JP4727461B2

JP4727461B2 - 車両用操舵装置

Info

Publication number: JP4727461B2
Application number: JP2006064147A
Authority: JP
Inventors: 伸夫杉谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2026-03-09
Also published as: JP2006321471A

Description

この発明は、運転者が操作を行う操作子と転舵輪とが機械的に連結されていない所謂ステア・バイ・ワイヤ式の車両用操舵装置に関するものである。

ステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置では、運転者のステアリングホイール（操作子）に対する操作入力に応じて転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、運転者がステアリングホイールを操作したときに適切な操舵反力を与えるための反力アクチュエータとを備え、両アクチュエータをそれぞれ独立に制御している。
操舵反力の制御方法として、ステアリングホイールへの操作入力に基づいて設定される目標値（例えば目標転舵角）とこれに対応する実際の制御量（例えば実転舵角）との偏差に基づいて操舵反力を発生させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、操舵装置には、運転者の操舵を支援するものとして、例えば横風等の外乱により車両挙動が乱れるのを防止するために、運転者の意志とは別にシステム側で操舵を行ったり付加するなどして車両の挙動を安定化させるものがある（以下、このような操舵システムをアクティブステアと称す）。
特開２００４−３４９２８号公報

しかしながら、アクティブステアを採用しているステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置においては、目標値と制御量との偏差が、運転者の意志による操舵の結果生じたものと、アクティブステアにより運転者の意志にかかわらず操舵された結果生じたものかの区別がつかないため、アクティブステアによる操舵に対する反力が発生してしまい、運転者に違和感が生じる場合がある。
そこで、この発明は、アクティブステアによる操舵反力への影響を抑制して操舵フィーリングの向上を図る車両用操舵装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、運転者が操作を行う操作子（例えば、後述する実施例におけるステアリングホイール２）と、前記操作子への操作入力量を検出する操作入力量検出手段（例えば、後述する実施例における操舵角センサ３）と、前記操作子から機械的に分離されている転舵輪（例えば、後述する実施例における車輪６）と、前記転舵輪を転舵する転舵アクチュエータ（例えば、後述する実施例におけるステアリングモータ１０）と、車両状態を検出する車両状態検出手段（例えば、後述する実施例におけるヨーレートセンサ１１）と、前記操作入力量検出手段で検出した操作入力量に応じて前記転舵アクチュエータに対する第１制御量（例えば、後述する実施例における第１目標転舵角）を設定する第１制御手段（例えば、後述する実施例における第１目標転舵角設定部２１）と、前記車両状態検出手段で検出された車両状態に応じて前記操作子の操作入力にかかわらず前記転舵アクチュエータに対する第２制御量（例えば、後述する実施例における第２目標転舵角）を設定する第２制御手段（例えば、後述する実施例における第２目標転舵角設定部２２）と、前記操作子に操舵反力を付与する反力アクチュエータ（例えば、後述する実施例における反力モータ４）と、前記第１制御量と前記第２制御量に応じて前記反力アクチュエータに対する制御量を設定する反力制御手段（例えば、後述する実施例における目標反力設定部２７）と、を備える車両用操舵装置（例えば、後述する実施例における車両用操舵装置１）において、前記第２制御手段と前記反力アクチュエータとの間に、所定の周波数よりも高い周波数成分を除去するフィルタ（例えば、後述する実施例におけるフィルタ２４）が設けられていることを特徴とする。
一般に、車両状態に応じて設定される前記第２制御量の周波数は、運転者の操舵意志による操作子への操作入力に応じて設定される前記第１制御量の周波数と比較して十分に高いので、前記第２制御手段と前記反力アクチュエータとの間に前記フィルタを設けることにより、操舵反力制御系において第２制御量の影響を殆ど除去することができる。

請求項２に係る発明は、運転者が操作を行う操作子（例えば、後述する実施例におけるステアリングホイール２）と、前記操作子への操作入力量を検出する操作入力量検出手段（例えば、後述する実施例における操舵角センサ３）と、前記操作子から機械的に分離されている転舵輪（例えば、後述する実施例における車輪６）と、前記転舵輪を転舵する転舵アクチュエータ（例えば、後述する実施例におけるステアリングモータ１０）と、車両状態を検出する車両状態検出手段（例えば、後述する実施例におけるヨーレートセンサ１１）と、前記操作入力量検出手段で検出した操作入力量に応じて前記転舵アクチュエータに対する第１制御量（例えば、後述する実施例における第１目標転舵角）を設定する第１制御手段（例えば、後述する実施例における第１目標転舵角設定部２１）と、前記車両状態検出手段で検出された車両状態に応じて前記操作子の操作入力にかかわらず前記転舵アクチュエータに対する第２制御量（例えば、後述する実施例における第２目標転舵角）を設定する第２制御手段（例えば、後述する実施例における第２目標転舵角設定部２２）と、前記操作子に操舵反力を付与する反力アクチュエータ（例えば、後述する実施例における反力モータ４）と、前記第１制御量と前記第２制御量に応じて前記反力アクチュエータに対する制御量を設定する反力制御手段（例えば、後述する実施例における目標反力設定部２７）と、を備える車両用操舵装置（例えば、後述する実施例における車両用操舵装置１）において、前記第２制御量による前記操舵反力への影響の程度を算出する影響度算出手段（例えば、後述する実施例における加減算機２８、アクティブステア影響量算出部２９）を備え、前記反力制御手段は、前記第２制御量による前記操舵反力への影響を低減するように前記影響度算出手段で算出された影響の程度に応じて前記反力アクチュエータに対する制御量を設定することを特徴とする。
このように構成することにより、車両状態に応じて設定される前記第２制御量による前記操舵反力への影響を大幅に低減することができる。

請求項３に係る発明は、運転者が操作を行う操作子（例えば、後述する実施例におけるステアリングホイール２）と、前記操作子への操作入力量を検出する操作入力量検出手段（例えば、後述する実施例における操舵角センサ３）と、前記操作子から機械的に分離されている転舵輪（例えば、後述する実施例における車輪６）と、前記転舵輪を転舵する転舵アクチュエータ（例えば、後述する実施例におけるステアリングモータ１０）と、車両状態を検出する車両状態検出手段（例えば、後述する実施例におけるヨーレートセンサ１１）と、前記操作入力量検出手段で検出した操作入力量に応じて前記転舵アクチュエータに対する第１制御量（例えば、後述する実施例における第１目標転舵角）を設定する第１制御手段（例えば、後述する実施例における第１目標転舵角設定部２１）と、前記車両状態検出手段で検出された車両状態に応じて前記操作子の操作入力にかかわらず前記転舵アクチュエータに対する第２制御量（例えば、後述する実施例における第２目標転舵角）を設定する第２制御手段（例えば、後述する実施例における第２目標転舵角設定部２２）と、前記操作子に操舵反力を付与する反力アクチュエータ（例えば、後述する実施例における反力モータ４）と、前記第１制御量と前記第２制御量に応じて前記反力アクチュエータに対する制御量を設定する反力制御手段（例えば、後述する実施例における目標反力設定部２７）と、を備える車両用操舵装置（例えば、後述する実施例における車両用操舵装置１）において、前記第２制御量を除いた少なくとも前記第１制御量による前記操舵反力を推定する操舵反力推定手段（例えば、後述する実施例における仮想操舵反力推定部３０）を備え、前記第２制御量が所定範囲から外れているときに、前記反力制御手段は、前記反力推定手段で推定した推定操舵反力に基づいて前記反力アクチュエータに対する制御量を設定することを特徴とする。
このように構成することにより、車両状態に応じて設定される前記第２制御量による前記操舵反力への影響を大幅に低減することができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の発明において、前記第２制御量が前記所定範囲内に収まり、且つ、前記第１制御量と前記第２制御量に応じて設定した前記反力アクチュエータに対する制御量と前記推定操舵反力に基づいて設定した前記反力アクチュエータに対する制御量との相違が所定値より小さくなったときに、前記推定操舵反力に基づいて前記反力アクチュエータに対する制御量を設定するのを終了することを特徴とする。なお、「前記第１制御量と前記第２制御量に応じて設定した前記反力アクチュエータに対する制御量」には、第２制御量が「０」の場合も含まれる。
このように構成することにより、推定操舵反力に基づいて反力アクチュエータに対する制御量を設定するのを終了したときに、反力が急変するのを防止することができる。

請求項１に係る発明によれば、フィルタにより高い周波数成分を除去することができるので、操舵反力制御系において第２制御量の影響を殆ど除去することができ、アクティブステアによる操舵反力への影響を低減することができる。
請求項２に係る発明によれば、車両状態に応じて設定される前記第２制御量による前記操舵反力への影響を大幅に低減することができるので、アクティブステアによる操舵反力への影響を低減することができる。
請求項３に係る発明によれば、車両状態に応じて設定される前記第２制御量による前記操舵反力への影響を大幅に低減することができるので、アクティブステアによる操舵反力への影響を低減することができる。
請求項４に係る発明によれば、推定操舵反力に基づいて反力アクチュエータに対する制御量を設定するのを終了したときに、反力が急変するのを防止することができるので、操舵フィーリングが向上する。

以下、この発明に係る車両用操舵装置の実施例を図１〜図７の図面を参照して説明する。
［実施例１］
初めに、この発明に係る車両用操舵装置の実施例１を図１および図２を参照して説明する。
この車両用操舵装置１は、図１に示すように、運転者により操作されるステアリングホイール（操作子）２と、ステアリングホイール２の操舵角（操作入力量）を検出する操舵角センサ（操作入力量検出手段）３と、ステアリングホイール２に操舵反力を付与する反力モータ（反力アクチュエータ）４と、左右の車輪（転舵輪）６にナックルアーム７及びタイロッド８を介して連結されたラック軸９と、ラック軸９を軸方向に駆動して車輪６を転舵するステアリングモータ（転舵アクチュエータ）１０と、ラック軸９の軸方向位置から車輪６の転舵角を検出する転舵角センサ（転舵角検出手段）１２と、ラック軸９の軸方向の圧縮力あるいは引っ張り力（以下、これらを総称して軸力という）を検出するラック軸力センサ１３と、車両のヨーレート（車両状態）を検出するヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段、車両状態検出手段）１１と、反力モータ４及びステアリングモータ１０を制御する電子制御装置２０、とを備えている。
操舵角センサ３は検出した操舵角に対応する電気信号を、ヨーレートセンサ１１は検出したヨーレートに対応する電気信号を、転舵角センサ１２は検出した転舵角に対応する電気信号を、ラック軸力センサ１３は検出した軸力に対応する電気信号を、それぞれ電子制御装置２０に出力する。

実施例１における転舵制御および反力制御について図２の制御ブロック図を参照して説明する。
電子制御装置２０は、第１目標転舵角設定部（第１制御手段）２１と、第２目標転舵角設定部（第２制御手段）２２と、総合目標転舵角設定部２３と、フィルタ２４と、偏差算出部２５と、ラック負荷推定部２６と、目標反力設定部（反力制御手段）２７と、を備えており、反力モータ４とステアリングモータ１０とを個別に制御し得るようになっている。

第１目標転舵角設定部２１は、操舵角センサ３で検出されたステアリングホイール２の操舵方向を含めた操舵角に基づいて、車輪６に対する第１目標転舵角を設定し、第１目標転舵角に対応する電気信号を総合目標転舵角設定部２３に出力する。つまり、第１目標転舵角は、運転者の操舵意志によるステアリングホイール（操作子）への操作入力（量）に応じて設定される制御量（第１制御量）である。
第２目標転舵角設定部２２は、ヨーレートセンサ１１で検出された車両のヨーレートと、操舵角センサ３で検出されたステアリングホイール２の操舵角に基づいて、横風等の外乱があったときに車両の挙動を安定化させるための車輪６に対する第２目標転舵角を設定し、第２目標転舵角に対応する電気信号を総合目標転舵角設定部２３に出力する。つまり、第２目標転舵角は、ステアリングホイール（操作子）の操作入力にかかわらず車両状態に応じて設定される制御量（第２制御量）である。

総合目標転舵角設定部２３は、第１目標転舵角設定部２１で設定された第１目標転舵角と、第２目標転舵角設定部２２で設定された第２目標転舵角を加算して、車輪６に対する総合目標転舵角を算出する。
そして、電子制御装置２０は、転舵角センサ１２で検出される車輪６の実転舵角が、総合目標転舵角設定部２３で算出された総合目標転舵角と一致するように、ステアリングモータ１０への供給電力を制御する。これにより、運転者の操舵意志に基づく転舵制御と所謂アクティブステアによる転舵制御が同時に実行されることになる。

また、総合目標転舵角設定部２３で算出された総合目標転舵角に対応する電気信号は、フィルタ２４を介して偏差算出部２５に入力される。フィルタ２４は、所定の周波数よりも高い周波数成分を除去する機能（換言すると、所定の周波数以下の周波数成分だけを通過させる機能）を有している。ここで、閾値としての所定の周波数は経験的に決定されるもので、実験的あるいは経験的に設定された第２目標転舵角の周波数帯における下限周波数を採用する。

一般に、車両状態に応じて設定される第２目標転舵角の周波数は、運転者の操舵意志によるステアリングホイール２への操作入力（操作角）に応じて設定される第１目標転舵角の周波数と比較して十分に高い。換言すると、車両状態に応じて設定される第２目標転舵角は、運転者の操作入力に応じて設定される第１目標転舵角よりも、時間的な変化が急激である。
そのため、この実施例１のように、総合目標転舵角設定部２３と偏差算出部２５との間にフィルタ２４を配置すると、フィルタ２４によって、総合目標転舵角設定部２３からフィルタ２４に入力された電気信号から第２目標転舵角に対応する成分を殆ど除去することができ、偏差算出部２５に入力される電気信号は第１目標転舵角に対応する電気信号と殆ど同じになる。

なお、車両に外乱が働いていないときにはアクティブステアによる転舵制御の必要がないので第２目標転舵角設定部２２の出力は「０」となり、総合目標転舵角設定部２３から出力された電気信号はフィルタ２４を素通りして、偏差算出部２５には第１目標転舵角に対応する電気信号が入力される。以下、第２目標転舵角設定部２２からの出力が「０」のときも含めて、フィルタ２４によるフィルタ処理後の電気信号に対応する目標転舵角を、カットオフ目標転舵角という。

偏差算出部２５は、転舵角センサ１２で検出された実転舵角とカットオフ目標転舵角との偏差を算出し、この偏差に対応する電気信号を目標反力設定部２７に出力する。
ラック負荷推定部２６は、ラック軸力センサ１３で検出されたラック軸力に基づいてラック軸９の負荷を推定し、これから路面状態に応じた路面反力を設定し、この路面反力に対応する電気信号を目標反力設定部２７に出力する。
目標反力設定部２７は、偏差算出部２５から入力した偏差信号に基づいて操舵反力を設定し、この操舵反力とラック負荷推定部２６で設定した路面反力とを加算した値を、ステアリングホイール２に対する目標反力として設定する。
そして、電子制御装置２０は、目標反力設定部２７で設定した目標反力に応じて反力モータ４への供給電力を制御する。

したがって、この実施例１では、車両に外乱が働いたため運転者の意志によらずアクティブステアによる車両挙動安定化のための転舵制御が実行され、第２目標転舵角設定部２２の出力が「０」でないときにも、偏差算出部２５に入力されるカットオフ目標転舵角には第２目標転舵角成分が殆ど含まれていないので、操舵反力制御系において第２目標転舵角の影響を殆ど除去することができる。その結果、第２目標転舵角による操舵反力への影響を大幅に低減することができ、アクティブステアによる転舵制御実行中も運転者が違和感を覚えることがなく、操舵フィーリングが向上する。
なお、フィルタ２４の設置位置は、第２目標転舵角設定部２２と反力モータ４との間の操舵反力制御系（総合目標転舵角設定部２３の出力側から反力モータ４に至る制御経路）に位置していればいずれの位置であってもよく、例えば、偏差算出部２５と目標反力設定部２７の間でもよいし、目標反力設定部２７と反力モータ４の間であってもよい。

［実施例２］
次に、この発明に係る車両用操舵装置の実施例２における転舵制御および反力制御について図３の制御ブロック図を参照して説明する。なお、装置構成については実施例１と同じであるので、図１を援用して説明を省略する。
電子制御装置２０は、第１目標転舵角設定部（第１制御手段）２１と、第２目標転舵角設定部（第２制御手段）２２と、総合目標転舵角設定部２３と、偏差算出部２５と、ラック負荷推定部２６と、目標反力設定部（反力制御手段）２７とを備えている点は、実施例１の電子制御装置２０と同じである。しかしながら、実施例２の電子制御装置２０はフィルタ２４を備えておらず、その代わりに、加減算機２８を備えている。

第１目標転舵角設定部２１、第２目標転舵角設定部２２、総合目標転舵角設定部２３の各機能、および、これらによるステアテアリングモータ１０への供給電力制御については実施例１と全く同じであるので説明を省略する。
実施例２における第２目標転舵角設定部２２は、第２目標転舵角に対応する電気信号を、総合目標転舵角設定部２３に出力するとともに加減算機２８に出力する。
加減算機２８は、転舵角センサ１２で検出された実転舵角から、第２目標転舵角設定部２２で設定した第２目標転舵角を減算し、その差を偏差算出部２５に出力する。これにより、偏差算出部２５には、実転舵角から、外乱に対する車両挙動安定化のために転舵された角度分を差し引いた転舵角（以下、補正実転舵角と称す）が入力されることとなる。
そして、偏差算出部２５は、補正実転舵角と総合目標転舵角設定部２３で算出された総合目標転舵角との偏差を算出し、この偏差に対応する電気信号を目標反力設定部２７に出力する。

ラック負荷推定部２６については実施例１の場合と同じであるので説明を省略する。
目標反力設定部２７は、偏差算出部２５から入力した偏差信号に基づいて操舵反力を設定し、この操舵反力とラック負荷推定部２６で設定した路面反力とを加算した値を、ステアリングホイール２に対する目標反力として設定する。
そして、電子制御装置２０は、目標反力設定部２７で設定した目標反力に応じて反力モータ４への供給電力を制御する。

したがって、この実施例２では、車両に外乱が働いたため運転者の意志によらずアクティブステアによる車両挙動安定化のための転舵制御が実行され、第２目標転舵角設定部２２の出力が「０」でないときにも、偏差算出部２５に入力される補正実転舵角には第２目標転舵角成分が含まれていないので、操舵反力制御系において第２目標転舵角の影響を殆ど除去することができる。その結果、第２目標転舵角による操舵反力への影響を大幅に低減することができ、アクティブステアによる転舵制御実行中も運転者が違和感を覚えることがなく、操舵フィーリングが向上する。

なお、この実施例２では、転舵角センサ１２で検出された実転舵角から、第２目標転舵角設定部２２で設定した第２目標転舵角の全量を減算して補正実転舵角を算出したが、実転舵角から第２目標転舵角に「１」より小さい所定の係数を乗じた積を減算して補正実転舵角を算出するようにしてもよい。
実施例２における加減算機２８は、第２目標転舵角（第２制御量）による操舵反力への影響の程度を算出する影響度算出手段を構成し、目標反力設定部２７（反力制御手段）は、第２目標転舵角による操舵反力への影響を低減するように前記影響の程度に応じて反力モータ４（反力アクチュエータ）に対する制御量を設定している。

［実施例３］
次に、この発明に係る車両用操舵装置の実施例３における転舵制御および反力制御について図４の制御ブロック図を参照して説明する。なお、装置構成については実施例１と同じであるので、図１を援用して説明を省略する。
電子制御装置２０は、第１目標転舵角設定部（第１制御手段）２１と、第２目標転舵角設定部（第２制御手段）２２と、総合目標転舵角設定部２３と、偏差算出部２５と、ラック負荷推定部２６と、目標反力設定部（反力制御手段）２７とを備えている点は、実施例１の電子制御装置２０と同じである。しかしながら、実施例３の電子制御装置２０はフィルタ２４を備えておらず、その代わりに、アクティブステア影響量算出部（影響度算出手段）２９を備えている。

第１目標転舵角設定部２１、第２目標転舵角設定部２２、総合目標転舵角設定部２３の各機能、および、これらによるステアテアリングモータ１０への供給電力制御については実施例１と全く同じであるので説明を省略する。
実施例３における第２目標転舵角設定部２２は、第２目標転舵角に対応する電気信号を、総合目標転舵角設定部２３に出力するとともにアクティブステア影響量算出部２９に出力する。
アクティブステア影響量算出部２９は、第２目標転舵角設定部２２で設定された第２目標転舵角が操舵反力に与える影響量を、図示しない反力影響量テーブルを参照して算出し、算出された影響量に対応する電気信号を目標反力設定部２７に出力する。なお、反力影響量テーブルは、第２目標転舵角が操舵反力に与える影響量を予め実験により求め、この実験結果に基づいて作成し、図示しない記憶装置に記憶しておく。
偏差算出部２５は、転舵角センサ１２で検出された実転舵角と総合目標転舵角設定部２３で算出された総合目標転舵角との偏差を算出し、この偏差に対応する電気信号を目標反力設定部２７に出力する。この偏差には、第２目標転舵角とそれに対応する実転舵角分との偏差が含まれていることになる。

ラック負荷推定部２６については実施例１の場合と同じであるので説明を省略する。
目標反力設定部２７は、偏差算出部２５の出力信号である偏差信号からアクティブステア影響量算出部２９の出力信号である影響量を減算し、その差に基づいて操舵反力を設定し、この操舵反力とラック負荷推定部２６で設定した路面反力とを加算し、ステアリングホイール２に対する目標反力として設定する。これにより、第２目標転舵角に起因する操舵反力分が相殺され、目標反力設定部２７において設定される目標反力には、第２目標転舵角に起因する操舵反力が含まれないこととなる。
そして、電子制御装置２０は、目標反力設定部２７で設定した目標反力に応じて反力モータ４への供給電力を制御する。

したがって、この実施例３では、車両に外乱が働いたため運転者の意志によらずアクティブステアによる車両挙動安定化のための転舵制御が実行され、第２目標転舵角設定部２２の出力が「０」でないときにも、目標反力には、第２目標転舵角に起因する操舵反力が含まれていないので、操舵反力制御系において第２目標転舵角の影響を殆ど除去することができる。その結果、第２目標転舵角による操舵反力への影響を大幅に低減することができ、アクティブステアによる転舵制御実行中も運転者が違和感を覚えることがなく、操舵フィーリングが向上する。

［実施例４］
次に、この発明に係る車両用操舵装置の実施例４における転舵制御および反力制御について図５から図７を参照して説明する。なお、装置構成については実施例１と同じであるので、図１を援用して説明を省略する。
図５の制御ブロック図に示すように、電子制御装置２０は、第１目標転舵角設定部（第１制御手段）２１と、第２目標転舵角設定部（第２制御手段）２２と、総合目標転舵角設定部２３と、偏差算出部２５と、ラック負荷推定部２６と、目標反力設定部（反力制御手段）２７とを備えている点は、実施例１の電子制御装置２０と同じである。しかしながら、実施例４の電子制御装置２０はフィルタ２４を備えておらず、その代わりに、仮想操舵反力推定部３０と、操舵反力切替スイッチ４０を備えている。

第１目標転舵角設定部２１、第２目標転舵角設定部２２、総合目標転舵角設定部２３の各機能、および、これらによるステアテアリングモータ１０への供給電力制御については実施例１と全く同じであるので説明を省略する。
実施例4における第１目標転舵角設定部２１は、第１目標転舵角に対応する電気信号を総合目標転舵角設定部２３に出力するとともに仮想操舵反力推定部３０に出力する。
実施例４における第２目標転舵角設定部２２は、第２目標転舵角に対応する電気信号を、総合目標転舵角設定部２３に出力するとともに操舵反力切替スイッチ４０に出力する。
偏差算出部２５は、転舵角センサ１２で検出された実転舵角と総合目標転舵角設定部２３で算出された総合目標転舵角との偏差（以下、実偏差と称す）を算出し、この実偏差に対応する電気信号を操舵反力切替スイッチ４０に出力する。

仮想操舵反力推定部３０は、第１目標転舵角を目標転舵角としてステアリングモータ１０を制御したと仮定した場合の仮想操舵反力に対応する仮想偏差を、第１目標転舵角に基づいて算出する。この仮想操舵反力推定部３０は、第２目標転舵角（第２制御量）を除いた少なくとも第１目標転舵角（第１制御量）による操舵反力を推定する操舵反力推定手段ということができる。
仮想操舵反力推定部３０は、例えば図６に示すように、仮想転舵アクチュエータモデル３１と仮想偏差算出部３２を備えて構成することができる。
仮想転舵アクチュエータモデル３１は、第１目標転舵角を目標転舵角としてステアリングモータ１０を制御したと仮定したときの車輪６の仮想転舵量をモデル化したものであり、第１目標転舵角に基づいてテーブルまたは計算式から仮想転舵量を求めることができるようにされている。
仮想偏差算出部３２は、仮想転舵アクチュエータモデル３１で求めた仮想転舵量と第１目標転舵角との偏差、すなわち仮想偏差を算出し、操舵反力切替スイッチ４０に出力する。このようにして算出される仮想偏差には、第２目標転舵角に起因する操舵反力分の偏差が含まれていない。

操舵反力切替スイッチ４０は、第２目標転舵角設定部２２から入力した第２目標転舵角が所定範囲内か否かに基づいて、目標反力設定部２７に出力する操舵反力を切り換える。
詳述すると、第２目標転舵角設定部２２から入力した第２目標転舵角が所定範囲内の場合には、偏差算出部２５で算出された実偏差に対応する電気信号を目標反力設定部２７に出力し、第２目標転舵角設定部２２から入力した第２目標転舵角が前記所定範囲から外れた場合には、仮想操舵反力推定部３０から出力される仮想偏差に対応する電気信号を目標反力設定部２７に出力する。なお、第２目標転舵角の前記所定範囲は、総合目標転舵角に第２目標転舵角を含んでいても操舵フィーリングに影響を及ぼさない操舵反力が得られる範囲で設定する。また、この所定範囲は「０」とすることも可能である。

ラック負荷推定部２６については実施例１の場合と同じであるので説明を省略する。
目標反力設定部２７は、操舵反力切替スイッチ４０を介して入力した偏差信号に基づいて操舵反力を設定し、この操舵反力とラック負荷推定部２６で設定した路面反力とを加算した値を、ステアリングホイール２に対する目標反力として設定する。
したがって、目標反力設定部２７は、第２目標転舵角が前記所定範囲内であるときには、実偏差信号に基づいて設定した操舵反力とラック負荷推定部２６で設定した路面反力とを加算して目標反力を設定し（以下、通常反力制御と称す）、第２目標転舵角が前記所定範囲から外れているときには、仮想偏差信号に基づいて設定した操舵反力とラック負荷推定部２６で設定した路面反力とを加算して目標反力を設定する（以下、仮想反力制御と称す）。
そして、電子制御装置２０は、目標反力設定部２７で設定した目標反力に応じて反力モータ４への供給電力を制御する。

したがって、この実施例４では、車両に外乱が働いたため運転者の意志によらずアクティブステアによる車両挙動安定化のための転舵制御が実行され、第２目標転舵角設定部２２の出力が「０」でないとき（正確に言えば、第２目標転舵角が前記所定範囲から外れているとき）にも、反力設定部２７に入力される偏差信号には第２目標転舵角成分が含まれないので、操舵反力制御系において第２目標転舵角の影響を除去することができる。その結果、第２目標転舵角による操舵反力への影響を大幅に低減することができ、アクティブステアによる転舵制御実行中も運転者が違和感を覚えることがなく、操舵フィーリングが向上する。

なお、仮想反力制御を行っているときに第２目標転舵角が減少していって前記所定範囲内に収まったときに、即座に操舵反力切替スイッチ４０を切り替えて仮想反力制御から通常反力制御に移行すると、目標反力が急変して運転者に違和感を与える虞があるので、第２目標転舵角が前記所定範囲に収まっても実偏差と仮想偏差の差が所定値以上あるときは仮想反力制御を継続し、実偏差と仮想偏差の差が殆どなくなったときに仮想反力制御から通常反力制御に移行させるように操舵反力切替スイッチ４０を制御する。これにより、仮想反力制御から通常反力制御に移行したときにも、目標反力が急変することがなくなり、操舵フィーリングが向上する。

図７のフローチャートに従って、実施例４における反力制御を説明する。
まず、ステップＳ１０１において、第２目標転舵角設定部２２で設定した第２目標転舵角の絶対値が所定値より大きいか否かを判定する。
ステップＳ１０１における判定結果が「ＹＥＳ」（所定値より大きい）である場合は、ステップＳ１０２に進んで仮想反力制御を実行し、さらにステップＳ１０３に進み再び第２目標転舵角の絶対値が前記所定値より大きいか否かを判定する。
ステップＳ１０３における判定結果が「ＹＥＳ」（所定値より大きい）である場合は、ステップＳ１０２に戻り、仮想反力制御の実行を継続する。

ステップＳ１０３における判定結果が「ＮＯ」（所定値以下）である場合は、ステップＳ１０４に進み、偏差算出部２５で設定した実偏差と仮想操舵反力推定部３０で設定した仮想偏差との差が所定値より小さいか否かを判定する。この場合の所定値は、通常反力制御において設定される目標反力と仮想反力制御において設定される目標反力とが、運転者に違和感を感じさせない程度の差となるように設定する。
この実施例において、「実偏差と仮想偏差との差」は、「第１制御量と第２制御量に応じて設定した反力アクチュエータに対する制御量と推定操舵反力に基づいて設定した反力アクチュエータに対する制御量との相違」に実質同義である。「実偏差と仮想偏差との差」を「実偏差と仮想偏差との比」に代えても、この発明は成立する。
ステップＳ１０４における判定結果が「ＮＯ」（所定値以上）である場合は、ステップＳ１０２に戻って、仮想反力制御の実行を継続し、ステップＳ１０４における判定結果が「ＹＥＳ」（所定値より小さい）である場合は、ステップＳ１０５に進んで、仮想反力制御を終了して、通常反力制御を実行する。
また、ステップＳ１０１における判定結果が「ＮＯ」（所定値以下）である場合は、ステップＳ１０５に進み、通常反力制御を実行する。

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、操作子はステアリングホイール２１に限定されるものではなく、ジョイスティックであってもよい。
また、前述した実施例ではステアリングホイール（操作子）への操作入力量を操作角としたが、操舵トルク（操作状態量）を操作入力量として転舵アクチュエータを制御してもよい。
前述した実施例では車両状態検出手段をヨーレートセンサで構成しヨーレートから車両状態を検出しているが、車両状態検出手段を横加速度センサなどで構成し、横加速度などから車両状態を検出することも可能である。

この発明に係る車両用操舵装置の実施例１における概略構成図である。前記実施例１の車両用操舵装置における転舵制御および反力制御の制御ブロック図である。この発明に係る車両用操舵装置の実施例２における転舵制御および反力制御の制御ブロック図である。この発明に係る車両用操舵装置の実施例３における転舵制御および反力制御の制御ブロック図である。この発明に係る車両用操舵装置の実施例４における転舵制御および反力制御の制御ブロック図である。前記実施例４における仮想操舵反力推定部の制御ブロック図である。前記実施例４における反力制御のフローチャートである。

符号の説明

１車両用操舵装置
２ステアリングホイール（操作子）
３操舵角センサ（操作入力量検出手段）
４反力モータ（反力アクチュエータ）
６車輪（転舵輪）
１０ステアリングモータ（転舵アクチュエータ）
１１ヨーレートセンサ（車両状態検出手段）
２１第１目標転舵角設定部（第１制御手段）
２２第２目標転舵角設定部（第２制御手段）
２４フィルタ
２７目標反力設定部（反力制御手段）
２８加減算機（影響度算出手段）
２９アクティブステア影響量算出部（影響度算出手段）
３０仮想操舵反力推定部（操舵反力推定手段）

Claims

運転者が操作を行う操作子と、
前記操作子への操作入力量を検出する操作入力量検出手段と、
前記操作子から機械的に分離されている転舵輪と、
前記転舵輪を転舵する転舵アクチュエータと、
車両状態を検出する車両状態検出手段と、
前記操作入力量検出手段で検出した操作入力量に応じて前記転舵アクチュエータに対する第１制御量を設定する第１制御手段と、
前記車両状態検出手段で検出された車両状態に応じて前記操作子の操作入力にかかわらず前記転舵アクチュエータに対する第２制御量を設定する第２制御手段と、
前記操作子に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
前記第１制御量と前記第２制御量に応じて前記反力アクチュエータに対する制御量を設定する反力制御手段と、
を備える車両用操舵装置において、
前記第２制御手段と前記反力アクチュエータとの間に、所定の周波数よりも高い周波数成分を除去するフィルタが設けられていることを特徴とする車両用操舵装置。
運転者が操作を行う操作子と、
前記操作子への操作入力量を検出する操作入力量検出手段と、
前記操作子から機械的に分離されている転舵輪と、
前記転舵輪を転舵する転舵アクチュエータと、
車両状態を検出する車両状態検出手段と、
前記操作入力量検出手段で検出した操作入力量に応じて前記転舵アクチュエータに対する第１制御量を設定する第１制御手段と、
前記車両状態検出手段で検出された車両状態に応じて前記操作子の操作入力にかかわらず前記転舵アクチュエータに対する第２制御量を設定する第２制御手段と、
前記操作子に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
前記第１制御量と前記第２制御量に応じて前記反力アクチュエータに対する制御量を設定する反力制御手段と、
を備える車両用操舵装置において、
前記第２制御量による前記操舵反力への影響の程度を算出する影響度算出手段を備え、前記反力制御手段は、前記第２制御量による前記操舵反力への影響を低減するように前記影響度算出手段で算出された影響の程度に応じて前記反力アクチュエータに対する制御量を設定することを特徴とする車両用操舵装置。
運転者が操作を行う操作子と、
前記操作子への操作入力量を検出する操作入力量検出手段と、
前記操作子から機械的に分離されている転舵輪と、
前記転舵輪を転舵する転舵アクチュエータと、
車両状態を検出する車両状態検出手段と、
前記操作入力量検出手段で検出した操作入力量に応じて前記転舵アクチュエータに対する第１制御量を設定する第１制御手段と、
前記車両状態検出手段で検出された車両状態に応じて前記操作子の操作入力にかかわらず前記転舵アクチュエータに対する第２制御量を設定する第２制御手段と、
前記操作子に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
前記第１制御量と前記第２制御量に応じて前記反力アクチュエータに対する制御量を設定する反力制御手段と、
を備える車両用操舵装置において、
前記第２制御量を除いた少なくとも前記第１制御量による前記操舵反力を推定する操舵反力推定手段を備え、前記第２制御量が所定範囲から外れているときに、前記反力制御手段は、前記反力推定手段で推定した推定操舵反力に基づいて前記反力アクチュエータに対する制御量を設定することを特徴とする車両用操舵装置。
前記第２制御量が前記所定範囲内に収まり、且つ、前記第１制御量と前記第２制御量に応じて設定した前記反力アクチュエータに対する制御量と前記推定操舵反力に基づいて設定した前記反力アクチュエータに対する制御量との相違が所定値より小さくなったときに、前記推定操舵反力に基づいて前記反力アクチュエータに対する制御量を設定するのを終了することを特徴とする請求項３に記載の車両用操舵装置。