JP5061436B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドライバの操舵入力を受ける操舵部と、操向輪を転舵する転舵部との間に機械的なつながりが無いステア・バイ・ワイヤシステム等に採用される車両用操舵装置の技術分野に属する。

従来のステア・バイ・ワイヤシステムでは、操舵トルクセンサ、転舵反力センサ（転舵反力推定器）およびハンドル角度センサを備え、操舵トルク、転舵反力およびハンドル角度に応じた操舵反力トルクをハンドルに出力することで、路面反力感を模擬している。そして、操舵トルクセンサの故障時には、操舵トルクセンサ値の利用を中止するとともに、転舵反力に応じた操舵反力を大きくすることで、操舵トルクセンサ故障時における操舵反力の変動を抑制している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１６１１９８号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、操舵トルクセンサと転舵反力センサの２つの路面反力検出手段を備え、一方の路面反力検出手段が故障したとき、他方の検出値から操舵反力指令値を補完して操舵反力変動を抑制する構成であるため、部品点数が多く、コストが嵩むという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、１つの路面反力検出手段のみを用いてコストダウンを図りつつ、路面反力検出値に異常が生じた場合の操舵反力変動を抑制できる車両用操舵装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、
ドライバの操舵入力を受ける操舵部と、操舵に応じて操向輪を転舵する転舵部とが機械的に切り離され、
路面から前記転舵部へ入力される路面反力値を検出する路面反力検出手段と、
前記検出される路面反力値に応じた操舵反力と、前記操舵部の操舵状態量に応じた操舵反力と、車両挙動状態量に応じた操舵反力と、をそれぞれ所定の反映率で加算した和を操舵反力として前記操舵部に付与する操舵反力付与手段と、
を有する車両用操舵装置において、
前記検出される路面反力値の異常を判定する路面反力値異常判定手段を備え、
前記操舵状態量は、ハンドル角度を含み、
前記操舵反力付与手段は、
前記検出される路面反力値が異常と判定されない場合、前記検出される路面反力値に応じた操舵反力の反映率を、前記ハンドル角度に応じた操舵反力の反映率および前記車両挙動状態量に応じた操舵反力の反映率よりも大きくし、
前記検出される路面反力値が異常と判定された場合、前記検出される路面反力値に応じた操舵反力の反映率を小さくし、前記ハンドル角度に応じた操舵反力の反映率と前記車両挙動状態量に応じた操舵反力の反映率とを大きくして、前記ハンドル角度に応じた操舵反力の反映率および前記車両挙動状態量に応じた操舵反力の反映率を、前記検出される路面反力値に応じた操舵反力の反映率よりも大きくするとともに、前記ハンドル角度に応じた操舵反力の反映率を前記車両挙動状態量に応じた操舵反力の反映率よりも小さな値とすることを特徴とする。

本発明にあっては、路面反力値が異常と判定されたとき、路面反力値に応じた操舵反力を小さくするとともに、操舵状態量と車両挙動状態量の少なくとも一方に応じた操舵反力を大きくする。すなわち、正確な路面反力値が検出できない場合、路面反力値に応じた操舵反力を減少させるとともに、路面反力値と相関する操舵状態量または車両挙動状態量に応じた操舵反力を増加させることで、代替の路面反力検出手段を用いることなく、異常発生後の操舵反力を、路面反力検出値が正常である場合の値に近づけることができる。この結果、１つの路面反力検出手段のみを用いてコストダウンを図りつつ、路面反力検出値に異常が生じた場合の操舵反力変動を抑制できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜３に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車両用操舵装置を適用したステア・バイ・ワイヤシステムの全体構成図である。実施例１のステア・バイ・ワイヤシステムは、ハンドル１と、ハンドル角度センサ２と、操舵反力モータ３と、操舵反力モータ角度センサ４と、転舵モータ５と、転舵モータ角度センサ６と、ピニオン角度センサ７と、タイロッド軸力センサ（路面反力検出手段）８と、メカニカルバックアップクラッチ９と、コントローラ&駆動回路（操舵反力付与手段であり、以下、コントロールユニットと称す。）１０と、タイヤ（操向輪）１１，１１と、車両状態パラメータ１２と、舵取り機構１３と、を備え、メカニカルバックアップクラッチ９によりハンドル１、操舵反力モータ３等を備えた操舵部と、舵取り機構１３、転舵モータ５等を備えた転舵部とが機械的に分離されている。

車両状態パラメータ１２は、車速、ヨーレートや横（上下）加速度等の車両から得られるパラメータ（車両挙動状態量）を意味している。なお、ヨーレートや横加速度は、ヨーレートセンサ、横（上下）加速度センサを用いて実際に検出しても良いし、ハンドル角度と車速から算出した推定値を用いても良い。

コントロールユニット１０には、ハンドル角度センサ２により検出されたハンドル角度と、操舵反力モータ角度センサ４により検出された操舵反力モータ３の角度と、転舵モータ角度センサ６により検出された転舵モータ５の角度と、タイロッド軸力センサ８により検出されたタイロッド軸力と、車両状態パラメータ１２とが入力される。

コントロールユニット１０は、ハンドル角度や車両状態パラメータ１２から転舵モータ５への転舵指令を演算し、その指令を角度制御によりタイヤ１１，１１を転舵する。そして、タイロッド軸力や車両状態パラメータ１２から、操舵反力モータ３の操舵反力指令を演算し、タイヤ１１，１１を転舵した際の路面状態を、操舵反力トルクとして模擬する。

コントロールユニット１０は、タイロッド軸力センサ８から推定されるラック軸力値（路面反力値）に異常が発生したとき、ラック軸力値に応じた操舵反力を小さくするとともに、ハンドル角度、ハンドル角速度、車両状態パラメータの少なくとも１つに応じた操舵反力を大きくする。以下、ラック軸力値の異常を、軸力異常と略記する。

次に、作用を説明する。
［操舵反力制御処理］
図２は、実施例１のコントロールユニット１０で実行される操舵反力制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。

ステップS1では、タイロッド軸力センサ８の検出値から、軸力異常が検知されたか否かを判定する（路面反力値異常判定手段に相当）。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはステップS3へ移行する。実施例１では、ラック軸力の絶対値がある所定のしきい値以上になったとき、または瞬間的な変動がある所定のしきい値以上になったとき、軸力異常とみなす。

ステップS2では、後述する操舵反力指令値の算出式において、ラック軸力に応じた操舵反力指令値の項を小さく、かつ、ハンドル角度、ハンドル角速度、または車両状態パラメータの少なくとも１つに応じた操舵反力指令値の項を大きくする補正を行い、ステップS4へ移行する。

ステップS3では、ラック軸力、ハンドル角度、ハンドル角速度、および車両状態パラメータに応じた通常の操舵反力指令値を設定し、ステップS4へ移行する。

ステップS4では、ステップS2またはステップS3で設定された操舵反力指令値を、操舵反力指令として操舵反力モータ３へ出力し、リターンへ移行する。

［操舵反力生成方法］
通常の操舵反力指令値T^*の生成式を、下記の式(1)に示す。
T^*＝aG_FF＋bG_θθ＋cG_dθθ'＋dG_γγ＋eG_y"y" …(1)
ここで、Fはラック軸力、θはハンドル角度、θ'はハンドル角速度、γはヨーレート、y"は横加速度である。上述したように、実施例１では、ラック軸力Fを、タイロッド軸力センサ８の検出値から推定する。
また、a：G_FF，b：G_θθ，c：G_dθθ'，d：dG_γγ，e：G_y"y"と定義する。
a,b,c,d,eは反映率である。また、G_F,G_θ,G_dθ,G_γ,G_y"は操舵反力変換係数となる。

反映率a,b,c,d,eは、操舵反力指令値T^*を生成する際に、各センサ（または推定値など）がどの程度、操舵反力指令に影響しているかを表す指標である。この値が大きいほど、影響度が強く、小さければ、影響度が弱いと言える。

また、操舵反力変換係数G_F,G_θ,G_dθ,G_γ,G_y"は、それぞれの検出値F,θ,θ',γ,y"に乗算され、操舵反力トルクとなる値である。それぞれの係数は、車速やハンドル角度θ、ハンドル角速度θ'、ラック軸力F、横加速度y"、ヨーレートγなどのパラメータに応じて所望の操舵反力トルクとなるようなある関数となる。

［軸力異常時の操舵反力指令値補正ロジック］
実施例１では、軸力異常が検知されたとき、式(1)の各反映率a,b,c,d,eのうち、ラック軸力Fの反映率aを小さくするとともに、ハンドル角度θおよび車両状態量（ヨーレートγ、横加速度y"）の反映率b,d,eを大きくし、操舵反力指令の変動がドライバへ及ぼす影響を抑える。

以下に、各反映率a,b,c,d,eの振り分けの例を示す。ここでは、下記の式(2)のような条件により、反映率を設定している。
a＋b＋c＋d＋e＝１ …(2)
ここでは、操舵反力指令値の総計を１という値とし、各項がどのくらいの割合で影響しているのかを振り分けるものとする。

実施例１では、初期状態から軸力異常と判定された瞬間まではそれぞれ以下のように設定しておき、異常状態と判定されると、その状態に遷移するものとする。
a＝0.7，b＝0.1，c＝0.1，d＝0.05，e＝0.05 …(α)
すなわち、上記の各反映率a,b,c,d,eは、操舵反力の大半をラック軸力Fベースとして生成しており、ハンドル角度θとハンドル角速度θ'の値で必要な部分を補正しているということを意味する。

以下に、軸力異常時の各反映率の振り分け方法について、具体的に説明する。
1. ハンドル角度への振り分け例
図３に、ハンドル角度θのみによって振り分けた例を示す。すなわち、軸力異常と判定された後で、ラック軸力Fの影響度を下げ、ハンドル角度θの影響度を上げるものである。その他はそのままの影響度で遷移する。このとき、ハンドル角度θだけではそのときの路面状態が判別しにくいので、例えば、転舵モータ５のモータ電流や車両状態量などから推定した路面摩擦力を掛けておくことで、より厳密な状態遷移が可能となる。

ハンドル角度−ラック軸力への変換は、図４に示すようになり、路面摩擦係数などであらかじめ図４のように変化する特性に設定されているものである。なお、ここで述べたハンドル角度θの変換は、この後に示す例にすべて適応できるものとする。

2. 横加速度への振り分け例
図５に、横加速度y"のみによって振り分けた例を示す。すなわち、軸力異常と判定された後で、ラック軸力Fの影響度を下げ、横加速度y"の影響度を上げるものである。その他はそのままの影響度で遷移する。また、横加速度y"によって切り替える場合、ラック軸力相当への変換は、図６のように設定する方法が考えられる。図６は横加速度y"とラック軸力F、上下加速度（またはストローク量）とラック軸力Fとの関係を示したものである。上記では横加速度y"について記載しているが、この箇所は上下加速度（またはストローク量）を用いても対応できる。これは、横加速度y"によるロール発生により、荷重移動によりラック軸力Fが変化することを示している。なお、加速度による変換は、この後に示す例にすべてを適応できるものとする。

3. ヨーレートへの振り分け例
図７に、ヨーレートγのみによって振り分けた例を示す。すなわち、軸力異常と判定された後で、ラック軸力Fの影響度を下げ、ヨーレートγの影響度を上げるものである。その他はそのままの影響度で遷移する。ヨーレート−ラック軸力に関する変換も、上述のハンドル角度θ、横加速度y"同様にある変換係数（図８）を持っているものとする。なお、ヨーレートγの変換はこの後で示す例にすべて適応できるものとする。

4. ハンドル角度とヨーレートへの振り分け例
図９に、ハンドル角度θとヨーレートγのみによって振り分けた例を示す。すなわち、軸力異常と判定された後で、ラック軸力Fの影響度を下げ、ハンドル角度θとヨーレートγの影響度を上げるものである。その他はそのままの影響度で遷移する。
このとき、基本はヨーレートγの項の影響度を強くし、ヨーレートγのみで反力を生成するが、ハンドル角度θは、例えば、ヨーレートγが十分に出ない操舵中立付近のみに影響するように設定する。そのため、ヨーレートγの反映率dを高くし、ハンドル角度θの反映率bはそれよりも小さい値とする。

5. ハンドル角度と横加速度への振り分け例
図１０に、ハンドル角度θと横加速度y"によってのみ振り分けた例を示す。すなわち、軸力異常と判定された後で、ラック軸力Fの影響度を下げ、ハンドル角度θと横加速度y"の影響度を上げるものである。その他はそのままの影響度で遷移する。
このとき、基本は横加速度y"の項の影響度を強くし、横加速度y"のみで反力を生成するが、ハンドル角度θは、例えば、横加速度y"が十分に出ない操舵中立付近のみに影響するように設定する。そのため、横加速度y"の反映率eを高くし、ハンドル角度θの反映率bはそれよりも小さい値とする。

6. ハンドル角度、横加速度およびヨーレートへの振り分け例
図１１に、ハンドル角度θ、横加速度y"およびヨーレートγによってのみ振り分けた例を示す。すなわち、軸力異常と判定された後で、ラック軸力Fの影響度を下げ、ハンドル角度θ、横加速度y"およびヨーレートγの影響度を上げるものである。その他はそのままの影響度で遷移する。
このとき、基本は横加速度y"とヨーレートγの項の影響を強くし、横加速度y"とヨーレートγのみで反力を生成するが、ハンドル角度θは、例えば、横加速度y"およびヨーレートγが十分出ない操舵中立付近のみに影響するように設定する。そのため、横加速度y"、ヨーレートγの反映率d,eを高くし、ハンドル角度の反映率bはそれよりも小さい値とする。

［従来技術における路面反力値異常時の対応］
ハンドルとタイヤの間が機械的に連結されておらず、ハンドルとタイヤの動作を任意に設定可能なステア・バイ・ワイヤシステムが考案されている。このステア・バイ・ワイヤシステムでは、ハンドルとタイヤの駆動用にそれぞれ電動モータ等のアクチュエータを備え、そのアクチュエータを制御することにより、車両の操舵を行う。

また、ステア・バイ・ワイヤシステムは、ハンドルとタイヤが繋がっていないため、従来の車両には存在する路面反力感がハンドルに伝わってこない。したがって、このままでは路面の状態も判らないため、ドライバの安定した運転を損なってしまう。そこで、特開２００４−１６１１９８号公報に記載の技術では、路面反力感を模擬するような指令を生成し、ハンドル近傍に搭載した反力アクチュエータにより出力する。これにより、ドライバは操舵に対する路面フィードバックを得つつ、安心して安定的な運転を行うことができる。

この従来技術では、操舵反力指令値を、操舵トルク、転舵反力およびハンドル角度に応じて設定している。そして、操舵トルクセンサの故障時には、操舵トルクセンサ値の利用を中止するとともに、転舵反力に応じた操舵反力を大きくすることで、操舵トルクセンサ故障時における操舵反力の変動を抑制している。

［従来技術の問題点］
ところが、上記従来技術では、操舵トルクセンサと転舵反力センサの２つの路面反力検出手段を備え、一方の路面反力検出手段が故障したとき、他方の検出値から操舵反力指令値を補完して操舵反力変動を抑制する構成であるため、部品点数が多く、コストが嵩むという問題があった。

さらに、操舵トルクセンサをシステム内に組み込んでおり、操舵トルクはシャフトの捩れから操舵トルクを算出する構造上、操舵トルクセンサ内のシャフトは剛性の低いシャフトを用いる必要があるため、コラムシャフトに十分な剛性を与えることができず、操舵反力の性能を高めることができないという問題があった。

［操舵反力変動抑制作用］
これに対し、実施例１の車両用操舵装置では、タイロッド軸力センサ８の検出値から推定されるラック軸力Fの値が異常であると判定されたとき、操舵反力指令値T^*を算出する式(1)において、ラック軸力Fに応じた項aG_FFを減少させるとともに、ハンドル角度θに応じた項bG_θθ、ハンドル角速度θ'に応じた項cG_dθθ'、ヨーレートγに応じた項dG_γγまたは横加速度y"に応じた項eG_y"y"のうち、少なくとも１つを増加させる。

すなわち、正確なラック軸力Fが検出できない場合、ラック軸力Fに応じた操舵反力を減少させるとともに、ラック軸力Fと相関する操舵状態量（ハンドル角度θ、ハンドル角速度θ'）または車両挙動状態量（ヨーレートγ、横加速度y"）に応じた操舵反力を増加させることで、操舵トルクセンサを用いることなく、軸力異常発生後の操舵反力を、路面反力検出値が正常である場合の値に近づけることができる。

また、操舵トルクセンサが不要であるため、特開２００４−１６１１９８号公報に記載の技術に対し、コスト削減を図ることができる。さらに、操舵トルクセンサを用いないことでコラムシャフトの剛性を十分高く設定できるため、操舵反力の性能を高めることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用操舵装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。

(1) ドライバの操舵入力を受ける操舵部と、操舵に応じてタイヤ１１，１１を転舵する転舵部とが機械的に切り離され、ラック軸力Fを検出するタイロッド軸力センサ８と、操舵部に少なくともラック軸力Fに応じた操舵反力を付与するコントロールユニット１０と、を有する車両用操舵装置において、軸力異常を判定する路面反力値異常判定手段（ステップS1）を備え、コントロールユニット１０は、軸力異常と判定されたとき、ラック軸力Fに応じた操舵反力を小さくするとともに、操舵状態量（ハンドル角度θ、ハンドル角速度θ'）と車両挙動状態量（ヨーレートγ、横加速度y"）の少なくとも一方に応じた操舵反力を大きくする。よって、１つの路面反力検出手段（タイロッド軸力センサ８）のみを用いてコストダウンを図りつつ、軸力異常時の操舵反力変動を抑制できる。

(2) コントロールユニット１０は、少なくともラック軸力Fと操舵状態量（ハンドル角度θ、ハンドル角速度θ'）と車両挙動状態量（ヨーレートγ、横加速度y"）とに応じた操舵反力を付与する。すなわち、軸力異常時のラック軸力に応じた操舵反力分を、ハンドル角度θ、ハンドル角速度θ'、ヨーレートγおよび横加速度y"のそれぞれに応じた操舵反力分に細かく振り分けて補完することができる。よって、操舵反力変動を抑える操舵反力指令値T^*を走行シーンに応じて細かく設定することが可能となる。

実施例２は、軸力異常の検知から軸力異常を確定するまでの所定時間、操舵反力を軸力異常検知前の値で保持する例である。
なお、実施例２の構成については、図１に示した実施例１と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明する。
［操舵反力制御処理］
図１２は、実施例２のコントロールユニット１０で実行される操舵反力制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。

ステップS11では、通常時の操舵反力制御を継続するとともに、操舵反力指令値を記録し、ステップS12へ移行する。

ステップS12では、タイロッド軸力センサ８の検出値から、軸力異常が検知されたか否かを判定する。YESの場合にはステップS14へ移行し、NOの場合にはステップS13へ移行する。

ステップS13では、カウント値をクリアし、ステップS11へ移行する。

ステップS14では、カウントアップを開始し、ステップS15へ移行する。

ステップS15では、異常前の操舵反力指令値を保持し、ステップS16へ移行する。

ステップS16では、操舵反力指令値の各項を変更し、ステップS17へ移行する。

ステップS17では、カウント値が所定値を超えたか否かを判定する（路面反力値異常判定手段に相当）。YESの場合にはステップS19へ移行し、NOの場合にはステップS18へ移行する。

ステップS18では、ステップS15で保持した保持値を操舵反力指令値として操舵反力制御を実施し、ステップS12へ移行する。

ステップS19では、ステップS16で設定された操舵反力指令値に基づく軸力異常時の操舵反力指令を出力し、リターンへ移行する。

すなわち、軸力異常が検知されたとき、所定時間が経過するまでの間、ステップS12→ステップS13→ステップS14→ステップS15→ステップS16→ステップS17→ステップS18へと進む流れが繰り返され、ステップS18では、ステップS15で保持された異常検知直前の操舵反力指令値に基づいて操舵反力トルクが付与される。

軸力異常が検知されてから所定時間が経過した場合には、軸力異常と確定してステップS19へと進み、ステップS19では、ステップS16で設定された異常時の操舵反力指令値に基づいて操舵反力トルクが付与される。

［操舵反力生成ロジック］
図１３に、軸力異常確定から所定時間が経過するまでの各反映率を示す。図１３に示すように、反映率は、基本的に、ラック軸力Fの異常確定後、サンプリング時間間隔（図１２の１制御周期）でカウントが行われ、カウント値が上がるにつれて滑らかに遷移するものとし、所定時間で所望の操舵反力に切り替わる。

［操舵反力変動抑制作用］
次に、ドライバがハンドル１を保舵している状態での操舵反力の遷移について、図１４を用いて説明する。図１４は、ドライバがハンドル１を保舵している状態で、ラック軸力Fの検知フェール（センサの最大値張り付き）が起こったときの、操舵反力指令の遷移を示すタイミングチャートである。

ラック軸力Fの変動が検知されると、軸力異常か正常かが疑わしいグレーゾーンとなる(1)。この時点からカウントアップが開始され、カウント値がある所定の判断時間以上(3)となったとき、軸力異常確定となる(2)。

ここで、軸力異常に対する対策をしない場合には、図の２点鎖線に示すように、操舵反力指令値が変動してしまい、この例ではセンサの最大値張り付きにより、操舵反力トルクが急に重くなる現象が発生する(4)。

これに対し、実施例２では、異常検知時における操舵反力指令値を保持しておき(5)、異常確定と判定された時点で、実施例１で説明したハンドル角度θ、ハンドル角速度θ'およびヨーレートγを用いた操舵反力指令とする(6)。仮に、上記グレーゾーンの状態で軸力異常が誤りであったと判定したならば、そのまま、状態遷移することなく制御を継続する。これにより、軸力異常発生後の操舵反力の変動を抑制することができ、ドライバが運転に困らない操舵反力トルクを与えることが可能となる。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両用操舵装置にあっては、実施例１の効果(1)，(2)に加え、以下に列挙する効果が得られる。

(3) 路面反力値異常判定手段は、ラック軸力Fの異常を所定時間継続して検出したとき、軸力異常を確定し（ステップS17）、コントロールユニット１０は、路面反力値異常判定手段により軸力異常が検出されたとき、異常と確定されるまでの間、異常検出前の操舵反力を維持する。よって、ラック軸力Fが異常値となる前のラック軸力値に応じた操舵反力指令を保持することで、操舵反力に大きな変動を起こりにくくすることができる。

実施例３は、軸力異常の検知から軸力異常を確定するまでの所定時間、それまでの操舵反力の変化から操舵反力を推定し、その値を保持する例である。
なお、実施例３の構成については、図１に示した実施例１と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明する。
［操舵反力制御処理］
図１５は、実施例３のコントロールユニット１０で実行される操舵反力制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、図１２に示した実施例２と同一の処理を行うステップには、同一のステップ番号を付して説明を省略する。

ステップS21では、軸力異常が検知される前の操舵反力指令値の変化率dT^*/dtから、軸力異常が発生していないと仮定した場合における現在の操舵反力指令値を推定し、ステップS16へ移行する。

ステップS22では、ステップS21で推定した操舵反力指令推定値により操舵反力制御を実施し、ステップS12へ移行する。

すなわち、軸力異常が検知されたとき、所定時間が経過するまでの間、ステップS12→ステップS14→ステップS21→ステップS16→ステップS17→ステップS22へと進む流れが繰り返され、ステップS22では、ステップS21で推定された操舵反力指令推定値に基づいて操舵反力トルクが付与される。

［操舵反力変動抑制作用］
図１６は、ドライバがハンドル１を切り増ししている状態で、ラック軸力Fの検知フェールが起こったときの、操舵反力指令の遷移を示すタイミングチャートである。なお、フェールは実施例２と同様、センサの最大値張り付きとする。

実施例２に示した軸力異常検知直前の操舵反力指令値を保持する方法では、操舵切り増しまたは切り戻しなどの操舵中に軸力異常が発生した場合、操舵反力に多少の段差が生じてしまう。

これに対し、実施例３では、異常判定が開始される直前の操舵反力指令の変化率（dT^*/dt）を算出しておき、軸力異常が検知されてグレーゾーンに入ると、その変化率（dT^*/dt）から数サンプリング先(2)までを推定する(1)。これにより、軸力異常発生後の操舵反力の変動を抑制することができ、ドライバが運転に困らない操舵反力トルクを与えることが可能となる。

次に、効果を説明する。
実施例３の車両用操舵装置にあっては、実施例１の効果(1)，(2)に加え、以下に列挙する効果が得られる。

(4) 路面反力値異常判定手段は、ラック軸力Fの異常を所定時間継続して検出したとき、軸力異常を確定し、コントロールユニット１０は、路面反力値異常判定手段により軸力異常が検出されたとき、異常と確定されるまでの間、異常検出前の操舵反力変化（dT^*/dt）に応じて操舵反力を付与する。よって、特に操舵角が変化する操舵切り増しや操舵切り戻し等の操舵時において、軸力異常発生前後の操舵反力変動を抑制することができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜３に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１〜３に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

実施例１では、路面反力検出手段として、タイロッド軸力センサにより検出されたタイロッド軸力からラック軸力を推定する例を示したが、路面反力検出手段は、タイヤに入力される力を直接計測可能なセンサ、またはピニオン軸上に設置されたトルクセンサ等の検出値から推定する構成としても良い。

または、ラック軸力のフェール検知は、タイロッド軸力センサから得られるラック軸力の推定値と、ハンドル角度センサやモータ電流などから推定したラック軸力の推定値とを比較し、その偏差があるしきい値以上になったとき、フェールとみなす方法を用いても良い。

実施例１に示した反映率の振り分け方法は、それぞれ１つの具体的な例であり、遷移後に各項がどのような動きをするのかを示したものである。また、実施例１では、ハンドル角度の影響度を中立付近のみ大きくする例を示したが、車両状態量（横（上下）加速度、ヨーレート）と同様、操舵全域に亘って掛けることができ、反映率も等分で設定することも可能である。また、実施例１では、ハンドル角速度に関して変更することに触れていないが、当然、ハンドル角速度の比率を上げることもできる。

実施例２では、ラック軸力の値が最大値に張り付いた場合の状態遷移について説明したが、本発明はこれに限らず、考えられるすべてのラック軸力の検知異常に対して適用できる。

実施例１の車両用操舵装置を適用したステア・バイ・ワイヤシステムの全体構成図である。 実施例１のコントロールユニット１０で実行される操舵反力制御処理の流れを示すフローチャートである。 軸力異常時の反映率をハンドルのみによって振り分けた例を示す図である。 路面摩擦係数に応じた操舵反力変換係数特性図である。 軸力異常時の反映率を横加速度のみによって振り分けた例を示す図である。 横加速度とラック軸力、上下加速度とラック軸力との関係を示す特性図である。 軸力異常時の反映率をヨーレートのみによって振り分けた例を示す図である。 ヨーレートとラック軸力との関係を示す特性図である。 軸力異常時の反映率をハンドル角度とヨーレートのみによって振り分けた例を示す。 軸力異常時の反映率をハンドル角度と横加速度のみによって振り分けた例を示す。 軸力異常時の反映率をハンドル角度、横加速度およびヨーレートのみによって振り分けた例を示す。 実施例２のコントロールユニット１０で実行される操舵反力制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の軸力異常確定から所定時間が経過するまでの各反映率を示す図である。 実施例２の操舵反力変動抑制作用を示す保舵時の操舵反力指令の遷移を示すタイミングチャートである。 実施例３のコントロールユニット１０で実行される操舵反力制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例３の操舵反力変動抑制作用を示す操舵時の操舵反力指令の遷移を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１ ハンドル
２ ハンドル角度センサ
３ 操舵反力モータ
４ 操舵反力モータ角度センサ
５ 転舵モータ
６ 転舵モータ角度センサ
７ ピニオン角度センサ
８ タイロッド軸力センサ
９ メカニカルバックアップクラッチ
１０ コントロールユニット
１１，１１ タイヤ
１２ 車両状態パラメータ
１３ 舵取り機構

Claims (3)

1. ドライバの操舵入力を受ける操舵部と、操舵に応じて操向輪を転舵する転舵部とが機械的に切り離され、
   路面から前記転舵部へ入力される路面反力値を検出する路面反力検出手段と、
   前記検出される路面反力値に応じた操舵反力と、前記操舵部の操舵状態量に応じた操舵反力と、車両挙動状態量に応じた操舵反力と、をそれぞれ所定の反映率で加算した和を操舵反力として前記操舵部に付与する操舵反力付与手段と、
   を有する車両用操舵装置において、
   前記検出される路面反力値の異常を判定する路面反力値異常判定手段を備え、
   前記操舵状態量は、ハンドル角度を含み、
   前記操舵反力付与手段は、
   前記検出される路面反力値が異常と判定されない場合、前記検出される路面反力値に応じた操舵反力の反映率を、前記ハンドル角度に応じた操舵反力の反映率および前記車両挙動状態量に応じた操舵反力の反映率よりも大きくし、
   前記検出される路面反力値が異常と判定された場合、前記検出される路面反力値に応じた操舵反力の反映率を小さくし、前記ハンドル角度に応じた操舵反力の反映率と前記車両挙動状態量に応じた操舵反力の反映率とを大きくして、前記ハンドル角度に応じた操舵反力の反映率および前記車両挙動状態量に応じた操舵反力の反映率を、前記検出される路面反力値に応じた操舵反力の反映率よりも大きくするとともに、前記ハンドル角度に応じた操舵反力の反映率を前記車両挙動状態量に応じた操舵反力の反映率よりも小さな値とする
   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、
   前記路面反力値異常判定手段は、前記路面反力値の異常を所定時間継続して検出したとき、前記路面反力値の異常を確定し、
   前記操舵反力付与手段は、前記路面反力値異常判定手段により前記路面反力値の異常が検出されたとき、異常と確定されるまでの間、異常検出前の前記操舵反力を維持することを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
   前記路面反力値異常判定手段は、前記路面反力値の異常を所定時間継続して検出したとき、前記路面反力値の異常を確定し、
   前記操舵反力付与手段は、前記路面反力値異常判定手段により前記路面反力値の異常が検出されたとき、異常と確定されるまでの間、異常検出前の操舵反力変化に応じて前記操舵反力を付与することを特徴とする車両用操舵装置。

Images