the detected vehicle speed V. That is, the function ρmax (V) is calculated according to the following equation 38.
C2 = ρmax (V) / Tmax K2 Equation 37
ρmax (V) = ρmax (Vo) · (Vo / V) 2 ... Formula 38

ただし、ρmax(Vo)は、所定の車速Voで車両が旋回するときの旋回曲率の最大値であり、実験およびシステムによって予め決定される定数である。前記式38によれば、検出車速Vが増加するに伴って、関数ρmax(V)の値は小さく計算され、前記式37に従ってパラメータC2は小さく計算される。したがって、前記式32(または前記式33)により計算される見込み旋回曲率ρdは、検出車速Vの増加に伴って小さな値となる。これにより、計算される目標転舵角δρの絶対値は、検出車速Vの増加に伴って、その増大が抑制されるため、結果として、操舵角θの最大操舵角θmaxに対するダイナミックレンジを広く確保できる。したがって、低速走行時における操舵ハンドル11の回動操作に対して左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δρを最大転舵角δmaxまで滑らかに変化させることができて、操舵ハンドル11の操舵感覚を運転者の感覚特性に合わせることができる。   However, ρmax (Vo) is the maximum value of the turning curvature when the vehicle turns at a predetermined vehicle speed Vo, and is a constant determined in advance by experiments and systems. According to the equation 38, as the detected vehicle speed V increases, the value of the function ρmax (V) is calculated to be small, and the parameter C2 is calculated to be small according to the equation 37. Therefore, the expected turning curvature ρd calculated by the equation 32 (or the equation 33) becomes a small value as the detected vehicle speed V increases. As a result, the calculated absolute value of the target turning angle δρ is suppressed as the detected vehicle speed V increases, and as a result, a wide dynamic range of the steering angle θ with respect to the maximum steering angle θmax is ensured. it can. Accordingly, the target turning angle δρ of the left and right front wheels FW1, FW2 can be smoothly changed to the maximum turning angle δmax with respect to the turning operation of the steering handle 11 during low-speed traveling, and the steering feel of the steering handle 11 can be improved. It can be matched to the driver's sensory characteristics.

また、運転者が視認し得る最小の旋回曲率をρoとし、運転者が知覚し得る最小の操舵トルクをToとすると、前記式32から下記式39が導かれる。
ρo=C2・ToK2 …式39
そして、前記式39を変形すると、下記式40が導かれる。
To=(ρo/C2)(1/K2) …式40
ここで、前記式40によれば、最小視認旋回曲率ρoを定数とした場合には、前記式37に従って計算されるパラメータC2の値が車速Vの増加に伴って小さく計算されるため、最小知覚操舵トルクToが車速Vの増加に伴って大きくなる。これにより、運転者が知覚し得る最小知覚操舵トルクToが検出車速Vの増加に応じて増大するため、運転者は違和感を覚える場合がある。このため、検出車速Vが増加する場合であっても、最小知覚操舵トルクToを一様に保つべく、前記式40中の最小視認旋回曲率ρoを、下記式41に示すように、検出車速Vに対する関数ρo(V)に置換する。そして、関数ρo(V)の大きさを検出車速Vに応じて変化させる。すなわち、関数ρo(V)は、下記式42に従って計算される。
To=(ρo(V)/C2)(1/K2) …式41
ρo(V)=ρo(Vo)・(Vo/V)2 …式42
ただし、ρo(Vo)は、所定の車速Voで車両が旋回するときに運転者が視認し得る最小の旋回曲率であり、実験によって予め決定される定数である。前記式42によれば、検出車速Vが増加するに伴って、関数ρo(V)の値は小さく計算され、前記式41に従って計算される最小知覚操舵トルクToの増大を抑制することができる。これによっても、低速走行時における操舵ハンドル11の操舵感覚を運転者の感覚特性に合わせることができる。
Further, when the minimum turning curvature that can be visually recognized by the driver is ρo and the minimum steering torque that can be perceived by the driver is To, the following Expression 39 is derived from Expression 32.
ρo = C2 ・ To K2Formula 39
Then, when the equation 39 is modified, the following equation 40 is derived.
To = (ρo / C2) (1 / K2) ... Equation 40
Here, according to the equation 40, when the minimum visual turning curvature ρo is a constant, the value of the parameter C2 calculated according to the equation 37 is calculated to decrease as the vehicle speed V increases. The steering torque To increases as the vehicle speed V increases. As a result, the minimum perceived steering torque To that can be perceived by the driver increases as the detected vehicle speed V increases, so the driver may feel uncomfortable. For this reason, even if the detected vehicle speed V increases, the minimum visible turning curvature ρo in the equation 40 is determined as shown in the following equation 41 in order to keep the minimum perceived steering torque To uniform. Replace with the function ρo (V) for. Then, the magnitude of the function ρo (V) is changed according to the detected vehicle speed V. That is, the function ρo (V) is calculated according to the following equation 42.
To = (ρo (V) / C2) (1 / K2) Equation 41
ρo (V) = ρo (Vo) · (Vo / V) 2 (Formula 42)
However, ρo (Vo) is the minimum turning curvature that the driver can visually recognize when the vehicle turns at a predetermined vehicle speed Vo, and is a constant determined in advance by experiments. According to the equation 42, as the detected vehicle speed V increases, the value of the function ρo (V) is calculated to be small, and an increase in the minimum perceived steering torque To calculated according to the equation 41 can be suppressed. This also makes it possible to match the steering sensation of the steering wheel 11 during low-speed traveling with the driver's sensory characteristics.

そして、上述のように計算された目標転舵角δρも、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−旋回曲率変換部54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62から実旋回曲率ρも入力する。旋回曲率計算部62は、横加速度センサ34によって検出された横加速度G、または、ヨーレートセンサ35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検出車速Vとを用いて、下記式43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61に出力する。
ρ=G/V2またはρ=γ/V …式43
The target turning angle δρ calculated as described above is also supplied to the turning angle correction unit 61 of the turning control unit 60. The turning angle correction unit 61 receives the expected turning curvature ρd from the torque-turning curvature conversion unit 54 and also receives the actual turning curvature ρ from the turning curvature calculation unit 62. The turning curvature calculation unit 62 uses the lateral acceleration G detected by the lateral acceleration sensor 34 or the yaw rate γ detected by the yaw rate sensor 35 and the detected vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 33, and the following equation 43 By executing this calculation, the actual turning curvature ρ is calculated and output to the turning angle correction unit 61.
ρ = G / V 2 or ρ = γ / V Equation 43

そして、転舵角補正部61は、下記式44の演算を実行して補正目標転舵角δdaを計算する。
δda=δρ+K5・(ρd−ρ) …式44
ただし、係数K5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 61 performs the calculation of following formula 44, and calculates correction | amendment target turning angle (delta) da.
δda = δρ + K5 · (ρd−ρ) Equation 44
However, the coefficient K5 is a predetermined positive constant, and when the actual turning curvature ρ is less than the expected turning curvature ρ, the coefficient K5 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 the smaller side. 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.

そして、この計算された補正目標転舵角δdaは、駆動制御部63に供給される。駆動制御部63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。これにより、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。   Then, the calculated corrected target turning angle δda is supplied to the drive control unit 63. The drive control unit 63 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. Thereby, 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. The left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda by the displacement of the rack bar 24 in the axial direction.

以上の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。そして、同変換された操舵トルクTdは車速センサ33によって検出された車速Vに応じてトルク−横加速度変換部52、トルク−ヨーレート変換部53またはトルク−旋回曲率変換部54に供給され、見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγdまたは見込み旋回曲率ρdに変換される。変換された見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγdまたは見込み旋回曲率ρdは、転舵角変換部55,56,57にそれぞれ供給され、同変換部55,56,57は、それぞれ目標転舵角δg、目標転舵角δγまたは目標転舵角δρを計算する。   As can be understood from the above description, 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 supplied to the torque-lateral acceleration conversion unit 52, the torque-yaw rate conversion unit 53, or the torque-turning curvature conversion unit 54 in accordance with the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 33, and the expected lateral Converted to acceleration Gd, expected yaw rate γd, or expected turning curvature ρd. The converted expected lateral acceleration Gd, estimated yaw rate γd, or estimated turning curvature ρd is supplied to the turning angle conversion units 55, 56, and 57, respectively, and the conversion units 55, 56, and 57 each have a target turning angle δg, The target turning angle δγ or the target turning angle δρ is calculated.

そして、計算された目標転舵角δg、目標転舵角δγまたは目標転舵角δρは転舵角補正部61に供給されて補正目標転舵角δdaに補正される。この補正目標転舵角δdaが駆動制御部63に供給されると、左右前輪FW1,FW2は補正目標転舵角δdaに転舵される。この場合、操舵トルクTdは、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、実ヨーレートγまたは実旋回曲率ρも知覚し得る物理量であるとともに、これら各値G,γ,ρは見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγdまたは見込み旋回曲率ρdに等しくなるように制御される。   Then, the calculated target turning angle δg, target turning angle δγ or target turning angle δρ is supplied to the turning angle correction unit 61 and corrected to the corrected target turning angle δda. When the corrected target turning angle δda is supplied to the drive control unit 63, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda. In this case, the steering torque Td is a physical quantity that can be perceived by the driver from the steering handle 11 due to the action of the reaction force actuator 13 and changes exponentially with respect to the steering angle θ. The steering handle 11 can be turned according to the human perceptual characteristic while feeling the reaction force according to the Weber-Hefner law. Further, the actual lateral acceleration G, the actual yaw rate γ or the actual 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 these values G, γ, and ρ are the expected lateral acceleration Gd. , The expected yaw rate γd or the expected turning curvature ρd.

さらに、この見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγdまたは見込み旋回曲率ρd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(例えば、式4を式5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、ヨーレート、旋回曲率を知覚し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。   Further, the expected lateral acceleration Gd, the expected yaw rate γd, or the expected turning curvature ρd is also a power function with respect to the steering torque Td calculated from the steering angle θ input by the driver (for example, transforming Expression 4 into Expression 5). Thus, it changes exponentially with respect to the steering angle θ. Therefore, the driver can turn the vehicle by turning the steering handle 11 according to the human perceptual characteristics while perceiving the lateral acceleration, the yaw rate, and the turning curvature 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、車両の全車速域において、操舵ハンドル11の操舵感覚を人間の感覚特性(詳しくは高速走行時の感覚特性)に合わせるために、検出車速Vに応じて、転舵角変換部56,57は、見込みヨーレートγdまたは見込み旋回曲率ρdの絶対値を小さく計算することができる。すなわち、高速走行時においては、転舵角変換部55は、運動状態量として見込み横加速度Gdを採用して目標転舵角δgを計算する。この目標転舵角δgは、前記式16から明らかなように、検出車速Vの増加に伴って、小さな絶対値が計算される。これにより、システムによって決定される左右前輪FW1,FW2の最大転舵角δmaxに比して目標転舵角δgが常に小さな値となるため、運転者はシステムで決定される最大操舵角θmaxまで操舵ハンドル11を回動操作することができる。   Further, in order to match the steering sensation of the steering wheel 11 with human sensation characteristics (specifically, sensation characteristics during high-speed driving) in all vehicle speed ranges of the vehicle, the turning angle conversion units 56 and 57 according to the detected vehicle speed V. Can calculate the absolute value of the expected yaw rate γd or the expected turning curvature ρd small. That is, during high-speed traveling, the turning angle conversion unit 55 calculates the target turning angle δg by adopting the estimated lateral acceleration Gd as the motion state quantity. As is clear from Equation 16, the target turning angle δg is calculated as a small absolute value as the detected vehicle speed V increases. As a result, the target turning angle δg is always smaller than the maximum turning angle δmax of the left and right front wheels FW1, FW2 determined by the system, so that the driver can steer to the maximum steering angle θmax determined by the system. The handle 11 can be rotated.

これに対して、中速走行時または低速走行時においては、転舵角変換部56,57は、運動状態量として見込みヨーレートγdまたは見込み旋回曲率ρdを採用して目標転舵角δγまたは目標転舵角δρを計算する。この目標転舵角δγまたは目標転舵角δρは、前記式21または式34から明らかなように、検出車速Vの増加に伴って、大きな絶対値が計算される。これにより、システムによって決定される左右前輪FW1,FW2の最大転舵角δmaxに比して目標転舵角δγまたは目標転舵角δρが大きな値となる場合があり、運転者はシステムで決定される最大操舵角θmaxまで操舵ハンドル11を回動操作できない場合がある。このため、トルク−ヨーレート変換部53またはトルク−旋回曲率変換部54は、見込みヨーレートγdまたは見込み旋回曲率ρdを検出車速Vに応じて変更、より詳しくは、検出車速Vの増加に伴って小さく計算する。   On the other hand, at the time of medium speed running or low speed running, the turning angle conversion units 56 and 57 adopt the expected yaw rate γd or the expected turning curvature ρd as the motion state quantity, and the target turning angle δγ or the target turning angle. The steering angle δρ is calculated. The target turning angle δγ or the target turning angle δρ has a large absolute value as the detected vehicle speed V increases, as is apparent from the equation 21 or 34. As a result, the target turning angle δγ or the target turning angle δρ may be larger than the maximum turning angle δmax of the left and right front wheels FW1, FW2 determined by the system, and the driver is determined by the system. In some cases, the steering handle 11 cannot be rotated to the maximum steering angle θmax. For this reason, the torque-yaw rate conversion unit 53 or the torque-turning curvature conversion unit 54 changes the expected yaw rate γd or the expected turning curvature ρd according to the detected vehicle speed V, and more specifically, calculates smaller as the detected vehicle speed V increases. To do.

これにより、転舵角変換部56,57によって計算される目標転舵角δγまたは目標転舵角δρの絶対値は、検出車速Vの増加に伴って、その増大が抑制される。したがって、中速走行時または低速走行時においても、運転者はシステムで決定される最大操舵角θmaxまで操舵ハンドル11を回動操作することができ、全車速域に渡る操舵感覚に関し違和感の発生を防止することができる。さらに、全車速域に渡り、操舵ハンドル11の回動操作量を同等に確保することにより、操舵角θの最大操舵角θmaxに対するダイナミックレンジを広く確保できる。したがって、操舵ハンドル11の回動操作に対して左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δg、目標転舵角δγまたは目標転舵角δρを最大転舵角δmaxまで滑らかに変化させることができて、操舵ハンドル11の操舵感覚を運転者の感覚特性に合わせることができる。したがって、車両の運転がさらに簡単になる。   As a result, the absolute value of the target turning angle δγ or the target turning angle δρ calculated by the turning angle conversion units 56 and 57 is suppressed as the detected vehicle speed V increases. Therefore, the driver can turn the steering wheel 11 to the maximum steering angle θmax determined by the system even during medium speed driving or low speed driving, and the driver feels uncomfortable regarding the steering feeling over the entire vehicle speed range. Can be prevented. Furthermore, by ensuring the same amount of turning operation of the steering handle 11 over the entire vehicle speed range, a wide dynamic range of the steering angle θ with respect to the maximum steering angle θmax can be ensured. Accordingly, the target turning angle δg, target turning angle δγ, or target turning angle δρ of the left and right front wheels FW1, FW2 can be smoothly changed to the maximum turning angle δmax with respect to the turning operation of the steering handle 11. The steering sensation of the steering wheel 11 can be matched to the driver's sensory characteristics. Therefore, the driving of the vehicle is further simplified.

さらに、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、実ヨーレートγまたは実旋回曲率ρが操舵ハンドル11の操舵角θに正確に対応するように補正する。これにより、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、実ヨーレートγまたは実旋回曲率ρが発生する。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横加速度、ヨーレート、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、車両の運転がより簡単になる。   Further, the turning angle correction unit 61 corrects the actual lateral acceleration G, the actual yaw rate γ, or the actual turning curvature ρ actually generated in the vehicle so as to accurately correspond to the steering angle θ of the steering handle 11. As a result, an actual lateral acceleration G, an actual yaw rate γ, or an actual turning curvature ρ that accurately corresponds to the steering angle θ of the steering handle 11 is generated in the vehicle. As a result, the driver can operate the steering wheel 11 while perceiving the lateral acceleration, the yaw rate, and the turning curvature that more accurately match the human perceptual characteristics, so that the driving of the vehicle becomes easier.

なお、上記第1実施形態においては、見込み横加速度Gdを前記式3,4に従い、特に、前記式4中のCを定数として計算するように実施した。これは、前記式16から明らかなように、検出車速Vの増大に対して、目標転舵角δgの絶対値が減少するため、高速走行時すなわち見込み横加速度Gdを採用したときの操舵特性を基準とするためである。しかしながら、上述したように、中速走行時または低速走行時の場合と同様に、高速走行時においても、前記式4中のCを検出車速Vに対する変数として実施することも可能である。この場合には、例えば、Cを検出車速Vに対して増大するように変化させるようにすれば、目標転舵角δgの絶対値の減少を適宜抑制することができ、全車速域において、運転者はより好適な操舵特性を知覚することができる。   In the first embodiment, the expected lateral acceleration Gd is calculated according to the equations 3 and 4, and in particular, C in the equation 4 is calculated as a constant. As is apparent from the equation 16, since the absolute value of the target turning angle δg decreases with an increase in the detected vehicle speed V, the steering characteristics when the vehicle is traveling at high speed, that is, when the estimated lateral acceleration Gd is adopted. This is to make it a standard. However, as described above, as in the case of medium-speed traveling or low-speed traveling, it is also possible to implement C in Equation 4 as a variable for the detected vehicle speed V even during high-speed traveling. In this case, for example, if C is changed so as to increase with respect to the detected vehicle speed V, a decrease in the absolute value of the target turning angle δg can be appropriately suppressed, and driving is performed in the entire vehicle speed range. A person can perceive a more suitable steering characteristic.

b.第2実施形態
上記第1実施形態においては、全車速域で操舵感覚を一様に一致させるべく、言い換えれば、高速走行時の操舵感覚に合わせるべく、中速走行時および低速走行時の見込みヨーレートγdおよび見込み旋回曲率ρdの絶対値を検出車速Vの増加に応じて小さく変化させて実施した。これにより、全車速域において、操舵角θの最大操舵角θmaxに対するダイナミックレンジを広く確保して、操舵感覚の違和感が生じることを防止するようにした。ところで、全車速域においてシステムで決定される最大操舵角θmaxまで操舵ハンドル11を回動操作可能とした場合には、車両の旋回に必要な回動操作量が増大する。このため、運転者は、操舵ハンドル11の回動操作によって見込んだ運動状態量で車両を旋回させるときに左右前輪FW1,FW2が応答遅れを生じて転舵制御されるように感じることがある。以下に、この運転者が知覚する転舵制御の応答遅れを低減する第2実施形態について説明する。なお、この第2実施形態に係る車両の操舵装置においては、電子制御ユニット36にて実行されるコンピュータプログラムが若干異なるが、操舵装置の構成については、上記第1実施形態と同じである。このため、操舵装置の構成に関しては、その詳細な説明を省略する。
b. Second Embodiment In the first embodiment described above, the expected yaw rate at the time of medium speed traveling and at the time of low speed traveling is set so as to make the steering feeling uniform in all vehicle speed ranges, in other words, to match the steering feeling at high speed traveling. The absolute values of γd and expected turning curvature ρd were changed in small increments as the detected vehicle speed V increased. As a result, a wide dynamic range of the steering angle θ with respect to the maximum steering angle θmax is ensured in all vehicle speed ranges, thereby preventing the uncomfortable feeling of steering from occurring. By the way, when the steering handle 11 can be turned to the maximum steering angle θmax determined by the system in the entire vehicle speed range, the amount of turning operation required for turning the vehicle increases. For this reason, the driver may feel that the left and right front wheels FW1 and FW2 cause a response delay and are steered when the vehicle is turned with the motion state amount estimated by the turning operation of the steering handle 11. Below, 2nd Embodiment which reduces the response delay of the steering control which this driver | operator perceives is described. In the vehicle steering apparatus according to the second embodiment, the computer program executed by the electronic control unit 36 is slightly different, but the configuration of the steering apparatus is the same as that of the first embodiment. For this reason, the detailed description of the configuration of the steering device is omitted.

この第2実施形態においては、上記第1実施形態と同様に、反力制御部40の変位−トルク変換部41が操舵角センサ31によって検出された操舵ハンドル11の操舵角θの指数関数である反力トルクTzを前記式1に従って計算する。そして、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、同駆動制御部42によって反力アクチュエータ13内の電動モータが駆動制御される。これにより、電動モータが操舵入力軸12を介して操舵ハンドル11に反力トルクTzを付与する。   In the second embodiment, as in the first embodiment, the displacement-torque converter 41 of the reaction force controller 40 is an exponential function of the steering angle θ of the steering wheel 11 detected by the steering angle sensor 31. The reaction torque Tz is calculated according to Equation 1 above. The calculated reaction force torque Tz is supplied to the drive control unit 42, and the electric motor in the reaction force actuator 13 is driven and controlled by the drive control unit 42. As a result, the electric motor applies reaction force torque Tz to the steering handle 11 via the steering input shaft 12.

また、感覚適合制御部50の変位−トルク変換部51も、上記第1実施形態と同様に、操舵角センサ31によって検出された操舵ハンドル11の操舵角θの指数関数である操舵トルクTdを前記式2に従って計算する。そして、操舵トルクTdが計算されると、上記第1実施形態と同様に、車速センサ33によって検出された車速Vに応じて、高速走行時であればトルク−横加速度変換部52が見込み横加速度Gdを計算し、中速走行時であればトルク−ヨーレート変換部53が見込みヨーレートγdを計算し、低速走行時であればトルク−旋回曲率変換部54が見込み旋回曲率ρdを計算する。そして、計算された見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγd、見込み旋回曲率ρdは、それぞれ、転舵角変換部55,56,57に供給され、転舵角変換部55,56,57は、それぞれ、前記式16,21,34に従って目標転舵角δg、目標転舵角δγ、目標転舵角δρを計算する。   Further, the displacement-torque conversion unit 51 of the sensory adaptation control unit 50 also uses the steering torque Td, which is an exponential function of the steering angle θ of the steering handle 11 detected by the steering angle sensor 31, as in the first embodiment. Calculate according to Equation 2. When the steering torque Td is calculated, the torque-lateral acceleration conversion unit 52 determines the expected lateral acceleration if the vehicle is traveling at a high speed according to the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 33, as in the first embodiment. Gd is calculated, and the torque-yaw rate conversion unit 53 calculates the expected yaw rate γd when driving at medium speed, and the torque-turning curvature conversion unit 54 calculates the expected turning curvature ρd when driving at low speed. The calculated expected lateral acceleration Gd, expected yaw rate γd, and expected turning curvature ρd are respectively supplied to the turning angle conversion units 55, 56, and 57, and the turning angle conversion units 55, 56, and 57 are respectively The target turning angle δg, the target turning angle δγ, and the target turning angle δρ are calculated according to the formulas 16, 21, and 34.

ところで、前記式16,21,34に従って計算される目標転舵角δg、目標転舵角δγおよび目標転舵角δρは、上記第1実施形態で説明したように、検出車速Vの増加に対する急激な増大が抑制される。これにより、操舵ハンドル11の操舵角θをシステムで決定される最大操舵角θmaxまで変化させて、左右前輪FW1,FW2を転舵させることができる。しかしながら、最大操舵角θmaxを固有の値とした場合には、運転者は、車両を旋回させるために、より多く操舵ハンドル11を回動させる必要がある。これについて、以下に詳細に説明する。   Incidentally, the target turning angle δg, the target turning angle δγ, and the target turning angle δρ calculated according to the equations 16, 21, and 34 are abrupt with respect to the increase in the detected vehicle speed V as described in the first embodiment. Increase is suppressed. Thus, the left and right front wheels FW1, FW2 can be steered by changing the steering angle θ of the steering handle 11 to the maximum steering angle θmax determined by the system. However, when the maximum steering angle θmax is a unique value, the driver needs to turn the steering handle 11 more in order to turn the vehicle. This will be described in detail below.

今、車速Vにて、車両が同車両の前後方向に対してφ方向(車両の並進運動の方向φ)に高速旋回走行している状態を考える。このとき、車速Vのx方向(例えば、車両の前後方向)の速度成分をVxとし、車速Vのy方向成分(例えば、車両の左右方向)の速度成分をVyとすると、方向φは近似的に下記式45で示される。
φ≒Vy/Vx=V・sinφ/V・cosφ=tanφ (|φ|<<1) …式45
また、方向φは、ヨーレートγ(=Gd/V)を用いて下記式46によっても表すことができる。
φ=φo+∫γdt …式46
ただし、φoは所定の定数である。ここで、前記式46のヨーレートγすなわちGd/Vを一定とすれば、車両の並進運動の方向φの時間変化分dφ/dtは検出車速Vに対して同一(一定)となる。このため、下記式47が成立する。
dφ/dt=Gd/V …式47
Now, let us consider a state in which the vehicle is turning at high speed in the φ direction (the direction φ of the translational movement of the vehicle) with respect to the longitudinal direction of the vehicle at the vehicle speed V. At this time, if the speed component of the vehicle speed V in the x direction (for example, the longitudinal direction of the vehicle) is Vx, and the speed component of the vehicle speed V in the y direction (for example, the lateral direction of the vehicle) is Vy, the direction φ is approximate. Is represented by the following formula 45.
φ ≒ Vy / Vx = V · sinφ / V · cosφ = tanφ (| φ | << 1)
The direction φ can also be expressed by the following equation 46 using the yaw rate γ (= Gd / V).
φ = φo + ∫γdt Equation 46
However, φo is a predetermined constant. Here, if the yaw rate γ, that is, Gd / V in the equation 46 is constant, the time change dφ / dt in the direction φ of the translational motion of the vehicle becomes the same (constant) with respect to the detected vehicle speed V. For this reason, the following formula 47 is established.
dφ / dt = Gd / V Equation 47

ここで、例えば、高速走行時においては、前記式4に従って見込み横加速度Gdが計算され、前記式2を用いて、前記式4中の操舵トルクTdを消去して整理すると、下記式48が成立する。
Gd=C・TdK2=C・(To・exp((log(Tmax/To)/θmax)・θ)K2 …式48
前記式48においてN=C・To・log(Tmax/To)とし、前記式48を一次近似すると、下記式49が成立する。
Gd=(N/θmax)・θ …式49
したがって、前記式47に前記式49を代入すると、下記式50が成立する。
dφ/dt=(N/θmax・V)・θ …式50
このとき、前記式50中のNは定数(中速走行時または低速走行時においてはある車速において定数)であり、最大操舵角θmaxがシステムによって決定される定数であるとすると、車速Vの増加に伴ってdφ/dtの値は小さくなる。言い換えれば、車速Vの増加に伴って、車両の左右方向(Vy方向)への単位時間当たりの移動量が小さくなり、運転者は操舵ハンドル11の回動操作に対する車両の旋回状態に応答遅れが生じていると知覚する。
Here, for example, when traveling at high speed, the expected lateral acceleration Gd is calculated according to the above equation 4, and when the steering torque Td in the equation 4 is eliminated and arranged using the equation 2, the following equation 48 is established. To do.
Gd = C.Td K2 = C. (To.exp ((log (Tmax / To) /. Theta.max) .theta.) K2 Equation 48
When N = C · To · log (Tmax / To) in the equation 48 and the equation 48 is linearly approximated, the following equation 49 is established.
Gd = (N / θmax) · θ Equation 49
Therefore, when the equation 49 is substituted into the equation 47, the following equation 50 is established.
dφ / dt = (N / θmax · V) · θ Equation 50
At this time, N in the formula 50 is a constant (constant at a certain vehicle speed during medium speed traveling or low speed traveling), and if the maximum steering angle θmax is a constant determined by the system, the vehicle speed V increases. As a result, the value of dφ / dt decreases. In other words, as the vehicle speed V increases, the amount of movement of the vehicle in the left-right direction (Vy direction) decreases per unit time, and the driver has a delayed response to the turning state of the vehicle with respect to the turning operation of the steering handle 11. Perceive that it has occurred.

したがって、前記式50中のθmax・Vが検出車速Vの変化に対して一定値となるようにする。すなわち、前記式50中の最大操舵角θmaxを検出車速Vに対する関数θmax(V)に置換して、関数θmax(V)の大きさを下記式51に従って検出車速Vに応じて変化させる。
dφ/dt=(N/θmax(V)・V)・θ …式51
θmax(V)=θmax(Vo)・(Vo/V) …式52
ただし、θmax(Vo)は、所定の車速Voで車両を旋回させるために運転者が回動操作し得る操舵角θの最大値であり、実験およびシステムによって予め決定される定数である。前記式52によれば、検出車速Vが増加するに伴って、関数θmax(V)の値は小さく計算され、前記式51中のθmax(V)・Vは検出車速Vの変化に対して一定値とすることができる。したがって、前記式51に従って計算されるdφ/dtは車速Vの変化に対して一定となる。言い換えれば、車速Vが変化した場合であっても、車両の左右方向への単位時間当たりの移動量が同一とされ、運転者は操舵ハンドル11の回動操作に対する車両の旋回状態に応答遅れを知覚しない。
Therefore, θmax · V in the equation 50 is set to a constant value with respect to the change in the detected vehicle speed V. That is, the maximum steering angle θmax in the equation 50 is replaced with the function θmax (V) with respect to the detected vehicle speed V, and the magnitude of the function θmax (V) is changed according to the detected vehicle speed V according to the following equation 51.
dφ / dt = (N / θmax (V) · V) · θ Equation 51
θmax (V) = θmax (Vo) · (Vo / V) Equation 52
However, θmax (Vo) is the maximum value of the steering angle θ that the driver can turn to turn the vehicle at a predetermined vehicle speed Vo, and is a constant determined in advance by experiments and the system. According to the equation 52, as the detected vehicle speed V increases, the value of the function θmax (V) is calculated to be small, and θmax (V) · V in the equation 51 is constant with respect to the change in the detected vehicle speed V. Can be a value. Therefore, dφ / dt calculated according to the equation 51 is constant with respect to the change in the vehicle speed V. In other words, even when the vehicle speed V changes, the movement amount per unit time in the left-right direction of the vehicle is the same, and the driver delays the response to the turning state of the vehicle with respect to the turning operation of the steering handle 11. Do not perceive.

なお、関数θmax(V)の演算に関しては、前記式52の演算に代えて、図10に示すように車速Vに対する変化特性を表すテーブルを参照して、検出車速Vに対する関数θmax(V)の値を計算することも可能である。これによれば、種々の変化特性を表すテーブルを用意しておくことにより、車両の運動状態に適した関数θmax(V)の値を計算することができる。   Regarding the calculation of the function θmax (V), instead of the calculation of the equation 52, the function θmax (V) with respect to the detected vehicle speed V is referred to by referring to a table showing the change characteristic with respect to the vehicle speed V as shown in FIG. It is also possible to calculate a value. According to this, the value of the function θmax (V) suitable for the motion state of the vehicle can be calculated by preparing a table representing various change characteristics.

このように関数θmax(V)によって計算される操舵角θの最大値を用いてパラメータK1が計算され、変位−トルク変換部41,51は、前記式1,2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を計算する。そして、上記第1実施形態と同様に、見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγd、見込み旋回曲率ρdが計算され、目標転舵角δg、目標転舵角δγ、目標転舵角δρが計算される。そして、計算された目標転舵角δg、目標転舵角δγ、目標転舵角δρを補正した補正目標転舵角δdaで左右前輪FW1,FW2が転舵制御される。   In this way, the parameter K1 is calculated using the maximum value of the steering angle θ calculated by the function θmax (V), and the displacement-torque converters 41 and 51 use the equations 1 and 2 to perceive the driver's perception characteristics. The reaction force torque Tz and the steering torque Td that match the above are calculated. As in the first embodiment, the expected lateral acceleration Gd, the expected yaw rate γd, and the expected turning curvature ρd are calculated, and the target turning angle δg, the target turning angle δγ, and the target turning angle δρ are calculated. Then, the left and right front wheels FW1 and FW2 are steered with the corrected target turning angle δda obtained by correcting the calculated target turning angle δg, target turning angle δγ, and target turning angle δρ.

以上の説明からも理解できるように、上記第2実施形態によれば、上記第1実施形態の作用効果に加えて、車速Vの変化に伴って最大操舵角θmaxが変更されることから、運転者は、操舵ハンドル11に回動操作(操舵角θ)に対する車両の旋回状態に応答遅れを知覚することなく、操舵ハンドル11を回動操作することができる。したがって、車両の運転がさらに簡単になる。   As can be understood from the above description, according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the maximum steering angle θmax is changed with the change of the vehicle speed V. A person can turn the steering handle 11 without perceiving a response delay in the turning state of the vehicle with respect to the turning operation (steering angle θ). Therefore, the driving of the vehicle is further simplified.

上記第1または第2実施形態においては、車両の運動状態量として、高速走行時においてはトルク−横加速度変換部52が見込み横加速度Gdを計算し、中速走行時においてはトルク−ヨーレート変換部53が見込みヨーレートγdを計算し、低速走行時においてはトルク−旋回曲率変換部54が見込み旋回曲率ρdを計算するように実施した。そして、転舵角変換部55,56,57は、計算された見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγdまたは見込み旋回曲率ρdを用いて、目標転舵角δg,δγ,δρを計算するように実施した。しかしながら、車両の運動状態量として、見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγdまたは見込み旋回曲率ρdのうちのいずれか一つを採用して実施することも可能である。ところで、例えば、見込み横加速度Gdまたは見込みヨーレートγdを運動状態量として採用して実施した場合には、低速走行時において計算される目標転舵角δgまたは目標転舵角δγが最大転舵角δmaxを超えて計算される場合がある。   In the first or second embodiment, as the motion state quantity of the vehicle, the torque-lateral acceleration conversion unit 52 calculates the expected lateral acceleration Gd during high-speed traveling, and the torque-yaw rate conversion unit during medium-speed traveling. 53 calculated the expected yaw rate γd, and the torque-turning curvature converter 54 calculated the expected turning curvature ρd during low-speed running. And turning angle conversion part 55,56,57 implemented so that target turning angle | corner (delta) g, (delta) gamma, and (delta) ρ might be calculated using the estimated estimated lateral acceleration Gd, estimated yaw rate (gamma) d, or estimated turning curvature (rho) d. . However, it is also possible to employ any one of the expected lateral acceleration Gd, the expected yaw rate γd, or the expected turning curvature ρd as the motion state quantity of the vehicle. By the way, for example, when the estimated lateral acceleration Gd or the estimated yaw rate γd is adopted as the motion state quantity, the target turning angle δg or the target turning angle δγ calculated during low-speed traveling is the maximum turning angle δmax. May be calculated in excess of.

すなわち、具体的に見込み横加速度Gdを採用した場合を例示して説明すると、上述したように、見込み横加速度Gdを用いて前記式16に従って計算される目標転舵角δgは、検出車速Vの増大に伴って小さく計算される一方で、検出車速Vの低下に伴って大きく計算される。このため、低速走行時、特に、検出車速Vが極めて小さい場合においては、目標転舵角δgが最大転舵角δmaxを超えて計算される場合があり、この場合には、操舵ハンドル11が最大操舵角θmax(または関数θmax(V)に基づいて変更される最大操舵角θmax)まで回動操作される前に目標転舵角δgが最大転舵角δmaxを超える可能性がある。これにより、運転者による操舵ハンドル11の回動操作に対して左右前輪FW1,FW2がそれ以上転舵しない状態となるため、運転者は違和感を覚える場合がある。また、運動状態量として見込みヨーレートγdを採用した場合にも、見込み横加速度Gdと同様に、検出車速Vが極めて小さい場合には、前記式21に従って計算される目標転舵角δγが最大転舵角δmaxを超える場合があり、運転者は違和感を覚える場合がある。   That is, a specific example where the expected lateral acceleration Gd is employed will be described. As described above, the target turning angle δg calculated according to the equation 16 using the expected lateral acceleration Gd is the detected vehicle speed V. While it is calculated to be small as the vehicle speed increases, it is greatly calculated as the detected vehicle speed V decreases. For this reason, the target turning angle δg may be calculated exceeding the maximum turning angle δmax when traveling at a low speed, particularly when the detected vehicle speed V is extremely small. In this case, the steering handle 11 is at the maximum. There is a possibility that the target turning angle δg exceeds the maximum turning angle δmax before the steering angle θmax (or the maximum steering angle θmax changed based on the function θmax (V)) is turned. As a result, the left and right front wheels FW1, FW2 are not steered any further in response to the turning operation of the steering handle 11 by the driver, and the driver may feel uncomfortable. Further, even when the estimated yaw rate γd is adopted as the motion state quantity, the target turning angle δγ calculated according to the equation 21 is the maximum turning when the detected vehicle speed V is extremely small as in the case of the estimated lateral acceleration Gd. The angle δmax may be exceeded, and the driver may feel uncomfortable.

そこで、このように、運動状態量として見込み横加速度Gdまたは見込みヨーレートγdを採用した場合には、前記式16または前記式21の車速Vに制限値(下限値)を設定して実施することにより、上記不具合を解消することができる。以下、この変形例について具体的に説明する。   Thus, when the estimated lateral acceleration Gd or the estimated yaw rate γd is employed as the motion state quantity in this way, by setting a limit value (lower limit value) for the vehicle speed V in the equation 16 or the equation 21, The above problems can be solved. Hereinafter, this modification will be specifically described.

車両の運動状態量として見込み横加速度Gdを採用した場合には、トルク−横加速度変換部52が前記式3または式4に従って見込み横加速度Gdを計算する。そして、転舵角変換部55は、前記計算された見込み横加速度Gdを用いて、前記式16に従って目標転舵角δgを計算する。このとき、転舵角変換部55は、車速センサ33から入力した車速Vを用いて目標転舵角δgを計算した結果、最大転舵角δmaxを超える場合には、操舵ハンドル11の最大操舵角θmaxに対する目標転舵角δgが最大転舵角δmaxと等しくなるように車速に対して所定の制限値(下限値)を設定して、より具体的には、前述した所定の小さな車速Vsと異なる所定の小さな車速Vs1を設定して、目標転舵角δgを計算する。なお、車速Vsと車速Vs1との関係は、Vs<Vs1とするとよい。これにより、所定の制限値(下限値)Vs1を適宜設定すれば、検出車速Vが前記所定の制限値(下限値)Vs1未満のときには、目標転舵角δgは最大転舵角δmax以内の値となる。したがって、車速Vが極めて小さい場合(例えば、車庫入れなどの移動)であっても、運転者は、人間の知覚特性に合った状態で、最大操舵角θmaxまで操舵ハンドル11を回動操作ができて、違和感を覚えることがない。   When the estimated lateral acceleration Gd is adopted as the motion state quantity of the vehicle, the torque-lateral acceleration conversion unit 52 calculates the estimated lateral acceleration Gd according to the above formula 3 or 4. Then, the turning angle conversion unit 55 calculates the target turning angle δg according to the equation 16 using the calculated expected lateral acceleration Gd. At this time, the turning angle conversion unit 55 calculates the target turning angle δg using the vehicle speed V input from the vehicle speed sensor 33. If the turning angle conversion unit 55 exceeds the maximum turning angle δmax, the maximum steering angle of the steering handle 11 is calculated. A predetermined limit value (lower limit value) is set for the vehicle speed so that the target turning angle δg with respect to θmax is equal to the maximum turning angle δmax, and more specifically, different from the predetermined small vehicle speed Vs described above. A predetermined small vehicle speed Vs1 is set, and the target turning angle δg is calculated. The relationship between the vehicle speed Vs and the vehicle speed Vs1 is preferably Vs <Vs1. Thus, if the predetermined limit value (lower limit value) Vs1 is set as appropriate, when the detected vehicle speed V is less than the predetermined limit value (lower limit value) Vs1, the target turning angle δg is a value within the maximum turning angle δmax. It becomes. Therefore, even when the vehicle speed V is very small (for example, movement such as garage entry), the driver can rotate the steering handle 11 to the maximum steering angle θmax in a state that matches the human perceptual characteristics. And never feel uncomfortable.

また、車両の運動状態量として見込みヨーレートγdを採用した場合においても、上述の見込み横加速度Gdの場合と同様に、転舵角変換部56は、車速に対して所定の制限値(下限値)Vs1を設定し、前記式21に従って目標転舵角δγを計算する。これにより、検出車速Vが所定の制限値(下限値)Vs1未満のときには、目標転舵角δγは最大転舵角δmax以内の値となる。したがって、操舵ハンドル11の操舵感覚を人間の知覚特性に合わせることができて、運転者は最大操舵角θmaxまで違和感なく操舵ハンドル11を回動操作できる。   Even when the estimated yaw rate γd is adopted as the motion state quantity of the vehicle, the steered angle conversion unit 56 determines a predetermined limit value (lower limit value) for the vehicle speed as in the case of the estimated lateral acceleration Gd described above. Vs1 is set, and the target turning angle δγ is calculated according to the equation 21. Thereby, when the detected vehicle speed V is less than the predetermined limit value (lower limit value) Vs1, the target turning angle δγ becomes a value within the maximum turning angle δmax. Therefore, the steering sensation of the steering handle 11 can be matched to the human perceptual characteristics, and the driver can turn the steering handle 11 up to the maximum steering angle θmax without feeling uncomfortable.

ここで、この変形例の実施に際して、上記第2実施形態と同様に、操舵ハンドル11の回動操作に対する車両の旋回状態における応答遅れの発生を防止するためには、関数θmax(V)によって表される最大操舵角θmaxの取り得る範囲(すなわち上限値および下限値)を設定するとよい。この上限値および下限値の設定について具体的に説明する。最大操舵角θmaxは、上述したように、前記式52により表される関数θmax(V)に従って計算される。このため、前記式52中の検出車速Vの入力範囲を制限することにより、最大操舵角θmaxの上限値および下限値を設定することができる。すなわち、検出車速Vの下限値を適宜設定することにより、最大操舵角θmaxの上限値を設定することができる。また、検出車速Vの上限値を適宜設定することにより、最大操舵角θmaxの下限値を設定することができる。   Here, in the implementation of this modification, as in the second embodiment, in order to prevent the occurrence of a response delay in the turning state of the vehicle with respect to the turning operation of the steering handle 11, the function θmax (V) is used. It is preferable to set a range (that is, an upper limit value and a lower limit value) that can be taken by the maximum steering angle θmax. The setting of the upper limit value and the lower limit value will be specifically described. As described above, the maximum steering angle θmax is calculated according to the function θmax (V) expressed by the equation 52. Therefore, the upper limit value and the lower limit value of the maximum steering angle θmax can be set by limiting the input range of the detected vehicle speed V in the equation 52. That is, the upper limit value of the maximum steering angle θmax can be set by appropriately setting the lower limit value of the detected vehicle speed V. In addition, the lower limit value of the maximum steering angle θmax can be set by appropriately setting the upper limit value of the detected vehicle speed V.

このとき、特に、最大操舵角θmaxの上限値を設定するための検出車速Vの下限値としては、上述したように、転舵角変換部55,56が設定する車速Vに対する所定の制限値(下限値)Vs1を適用することができる。これにより、例えば、車速Vが極めて小さいときには、最大操舵角θmaxすなわち車速Vに応じて決定される上限値まで操舵ハンドル11が回動操作されれば、左右前輪FW1,FW2を最大転舵角δmaxまで転舵させることができる。したがって、運転者は、最大操舵角θmaxまで操舵ハンドル11を人間の知覚特性に合った状態で回動操作できるとともに、操舵ハンドル11の回動操作に対する左右前輪FW1,FW2の転舵応答遅れを知覚しない。   At this time, in particular, as the lower limit value of the detected vehicle speed V for setting the upper limit value of the maximum steering angle θmax, as described above, a predetermined limit value for the vehicle speed V set by the turning angle conversion units 55 and 56 ( Lower limit value) Vs1 can be applied. Thus, for example, when the vehicle speed V is extremely small, if the steering handle 11 is turned to the maximum steering angle θmax, that is, the upper limit value determined according to the vehicle speed V, the left and right front wheels FW1, FW2 are moved to the maximum turning angle δmax. Can be steered. Therefore, the driver can turn the steering handle 11 up to the maximum steering angle θmax in a state suitable for human perceptual characteristics, and perceive the steering response delay of the left and right front wheels FW1, FW2 with respect to the turning operation of the steering handle 11. do not do.

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に付与された操舵トルクTを検出する操舵トルクセンサ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36にて実行されるコンピュータプログラムは上記第1実施形態の場合とは若干異なる。   Next, a modification 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 shown by a broken line in FIG. 1, a steering torque sensor 39 is provided that detects a steering torque T that is assembled to the steering input shaft 12 and applied to the steering handle 11. Other configurations are the same as those in the first embodiment, but the computer program executed by the electronic control unit 36 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、トルク−ヨーレート変換部53およびトルク−旋回曲率変換部54が、操舵トルクセンサ39によって検出された操舵トルクTを用いた式4,19,32の演算の実行により見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγdおよび見込み旋回曲率ρdを計算する。なお、この場合も、式4,19,32の演算の実行に代え、図4、図6および図8に示す特性を表すテーブルを用いて見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγdおよび見込み旋回曲率ρdを計算するようにしてもよい。なお、電子制御ユニット36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, the torque-yaw rate conversion unit 53, and the torque The turning curvature conversion unit 54 calculates the expected lateral acceleration Gd, the expected yaw rate γd, and the expected turning curvature ρd by executing the calculations of Equations 4, 19, and 32 using the steering torque T detected by the steering torque sensor 39. In this case as well, instead of executing the calculations of Equations 4, 19, and 32, the expected lateral acceleration Gd, the expected yaw rate γd, and the expected turning curvature ρd are calculated using the tables representing the characteristics shown in FIGS. You may make it calculate. Other program processes executed by the electronic control unit 36 are the same as those 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、トルク−ヨーレート変換部53およびトルク−旋回曲率変換部54によって、見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγd、見込み旋回曲率ρdに変換される。変換された見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγd、見込み旋回曲率ρdは、転舵角変換部55,56,57により目標転舵角δg、目標転舵角δγ、目標転舵角δρが計算される。そして、転舵角補正部61および駆動制御部63により、左右前輪FW1,FW2が補正目標転舵角δdaに転舵される。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、見込みヨーレートγdおよび見込み旋回曲率ρdはべき乗関数的(例えば、式4を式5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 by the torque-lateral acceleration conversion unit 52, the torque-yaw rate conversion unit 53, and the torque-turning curvature conversion unit 54. Converted to Gd, expected yaw rate γd, and expected turning curvature ρd. The converted expected lateral acceleration Gd, estimated yaw rate γd, and expected turning curvature ρd are calculated by the turning angle conversion units 55, 56, and 57 as the target turning angle δg, the target turning angle δγ, and the target turning angle δρ. . Then, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered to the corrected target turning angle δda by the turning angle correction unit 61 and the drive control unit 63. 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, the expected yaw rate γd, and the expected turning curvature ρd with respect to the steering torque T are exponential functions (for example, 4 is changed to an exponential function with respect to the steering angle θ by transforming 4 into Formula 5, so that the driver can feel the reaction force according to Weber-Hefner's law, and 11 can be rotated. 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.

また、この変形例においても、全車速域に渡り、操舵ハンドル11の回動操作量を同等に確保することにより、回動操作量の最大値に対するダイナミックレンジを広く確保できる。したがって、操舵ハンドル11の回動操作に対して左右前輪FW1,FW2の目標転舵角δg、目標転舵角δγまたは目標転舵角δρを最大転舵角δmaxまで滑らかに変化させることができて、操舵ハンドル11の操舵感覚を運転者の感覚特性に合わせることができる。したがって、車両の運転がさらに簡単になる。   Also in this modified example, a wide dynamic range with respect to the maximum value of the turning operation amount can be secured by ensuring the same amount of turning operation of the steering handle 11 over the entire vehicle speed range. Accordingly, the target turning angle δg, target turning angle δγ, or target turning angle δρ of the left and right front wheels FW1, FW2 can be smoothly changed to the maximum turning angle δmax with respect to the turning operation of the steering handle 11. The steering sensation of the steering wheel 11 can be matched to the driver's sensory characteristics. Therefore, the driving of the vehicle is further simplified.

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39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にて計算される目標操舵トルクTdを用いて見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγdおよび見込み旋回曲率ρdを計算する場合と、操舵トルクセンサ39によって検出された操舵トルクTを用いて見込み横加速度Gd、見込みヨーレートγdおよび見込み旋回曲率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 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 39 are provided, and the expected lateral acceleration Gd and the expected yaw rate γd using the target steering torque Td calculated by the displacement-torque conversion unit 51 as in the first embodiment. And the case where the expected turning curvature ρd is calculated and the case where the expected lateral acceleration Gd, the expected yaw rate γd and the expected turning curvature ρd are calculated using the steering torque T detected by the steering torque sensor 39 can be used by switching. You can also. In this case, the switching may be performed automatically according to the driver's intention or according to the motion state of the vehicle.

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または第2実施形態及び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 Further, the implementation of the present invention is not limited to the first or second embodiment and the modifications described above, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

例えば、上記第1または第2実施形態及び変形例においては、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 or second embodiment and the modification, 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.

さらに、上記第1または第2実施形態及び変形例においては、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24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。   Further, in the first or second embodiment and the modification, 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 24 using the steering actuator 13.

本発明の第1または第2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 or 2nd embodiment of this invention. 本発明の第1または第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. 3 is a functional block diagram functionally representing computer program processing executed by the electronic control unit of FIG. 1 according to the first or second 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. 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. 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. 本発明の第2実施形態に係り、最大操舵角に車速に対する変化特性を表すグラフである。It is a graph showing the change characteristic with respect to vehicle speed in the maximum steering angle according to the second embodiment of the present invention.

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…ヨーレートセンサ、36…電子制御ユニット、39…操舵トルクセンサ、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…トルク−ヨーレート変換部、54…トルク−旋回曲率変換部、55,56,57…転舵角変換部、60…転舵制御部、61…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 ... Yaw rate sensor 36 ... Electronic control unit 39 ... Steering torque sensor 40 ... Reaction force control part 50 ... Sensory adaptation control part 51 ... Displacement-torque conversion part 52 ... torque-lateral acceleration conversion unit, 53 ... torque-yaw rate conversion unit, 54 ... torque-turning curvature conversion unit, 55, 56, 57 ... turning angle conversion unit, 60 ... turning control unit, 61 ... turning angle correction Part

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、
車両の車速を検出する車速検出手段と、
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、
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を、前記操作入力値を用いて計算する運動状態量計算手段と、
前記車速検出手段によって検出された車速が増加するときに、前記運動状態量計算手段によって計算された見込み運動状態量を小さく変更する運動状態量変更手段と、
前記変更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、前記変更された見込み運動状態量と前記検出された車速と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,
Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed of the vehicle;
An operation input value detecting means for detecting an operation input value of a driver for the steering wheel;
A vehicle motion state that can be perceived by the driver in relation to the turning of the vehicle, and an operation input value for the steering handle and a predicted motion state amount of the vehicle that is in a predetermined exponential relationship or a power relationship with the operation input value. A motion state quantity calculating means for calculating using values,
When the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means increases, the motion state quantity changing means for changing the expected motion state quantity calculated by the motion state quantity calculating means to be small ;
A turning angle calculation for calculating a turning angle of the steered wheels necessary for the vehicle to move with the changed expected motion state quantity using the changed expected motion state quantity and the detected vehicle speed. Means,
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.
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、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,
車両の車速を検出する車速検出手段と、Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed of the vehicle;
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、An operation input value detecting means for detecting an operation input value of a driver for the steering wheel;
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を、前記操作入力値を用いて計算する運動状態量計算手段と、A vehicle motion state that can be perceived by the driver in relation to the turning of the vehicle, and an operation input value for the steering handle and a predicted motion state amount of the vehicle that is in a predetermined exponential relationship or a power relationship with the operation input value. A motion state quantity calculating means for calculating using values,
前記車速検出手段によって検出された車速に応じて、前記運動状態量計算手段によって計算された見込み運動状態量の大きさを変更する運動状態量変更手段と、According to the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means, an exercise state quantity changing means for changing the magnitude of the expected exercise state quantity calculated by the exercise state quantity calculating means;
前記変更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、前記変更された見込み運動状態量と前記検出された車速とを用いて計算する転舵角計算手段と、A turning angle calculation for calculating a turning angle of the steered wheels necessary for the vehicle to move with the changed expected motion state quantity using the changed expected motion state quantity and the detected vehicle speed. Means,
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、Steering control means for controlling the steered actuator according to the calculated steered angle and steering the steered wheel to the steered angle calculated by the same,
前記操舵ハンドルに対して運転者が入力する操作入力値の最大値を、前記車速検出手段によって検出された車速に基づいて変更する最大操作入力値変更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。Steering-by-wire comprising a maximum operation input value changing means for changing a maximum value of an operation input value inputted by a driver to the steering wheel based on a vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means. Type vehicle steering device.
前記最大操作入力値変更手段は、前記車速検出手段によって検出された車速が増加するときに、前記操作入力値の最大値を小さく変更する請求項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。 The steering-by-wire vehicle steering apparatus according to claim 2 , wherein the maximum operation input value changing means changes the maximum value of the operation input value to be small when the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means increases. 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、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,
車両の車速を検出する車速検出手段と、Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed of the vehicle;
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、An operation input value detecting means for detecting an operation input value of a driver for the steering wheel;
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を、前記操作入力値を用いて計算する運動状態量計算手段と、A vehicle motion state that can be perceived by the driver in relation to the turning of the vehicle, and an operation input value for the steering handle and a predicted motion state amount of the vehicle that is in a predetermined exponential relationship or a power relationship with the operation input value. A motion state quantity calculating means for calculating using values,
前記車速検出手段によって検出された車速に応じて、前記運動状態量計算手段によって計算された見込み運動状態量の大きさを変更する運動状態量変更手段と、According to the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means, an exercise state quantity changing means for changing the magnitude of the expected exercise state quantity calculated by the exercise state quantity calculating means;
前記変更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、前記変更された見込み運動状態量と前記検出された車速とを用いて計算する転舵角計算手段と、A turning angle calculation for calculating a turning angle of the steered wheels necessary for the vehicle to move with the changed expected movement state quantity using the changed expected movement state quantity and the detected vehicle speed. Means,
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、A steering control unit configured to control the steering actuator according to the calculated turning angle to steer the steered wheel to the calculated turning angle;
前記転舵角計算手段が、The turning angle calculation means is
前記車速検出手段により検出された車速が所定の車速未満であり、同検出された車速を用いて計算した転舵輪の転舵角の値が前記転舵輪の転舵し得る最大値を越えるときには、前記操舵ハンドルに対して運転者が入力する操作入力値の最大値に対する前記転舵輪の転舵角が前記転舵輪の転舵し得る最大値と一致する関係に基づいて、前記転舵輪の転舵角を計算す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。When the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means is less than a predetermined vehicle speed, and the value of the turning angle of the steered wheel calculated using the detected vehicle speed exceeds the maximum value that can be steered by the steered wheel, The turning of the steered wheels is based on a relationship in which the turning angle of the steered wheels with respect to the maximum operation input value input by the driver to the steering handle coincides with the maximum value that the steered wheels can steer. A steering-by-wire vehicle steering apparatus characterized by calculating an angle.
請求項1ないし請求項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、
前記見込み運動状態量は、前記車速検出手段により検出された車速に基づいて、車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率のうちから選択されるもの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 device for a steering-by-wire vehicle according to any one of claims 1 to 4 ,
The steering-by-wire vehicle steering apparatus, wherein the estimated motion state quantity is selected from a lateral acceleration, a yaw rate, and a turning curvature of the vehicle based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means.
請求項1ないし請求項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するとともに、
前記運動状態量計算手段を、前記検出された変位量を前記操舵ハンドルに付与される操作力に変換する操作力変換手段と、前記変換された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段と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 5 ,
The operation input value detection means includes a displacement amount sensor that detects the displacement amount of the steering wheel,
The motion state quantity calculating means includes an operation force conversion means for converting the detected displacement amount into an operation force applied to the steering handle, and an exercise state for converting the converted operation force into the expected motion state quantity. A steering-by-wire vehicle steering apparatus comprising a quantity conversion means.
請求項1ないし請求項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付与される操作力を検出する操作力センサで構成するとともに、
前記運動状態量計算手段を、前記検出された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段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 5 ,
The operation input value detection means includes an operation force sensor that detects an operation force applied to the steering handle,
A steering-by-wire vehicle steering apparatus, wherein the motion state quantity calculating means is composed of motion state quantity conversion means for converting the detected operating force into the expected motion state quantity.
請求項1ないし請求項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。
The steering apparatus for a steering-by-wire vehicle according to any one of claims 1 to 7 , further comprising:
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ないし請求項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。
The steering device for a steering-by-wire vehicle according to any one of claims 1 to 8 , further comprising:
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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