JP6264031B2 - 操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアバイワイヤ方式の操舵装置に関する。

ステアバイワイヤ方式の操舵装置は、操舵部材と機械的に接続されず、転舵輪と機械的に連結される転舵機構と、転舵機構を制御することにより転舵輪を転舵させる制御装置とを含む。

制御装置は、運転者による操舵部材の操作に応じて転舵機構を制御する手動操舵モード、および、転舵機構を制御することにより転舵輪を自動的に転舵させる自動操舵モードを有し、操舵部材の操作等に基づいていずれかのモードを実行する。制御装置が手動操舵モードを実行しているとき、運転者による操舵部材の操作が転舵輪の転舵角に反映される。

一方、制御装置は、自動操舵モードを実行しているとき、例えば、次の第１の例または第２の例のとおり操舵部材を制御する。第１の例によれば、制御装置は、自動操舵モードを実行しているときの転舵角の変化に応じて操舵角を自動的に変化させる。第２の例によれば、制御装置は、転舵角が変化しても操舵角を変化させないことにより、操舵部材を特定の操作位置に保持する。特定の操作位置の一例は、操舵角が「０°」に設定される中立位置である。ただし、運転者が、操舵部材を特定の操作位置に保持する力よりも大きな力を操舵部材に入力した場合には、操舵部材の操作位置が変化する。

制御装置は、自動操舵モードを実行している場合、手動操舵モードを実行するための手動操舵条件が成立したことに基づいて、操舵装置に関する制御モードを自動操舵モードから手動操舵モードに切り替える。手動操舵条件は、一例として、操舵部材に閾値以上の力が入力されたことにより成立する。

ステアバイワイヤ方式の操舵装置によれば、制御装置が自動操舵モードを実行しているときに上記第２の例の制御を実行する場合、すなわち、転舵角が変化しても操舵角を変化させない場合、制御装置が手動操作モードを開始したときに、操舵角と転舵角との関係が所定の関係からずれていることがある。このため、運転者が、操舵角と転舵角との関係に対して違和感を覚えるおそれがある。

特許文献１の操舵装置は、このような問題を解消するため、自動操舵モードを実行している場合に手動操舵条件が成立したとき、操舵角と転舵角との関係が所定の関係を満たしているかを監視し、その関係が満たされるまで自動操舵モードを継続する。そして、運転者による操舵部材の操作により、操舵角と転舵角との関係が所定の関係を満たしたとき、制御装置は、そのことに基づいて自動操舵モードから手動操舵モードに切り替える。

このため、自動操舵モードが実行されたことにより操舵角と転舵角との関係が所定の関係からずれた場合であっても、制御装置が手動操舵モードを開始したときには、そのような関係のずれが調整されている。このため、運転者が、操舵角と転舵角との関係に対して違和感を覚えるおそれが小さくなる。

特開２０１０−１４９６１２号公報

特許文献１の操舵装置を含む車両によれば、自動操舵モードが実行されている場合において、運転者が車両に緊急回避させるために操舵部材を急激に操作しても、操舵角と転舵角との関係が所定の関係を満たすまでは自動操作モードが継続して実行される。このため、運転者による操舵部材の操作が速やかに転舵角に反映されない。このため、車両の緊急回避のための動作が、運転者が意図するタイミングよりも遅れるおそれがある。

本発明の目的は、車両が緊急回避しているとき、または、車両に緊急回避が要求されるとき、運転者の意志が車両の挙動に速やかに反映されやすい操舵装置を提供することである。

〔１〕本操舵装置の独立した一形態は、次の事項を有する。すなわち、操舵部材と機械的に連結されず、転舵輪と機械的に連結される転舵機構と、前記転舵機構を制御することにより前記転舵輪を転舵させる制御装置とを備える操舵装置であって、前記制御装置は、運転者による前記操舵部材の操作に応じて前記転舵機構を制御する手動操舵モードと、前記転舵機構を制御することにより転舵輪を自動的に転舵させる自動操舵モードと、前記自動操舵モードを実行しているときに前記手動操舵モードを実行するための手動操舵条件が成立したことに基づいて、前記操舵部材の操舵角と前記転舵輪の転舵角との関係を調整するための調整モードとを含み、前記手動操舵条件が成立した場合であっても、車両が緊急回避しているとき、または、前記車両に緊急回避が要求されると予測したときには、前記調整モードを実行することなく前記手動操舵モードを開始する。

本操舵装置によれば、上記〔１〕のとおり手動操舵モードを開始するため、調整モードが終了した後に手動操舵モードが開始される場合と比較して、操作部材の操作が早く転舵輪の転舵角に反映される。このため、車両が緊急回避しているとき、または、車両に緊急回避が要求されるとき、運転者の意志が車両の挙動に速やかに反映されやすくなる。

〔２〕前記操舵装置に従属した一形態は、次の事項を有する。すなわち、前記制御装置は、前記操舵部材の操作速度が閾値以上であることに基づいて、前記車両が緊急回避していると予測する。

運転者は、車両に緊急回避させる必要があると判断したとき、多くの場合、通常の車両運転時には到達しにくい速度により操舵部材を操作する。このため、操舵部材の操作速度に基づいて、車両が緊急回避していることを予測できる。

〔３〕前記操舵装置に従属した一形態は、次の事項を有する。すなわち、前記制御装置は、前記調整モードを実行することなく前記手動操舵モードを開始した後、前記車両の挙動が安定していると予測したことに基づいて、前記調整モードを開始する。

制御装置が調整モードを実行することなく手動操舵モードを開始した場合、操舵角と転舵角との関係が調整されていない。そのような状態が継続された場合、車両の挙動が安定しているとき、すなわち、車両の緊急回避が完了したとき、または、車両に緊急回避が要求されるとの予測が成立しなくなったとき、運転者が違和感を覚えるおそれがある。本操舵装置によれば、上記〔３〕のとおり調整モードが開始されるため、車両の挙動が安定しているときに操舵角と転舵角との関係が調整される機会が得られやすくなる。このため、調整モードを実行することなく手動操舵モードを開始したことに起因して、運転者に違和感を与えるおそれが小さくなる。

〔４〕前記操舵装置に従属した一形態は、次の事項を有する。すなわち、前記制御装置は、前記調整モードを実行することなく前記手動操舵モードを開始したとき、その手動操舵モードにおける前記操舵部材の操舵角と前記転舵輪の転舵角との関係を保持する。

本操舵装置によれば、上記〔４〕のとおり操舵角と転舵角との関係を制御することにより、操舵角と転舵角との関係を調整することなく手動操舵モードを開始している。このため、上記〔１〕の操舵装置と同様の効果が得られる。

〔５〕前記操舵装置に従属した一形態は、次の事項を有する。すなわち、前記制御装置は、前記調整モードを実行することなく前記手動操舵モードを開始したとき、その手動操舵モードにおける前記操舵角の変化量に対する前記転舵角の変化量を、前記調整モードを実行した後に前記手動操舵モードを開始したときにおける前記操舵角の変化量に対する前記転舵角の変化量よりも大きくする制御を実行する。

本操舵装置によれば、上記〔５〕のような操舵角および転舵角の制御を実行しない場合と比較して、運転者が、車両を緊急回避させるときに操舵部材の操作量が少ない場合であっても、車両の旋回量が大きくなる。このため、操舵部材の操作量が少ないことに起因して、緊急回避のための車両の動作が不足する状況が生じにくくなる。

〔６〕前記操舵装置に従属した一形態は、次の事項を有する。すなわち、前記制御装置は、前記自動操舵モードを実行しているときに、前記操舵角と前記転舵角との関係が予め規定された関係からずれた後において、前記調整モードを実行することなく前記手動操舵モードを開始し、前記操舵角の変化量に対する前記転舵角の変化量を大きくする前記制御を実行することにより、前記操舵角に対して前記転舵角がずれている方向に前記操舵部材が操作されたとき、前記操舵角と前記転舵角との関係と、前記予め規定された関係とのずれの度合を拡大させる。

〔７〕前記操舵装置に従属した一形態は、次の事項を有する。すなわち、前記制御装置は、前記自動操舵モードを実行しているときに、前記操舵角と前記転舵角との関係が予め規定された関係からずれた後において、前記調整モードを実行することなく前記手動操舵モードを開始し、前記操舵角の変化量に対する前記転舵角の変化量を大きくする前記制御を実行することにより、前記操舵角に対して前記転舵角がずれている方向とは反対方向に前記操舵部材が操作されたとき、前記操舵角と前記転舵角との関係と、前記予め規定された関係とのずれの度合を縮小させる。

本操舵装置によれば、車両が緊急回避しているとき、または、車両に緊急回避が要求されるとき、運転者の意志が車両の挙動に速やかに反映されやすい。

実施形態の操舵装置の構成図。 実施形態のモード選択制御の処理手順を示すフローチャート。 実施形態の操舵角と転舵角との関係を示すマップ。 実施形態の緊急操舵制御の処理手順を示すフローチャート。 実施形態の操舵装置の動作の一例を示すタイムチャート。

図１を参照して、操舵装置１の構成について説明する。
操舵装置１は、操舵機構１０、転舵機構２０、および、制御装置３０を有している。操舵装置１は、操舵部材１１０の操作に基づいて転舵輪１００を転舵させる。操舵装置１は、操舵部材１１０と転舵輪１００とが機械的に連結されていないステアバイワイヤシステムを構成している。

操舵機構１０は、ステアリングシャフト１１、操舵駆動部１２、および、舵角制限機構１５を有している。ステアリングシャフト１１には、操舵部材１１０、操舵駆動部１２、および、舵角制限機構１５が接続されている。操舵機構１０は、操舵部材１１０の操作を妨げる力（以下、「操舵反力」）を操舵部材１１０に付与する。

操舵駆動部１２は、操舵モータ１３および減速機１４を有している。操舵モータ１３は、減速機１４に接続されている。そして、操舵モータ１３の回転が減速機１４により減速されてステアリングシャフト１１に伝達されることにより、モータトルクが操舵反力としてステアリングシャフト１１に付与される。

舵角制限機構１５は、操舵部材１１０の回転角を転舵輪１００が転舵可能な範囲に制限する。なお、舵角制限機構１５の一例として、特開２０１３−１１８３号公報の回転制限機構が挙げられる。

転舵機構２０は、操舵機構１０と機械的に連結されていない。転舵機構２０は、転舵輪１００を転舵させる。転舵機構２０は、ラックシャフト２１、タイロッド２２、および、転舵駆動部２３を有している。

ラックシャフト２１の長手方向の両端部には、タイロッド２２が接続されている。タイロッド２２は、ナックル（図示略）を介して転舵輪１００に接続されている。
転舵駆動部２３は、転舵モータ２４およびボールねじ機構２５を有している。転舵モータ２４は、ラックシャフト２１と同軸に配置されている。転舵モータ２４のロータ（図示略）は、ボールねじ機構２５と接続されている。そして、ロータの回転は、ボールねじ機構２５によりラックシャフト２１の往復動に変換される。そして、ラックシャフト２１は、往復動することによりタイロッド２２を介して転舵輪１００を転舵させる。

制御装置３０は、操舵モータ１３および転舵モータ２４の動作を制御する。制御装置３０には、操舵モータ１３、転舵モータ２４、操舵角センサ３１、トルクセンサ３２、操舵切替操作部３３、車速センサ１２１、ヨーレートセンサ１２２、および、カメラ１２３が電気的に接続されている。

操舵角センサ３１は、ステアリングシャフト１１の回転角度（以下、「操舵角θｓ」）に応じた信号を制御装置３０に出力する。操舵角θｓが「０°」のとき、車両が直進するときの操舵部材１１０の位置である中立位置を示す。操舵角θｓは、操舵部材１１０が中立位置から右旋回方向に操作されるとき、正の値を示す。操舵角θｓは、操舵部材１１０が中立位置から左旋回方向に操作されるとき、負の値を示す。

トルクセンサ３２は、ステアリングシャフト１１に付与されたトルク（以下、「操舵トルクＴＳ」）に応じた信号を制御装置３０に出力する。
操舵切替操作部３３は、運転者の切替操作に基づいて手動転舵モードおよび自動転舵モードを切り替えるための指示信号を制御装置３０に出力する。

車速センサ１２１は、車両の走行速度（以下、「車速ＶＳ」）に応じた信号を制御装置３０に出力する。
カメラ１２３は、路面（図示略）の画像を撮影する。カメラ１２３は、路面の画像を制御装置３０に出力する。

ヨーレートセンサ１２２は、車両のヨーレート（以下、「ヨーレートＹ」）に応じた信号を制御装置３０に出力する。制御装置３０は、ヨーレートＹに基づいて転舵輪１００の実転舵角（以下、「転舵角θｗ」）を算出する。転舵角θｗが「０°」のとき、車両が直進するときの転舵輪１００の位置である中立位置を示す。

制御装置３０が実行する制御内容について説明する。
制御装置３０は、手動操舵モード、自動操舵モード、調整モード、および、緊急操舵モードを有している。

制御装置３０は、手動操舵モードを実行しているとき、運転者による操舵部材１１０の操作に応じて転舵機構２０を制御することにより転舵輪１００を転舵させる。制御装置３０は、自動操舵モードを実行しているとき、転舵機構２０を制御することにより転舵輪１００を自動的に転舵させる。制御装置３０は、調整モードを実行しているとき、操舵部材１１０の操舵角と転舵輪１００の転舵角との関係を予め規定された関係となるように調整し、この調整が終了した後に手動操舵モードを開始する。制御装置３０は、車両が緊急回避するとき、緊急操舵モードを実行する。制御装置３０は、緊急操舵モードを実行しているとき、調整モードを実行することなく、手動操舵モードを開始する。なお、「緊急回避」とは、車両が障害物等を回避するために運転者が操舵部材１１０を急操作することにより車両が旋回している状態を示す。

制御装置３０は、操舵切替操作部３３の指令信号に基づいて、手動操舵モードから自動操舵モードへの変更、および、自動操舵モードから調整モードへの変更を行う。また、制御装置３０は、自動操舵モードにおいて運転者により操舵部材１１０に所定のトルクが入力されたとき、手動操舵モードに変更する。

制御装置３０は、自動操舵モードを実行しているとき、調整モードまたは緊急操舵モードに変更するか否かを判定するモード選択制御を実行する。以下、図２を用いて、モード選択制御の処理手順について説明する。

制御装置３０は、ステップＳ１１において手動操舵条件が成立したか否かを判定する。
手動操舵条件は、以下の（ａ）および（ｂ）の条件を有する。制御装置３０は、（ａ）および（ｂ）のいずれかの条件を満たすとき、手動操舵条件が成立したと判定する。
（ａ）操舵トルクＴＳの絶対値がトルク閾値ＴＳＸ以上であること。
（ｂ）操舵切替操作部３３（図１参照）により手動操舵モードに変更する操作がされたこと。

なお、トルク閾値ＴＳＸは、運転者が操舵部材１１０を操作したと判定するための値を示す。トルク閾値ＴＳＸは、試験等により予め設定されている。
制御装置３０は、ステップＳ１１において肯定判定のとき、ステップＳ１２において車両が緊急回避しているか否かを判定する。

制御装置３０は、操舵部材１１０（図１参照）の回転速度（以下、「操作速度ω」）の絶対値が操作速度閾値ωＸ以上か否かを判定することに基づいて、ステップＳ１２の判定を行う。なお、操作速度閾値ωＸは、通常の車両運転時に到達しにくい操作速度であると判定するための値を示す。操作速度閾値ωＸは、試験等により予め設定されている。なお、制御装置３０は、操舵角θｓを微分することにより操作速度ωを算出する。

制御装置３０は、ステップＳ１２において肯定判定したとき、ステップＳ１３において緊急操舵モードを実行する。一方、制御装置３０は、ステップＳ１２において否定判定したとき、ステップＳ１４において調整モードを実行する。そして、制御装置３０は、調整モードが終了した後、ステップＳ１５において手動操舵モードを実行する。

制御装置３０は、ステップＳ１１において否定判定したとき、すなわち、手動操舵条件が成立しないとき、処理を一旦終了する。このため、制御装置３０は、自動操舵モードを継続する。

図１および図３を参照して、各操舵モードにおける制御の内容について説明する。
制御装置３０は、手動操舵モードを実行しているとき、操舵部材１１０に操舵反力を付与する反力付与制御、および、操舵部材１１０の操作に基づいて転舵輪１００を転舵させる車輪転舵制御を実行する。また制御装置３０は、自動操舵モードを実行しているとき、車線（図示略）内に車両を維持させるように転舵角θｗを変更する自動操舵制御を実行する。また制御装置３０は、調整モードを実行しているとき、操舵角θｓと転舵角θｗとの関係を予め規定された関係に調整する、すなわち、操舵角θｓと対応操舵角θｓｒとの偏差をなくすように操舵部材１１０の操作位置を調整する位置調整制御を実行する。また制御装置３０は、緊急操舵モードを実行しているとき、操舵部材１１０の動作に応じて転舵機構２０を制御する緊急操舵制御を実行する。

反力付与制御の詳細な内容について説明する。
制御装置３０には、車速ＶＳ、操舵角θｓ、およびモータトルクの関係を示すマップ（図示略）が記憶されている。マップにおいて、モータトルクは、車速ＶＳが小さくなるにつれて大きくなる。

制御装置３０は、車速ＶＳ、操舵角θｓ、およびモータトルクの関係を示すマップを用いて、車速ＶＳおよび操舵角θｓに応じたモータトルクを算出し、この算出したモータトルクを目標モータトルクとして設定する。制御装置３０は、操舵トルクＴＳが目標モータトルクとなるように操舵モータ１３をＰＷＭ制御する。

車輪転舵制御の詳細な内容について説明する。
制御装置３０には、操舵角θｓと転舵角θｗとの関係を示したマップ（以下、「マップＭＰ」）が記憶されている。マップＭＰは、一例として、図３に示されたマップが挙げられる。図３に示されるように、マップＭＰは、操舵角θｓおよび転舵角θｗは比例関係を有する。図３の直線ＳＬは、操舵角θｓと転舵角θｗとの予め規定された関係を示している。また制御装置３０には、車速ＶＳの大きさに応じて直線ＳＬの傾きが変更されたマップＭＰが記憶されている。制御装置３０は、マップＭＰを用いて、転舵角θｗに対応する操舵角（以下、「対応操舵角θｓｒ」）を算出する。

制御装置３０は、車速ＶＳに応じたマップＭＰを選択する。そして、制御装置３０は、選択されたマップＭＰを用いて、操舵角θｓに対応する転舵角を算出し、この転舵角を目標転舵角として設定する。そして、制御装置３０は、転舵角θｗが目標転舵角となるように転舵モータ２４をＰＷＭ制御する。

自動操舵制御の詳細な内容について説明する。
制御装置３０は、路面の画像を処理することにより、車線を規定するマーカ（白線）を検出する。そして、制御装置３０は、マーカに基づいて車線内に車両を維持するための目標転舵角を算出する。そして、制御装置３０は、転舵角θｗが目標転舵角となるように転舵モータ２４をＰＷＭ制御する。なお、操舵部材１１０は、自動操舵制御が実行されている期間において、中立位置（θｓ＝０°）に維持される。

位置調整制御の詳細な内容について説明する。
制御装置３０は、自動操舵モードから手動操舵モードに変更するとき、マップＭＰに基づいて、転舵角θｗから対応操舵角θｓｒを算出する。制御装置３０は、操舵角θｓが対応操舵角θｓｒとなるように操舵モータ１３をＰＷＭ制御する。これにより、操舵角θｓと転舵角θｗとの関係が予め規定された関係となるように調整される。制御装置３０は、操舵角θｓが対応操舵角θｓｒに向けて変更されている間、自動操舵モードを維持している。そして、制御装置３０は、操舵角θｓが対応操舵角θｓｒに一致したとき、自動操舵モードから手動操舵モードに切り替える。

緊急操舵制御の詳細な内容について説明する。なお、図３を参照する以下の説明において、符号が付された操舵装置１の構成要素は図１の操舵装置１の構成要素を示す。
緊急操舵制御は、緊急車輪転舵制御および緊急反力付与制御を含む。緊急車輪転舵制御および緊急反力付与制御は、車両が緊急回避していないときの車輪転舵制御および反力付与制御とは異なる制御を実行する。緊急操舵制御は、車両の緊急回避が完了した後、操舵角θｓと転舵角θｗとの関係を予め規定された関係となるように調整する。

緊急車輪転舵制御は、操舵角θｓの変化量に応じて転舵輪１００を転舵させる点は、車輪転舵制御と同様である。しかし、目標転舵角の算出方法が車輪転舵制御とは異なる。詳しくは、制御装置３０は、車両が緊急回避していると判定したとき、そのときの転舵角θｗを記憶する。そして、制御装置３０は、マップＭＰを用いて、操舵部材１１０の操作により変更された操舵角θｓに対応する転舵角を算出する。そして、制御装置３０は、算出した転舵角に記憶した転舵角θｗを加算した値を目標転舵角として算出する。そして、制御装置３０は、車輪転舵制御と同様に転舵角θｗが目標転舵角となるように転舵モータ２４をＰＷＭ制御する。

また、制御装置３０は、目標転舵角が転舵角θｗの許容範囲の上限値θｗｍａｘよりも大きいとき、目標転舵角を転舵角θｗｍａｘに設定する。制御装置３０は、目標転舵角が転舵角θｗの許容範囲の下限値θｗｍｉｎよりも小さいとき、目標転舵角を転舵角θｗｍｉｎに設定する。

緊急車輪転舵制御について、図３を用いて例示すると次のようになる。
制御装置３０は、自動操舵モードを実行している場合において、例えば転舵輪１００が右旋回方向に転舵されて転舵角θｗが転舵角θｗａ（θｗａ＞０°）となった状態で車両が緊急回避していると判定したとき、転舵角θｗａを記憶する。

運転者の操舵部材１１０の操作により操舵角θｓが「０°」から操舵角θｓｖに変更されたとき、制御装置３０は、マップＭＰから操舵角θｓｖに対応する転舵角θｗｂを算出する。この転舵角θｗｂが操舵部材１１０の操作に基づく転舵角となる。そして、制御装置３０は、車両は予め転舵角θｗａ分が転舵された状態であるため、転舵角θｗｂに転舵角θｗａを加算した値（θｗｂ＋θｗａ）を目標転舵角として設定する。したがって、実際の操舵が操舵角θｓｖに対して、転舵輪１００は、転舵角θｗａに対応する対応操舵角θｓｒａと操舵角θｓｖとの合計（θｓｖ＋θｓｒａ）の操舵角に応じて転舵する。

このように、操舵装置１は、緊急車輪転舵制御を実行することにより、調整モードを実行することなく、すなわち操舵角θｓと転舵角θｗとの関係を予め規定された関係に調整することなく、手動操舵モードを開始している。このため、操舵装置１は、手動操舵モードにおいて、操舵角θｓと対応操舵角θｓｒとのずれを含んだ関係を保持した状態で操舵部材１１０の操作に基づいて転舵機構２０により転舵輪１００を転舵させている。

緊急反力付与制御は、対応操舵角θｓｒおよび車速ＶＳに応じた操舵反力を操舵部材１１０に付与する点は、反力付与制御と同様である。一方、緊急反力付与制御は、目標モータトルクの算出方法が反力付与制御とは異なる。詳しくは、制御装置３０は、車両が緊急回避していると判定したとき、緊急車輪転舵角により算出された目標転舵角に対応する対応操舵角θｓｒと、車速ＶＳとに基づいて目標モータトルクを算出する。そして、制御装置３０は、反力付与制御と同様に操舵トルクＴＳが目標モータトルクとなるように操舵モータ１３をＰＷＭ制御する。

また、制御装置３０は、目標転舵角が転舵角θｗｍａｘまたは転舵角θｗｍｉｎにあり、かつ、そのときの目標操舵角が操舵角θｓの許容範囲内にある場合、操舵角θｓが目標操舵角に達するときに操舵モータ１３により操舵反力を大きくする。これにより、転舵角θｗｍａｘおよび転舵角θｗｍｉｎに対応する対応操舵角θｓｒを超えて操舵されることが抑制される。

緊急反力付与制御について、図３を用いて例示すると次のようになる。
制御装置３０は、自動操舵モードを実行している場合において、例えば転舵輪１００が右旋回方向に転舵されて転舵角θｗが転舵角θｗａ（θｗａ＞０°）となったときに車両が緊急回避していると判定したとき、転舵角θｗａを記憶する。

運転者の操舵部材１１０の操作により操舵角θｓが「０°」から操舵角θｓｖに変更されるとき、転舵角θｗａに対応する対応操舵角θｓｒａを操舵角θｓｖに加算した値（θｓｖ＋θｓｒａ）と、車速ＶＳとに基づいて目標モータトルクが算出される。この目標モータトルクに応じた操舵反力が操舵部材１１０に付与される。

このように、操舵装置１は、緊急反力付与制御を実行することにより、実際に転舵輪１００が転舵している転舵角θｗに対応する対応操舵角θｓｒに基づく操舵反力をステアリングシャフト１１に付与する。

次に、図４を参照して、緊急操舵制御の処理手順について説明する。
この緊急操舵制御は、車両が緊急回避しているときに緊急反力付与制御および緊急車輪転舵制御を実行する（ステップＳ２１）。そして、緊急回避制御は、緊急回避が完了したか否かを判定し（ステップＳ２２〜Ｓ２５）、車両の緊急回避が完了したと判定した場合に、調整モードを実行する（ステップＳ２７）。以下、その処理手順を説明する。

制御装置３０（図１参照）は、ステップＳ２１において緊急反力付与制御および緊急車輪転舵制御を実行する。
次に、制御装置３０（図１参照）は、ステップＳ２２において転舵輪１００（図１参照）の転舵速度（以下、「転舵速度γ」）の絶対値が転舵速度閾値γＸ以下か否かを判定する。転舵速度γは、転舵角θｗの単位時間当たりの変化量を示す。転舵速度閾値γＸは、車両の姿勢が一定であると判定される転舵速度γの上限値を示す。転舵速度閾値γＸは、試験等により予め設定されている。なお、車両の姿勢が一定とは、車両の挙動が安定した状態である。車両の姿勢が一定となる状態は、車両が直進するときには直進が維持された状態であり、車両が旋回しているときには旋回半径が一定となる状態を示す。

制御装置３０は、ステップＳ２２において否定判定したとき、すなわち、車両の緊急回避が完了していないと予測したとき、ステップＳ２１に移行して、緊急反力付与制御および緊急車輪転舵制御を継続する。制御装置３０は、ステップＳ２２において肯定判定したとき、すなわち、車両の緊急回避が完了した可能性があると予測したとき、ステップＳ２３において車両の姿勢が一定に保たれた期間（以下、「姿勢安定期間」）の計測を開始しているか否かを判定する。

制御装置３０は、ステップＳ２３において否定判定したとき、ステップＳ２４において姿勢安定期間の計測を開始し、ステップＳ２５に移行する。一方、制御装置３０は、ステップＳ２３において肯定判定したとき、ステップＳ２５において計測した姿勢安定期間が期間閾値ＴＸ以上か否かを判定する。期間閾値ＴＸは、転舵速度γの絶対値が小さい状態が継続したことにより車両の挙動が安定したと判定するための閾値を示す。期間閾値ＴＸは、試験等により予め設定されている。

制御装置３０は、ステップＳ２５において否定判定したとき、すなわち、車両の緊急回避が継続されている可能性が高いと予測したとき、ステップＳ２２に移行する。このとき、制御装置３０は、緊急反力付与制御および緊急車輪転舵制御を継続する。制御装置３０は、ステップＳ２５において肯定判定したとき、すなわち、車両の緊急回避が完了したと予測したとき、ステップＳ２６において姿勢安定期間の計測を停止し、計測した姿勢安定期間をリセットする。そして制御装置３０は、ステップＳ２７において調整モードを実行する。これにより、制御装置３０は、操舵角θｓと転舵角θｗとの関係を基準の関係となるように調整する。

図５を参照して、操舵装置１の動作の一例について説明する。なお、以下の説明において符号が付された操舵装置１の構成は、図１の操舵装置１の構成を示す。
時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、制御装置３０が自動操舵モードを実行しており、車両が右旋回となる路面を走行している。そして、時刻ｔ２〜ｔ７の期間において、運転者が車両に緊急回避させるため、操舵部材１１０を急激に操作している。

制御装置３０は、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、転舵角θｗを転舵角θｗｘに維持する。これにより、操舵装置１は、転舵輪１００を右旋回方向に転舵させて車両を右旋回させる。一方、操舵装置１は、操舵角θｓを「０°」に維持している。

そして、時刻ｔ２〜ｔ３の期間において、運転者が操舵部材１１０を右旋回方向に急激に操作し始めるため、操作速度ωが急激に増加する。時刻ｔ３において操作速度ωの絶対値が操作速度閾値ωＸ以上となる。操作速度ωの絶対値は、時刻ｔ３〜ｔ５の期間において操作速度閾値ωＸ以上に維持される。制御装置３０は、時刻ｔ２において、緊急回避判定制御において、車両が緊急回避していると予測するため、緊急操舵制御を開始する。このため、制御装置３０は、時刻ｔ３において手動操舵モードを実行する。このため、操舵装置１は、操舵角θｓの変化量および車速ＶＳに基づいて転舵輪１００を転舵させる。このため、時刻ｔ３から転舵角θｗが増加する。すなわち、操舵装置１は、時刻ｔ３から転舵輪１００をより右旋回方向に転舵させている。そして、転舵角θｗは、時刻ｔ３〜ｔ６にわたり増加する。

また、時刻ｔ５において操作速度ωが操作速度閾値ωＸ未満になり、時刻ｔ６から運転者が操舵部材１１０を左旋回方向に操舵し始める。そして、時刻ｔ７において操舵部材１１０が中立位置になる。このとき、操作速度ωの絶対値が操作速度閾値ωＸ未満であるが、転舵速度γの絶対値が転舵速度閾値γＸよりも大きい。このため、制御装置３０は、車両の緊急回避が継続している可能性が高いと予測し、緊急操舵制御を継続する。

一方、操舵部材１１０が中立位置となる時刻ｔ７以降において、操舵部材１１０が操作されない期間、すなわち転舵速度γの絶対値が転舵速度閾値γＸ未満となる期間が継続される。そして、時刻ｔ８において、転舵速度γの絶対値が転舵速度閾値γＸ未満となる期間が期間閾値ＴＸ以上となる。この場合、制御装置３０は、時刻ｔ８において車両の緊急回避が完了したと予測し、調整モードに変更して操舵角θｓを転舵角θｗｘに対応する対応操舵角θｓｒｘに一致させるように操舵モータ１３をＰＷＭ制御する。これにより、操舵部材１１０が右旋回するため、操舵角θｓが対応操舵角θｓｒｘに向けて増加する。そして、時刻ｔ９において操舵角θｓが対応操舵角θｓｒｘに一致する。

本実施形態の操舵装置１は、以下の作用および効果を奏する。なお、以下に示される「比較操舵装置」は、自動操舵モードから手動操舵モードに変更する要求があったとき、手動操舵により操舵角θｓを対応操舵角θｓｒに一致させた後に自動操舵モードから手動操舵モードに変更する制御を実行する。また、比較操舵装置の説明において、便宜上、操舵装置１と共通の構成を示すものは、同一符号を用いて説明する。

（１）比較操舵装置は、図５の時刻ｔ２において運転者が操舵部材１１０を右旋回方向に急激に操作するとき、時刻ｔ２〜ｔ４の期間において自動操舵モードから手動操舵モードに変更するために操舵角θｓが対応操舵角θｓｒｘに一致させる。このため、図５（ａ）の二点鎖線にて示されるように、時刻ｔ２〜ｔ４の期間において自動操舵モードが維持されるため、転舵角θｗが増加しない。そして、時刻ｔ４において操舵角θｓが対応操舵角θｓｒｘに一致したとき、制御装置３０が手動操舵モードを開始するため、操舵角θｓの増加に基づいて転舵角θｗが増加する。

このように、時刻ｔ２〜ｔ４の期間において、運転者が操舵部材１１０を操作したにもかかわらず転舵輪１００が転舵しない。このため、運転者が操舵部材１１０を操作してから転舵角θｗに反映されるまでに時間がかかる。このため、運転者の意思が車両の挙動に速やかに反映されない。

一方、本実施形態の操舵装置１は、緊急操舵制御により、車両が緊急回避しているときに手動操舵モードを開始している。このため、操舵角θｓと対応操舵角θｓｒとを一致させる調整モードが省略される。これにより、上述のように車両が緊急回避する時刻ｔ３から運転者の操舵部材１１０の操作が転舵角θｗに反映される。このため、車両が緊急回避するときに運転者の意思が車両の挙動に速やかに反映される。

（２）運転者は、車両に緊急回避させる必要があると判断したとき、多くの場合、通常の車両運転時には到達しにくい速度により操舵部材１１０を操作する。このため、操作速度ωに基づいて、車両が緊急回避していることを予測できる。

（３）制御装置３０は、緊急操舵制御を実行したとき、操舵角θｓと転舵輪１００の転舵角θｗとの関係が調整されてない。このような状態が継続された場合、車両の緊急回避後に車両の挙動が安定しているとき、すなわち車両の緊急回避が完了したときに運転者が違和感を覚えるおそれがある。

本実施形態の制御装置３０は、姿勢安定期間が期間閾値ＴＸ以上と判定したとき、すなわち、車両の緊急回避が完了したと予測したとき、調整モードを実行し、位置調整制御を開始する。このため、車両の緊急回避が完了したと予測されるときに操舵角θｓと転舵角θｗとの関係を調整できる。このため、調整モードを実行することなく手動操舵モードを開始したことに起因して、運転者に違和感を与えるおそれが小さくなる。

なお、本操舵装置が取り得る具体的形態は、上記実施形態に示された内容に限定されない。本操舵装置は、例えば、以下に示される上記実施形態の変形例の形態を取り得る。
・変形例の転舵機構２０は、ラックシャフト２１の長手方向の変位を検出する変位センサ（図示略）を有する。この場合、変位センサが検出するラックシャフト２１の変位量に基づいて転舵角θｗを算出してもよい。

・上記実施形態のモード選択制御において、ステップＳ１２の車両が緊急回避しているか否かの判定を、以下の（ａ）および（ｂ）の判定に変更してもよい。
（ａ）制御装置３０は、ブレーキ踏込速度が踏込速度閾値以上か否かを判定する。制御装置３０は、ブレーキ踏込速度が踏込速度閾値以上のとき、車両に緊急回避が要求されるときであると判定する。なお、踏込速度閾値は、試験等により予め設定される。
（ｂ）制御装置３０は、車両前方に障害物がある場合、障害物と車両との距離が閾値以下か否かを判定する。制御装置３０は、障害物と車両との距離が閾値以下のとき、車両に緊急回避が要求されるときであると判定する。なお、閾値は、試験等により予め設定される。また、障害物と車両との距離の計測は、一例としてミリ波レーダを用いる。

・変形例の調整モードは、手動で操舵角θｓと転舵角θｗとの関係を予め規定された関係に調整する。
・上記実施形態の緊急操舵制御において、車両の緊急回避が完了したと判定したとき、手動で操舵角θｓと転舵角θｗとの関係を予め規定された関係に調整してもよい。

・変形例の制御装置３０は、車両の緊急回避時と判定し、調整モードを実行することなく手動操舵モードを開始したとき、その手動操舵モードにおける操舵角θｓの変化量に対する転舵角θｗの変化量を、調整モードを実行した後に手動操舵モードを開始したときにおける操舵角θｓの変化量に対する転舵角θｗの変化量よりも大きくする。

このように転舵角θｗを制御することにより、変形例の制御装置３０は、操舵角θｓと転舵角θｗとの関係が予め規定された関係からずれているときに、手動操舵モードにおいて、操舵角θｓに対して転舵角θｗがずれている方向に操舵部材１１０が操作された場合、操舵角θｓと転舵角θｗとの関係を次のように変更する。すなわち、変形例の制御装置３０は、車両の緊急回避の終了後に調整モードを開始したとき、操舵角θｓと転舵角θｗとの関係と、予め規定された関係とのずれの度合が、調整モードを実行することなく手動操舵モードを実行する前よりも拡大させる。なお、操舵角θｓに対して転舵角θｗがずれている方向に操舵部材１１０が操作されるとは、例えば、操舵部材１１０が中立位置であり、転舵角θｗが右旋回方向に転舵されているとき、操舵部材１１０が右旋回方向に操作されることを示す。

また、変形例の制御装置３０は、操舵角θｓと転舵角θｗとの関係が予め規定された関係からずれているときに、手動操舵モードにおいて、操舵角θｓに対して転舵角θｗがずれている方向とは反対方向に操舵部材１１０が操作された場合、操舵角θｓと転舵角θｗとの関係を次のように変更する。すなわち、変形例の制御装置３０は、車両の緊急回避の終了後に調整モードを開始したとき、操舵角θｓと転舵角θｗとの関係と、予め規定された関係とのずれの度合が、調整モードを実行することなく手動操舵モードを実行する前よりも縮小させる。なお、操舵角θｓに対して転舵角θｗがずれている方向とは反対方向に操舵部材１１０が操作されるとは、例えば、操舵部材１１０が中立位置であり、転舵角θｗが右旋回方向に転舵されているとき、操舵部材１１０が左旋回方向に操作されることを示す。

このように、運転者が、車両を緊急回避させるときに操舵部材１１０の操作量が少ない場合であっても、車両の旋回量が大きくなる。このため、操舵部材１１０の操作量が少ないことに起因して、緊急回避のための車両の動作が不足する状況が生じにくくなる。

・上記実施形態の緊急操舵制御において、車両の緊急回避時における操作速度ωに応じて、操舵角θｓの変化量に対する転舵角θｗの変化量を変更してもよい。詳しくは、操作速度ωが所定の閾値以上のとき、操舵角θｓと転舵角θｗとの関係の直線ＳＬの傾きが大きいマップＭＰに変更する。または、操作速度ωが大きくなるにつれて操舵角θｓと転舵角θｗとの関係の直線ＳＬの傾きが大きいマップＭＰに変更する。これにより、車両の緊急回避時において操作速度ωが大きいとき、車両を急激に旋回することができる。

・変形例の操舵装置１は、自動操舵モードのとき、中立位置以外の操舵部材１１０の操作位置に保持される。
・上記実施形態の制御装置３０において、操舵部材１１０の操舵角θｓと転舵輪１００の転舵角θｗとの関係を調整する方法を、以下の（Ａ）および（Ｂ）の方法に変更してもよい。
（Ａ）制御装置３０は、マップＭＰを用いて転舵角θｗと操舵角θｓとの関係を予め規定した関係となるように転舵機構２０を動作させる。
（Ｂ）制御装置３０は、マップＭＰを用いて転舵角θｗと操舵角θｓとの関係を予め規定した関係となるように操舵機構１０および転舵機構２０を動作させる。

本操舵装置は、以下の課題を解決するための手段を含む。
（付記）前記車両が緊急回避しているとき、操作速度に応じて前記操舵角の変化量に対する前記転舵角の変化量を変更する請求項５に記載の操舵装置。

１…操舵装置、１０…操舵機構、２０…転舵機構、１００…転舵輪、１１０…操舵部材、θｓ…操舵角、θｗ…転舵角、ω…操作速度、ωＸ…操作速度閾値。

Claims (8)

1. 操舵部材と機械的に連結されず、転舵輪と機械的に連結される転舵機構と、
   前記転舵機構を制御することにより前記転舵輪を転舵させる制御装置と
   を備える操舵装置であって、
   前記制御装置は、
   運転者による前記操舵部材の操作に応じて前記転舵機構を制御する手動操舵モードと、前記転舵機構を制御することにより転舵輪を自動的に転舵させる自動操舵モードと、前記自動操舵モードを実行しているときに前記手動操舵モードを実行するための手動操舵条件が成立したことに基づいて、前記操舵部材の操舵角と前記転舵輪の転舵角との関係を調整するための調整モードとを含み、
   前記手動操舵条件が成立した場合であっても、車両が緊急回避しているとき、または、前記車両に緊急回避が要求されると予測したときには、前記調整モードを実行することなく前記手動操舵モードを開始する
   操舵装置。
2. 前記制御装置は、前記操舵部材の操作速度が閾値以上であることに基づいて、前記車両が緊急回避していると予測する
   請求項１に記載の操舵装置。
3. 前記制御装置は、前記調整モードを実行することなく前記手動操舵モードを開始した後、前記車両の挙動が安定していると予測したことに基づいて、前記調整モードを開始する
   請求項１または２に記載の操舵装置。
4. 前記制御装置は、前記調整モードを実行することなく前記手動操舵モードを開始したとき、その手動操舵モードにおける前記操舵部材の操舵角と前記転舵輪の転舵角との関係を保持する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の操舵装置。
5. 前記制御装置は、前記調整モードを実行することなく前記手動操舵モードを開始したとき、その手動操舵モードにおける前記操舵角の変化量に対する前記転舵角の変化量を、前記調整モードを実行した後に前記手動操舵モードを開始したときにおける前記操舵角の変化量に対する前記転舵角の変化量よりも大きくする制御を実行する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の操舵装置。
6. 前記制御装置は、
   前記自動操舵モードを実行しているときに、前記操舵角と前記転舵角との関係が予め規定された関係からずれた後において、前記調整モードを実行することなく前記手動操舵モードを開始し、前記操舵角の変化量に対する前記転舵角の変化量を大きくする前記制御を実行することにより、前記操舵角に対して前記転舵角がずれている方向に前記操舵部材が操作されたとき、前記操舵角と前記転舵角との関係と、前記予め規定された関係とのずれの度合を拡大させる
   請求項５に記載の操舵装置。
7. 前記制御装置は、
   前記自動操舵モードを実行しているときに、前記操舵角と前記転舵角との関係が予め規定された関係からずれた後において、前記調整モードを実行することなく前記手動操舵モードを開始し、前記操舵角の変化量に対する前記転舵角の変化量を大きくする前記制御を実行することにより、前記操舵角に対して前記転舵角がずれている方向とは反対方向に前記操舵部材が操作されたとき、前記操舵角と前記転舵角との関係と、前記予め規定された関係とのずれの度合を縮小させる
   請求項５に記載の操舵装置。
8. 前記制御装置は、前記手動操舵条件が成立したときの転舵角と、前記運転者による前記操舵部材の操作後の操舵角に対応する転舵角とを加算した目標転舵角を算出し、前記転舵輪の転舵角が前記目標転舵角となるように調節する緊急操舵モードをさらに含み、
   前記手動操舵条件が成立した場合であっても、車両が緊急回避しているとき、または、前記車両に緊急回避が要求されると予測したときには、前記調整モードを実行することなく、前記緊急操舵モードを経て前記手動操舵モードを開始する
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の操舵装置。