JP4752306B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、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。

近年、転舵輪とステアリング（ハンドル）とを機械的に分離し、検出されたステアリングの舵角（操舵角）に基づいて、そのステアリング操作に応じた転舵輪の舵角（転舵角）を発生させるべく転舵アクチュエータの作動を制御する所謂ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置が提案されている。そして、このようなものには、左右の転舵輪に各々対応する一対の転舵アクチュエータを備え、左右の転舵角を独立に変更可能なものもある（例えば、特許文献１参照）。

ところで、こうしたステアバイワイヤ式の車両用操舵装置においては、転舵輪とステアリングとが分離されているが故に、転舵輪に作用する路面反力がステアリングまで伝達されない。そのため、運転者がステアリングに作用する操舵反力を介して路面情報（ロードインフォメーション）を感じとることができないという問題がある。そこで、従来、ステアリング操作により同ステアリングに印加される操舵トルク、及び転舵輪に作用する路面反力を検出し、その操舵トルク及び路面反力に応じた操舵反力をステアリングに付与すべく反力アクチュエータの作動を制御するものがある（例えば、特許文献２参照）。そして、このような構成を採用することにより、転舵輪に作用する路面反力を操舵反力としてステアリングに反映させることができ、ステアリング操作を介して路面情報の取得が可能になるとともに、より良好な操舵フィーリングを実現することが可能になる。

しかしながら、転舵輪に作用する路面反力の全てを操舵反力として反映させることが必ずしも好ましいとは限らない場合もある。例えば、パンクの発生、或いは走行路面上の「わだち」にはまった場合等、転舵輪の何れかに異常が発生した場合には、路面反力が急激に変化する。このような場合、機械的な操舵伝達機構を有する従来の操舵装置では、その路面反力の急激な変化がそのまま操舵反力としてステアリングに伝達されるが、こうした操舵反力の急峻な変動は、ステアリング操作の妨げとなるものであり、必ずしも忠実に再現する必要のないものである。

そこで、従来、路面反力を操舵反力として反映させる路面反力反映モードと、路面反力を反映させない解除モードとを備え、その車両状態に応じて、これら２つのモードを切り替え可能としたものがある（例えば、特許文献３参照）。そして、このような構成を採用することにより、操舵反力への路面反力の急峻な変化の反映を防止して、操舵フィーリングの悪化を抑制することができる。
特開２００３−１１２６５０号公報 特開２００４−３４９２３号公報 特開２００３−１８２６１８号公報

しかし、転舵輪に上記のような異常が発生した場合、通常路面反力の変動は極めて急峻なものとなりやすいため迅速な対応が求められる。このため、その速やかなる検知が重要な課題となっている。また、上記従来例のごとく、単にステアリングへの路面反力の反映を解除する構成とした場合、その解除に伴って路面反力に相当する分だけ操舵反力が急激に減少することになる。その結果、例えば、その操舵反力の減少により所謂舵抜け感が発生する等、却って操舵フィーリングの悪化を招くおそれがあり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、転舵輪の異常に伴う操舵反力の変動を抑制して良好な操舵フィーリングを実現することのできる車両用操舵装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、転舵輪と機械的に分離されたステアリングと、左右の転舵輪に各々対応し該各転舵輪の転舵角を独立に変更可能な一対の転舵アクチュエータと、ステアリング操作に応じた前記転舵角を発生させるべく前記各転舵アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えるとともに、前記ステアリングに操舵反力を付与するための反力アクチュエータを備え、前記制御手段は、前記転舵輪に作用する路面反力に応じた前記操舵反力を前記ステアリングに付与すべく前記反力アクチュエータの作動を制御する車両用操舵装置であって、前記左右の各転舵輪のそれぞれに作用する各路面反力を個別に検出可能な路面反力検出手段を備え、前記制御手段は、前記左右の転舵輪が所定のトー角を有するように前記各転舵アクチュエータの作動を制御するとともに、前記検出された左右の各路面反力の差分が所定の閾値を超える場合には、前記付与する操舵反力を該検出された時点の値で一定とすべく前記反力アクチュエータの作動を制御するものであって、前記閾値は、前記ステアリングの操舵角の絶対値が小となるほど大となるように設定されること、を要旨とする。

上記構成によれば、転舵輪が所定のトー角を有する場合であっても精度良く同転舵輪の異常を検知することができ、パンクの発生、或いは走行路面上の「わだち」にはまった場合等、各転舵輪に発生した異常を速やかに検知することができる。そして、ステアリングに付与する操舵反力をその時点の値で一定に保持することで、路面反力の変動が操舵反力として反映されるのを防止して、同操舵反力の急峻な変動を抑制することができる。従って、転舵輪の異常に伴う操舵反力の変動を効果的に抑制することができ、良好な操舵フィーリングを実現することができるとともに、運転者の意図に反するステアリングの過剰回転（所謂「ハンドルがとられる」状態）の発生を防止することができる。また、上記従来例のごとく、単に路面反力の反映を解除するもののように、その解除に伴う操舵反力の減少により舵抜け感が発生する等の弊害を招くこともない。

請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、車両状態に応じて前記トー角を可変するとともに、該トー角の可変に応じて前記閾値を可変すること、を要旨とする。

請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記トー角の絶対値が大となるほど、前記閾値を大とすること、を要旨とする。
上記各構成によれば、トー角可変機能を有する場合であっても精度良く転舵輪の異常を検知することができる。

本発明によれば、転舵輪の異常に伴う操舵反力の変動を抑制して良好な操舵フィーリングを実現することが可能な車両用操舵装置を提供することができる。

以下、本発明をステアバイワイヤ式の車両用操舵装置（ステアリング装置）に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態のステアリング装置１は、ステアリング（ハンドル）２を含む操舵機構３と転舵輪４の舵角を変更するための転舵機構５とが機械的に非連結、即ちステアリング２と転舵輪４とが機械的に分離された所謂ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置である。

操舵機構３は、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト６と、ステアリング操作に伴うステアリング２の舵角、即ち操舵角θsを検出するための操舵角検出手段としての操舵角センサ７とを備えている。そして、転舵機構５は、操舵角センサ７により検出される操舵角θsに基づいて、そのステアリング操作に応じた転舵輪４の舵角を発生させるための転舵アクチュエータ８を備えている。

本実施形態の転舵機構５は、左右の各転舵輪４Ｒ，４Ｌにそれぞれ対応する一対の転舵アクチュエータ８Ｒ，８Ｌを備えており、これら各転舵アクチュエータ８Ｒ，８Ｌにより各転舵輪４Ｒ，４Ｌの転舵角を独立に変更可能となっている。具体的には、本実施形態の転舵機構５は、それぞれタイロッド９及びナックルアーム１０を介して左右の転舵輪４Ｒ，４Ｌと連結された一対の転舵軸１２Ｒ，１２Ｌを有しており、各転舵アクチュエータ８Ｒ，８Ｌは、それぞれ駆動源としてのモータ１３（１３Ｒ，１３Ｌ）と該各モータ１３Ｒ，１３Ｌの回転を対応する各転舵軸１２Ｒ，１２Ｌの往復動に変換する変換機構１４とを備えている。尚、本実施形態の各転舵アクチュエータ８（８Ｒ，８Ｌ）においては、モータ１３（１３Ｒ，１３Ｌ）としてブラシレスモータが、また、変換機構１４としてはボール螺子機構が採用されている。そして、これら各転舵アクチュエータ８Ｒ，８Ｌにより駆動された各転舵軸１２Ｒ，１２Ｌの往復動が左右の転舵輪４Ｒ，４Ｌに伝達されることにより、これら各転舵輪４Ｒ，４Ｌの転舵角が独立に変更されるようになっている。

また、本実施形態では、操舵機構３は、ステアリング操作によってステアリング２に印加される操舵トルクτを検出するための操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ１６と、該検出された操舵トルクτ（及び後述する路面反力Ｆr）に応じた操舵反力をステアリング２に付与するための反力アクチュエータ１７とを備えている。反力アクチュエータ１７は、駆動源としてのモータ１８と、該モータ１８の回転を減速してステアリングシャフト６に伝達する減速機構１９とを備えている。尚、本実施形態では、反力アクチュエータ１７のモータ１８には、各転舵アクチュエータ８（８Ｒ，８Ｌ）のモータ１３（１３Ｒ，１３Ｌ）と同様にブラシレスモータが採用されている。そして、反力アクチュエータ１７は、減速機構１９を介してモータ１８の発生するモータトルクをステアリングシャフト６に伝達することによりステアリング２に操舵反力を付与するようになっている。

本実施形態では、各転舵アクチュエータ８（８Ｒ，８Ｌ）及び反力アクチュエータ１７は、制御装置２０によりその作動が制御されている。詳述すると、各転舵アクチュエータ８（８Ｒ，８Ｌ）の各モータ１３（１３Ｒ，１３Ｌ）及び反力アクチュエータ１７のモータ１８は、制御装置２０と接続されており、各モータ１３（１３Ｒ，１３Ｌ），１８は、制御装置２０から供給される三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づいて回転する。そして、制御装置２０は、その駆動電力の供給を通じて各モータ１３（１３Ｒ，１３Ｌ），１８の回転を制御することにより、転舵アクチュエータ８（８Ｒ，８Ｌ）及び反力アクチュエータ１７の作動を制御する。具体的には、制御装置２０は、上記操舵角センサ７及びトルクセンサ１６、並びに車速センサ２１の出力信号に基づいて操舵角θs、操舵トルクτ及び車速Ｖを検出する。また、各転舵軸１２Ｒ，１２Ｌには、それぞれ変位量センサ２２Ｒ，２２Ｌが設けられており、制御装置２０は、この各変位量センサ２２Ｒ，２２Ｌの出力信号に基づいて各転舵輪４Ｒ，４Ｌの転舵角を決定する各転舵軸１２Ｒ，１２Ｌの軸方向の変位量Ｘ_R，Ｘ_Lを検出する。そして、制御装置２０は、その検出された操舵角θs、車速Ｖ及び変位量Ｘ_R，Ｘ_Lに基づいて、各転舵輪４Ｒ，４Ｌの転舵角を変更すべく対応する各転舵アクチュエータ８Ｒ，８Ｌの作動を制御し、操舵トルクτ及び車速Ｖ（並びに路面反力Ｆr）に基づいて、操舵反力を付与すべく反力アクチュエータ１７の作動を制御する。

次に、制御装置２０による各転舵アクチュエータ８Ｒ，８Ｌ及び反力アクチュエータ１７の制御態様について説明する。図２は、本実施形態のステアリング装置１の制御ブロック図である。同図に示すように、制御装置２０は、各転舵アクチュエータ８Ｒ，８Ｌを制御するための第１及び第２転舵ＥＣＵ２３Ｒ，２３Ｌ、並びに反力アクチュエータ１７を制御するための反力ＥＣＵ２４を備えている。尚、本実施形態では、第１転舵ＥＣＵ２３Ｒが右側の転舵アクチュエータ８Ｒに対応し、第２転舵ＥＣＵ２３Ｌが左側の転舵アクチュエータ８Ｌに対応する。そして、これら第１及び第２転舵ＥＣＵ２３Ｒ，２３Ｌ、並びに反力ＥＣＵ２４は、それぞれ対応する各モータ１３（１３Ｒ，１３Ｌ），１８を制御するためのモータ制御信号を出力するマイコン２５（２５Ｒ，２５Ｌ），２６と、そのモータ制御信号に基づいて各モータ１３（１３Ｒ，１３Ｌ），１８に駆動電力を供給する駆動回路２７（２７Ｒ，２７Ｌ），２８とを備えている。尚、以下に示す、各マイコン２５，２６内の各制御ブロックは、これらマイコン２５，２６が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。

先ず、各転舵ＥＣＵ２３側の各マイコン２５（２５Ｒ，２５Ｌ）の構成について説明する。各マイコン２５Ｒ，２５Ｌは、それぞれ対応する各転舵輪４Ｒ，４Ｌの各制御目標角に対応する各転舵軸１２Ｒ，１２Ｌの変位量指令Ｘ_R*，Ｘ_L*を生成する変位量指令演算部３１Ｒ，３１Ｌを備えている。そして、各マイコン２５Ｒ，２５Ｌは、これら変位量指令Ｘ_R*，Ｘ_L*及び検出された変位量Ｘ_R，Ｘ_Lに基づいて位置制御量ε_R，ε_Lを演算する位置制御演算部３２Ｒ，３２Ｌと、これら位置制御量ε_R，ε_Lに基づいて駆動回路２７Ｒ，２７Ｌに出力するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部３３Ｒ，３３Ｌとを備えている。

各変位量指令演算部３１Ｒ，３１Ｌには、操舵角θs及び車速Ｖが入力され、各変位量指令演算部３１Ｒ，３１Ｌは、これら操舵角θs及び車速Ｖに基づいて変位量指令Ｘ_R*，Ｘ_L*を生成する。そして、各変位量指令演算部３１Ｒ，３１Ｌは、これら変位量指令Ｘ_R*，Ｘ_L*を各位置制御演算部３２Ｒ，３２Ｌに出力する。各位置制御演算部３２Ｒ，３２Ｌには、この変位量指令Ｘ_R*，Ｘ_L*とともに、変位量センサ２２Ｒ，２２Ｌにより検出された各々に対応する各転舵軸１２Ｒ，１２Ｌの変位量Ｘ_R，Ｘ_Lが入力される。そして、各位置制御演算部３２Ｒ，３２Ｌは、これら変位量指令Ｘ_R*，Ｘ_L*及び変位量Ｘ_R，Ｘ_Lに基づくフィードバック制御により位置制御量ε_R，ε_Lを演算し、その位置制御量ε_R，ε_Lを各モータ制御信号生成部３３Ｒ，３３Ｌに出力する。モータ制御信号生成部３３Ｒ，３３Ｌには、各位置制御演算部３２Ｒ，３２Ｌにより算出された位置制御量ε_R，ε_Lとともに、対応する各モータ１３Ｒ，１３Ｌに設けられた各電流センサ３４Ｒ，３４Ｌにより検出された実電流値Ｉs_R，Ｉs_L及び各回転角センサ３５Ｒ，３５Ｌにより検出された回転角が入力される。そして、モータ制御信号生成部３３Ｒ，３３Ｌは、これら位置制御量ε_R，ε_L、実電流値Ｉs_R，Ｉs_L及び回転角に基づいてモータ制御信号を生成し、そのモータ制御信号を駆動回路２７Ｒ，２７Ｌに出力する。そして、そのモータ制御信号に応じた駆動電流が各モータ１３Ｒ，１３Ｌに供給されることにより、左右の転舵輪４Ｒ，４Ｌの転舵角をその制御目標角に追従させるべくモータ１３Ｒ，１３Ｌの回転、即ち転舵アクチュエータ８Ｒ，８Ｌの作動が独立制御されるようになっている。

一方、反力アクチュエータ１７を制御する反力ＥＣＵ２４側のマイコン２６は、ステアリング２に付与する操舵反力の制御目標量、即ちモータ１８に供給する駆動電流の電流指令値として操舵反力指令Ｉq*を演算する操舵反力指令演算部４１と、この操舵反力指令Ｉq*に基づいて駆動回路２８に出力するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部４２とを備えている。

また、本実施形態では、マイコン２６は、左右の各転舵輪４Ｒ，４Ｌに作用する路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lを推定するための右路面反力推定演算部４３Ｒ及び左路面反力推定演算部４３Ｌを備えている。そして、操舵反力指令演算部４１は、これら右路面反力推定演算部４３Ｒ及び左路面反力推定演算部４３Ｌにより推定された各転舵輪４Ｒ，４Ｌの路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lの総和として得られる路面反力Ｆrに基づいて操舵反力指令Ｉq*を演算する。即ち、本実施形態では、右路面反力推定演算部４３Ｒ及び左路面反力推定演算部４３Ｌにより路面反力検出手段が構成されている。そして、その操舵反力指令Ｉq*に基づく駆動電力がモータ１８に供給、即ち反力アクチュエータ１７の作動が制御されることにより転舵輪４（４Ｒ，４Ｌ）に作用する路面反力Ｆrに応じた（路面反力Ｆrの反映された）操舵反力がステアリング２に付与されるようになっている。

詳述すると、本実施形態では、右路面反力推定演算部４３Ｒには、右側の転舵軸１２Ｒの変位量Ｘ_R及び右側の転舵アクチュエータ８Ｒのモータ１３Ｒに通電される実電流値Ｉs_Rが入力される。同様に左路面反力推定演算部４３Ｌには、左側の転舵軸１２Ｌの変位量Ｘ_L及び左側の転舵アクチュエータ８Ｌのモータ１３Ｌに通電される実電流値Ｉs_Lが入力される。そして、右路面反力推定演算部４３Ｒ及び左路面反力推定演算部４３Ｌは、それぞれ入力されるこれら変位量Ｘ_R，Ｘ_L及び実電流値Ｉs_R，Ｉs_Lに基づいて、対応する各転舵軸１２Ｒ，１２Ｌに作用する軸力を演算し、その軸力を対応する各転舵輪４Ｒ，４Ｌに作用する路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lと推定する。

操舵反力指令演算部４１には、これら各路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lを加算した値（Ｆr＝Ｆr_R＋Ｆr_L）が、両転舵輪４に作用する路面反力Ｆrとして入力される。また、操舵反力指令演算部４１には、この路面反力Ｆrとともに、操舵トルクτ及び車速Ｖが入力される。そして、操舵反力指令演算部４１は、これら操舵トルクτ、路面反力Ｆr、及び車速Ｖに基づいて操舵反力指令Ｉq*を演算し、その操舵反力指令Ｉq*をモータ制御信号生成部４２へと出力する。モータ制御信号生成部４２には、操舵反力指令Ｉq*とともに、電流センサ４４により検出された実電流値及び回転角センサ４５により検出されたモータ１８の回転角が入力される。そして、モータ制御信号生成部４２は、これら操舵反力指令Ｉq*、実電流値及び回転角に基づきモータ制御信号を生成し、そのモータ制御信号を駆動回路２８へと出力する。そして、このモータ制御信号に応じた電流値を有する駆動電流がモータ１８に供給されることにより、その操舵トルクτ、路面反力Ｆr、及び車速Ｖに応じた操舵反力がステアリング２に付与されるようになっている。

（操舵反力保持制御）
次に、本実施形態の制御装置による操舵反力保持制御について説明する。
上述のように、転舵輪に作用する路面反力の全てを操舵反力として反映させることが必ずしも好ましいとは限らない。特に、パンクの発生、或いは走行路面上の「わだち」にはまった場合等、転舵輪４（４Ｒ，４Ｌ）の何れかに異常が発生した場合に、その際の路面反力Ｆrをそのまま操舵反力に反映させるとすれば、過大且つ急峻に変化する操舵反力がステアリング２に付与されることとなる。従って、この操舵反力の変動により操舵フィーリングが大きく損なわれるおそれがあり、ひいては運転者の意図に反するステアリングの過剰回転（所謂「ハンドルがとられる」状態）が生ずる可能性がある。

この点を踏まえ、本実施形態のステアリング装置１では、制御装置２０は、所定の条件下において、ステアリング２に付与する操舵反力を、その時点の値で一定に保持すべく反力アクチュエータ１７の作動を制御する。具体的には、左右の転舵輪４Ｒ，４Ｌに作用する各路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lの差分（|Ｆr_R−Ｆr_L|）が所定の閾値σを超える場合に、ステアリング２に付与する操舵反力をその時点の値で一定に保持する（操舵反力保持制御）。即ち、左右の転舵輪４Ｒ，４Ｌの何れかに異常が発生した場合には、その路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lの差分（|Ｆr_R−Ｆr_L|）が増大する。従って、その値を所定の閾値σと比較することで、各転舵輪４（４Ｒ，４Ｌ）に発生した異常を速やかに検知することができる。そして、そのような場合には、ステアリング２に付与する操舵反力をその時点の値で一定に保持することで、操舵反力の急峻な変動を抑制するようになっている。

詳述すると、図２に示すように、本実施形態のマイコン２６は、操舵反力保持制御のオン／オフ判定（保持判定）を行う保持判定部４６と、操舵反力保持制御時に一定の操舵反力を付与するための制御目標量である保持操舵反力指令Ｉq_s*を出力する操舵反力指令保持部４７とを備えている。そして、保持判定部４６において操舵反力保持制御を「オン」と判定した場合には、操舵反力指令演算部４１が出力する操舵反力指令Ｉq*（現在値）に代えて、操舵反力指令保持部４７が出力する保持操舵反力指令Ｉq_s*（保持値）に基づくモータ制御信号を駆動回路２８に出力する。

さらに詳述すると、本実施形態では、保持判定部４６には、右路面反力推定演算部４３Ｒ及び左路面反力推定演算部４３Ｌにより演算された左右の転舵輪４Ｒ，４Ｌの各路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lが入力される。そして、保持判定部４６は、これら各路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lの差分（|Ｆr_R−Ｆr_L|）と閾値σとを比較することにより上記保持判定を実行する。

ここで、図３に示すように、通常、車両においては、その直進安定性、或いは旋回特性の向上を図るべく、転舵輪４（４Ｒ，４Ｌ）に所定のトー角θaが設定されており、本実施形態の車両においても、左右の転舵輪４Ｒ，４Ｌが所定のトー角θaを有するように各転舵ＥＣＵ２３の作動が制御されている。このため、操舵角θsの絶対値（|θs|）が小さいほど、左右の路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lの差分が大となる傾向にある。そこで、本実施形態では、保持判定部４６は、操舵角θsの絶対値（|θs|）に応じて上記閾値σを可変する。具体的には、保持判定部４６には、上記各路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lとともに操舵角θsが入力されるようになっている。また、保持判定部４６は、閾値σと操舵角θsの絶対値（|θs|）とが関連付けられたマップ４６ａを有しており、同マップ４６ａにおいて、閾値σは、操舵角θsの絶対値（|θs|）が小となるほど大となるように設定されている（図４参照）。そして、保持判定部４６は、その入力された操舵角θsの絶対値（|θs|）をマップ４６ａに参照することにより、その操舵角θsに応じた閾値σ、即ちその絶対値が小となるほど大となる閾値σを演算する。そして、保持判定部４６は、この演算により算出された閾値σを用いて上記保持判定を実行し、その判定結果を保持信号Ｓhとして操舵反力指令保持部４７に出力する。尚、本実施形態では、保持判定部４６は、操舵反力保持制御を「オン」（保持信号Ｓh＝「ＯＮ」）とした場合に保持フラグをセットし、操舵反力保持制御を「オフ」（保持信号Ｓh＝「ＯＦＦ」）とした場合に同保持フラグをリセットする。

操舵反力指令保持部４７には、保持信号Ｓhとともに、操舵反力指令演算部４１により演算された操舵反力指令Ｉq*が入力されるようになっており、操舵反力指令保持部４７は、保持信号Ｓhが「オン」となった場合に、その時点の操舵反力指令Ｉq*を保持操舵反力指令Ｉq_s*として記憶する。そして、操舵反力指令保持部４７は、入力される保持信号Ｓhが「オフ」、即ち保持フラグがリセットされるまで、この保持操舵反力指令Ｉq_s*を出力する。本実施形態では、操舵反力指令演算部４１の出力する操舵反力指令Ｉq*、及び操舵反力指令保持部４７の出力する保持操舵反力指令Ｉq_s*は、保持信号Ｓhとともに、出力切替部４８に入力される。そして、出力切替部４８は、保持信号Ｓhが「オフ」の場合には、操舵反力指令演算部４１が出力する操舵反力指令Ｉq*をモータ制御信号生成部４２に出力し、保持信号Ｓhが「オン」の場合には、操舵反力指令保持部４７の出力する保持操舵反力指令Ｉq_s*をモータ制御信号生成部４２に出力する。

即ち、図５のフローチャートに示すように、マイコン２６は、先ず、センサ値（車両状態量）として変位量Ｘ_R，Ｘ_L、実電流値Ｉs_R，Ｉs_L、操舵角θs、及び車速Ｖを取得し（ステップ１０１）、続いて路面反力Ｆrの推定（ステップ１０２）、及びその路面反力Ｆrに応じた操舵反力をステアリングに付与するための操舵反力指令Ｉq*の演算を実行する（ステップ１０３）。

次に、マイコン２６は、操舵角θsの絶対値（|θs|）に基づいて閾値σを演算し（ステップ１０４）、その閾値σと各路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lの差分（|Ｆr_R−Ｆr_L|）との比較に基づき保持判定を実行する（ステップ１０５）。そして、このステップ１０５において各路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lの差分（|Ｆr_R−Ｆr_L|）が閾値σを超える場合（|Ｆr_R−Ｆr_L|＞σ、ステップ１０５：ＹＥＳ）には、続いて操舵反力保持制御が実行されているか否か、即ち既に保持中であるか否かを判定する（ステップ１０６）。尚、保持中であるか否かの判定は、保持フラグがセットされているか否かにより行われる。

次に、マイコン２６は、このステップ１０６において、保持中ではない、即ち操舵反力保持制御の開始時であると判定した場合（ステップ１０６：ＮＯ）には、保持フラグをセットし（ステップ１０７）、その時点の操舵反力指令Ｉq*を保持値、即ち保持操舵反力指令Ｉq_s*として記憶する（ステップ１０８）。そして、その保持値（保持操舵反力指令Ｉq_s*）に基づくモータ制御信号を駆動回路２８へと出力する（ステップ１０９）。また、マイコン２６は、上記ステップ１０６において、既に保持中であると判定した場合（ステップ１０６：ＹＥＳ）には、上記ステップ１０７，１０８の処理を実行することなく、ステップ１０９において保持値（保持操舵反力指令Ｉq_s*）に基づくモータ制御信号を出力する。

一方、上記ステップ１０５において、各路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lの差分（|Ｆr_R−Ｆr_L|）が閾値σ以下である場合（|Ｆr_R−Ｆr_L|≦σ、ステップ１０５：ＮＯ）には、マイコン２６は、続いて保持中であるか否かを判定する（ステップ１１０）。そして、このステップ１１０において、保持中であると判定した場合（ステップ１１０：ＹＥＳ）には、保持フラグをリセットし（ステップ１１１）、上記ステップ１０３において演算された操舵反力指令Ｉq*、即ち現在の路面反力Ｆrが反映された現在値に基づくモータ制御信号を駆動回路２８に出力する（ステップ１１２）。尚、上記ステップ１１０において、保持中ではないと判定した場合（ステップ１１０：ＮＯ）には、上記ステップ１１１を実行することなく、ステップ１１２において、現在値（操舵反力指令Ｉq*）に基づくモータ制御信号を駆動回路２８に出力する。

そして、この一連の処理によって、操舵反力保持制御中は、保持値（保持操舵反力指令Ｉq_s*）に対応する操舵反力、即ち操舵反力保持制御が開始された時点の路面反力Ｆｒに基づく一定の操舵反力がステアリング２に付与され、操舵反力保持制御の終了後は現在値（操舵反力指令Ｉq*）に対応する操舵反力が付与されるようになっている。

以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）制御装置２０（マイコン２６）は、左右の各転舵輪４Ｒ，４Ｌに作用する路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lを推定するための右路面反力推定演算部４３Ｒ及び左路面反力推定演算部４３Ｌと、操舵反力保持制御のオン／オフ判定（保持判定）を行う保持判定部４６とを備える。そして、左右の転舵輪４Ｒ，４Ｌに作用する各路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lの差分（|Ｆr_R−Ｆr_L|）が所定の閾値σを超える場合には、ステアリング２に付与する操舵反力をその時点の値で一定に保持すべく反力アクチュエータ１７の作動を制御する。

このような構成とすれば、パンクの発生、或いは走行路面上の「わだち」にはまった場合等、各転舵輪４（４Ｒ，４Ｌ）に発生した異常を速やかに検知することができる。そして、ステアリングに付与する操舵反力をその時点の値で一定に保持することで、路面反力の変動が操舵反力として反映されるのを防止して、同操舵反力の急峻な変動を抑制することができる。従って、転舵輪４の異常に伴う操舵反力の変動を効果的に抑制することができ、良好な操舵フィーリングを実現することができるとともに、運転者の意図に反するステアリングの過剰回転（所謂「ハンドルがとられる」状態）の発生を防止することができる。また、上記従来例のごとく、単に路面反力の反映を解除するもののように、その解除に伴う操舵反力の減少により舵抜け感が発生する等の弊害を招くこともない。

（２）保持判定部４６は、操舵角θsの絶対値（|θs|）をマップ４６ａに参照することにより、操舵角θsの絶対値（|θs|）が小となるほど大となる閾値σを演算する。即ち、転舵輪４（４Ｒ，４Ｌ）が所定のトー角θaを有する場合、操舵角θsの絶対値（|θs|）が小さいほど、左右の路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lの差分が大となる傾向にあるが、このような構成とすれば、所定のトー角θaを有する場合であっても、精度良く同転舵輪４（４Ｒ，４Ｌ）の異常を検知することができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、閾値σの演算に用いるマップ４６ａを、閾値σと操舵角θsの絶対値（|θs|）とが関連付けられた二次元マップとし、その操舵角θsに応じた閾値σを演算することとした。しかし、これに限らず、車両状態に応じてトー角θaを可変なもの（例えば、制御装置がそのように左右の転舵アクチュエータの作動を制御するもの）においては、そのトー角θaの絶対値（|θa|）に応じて閾値σを可変する構成としてもよい。これは、例えば、図６に示すような閾値σ及び操舵角θsの絶対値（|θs|）にトー角θaの絶対値（|θa|）を加えた三次元マップを閾値σの演算に用いることで容易に具現化することができる。そして、この場合には、トー角θa（|θa|）の絶対値が大となるほど閾値σが大となるように同三次元マップを設定するとよい。また、車速Ｖを閾値演算のパラメータに加えてもよい。

・本実施形態では、制御手段としての制御装置２０は、各転舵アクチュエータ８Ｒ，８Ｌを制御するための第１及び第２転舵ＥＣＵ２３Ｒ，２３Ｌ、並びに反力アクチュエータ１７を制御するための反力ＥＣＵ２４を備えることとした。しかし、これら３つの各ＥＣＵ及びその機能は、必ずしも一体である必要はなく、例えば各転舵ＥＣＵ２３及び反力ＥＣＵ２４がそれぞれ別体に設けられた構成であってもよく、また、第１又は第２転舵ＥＣＵ２３Ｒ，２３Ｌの何れか（若しくは両方）が反力ＥＣＵ２４の機能を有する構成であってもよい。

・本実施形態では、制御装置２０（反力ＥＣＵ２６）は、操舵トルクτ及び車速Ｖ（並びに路面反力Ｆr）に基づいて、操舵反力を付与すべく反力アクチュエータ１７の作動を制御することとしたが、路面反力Ｆrに応じた操舵反力を付与可能なものであれば、路面反力Ｆr以外のパラメータは、操舵トルクτ及び車速Ｖに限るものではない。

・上記各実施形態では、右路面反力推定演算部４３Ｒ及び左路面反力推定演算部４３Ｌは、変位量Ｘ_R，Ｘ_L及び実電流値Ｉs_R，Ｉs_Lに基づいて、対応する各転舵軸１２Ｒ，１２Ｌに作用する軸力を演算し、その軸力を対応する各転舵輪４Ｒ，４Ｌに作用する路面反力Ｆr_R，Ｆr_Lと推定することとした。しかし、これに限らず、路面反力Ｆrの推定には、各位置制御演算部３２Ｒ，３２Ｌにより算出された位置制御量ε_R，ε_Lを用いる構成としてもよく、歪みゲージ等を用いて各転舵軸１２Ｒ，１２Ｌに作用する軸力を検出する等、路面反力Ｆrを直接的に検出する構成としてもよい。

・また、変位量Ｘ_R，Ｘ_Lは、必ずしも変位量センサ２２Ｒ，２２Ｌにより検出することはなく、回転角センサ３５Ｒ，３５Ｌにより検出されるモータ回転角から推定する構成としてもよい。

ステアリング装置の概略構成図。 ステアリング装置の制御ブロック図。 転舵輪に設定されたトー角を示す模式図。 閾値演算に用いるマップの概略構成図。 操舵反力保持制御の処理手順を示すフローチャート。 別例の閾値演算に用いるマップの概略構成図。

符号の説明

１…ステアリング装置、２…ステアリング（ハンドル）、３…操舵機構、４（４Ｒ，４Ｌ）…転舵輪、５…転舵機構、８（８Ｒ，８Ｌ）…転舵アクチュエータ、１２Ｒ，１２Ｌ…転舵軸、１７…反力アクチュエータ、２０…制御装置、２２Ｒ，２２Ｌ…変位量センサ、２３Ｒ…第１転舵ＥＣＵ、２３Ｌ…第２転舵ＥＣＵ、２４…反力ＥＣＵ、２５（２５Ｒ，２５Ｌ），２６…マイコン、４６ａ…マップ、θs…操舵角、θa…トー角、Ｘ_R，Ｘ_L…変位量、Ｆr，Ｆr_R，Ｆr_L…路面反力、Ｓh…保持信号、Ｉq*…操舵反力指令、Ｉq_s*…保持操舵反力指令、σ…閾値。

Claims (3)

1. 転舵輪と機械的に分離されたステアリングと、左右の転舵輪に各々対応し該各転舵輪の転舵角を独立に変更可能な一対の転舵アクチュエータと、ステアリング操作に応じた前記転舵角を発生させるべく前記各転舵アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えるとともに、前記ステアリングに操舵反力を付与するための反力アクチュエータを備え、前記制御手段は、前記転舵輪に作用する路面反力に応じた前記操舵反力を前記ステアリングに付与すべく前記反力アクチュエータの作動を制御する車両用操舵装置であって、
   前記左右の各転舵輪のそれぞれに作用する各路面反力を個別に検出可能な路面反力検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記左右の転舵輪が所定のトー角を有するように前記各転舵アクチュエータの作動を制御するとともに、前記検出された左右の各路面反力の差分が所定の閾値を超える場合には、前記付与する操舵反力を該検出された時点の値で一定とすべく前記反力アクチュエータの作動を制御するものであって、前記閾値は、前記ステアリングの操舵角の絶対値が小となるほど大となるように設定されること、を特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、車両状態に応じて前記トー角を可変するとともに、該トー角の可変に応じて前記閾値を可変すること、を特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項２に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、前記トー角の絶対値が大となるほど、前記閾値を大とすること、を特徴とする車両用操舵装置。

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