WO2022054683A1 - ステアバイワイヤ式のステアリング装置 - Google Patents

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WO2022054683A1
WO2022054683A1 PCT/JP2021/032278 JP2021032278W WO2022054683A1 WO 2022054683 A1 WO2022054683 A1 WO 2022054683A1 JP 2021032278 W JP2021032278 W JP 2021032278W WO 2022054683 A1 WO2022054683 A1 WO 2022054683A1
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WO
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steering
reaction force
angular velocity
gear ratio
force actuator
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/032278
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English (en)
French (fr)
Inventor
大樹 園田
義二 長谷川
智明 藤林
Original Assignee
日立Astemo株式会社
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Priority to DE112021004708.6T priority patent/DE112021004708T5/de
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
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    • B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications

Definitions

  • the present invention relates to a steer-by-wire type steering device.
  • the vehicle steering device of Patent Document 1 calculates the steering gear ratio G and the steering angle ⁇ based on the vehicle speed V, and further, the steering reaction force component T (V, ⁇ ) according to the vehicle speed V and the steering angle ⁇ , and friction.
  • the steering reaction force T is calculated from the sum of the component Tf and the steering reaction force component T ( ⁇ ′) corresponding to the steering angular velocity ⁇ ′, and the steering reaction force component T (V, ⁇ ) is calculated as the vehicle speed V is larger.
  • the characteristic is a small value.
  • the steering gear ratio is set variably, and the steering reaction force applied to the steering operation input member according to the operation angular speed [deg / s] of the steering operation input member such as the steering wheel is applied.
  • the setting is variable, the set value of the steering reaction force may be too small or too large depending on the steering gear ratio, and the operating load of the driver may increase.
  • the present invention has been made in view of the conventional circumstances, and an object thereof is to appropriately set a steering reaction force applied to a steering operation input member to stably suppress a driver's operation load.
  • the purpose is to provide a steer-by-wire type steering device.
  • a steering by-wire type steering device, a steering input device, and a steering reaction force are applied to a steering operation input member and the steering operation input member.
  • the steering gear ratio which is the ratio of the steering angle of the tire of the vehicle to the operation angle of the steering operation input member, is the vehicle speed of the vehicle.
  • a steering gear ratio variable unit that is variable according to the steering gear ratio, a reaction force actuator control unit that controls the output amount of the reaction force actuator according to the operation angular speed of the steering operation input member, and the reaction according to the operation angular speed. It has the control device including a reaction force actuator output amount variable unit that changes the output amount of the force actuator based on the steering gear ratio.
  • the steering reaction force applied to the steering operation input member is appropriately set to stably suppress the operation load of the driver. be able to.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing an aspect of a steer-by-wire steering device 200 attached to a vehicle 100 such as an automobile. Fr in FIG. 1 indicates the front of the vehicle.
  • the steering device 200 is a steering system in which the front wheels 101 and 102 (in other words, the front tires) to be steered and the steering wheel 310 as a steering operation input member are mechanically separated.
  • the steering device 200 includes a steering input device 300 including a steering wheel 310, a steering actuator device 400, and a steering control device 500.
  • the steering input device 300 includes a steering wheel 310, a steering shaft 320, a reaction force actuator 330, and an operation angle sensor 340.
  • the steering shaft 320 rotates with the rotation of the steering wheel 310, but is mechanically separated from the front wheels 101 and 102.
  • the reaction force actuator 330 is a device that applies a steering reaction force to the steering shaft 320 by using a motor or the like, and includes a torque damper, an operation angle limiting mechanism, a speed reducer, and the like in addition to the motor.
  • the steering device 200 has an operating torque generated by the driver of the vehicle 100 steering the steering wheel 310 and a steering reaction torque generated by the reaction force actuator 330. The difference causes the steering wheel 310 to rotate.
  • the operation angle sensor 340 is a sensor that detects the rotation angle of the steering shaft 320, in other words, the operation angle ⁇ of the steering wheel 310.
  • the operation angle sensor 340 detects that the operation angle ⁇ is zero when the steering wheel 310 is in the neutral position, and indicates the operation angle ⁇ in the right direction as a plus and the operation angle ⁇ in the left direction as a minus.
  • the increase in the operation angle ⁇ includes both the increase in the operation angle ⁇ in the right direction and the increase in the operation angle ⁇ in the left direction.
  • the steering actuator device 400 includes a steering actuator 410 such as a motor, a steering mechanism 420 that steers the front wheels 101 and 102 by the steering actuator, and a steering angle ⁇ of the front wheels 101 and 102 (in other words, the front tire) from the position of the steering actuator 410. It has a steering angle sensor 430 that detects the turning angle).
  • the steering control device 500 is an electronic control device mainly composed of a microcomputer 510 including a MPU (Microprocessor Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory), and calculates based on various signals acquired from the outside. It processes and outputs the control signal of the reaction force actuator 330 and the control signal of the steering actuator 410.
  • MPU Microprocessor Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the vehicle 100 includes a wheel speed sensor 621-624 that detects the wheel speed, which is the rotation speed of each of the wheels 101-104.
  • the steering control device 500 acquires detection signals output by the operation angle sensor 340, the steering angle sensor 430, and the wheel speed sensor 621-624, respectively.
  • the steering control device 500 calculates the target steering angle ⁇ tg based on the detection value of the operation angle ⁇ of the steering wheel 310 and the set value of the steering gear ratio Kg, and the steering angle ⁇ of the front wheels 101 and 102 becomes the target steering angle ⁇ tg.
  • the control signal to be output to the steering actuator 410 is calculated so as to approach.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing an aspect of the steering control device 500 (specifically, the microcomputer 510).
  • the steering control device 500 has functions as an operation angle acquisition unit 520, a vehicle speed acquisition unit 530, a steering gear ratio calculation unit 540, and a reaction force torque calculation unit 550.
  • the operation angle acquisition unit 520 takes in the signal output by the operation angle sensor 340 and acquires the information of the operation angle ⁇ [deg] of the steering wheel 310.
  • the operation angle ⁇ is signed data, and indicates whether the steering wheel 310 is operated from the neutral position to the right or to the left depending on the sign.
  • the vehicle speed acquisition unit 530 captures the signal output by the wheel speed sensor 621-624 and acquires information on the vehicle speed V [km / h] of the vehicle 100.
  • the vehicle speed acquisition unit 530 can acquire information on the vehicle speed V by taking in the output of the vehicle speed sensor that detects the vehicle speed V from the rotation speed of the drive shaft of the vehicle 100 or the like.
  • the steering gear ratio calculation unit 540 takes in information on the vehicle speed V from the vehicle speed acquisition unit 530, and makes the set value of the steering gear ratio Kg variable according to the information on the vehicle speed V. That is, the steering gear ratio calculation unit 540 functions as a steering gear ratio variable unit.
  • FIG. 3 is a diagram showing one aspect of the correlation between the vehicle speed V and the steering gear ratio Kg.
  • the steering gear ratio calculation unit 540 keeps the steering gear ratio Kg at the minimum value Kgmin in the speed range from the vehicle speed V2 to the vehicle speed V3 (V2 ⁇ V3). Then, the steering gear ratio calculation unit 540 increases the steering gear ratio Kg proportionally as the vehicle speed V increases in the speed range from the vehicle speed V3 to the vehicle speed V4 (V3 ⁇ V4), and the vehicle speed V becomes the vehicle speed. In the speed range of V4 or higher, the steering gear ratio Kg is maintained at the maximum value Kgmax.
  • the steering gear ratio calculation unit 540 increases the steering gear ratio Kg proportionally as the vehicle speed V decreases in the speed range from the vehicle speed V1 to the vehicle speed V2 (V1 ⁇ V2), and the vehicle speed V is the vehicle speed.
  • the steering gear ratio Kg is maintained at the intermediate value Kgmid (Kgmin ⁇ Kgmid ⁇ Kgmax). That is, in the example shown in FIG. 3, in the speed range of the vehicle speed V2 or higher, the steering gear ratio Kg is reduced as the vehicle speed V is smaller.
  • the turning radius is often small in low-speed turning, so a large steering angle ⁇ is required, whereas in high-speed turning, the turning radius is often large, so a large steering angle ⁇ is usually required. You don't need it. Therefore, if the steering gear ratio Kg is constant regardless of the vehicle speed V, the driver frequently changes the steering wheel 310 in low-speed turning, which increases the operating load of the driver, or the steering wheel 310 in high-speed turning. The steering stability deteriorates because the direction of the vehicle 100 changes sensitively to the operation.
  • the steering gear ratio calculation unit 540 basically reduces the steering gear ratio Kg as the vehicle speed V is smaller, thereby reducing the driver's operation load in the low speed range and ensuring steering stability in the high speed range. do.
  • the correlation between the vehicle speed V and the steering gear ratio Kg is not limited to the correlation shown in FIG.
  • the steering gear ratio calculation unit 540 maintains or increases the steering gear ratio Kg with respect to the increase and change of the vehicle speed V without decreasing the steering gear ratio Kg with respect to the increase and change of the vehicle speed V, and the vehicle speed V becomes zero.
  • the steering gear ratio Kg is set to the minimum value, the steering gear ratio Kg can be increased as the vehicle speed V becomes higher.
  • the reaction force torque calculation unit 550 has a vehicle speed V acquired by the vehicle speed acquisition unit 530, an operation angle ⁇ of the steering wheel 310 acquired by the operation angle acquisition unit 520, and a steering gear ratio Kg calculated by the steering gear ratio calculation unit 540. Capture information. Then, the reaction force torque calculation unit 550 is based on the vehicle speed V, the operation angle ⁇ , the operation angular velocity ⁇ [deg / s] calculated from the operation angle ⁇ , and the steering gear ratio Kg, and the steering reaction force torque Ts [Nm] ( In other words, the command value of the reaction force actuator 330 (output amount) is obtained.
  • the reaction force torque calculation unit 550 calculates the steering reaction force torque Ts with a sign, and indicates the direction of the steering reaction torque Ts by the sign. Further, the reaction force torque calculation unit 550 functions and operates as a reaction force actuator control unit that controls the steering reaction force torque Ts according to the operation angular velocity ⁇ of the steering wheel 310, as will be described in detail later. It has a function as a reaction force actuator output amount variable unit that changes the steering reaction force torque Ts according to the angular velocity ⁇ based on the steering gear ratio Kg.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing a first embodiment of the reaction force torque calculation unit 550.
  • the reaction force torque calculation unit 550 shown in FIG. 4 includes a first reaction force torque calculation unit 551, an operating angular velocity calculation unit 552, a second reaction force torque calculation unit 553, and an addition unit 554.
  • FIG. 5 is a diagram showing one aspect of the correlation between the operating angle ⁇ and the steering reaction force torque Ts ⁇ .
  • the first reaction force torque calculation unit 551 sets the steering reaction force torque Ts- ⁇ to zero when the operation angle ⁇ is zero and the steering wheel 310 is in the neutral position. Then, the first reaction force torque calculation unit 551 gradually increases the absolute value of the steering reaction force torque Ts- ⁇ as the absolute value of the operating angle ⁇ increases.
  • FIG. 6 is a diagram showing one aspect of the correlation between the vehicle speed V and the first gain G1.
  • the first reaction force torque calculation unit 551 sets the first gain G1 (G1> 0) to a larger value as the vehicle speed V is lower.
  • the first reaction force torque calculation unit 551 sets the first steering reaction force torque Ts1 to a value larger as the absolute value of the operating angle ⁇ of the steering wheel 310 increases, and the vehicle speed V at that time is lower. Set it to a large value.
  • the operation angular velocity calculation unit 552 calculates the operation angular velocity ⁇ [deg / s] by time-differentiating the data of the operation angle ⁇ . Specifically, the operation angular velocity calculation unit 552 obtains the difference between the latest value of the operation angle ⁇ and the value of the operation angle ⁇ before a predetermined time, and obtains the operation angular velocity ⁇ which is the amount of change in the operation angle ⁇ per unit time. Ask.
  • the function of the second reaction force torque calculation unit 553 that calculates the steering reaction force torque Ts- ⁇ based on the operating angular velocity ⁇ controls the steering reaction force torque Ts according to the operating angular velocity ⁇ of the steering wheel 310.
  • the function of the second reaction force torque calculation unit 553 that corrects the second steering reaction force torque Ts2 with the second gain G2 obtained based on the steering gear ratio Kg is the steering reaction force torque Ts- ⁇ according to the operating angular velocity ⁇ .
  • the addition unit 554 takes in the first steering reaction force torque Ts1 from the first reaction force torque calculation unit 551, further takes in the second steering reaction force torque Ts2 from the second reaction force torque calculation unit 553, and takes in the first steering reaction force torque Ts2.
  • the first steering reaction force torque Ts1 corresponding to the operating angular velocity ⁇ is corrected according to the vehicle speed V
  • the second steering reaction force torque Ts2 corresponding to the operating angular velocity ⁇ is corrected according to the steering gear ratio Kg.
  • FIG. 7 is a diagram showing one aspect of the correlation between the operating angular velocity ⁇ and the steering reaction force torque Ts ⁇ .
  • the second reaction force torque calculation unit 553 sets the steering reaction force torque Ts- ⁇ to be constant when the operating angular velocity ⁇ is zero and the operating angle ⁇ of the steering wheel 310 does not change. Set to zero when held. Then, the second reaction force torque calculation unit 553 increases the absolute value of the steering reaction force torque Ts- ⁇ according to the increase of the absolute value of the operating angular velocity ⁇ , and applies the steering reaction force torque to the steering wheel 310. The speed at which the steering wheel 310 is turned increases as the speed increases.
  • FIG. 8 is a diagram showing one aspect of the correlation between the steering gear ratio Kg and the second gain G2.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 sets the second gain G2 to a larger value as the steering gear ratio Kg is smaller.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 sets the second gain G2 to a larger value as the steering angle ⁇ with respect to the operation angle ⁇ becomes larger.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 sets the second gain G2 to a positive value when the steering gear ratio Kg is smaller than the predetermined value Kgth, and negative when the steering gear ratio Kg is larger than the predetermined value Kgth.
  • the steering gear ratio Kg is a predetermined value Kgth, it is set to zero.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 increases the absolute value of the second gain G2 according to the increase in the absolute value of the deviation between the steering gear ratio Kg and the predetermined value Kgth.
  • FIG. 9 is a diagram showing the correlation between the second steering reaction force torque Ts2 obtained by multiplying the steering reaction force torque Ts- ⁇ and the second gain G2 and the steering gear ratio Kg. Since the second gain G2 is positive when the steering gear ratio Kg is smaller than the predetermined value Kgth, the second steering reaction force torque Ts2 is calculated to have the same sign as the steering reaction force torque Ts- ⁇ , and the first steering is performed. It becomes a value to increase and correct the reaction force torque Ts1. The absolute value of the second steering reaction force torque Ts2 becomes larger when the absolute value of the operating angular velocity ⁇ is larger, and becomes larger when the steering gear ratio Kg is smaller.
  • the steering gear ratio Kg is smaller than the predetermined value Kgth, the steering reaction force torque applied to the steering wheel 310 (in other words, the output amount of the reaction force actuator 330) becomes larger as the operating angular velocity ⁇ is larger, and The smaller the steering gear ratio Kg, the larger the steering gear ratio.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 causes the second steering reaction.
  • the steering reaction torque Ts is increased to prevent the steering wheel 310 from turning too much.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 steers.
  • the reaction force torque Ts- ⁇ is set to near zero.
  • the second steering reaction force torque Ts2 is reduced.
  • the operation load when the driver holds the steering wheel 310 is reduced, and the operation feeling of the driver is improved.
  • the second gain G2 is set to minus, so that the sign of the second steering reaction torque Ts2 is the steering reaction torque Ts- ⁇ and the steering reaction torque Ts.
  • the sign of - ⁇ is inverted, and the second steering reaction force torque Ts2 is a value for reducing and correcting the first steering reaction force torque Ts1.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 increases the absolute value of the second steering reaction force torque Ts2 as the absolute value of the operating angular velocity ⁇ increases, and increases as the steering gear ratio Kg increases.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 reduces the second steering reaction force torque Ts2 as the operating angular velocity ⁇ increases when the steering gear ratio Kg is larger than the predetermined value Kgth.
  • the steering reaction force torque Ts becomes smaller than when the operating angular velocity ⁇ is small.
  • the operation load of the driver is reduced, and the maneuverability (obstacle avoidance performance) of the vehicle 100 is improved.
  • the steering reaction force torque Ts is higher than when the operating angular velocity ⁇ is large. It becomes large and can suppress the wobbling of the steering wheel 310.
  • the characteristic of the second gain G2 used for calculating the second steering reaction force torque Ts2 is limited to the characteristic of FIG. 8, that is, the characteristic of gradually increasing from a negative value to a positive value as the steering gear ratio Kg decreases. It's not something to do.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 can set the second gain G2 to G2> 0 and gradually increase it as the steering gear ratio Kg decreases.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a procedure for calculating the steering reaction force torque Ts by the steering control device 500 (specifically, the reaction force torque calculation unit 550).
  • the steering control device 500 calculates the first steering reaction force torque Ts1 based on the vehicle speed V and the operation angle ⁇ in step S801 (first reaction force torque calculation unit 551).
  • the steering control device 500 calculates the operating angular velocity ⁇ from the operating angle ⁇ in step S802 (operating angular velocity calculation unit 552).
  • step S803 the steering control device 500 calculates the second steering reaction force torque Ts2 based on the operating angular velocity ⁇ and the steering gear ratio Kg. Then, in step S804 (adding unit 554), the steering control device 500 adds the first steering reaction force torque Ts1 and the second steering reaction force torque Ts2 to obtain the steering reaction force torque Ts, and obtains the steering reaction force torque Ts. Command signal is output to the reaction force actuator 330.
  • FIG. 11 is a time chart illustrating the correlation between the operating angle ⁇ , the operating angular velocity ⁇ , and the steering reaction force torque Ts in the low speed range in which the second gain G2 is set to a positive value.
  • the solid line indicates the steering reaction force torque Ts when the steering gear ratio Kg is the first steering gear ratio Kg1
  • the broken line indicates the second steering gear ratio in which the steering gear ratio Kg is larger than the first steering gear ratio Kg1.
  • the steering reaction force torque Ts when Kg2 Kg1 ⁇ Kg2 is shown.
  • the steering reaction force torque Ts is an added value of the first steering reaction force torque Ts1 corresponding to the operating angle ⁇ and the second steering reaction force torque Ts2 corresponding to the operating angular velocity ⁇ . Then, the first steering reaction force torque Ts1 increases as the absolute value of the operating angle ⁇ increases.
  • the second steering reaction force torque Ts2 is set to zero when the operating angular velocity ⁇ is zero (in other words, when the operating angle ⁇ is constant), and is larger when the absolute value of the operating angular velocity ⁇ is large. Become.
  • the steering reaction The force torque Ts the first steering reaction force torque Ts1
  • the steering reaction force torque Ts is set according to the operating angle ⁇ .
  • the second steering reaction force torque Ts2 is set larger as the operating angular velocity ⁇ becomes larger, and a steering reaction force torque Ts larger than the first steering reaction force torque Ts1 is set.
  • the steering gear ratio Kg becomes the first in a state where the operating angle ⁇ changes between the time t1 and the time t3.
  • the steering reaction torque Ts becomes larger than when the steering gear ratio Kg is large.
  • the steering control device 500 suppresses frequent switching of the steering wheel 310 by reducing the steering gear ratio Kg in the low speed range, and when the steering gear ratio Kg is reduced, the steering angle is reduced.
  • the steering wheel 310 is prevented from being operated so that ⁇ becomes excessively large by increasing the steering reaction force torque Ts. Therefore, the steering control device 500 can suppress the occurrence of vehicle behavior such as being involved due to the turning radius of the vehicle 100 becoming too small, and the driver can steer the vehicle 100 more appropriately.
  • the reaction force torque calculation unit 550 reduces the steering gear ratio Kg according to the decrease in the vehicle speed V, but in parallel with the decrease change in the steering gear ratio Kg.
  • the second steering reaction force torque Ts2 according to the operating angular velocity ⁇ is increased with respect to the decrease in the steering gear ratio Kg. Therefore, even if the steering gear ratio Kg decreases when the vehicle 100 enters the intersection, it is suppressed that the turning radius of the vehicle 100 becomes too small, and the tracing performance when the vehicle 100 turns at the intersection is improved.
  • the reaction force torque calculation unit 550 changes from the state in which the driver rotates the steering wheel 310 to the state in which the driver holds the steering wheel 310 when the vehicle 100 turns, the steering reaction force torque Ts with respect to the generation of the self-aligning torque To make it smaller. As a result, the operating load of the driver in the turning state can be reduced.
  • FIG. 12 is a functional block diagram showing a second embodiment of the reaction force torque calculation unit 550.
  • the reaction force torque calculation unit 550 includes the first reaction force torque calculation unit 551, the operation angular velocity calculation unit 552, the second reaction force torque calculation unit 553, and the addition unit 554, as in the first embodiment. It is configured by adding an operation direction determination unit 555.
  • the operation direction determination unit 555 takes in the information of the operation angle ⁇ and the information of the operation angular velocity ⁇ , and based on the operation angle ⁇ and the operation angular velocity ⁇ , steers in either the cut-back direction or the turn-back direction. It is determined whether the wheel 310 is operated, and a signal indicating the operation direction is output.
  • the operation direction determination unit 555 determines the rounding when the operating angle ⁇ is positive and the operating angular velocity ⁇ is positive, and determines the rounding when the operating angle ⁇ is negative and the operating angular velocity ⁇ is negative. .. Further, the operation direction determination unit 555 determines switching back when the operation angle ⁇ is positive and the operation angular velocity ⁇ is negative, and switches back when the operation angle ⁇ is negative and the operation angular velocity ⁇ is positive. judge.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 takes in information on the operation direction from the operation direction determination unit 555 in addition to the information on the operating angular velocity ⁇ and the information on the steering gear ratio Kg, and based on these information, the second steering reaction torque Ts2. Is calculated.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 obtains the steering reaction force torque Ts- ⁇ based on the operating angular velocity ⁇ and obtains the second gain G2 based on the steering gear ratio Kg, as in the first embodiment.
  • the second steering reaction force torque Ts2 is calculated by multiplying the steering reaction force torque Ts- ⁇ by the second gain G2.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 switches the second gain G2 according to the information on the operation direction, that is, whether the operation direction of the steering wheel 310 is an increase or a cutback. That is, the second reaction force torque calculation unit 553 makes the second gain G2 different depending on the operation direction of the steering wheel 310 even if the steering gear ratio Kg is the same, and as a result, the second steering reaction torque Ts2 is large. The torque is changed according to the operating direction of the steering wheel 310.
  • FIG. 13 is a diagram showing the correlation between the steering gear ratio Kg and the second gain G2.
  • the solid line in FIG. 13 shows the second gain G2 applied at the time of additional cutting, and the dotted line in FIG. 13 is the cutting line.
  • the second gain G2 applied at the time of return is shown.
  • the second reaction force torque calculation unit 555 includes an additional switching table and a switching back table as a table (or function) for obtaining the second gain G2 from the steering gear ratio Kg, and is provided with an operation direction determination unit 555. It is possible to switch the table to be referred to based on the judgment result by.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 increases the second gain G2 as the steering gear ratio Kg becomes smaller, and increases it when turning back and when turning back. More specifically, the slope of the increase change of the second gain G2 with respect to the decrease change of the steering gear ratio Kg is made larger at the time of turning back than at the time of increasing, and the lower the steering gear ratio Kg is, the more at the time of turning back. The difference between the second gain G2 and the second gain G2 when the second gain G2 is increased is increased.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 increases the steering reaction force torque Ts by subtracting the second steering reaction force torque Ts2 as compared with the case of additional turning. It prevents the operation of the steering wheel 310 from becoming rough when turning back. That is, when turning back the steering wheel 310, the operation of the steering wheel 310 by the driver tends to be rougher than when turning back (in other words, cutting), and the turning trace performance of the vehicle 100 deteriorates. There is.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 increases the second steering reaction force torque Ts2 according to the operating angular velocity ⁇ in the turning back operation as compared with the case of the additional turning, so that the steering wheel 310 can be turned back. Gives the driver a response to the operation. As a result, the operation of the steering wheel 310 is prevented from becoming rough at the time of turning back, and the turning trace performance of the vehicle 100 is improved.
  • the switching characteristic of the second gain G2 depending on the operation direction is not limited to the characteristic shown in FIG.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 sets the difference between the second gain G2 at the time of the cutback operation and the second gain G2 at the time of the cutback operation to a constant value, or performs the cutback operation in the extremely low speed range.
  • the second gain G2 at the time and the second gain G2 at the time of the additional operation can be set to the same value.
  • FIG. 14 is a functional block diagram showing a third embodiment of the reaction force torque calculation unit 550.
  • the reaction force torque calculation unit 550 includes the first reaction force torque calculation unit 551, the operation angular velocity calculation unit 552, the second reaction force torque calculation unit 553, and the addition unit 554, as in the first embodiment. It has, and is further configured by adding a change limiter portion 556.
  • the change limiter unit 556 acquires the second steering reaction force torque Ts2 calculated by the second reaction force torque calculation unit 553 based on the operating angular velocity ⁇ and the steering gear ratio Kg, and obtains the change in the acquired second steering reaction torque Ts2. A limiting process is applied, and the processed second steering reaction force torque Ts2 is output to the addition unit 554. Specifically, the change limiter unit 556 includes a second steering reaction force torque Ts2 output to the addition unit 554 in the previous calculation cycle and a second steering reaction force torque Ts2 acquired this time from the second reaction force torque calculation unit 553. When the difference between the above values exceeds the upper limit value, the second steering reaction force torque Ts2 having the difference from the previous value of the second steering reaction force torque Ts2 as the upper limit value is output to the addition unit 554.
  • the change limiter unit 556 limits the amount of change of the second steering reaction force torque Ts2 taken in by the addition unit 554 per unit time to the upper limit value or less. If there is a response delay in the control of the steering reaction force torque by the reaction force actuator 330, the actual steering reaction force torque overshoots or undershoots, and the actual steering reaction force torque overshoots or undershoots, resulting in the steering wheel. The driver will feel a sense of discomfort when the 310 is returned.
  • the change limiter portion 556 changes the second steering reaction force torque Ts2 within the range that the reaction force actuator 330 can follow, overshoot and undershoot of the actual steering reaction force torque can be suppressed, and the steering reaction can be suppressed. It is possible to suppress the driver's discomfort due to changes in force torque. That is, the specifications of the change limiter unit 556 (specifically, the upper limit value used in the process of limiting the change of the second steering reaction force torque Ts2) are determined according to the response delay of the reaction force actuator 330, and the actual steering reaction. It is adapted to suppress overshoot and undershoot of force torque.
  • the reaction force torque calculation unit 550 can include both the operation direction determination unit 555 shown in FIG. 12 and the change limiter unit 556 shown in FIG. Further, the change limiter unit that limits the change in the steering reaction force torque Ts obtained by adding the first steering reaction force torque Ts1 and the second steering reaction force torque Ts2 by the addition unit 554 and outputs the change to the reaction force actuator 330. Can be provided.
  • the calculation process of the second steering reaction force torque Ts2 based on the operation angular velocity ⁇ and the steering gear ratio Kg in the second reaction force torque calculation unit 553 is based on the steering reaction force torque Ts- ⁇ calculated based on the operation angular velocity ⁇ .
  • the process is not limited to the process of multiplying the second gain G2 according to the steering gear ratio Kg, and a calculation process for obtaining the second steering reaction force torque Ts2 with the same characteristics as those of the above embodiment can be appropriately adopted.
  • the second reaction force torque calculation unit 553 is provided with a plurality of conversion tables (or functions) for obtaining the second steering reaction force torque Ts2 from the operating angular velocity ⁇ for each different steering gear ratio Kg, and the steering gear ratio Kg at that time is provided.
  • the second steering reaction force torque Ts2 corresponding to the operating angular velocity ⁇ can be obtained by using the conversion table selected based on the above.
  • the steering device 200 can individually include a first electronic control device that controls the steering input device 300 and a second electronic control device that controls the steering actuator device 400. Then, for example, the second electronic control device that controls the steering actuator device 400 has the function of the steering gear ratio variable unit, and the first electronic control device that controls the steering input device 300 is the reaction force actuator control unit and the reaction force. It can be provided with the function of the actuator output amount variable unit.

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Abstract

本発明に係るステアリング装置は、操舵操作入力部材に操舵反力を付与する反力アクチュエータを備える操舵入力装置と、制御装置であって、ステアリングギア比を車速に応じて可変とするステアリングギア比可変部と、反力アクチュエータの出力量を操舵操作入力部材の操作角速度に応じて制御する反力アクチュエータ制御部と、反力アクチュエータの出力量をステアリングギア比に基づいて可変させる反力アクチュエータ出力量可変部と、を備える制御装置と、を有する。これにより、操舵操作入力部材に付与する操舵反力を適切に設定して、ドライバの操作負荷を安定的に抑えることができる。

Description

ステアバイワイヤ式のステアリング装置
　本発明は、ステアバイワイヤ式のステアリング装置に関する。
　特許文献１の車両用操舵装置は、車速Ｖに基づきステアリングギア比Ｇ及び転舵角δを算出し、更に車速Ｖ及び操舵角θに応じた操舵反力成分Ｔ（Ｖ，θ）と、フリクション成分Ｔｆと、操舵角速度θ′に応じた操舵反力成分Ｔ（θ′）との和から操舵反力Ｔを演算し、操舵反力成分Ｔ（Ｖ，θ）を、車速Ｖが大きいときほど小さな値となる特性とする。
特開２０１３－２３１４５号公報
　ところで、ステアバイワイヤ式のステアリング装置において、ステアリングギア比を可変に設定するとともに、ステアリングホイールなどの操舵操作入力部材の操作角速度［deg/s］に応じて操舵操作入力部材に付与する操舵反力を可変に設定する場合、ステアリングギア比によっては操舵反力の設定値が過小あるいは過大になって、ドライバの操作負荷が増大するおそれがあった。
　本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操舵操作入力部材に付与する操舵反力を適切に設定して、ドライバの操作負荷を安定的に抑えることができる、ステアバイワイヤ式のステアリング装置を提供することにある。
　本発明によれば、その１つの態様において、車両に取り付けられたステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、操舵入力装置であって、操舵操作入力部材と、前記操舵操作入力部材に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、を備える前記操舵入力装置と、制御装置であって、前記操舵操作入力部材の操作角に対する前記車両のタイヤの操舵角の比であるステアリングギア比を、前記車両の車速に応じて可変とするステアリングギア比可変部と、前記反力アクチュエータの出力量を、前記操舵操作入力部材の操作角速度に応じて制御する反力アクチュエータ制御部と、前記操作角速度に応じた前記反力アクチュエータの出力量を、前記ステアリングギア比に基づいて可変させる反力アクチュエータ出力量可変部と、を備える前記制御装置と、を有する。
　本発明によれば、ステアリングギア比及び操舵操作入力部材の操作角速度の条件が異なっても、操舵操作入力部材に付与する操舵反力を適切に設定して、ドライバの操作負荷を安定的に抑えることができる。
ステアバイワイヤ式のステアリング装置のシステム構成図である。 操舵制御装置の機能ブロック図である。 車速Ｖとステアリングギア比Ｋｇとの相関を例示する線図である。 反力トルク算出部の第１実施形態を示す機能ブロック図である。 操作角θと操舵反力トルクＴｓ-θとの相関を示す線図である。 車速Ｖと第１ゲインＧ１との相関を示す線図である。 操作角速度Δθと操舵反力トルクＴｓ-Δθとの相関を示す線図である。 ステアリングギア比Ｋｇと第２ゲインＧ２との相関を示す線図である。 操作角速度Δθに応じた第２操舵反力トルクＴｓ２のステアリングギア比Ｋｇによる違いを示す線図である。 操舵反力トルクＴｓの算出処理の手順を示すフローチャートである。 操作角θ、操作角速度Δθ、操舵反力トルクＴｓの相関を示すタイムチャートである。 反力トルク算出部の第２実施形態を示す機能ブロック図である。 ステアリングギア比Ｋｇと第２ゲインＧ２との相関の操作方向（切り増し／切り戻し）による切り替えを示す線図である。 反力トルク算出部の第３実施形態を示す機能ブロック図である。
　以下、本発明に係るステアバイワイヤ式のステアリング装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。
　図１は、自動車などの車両１００に取り付けられたステアバイワイヤ式のステアリング装置２００の一態様を示すシステム構成図である。図１のFrは、車両前方を示している。
　ステアリング装置２００は、転舵させる前輪１０１，１０２（換言すれば、前タイヤ）と、操舵操作入力部材としてのステアリングホイール３１０とが機械的に分離した操舵システムである。
　そして、ステアリング装置２００は、ステアリングホイール３１０を備える操舵入力装置３００、操舵アクチュエータ装置４００、操舵制御装置５００を有する。
　操舵入力装置３００は、ステアリングホイール３１０、ステアリングシャフト３２０、反力アクチュエータ３３０、操作角センサ３４０を有する。
　ステアリングシャフト３２０は、ステアリングホイール３１０の回転に伴って回転するが、前輪１０１，１０２とは機械的に分離されている。
　反力アクチュエータ３３０は、モータなどを用いてステアリングシャフト３２０に操舵反力を付与するデバイスであり、モータの他、トルクダンパ、操作角制限機構、減速機などを備える。
　ステアリング装置２００は、上記の反力アクチュエータ３３０を備えることで、車両１００の運転者がステアリングホイール３１０を操舵操作することで発生する操作トルクと、反力アクチュエータ３３０が発生する操舵反力トルクとの差分によって、ステアリングホイール３１０が回される。
　操作角センサ３４０は、ステアリングシャフト３２０の回転角度、換言すれば、ステアリングホイール３１０の操作角θを検出するセンサである。
　操作角センサ３４０は、例えば、ステアリングホイール３１０が中立位置であるときに操作角θが零であると検出し、右方向の操作角θをプラス、左方向の操作角θをマイナスで示す。
　但し、本願において、操作角θの増大は、右方向への操作角θの増大と左方向への操作角θの増大との双方を含むものとする。
　操舵アクチュエータ装置４００は、モータなどの操舵アクチュエータ４１０、操舵アクチュエータによって前輪１０１，１０２を転舵させる転舵機構４２０、操舵アクチュエータ４１０の位置から前輪１０１，１０２の操舵角δ（換言すれば、前タイヤの切れ角）を検出する操舵角センサ４３０を有する。
　操舵制御装置５００は、ＭＰＵ（Microprocessor Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含むマイクロコンピュータ５１０を主体とする電子制御装置であって、外部から取得した各種信号に基づき演算処理し、反力アクチュエータ３３０の制御信号及び操舵アクチュエータ４１０の制御信号を出力する。
　また、車両１００は、車輪１０１－１０４それぞれの回転速度である車輪速を検出する車輪速センサ６２１－６２４を備える。
　操舵制御装置５００は、操作角センサ３４０、操舵角センサ４３０、車輪速センサ６２１－６２４が出力する検出信号をそれぞれ取得する。
　そして、操舵制御装置５００は、ステアリングホイール３１０の操作角θの検出値及びステアリングギア比Ｋｇの設定値に基づき目標操舵角δtgを算出し、前輪１０１，１０２の操舵角δが目標操舵角δtgに近づくように操舵アクチュエータ４１０に出力する制御信号を算出する。
　なお、ステアリングギア比Ｋｇは、「ステアリングギア比Ｋｇ＝ステアリングホイール３１０の操作角θ／前輪１０１，１０２の操舵角δ」として定義される値であり、ステアバイワイヤ式のステアリング装置２００では任意に設定可能な値である。
　ここで、ステアリングギア比Ｋｇが小さいときほど、ステアリングホイール３１０の操作角θに対する前輪１０１，１０２の操舵角δが大きくなり、ステアリングホイール３１０を少し回すことで前輪１０１，１０２の切れ角が大きく変化することになる。
　一方、ステアリングギア比Ｋｇが大きいときほど、ステアリングホイール３１０の操作角θに対する前輪１０１，１０２の操舵角δが小さくなり、ステアリングホイール３１０をより大きく回さないと前輪１０１，１０２の切れ角が変化しないことになる。
　以下では、操舵制御装置５００による、ステアリングギア比Ｋｇ、及び、操舵反力トルクＴｓ（換言すれば、反力アクチュエータ３３０の出力量）の設定処理を、詳細に説明する。
　図２は、操舵制御装置５００（詳細には、マイクロコンピュータ５１０）の一態様を示す機能ブロック図である。
　操舵制御装置５００は、操作角取得部５２０、車速取得部５３０、ステアリングギア比算出部５４０、反力トルク算出部５５０としての機能を備える。
　操作角取得部５２０は、操作角センサ３４０が出力する信号を取り込み、ステアリングホイール３１０の操作角θ［deg］の情報を取得する。
　なお、操作角θは符号付きのデータであって、符合によってステアリングホイール３１０が中立位置から右方向に操作されたか左方向に操作されたかを示す。
　また、車速取得部５３０は、車輪速センサ６２１－６２４が出力する信号を取り込み、車両１００の車速Ｖ［km/h］の情報を取得する。
　なお、車速取得部５３０は、車両１００の駆動軸の回転速度などから車速Ｖを検出する車速センサの出力を取り込んで、車速Ｖの情報を取得することができる。
　ステアリングギア比算出部５４０は、車速取得部５３０から車速Ｖの情報を取り込み、ステアリングギア比Ｋｇの設定値を車速Ｖの情報に応じて可変とする。
　つまり、ステアリングギア比算出部５４０は、ステアリングギア比可変部として機能する。
　図３は、車速Ｖとステアリングギア比Ｋｇとの相関の一態様を示す線図である。
　ステアリングギア比算出部５４０は、車速Ｖが車速Ｖ２から車速Ｖ３（Ｖ２＜Ｖ３）までの速度域では、ステアリングギア比Ｋｇを最小値Ｋｇminに保持する。
　そして、ステアリングギア比算出部５４０は、車速Ｖが車速Ｖ３から車速Ｖ４（Ｖ３＜Ｖ４）までの速度域では車速Ｖが高くになるにつれてステアリングギア比Ｋｇが比例的に増大させ、車速Ｖが車速Ｖ４以上の速度域ではステアリングギア比Ｋｇを最大値Ｋｇmaxに保持する。
　また、ステアリングギア比算出部５４０は、車速Ｖが車速Ｖ１から車速Ｖ２（Ｖ１＜Ｖ２）までの速度域では、車速Ｖが低くなるにつれてステアリングギア比Ｋｇを比例的に増大させ、車速Ｖが車速Ｖ１以下の速度域ではステアリングギア比Ｋｇを中間値Ｋｇmid（Ｋｇmin＜Ｋｇmid＜Ｋｇmax）に保持する。
　つまり、図３に示した例では、車速Ｖ２以上の速度域では、車速Ｖが小さいときほどステアリングギア比Ｋｇを減少させる。
　車両１００が旋回する場合、低速旋回では旋回半径が小さい場合が多いため、大きな操舵角δが必要となるのに対し、高速旋回では旋回半径が大きい場合が多いため、通常は大きな操舵角δが必要となることはない。
　このため、ステアリングギア比Ｋｇが車速Ｖに関わらずに一定であると、低速旋回におおいてドライバによるステアリングホイール３１０の持ち替えが頻発してドライバの操作負荷が大きくなったり、高速旋回でステアリングホイール３１０操作に対して車両１００の向きが過敏に変わることで操縦安定性が悪化したりする。
　そこで、ステアリングギア比算出部５４０は、基本的に車速Ｖが小さいときほどステアリングギア比Ｋｇを小さくすることで、低速域においてドライバの操作負荷を軽減しつつ、高速域での操縦安定性を確保する。
　なお、図３における車速Ｖ１－Ｖ４は、例えば、車速Ｖ１＝５km/h、車速Ｖ２＝１０km/h、車速Ｖ３＝２０km/h、車速Ｖ４＝６０km/hとすることができる。
　但し、車速Ｖとステアリングギア比Ｋｇとの相関を、図３に示した相関に限定するものではない。
　例えば、ステアリングギア比算出部５４０は、車速Ｖの増大変化に対してステアリングギア比Ｋｇを減少させずに、車速Ｖの増大変化に対してステアリングギア比Ｋｇを保持若しくは増大させ、車速Ｖが零であるときにステアリングギア比Ｋｇを最小値とし、車速Ｖが高くなるほどステアリングギア比Ｋｇを大きくすることができる。
　反力トルク算出部５５０は、車速取得部５３０が取得した車速Ｖ、操作角取得部５２０が取得したステアリングホイール３１０の操作角θ、及び、ステアリングギア比算出部５４０が算出したステアリングギア比Ｋｇの情報を取り込む。
　そして、反力トルク算出部５５０は、車速Ｖ、操作角θ、操作角θから算出した操作角速度Δθ［deg/s］、及び、ステアリングギア比Ｋｇに基づき、操舵反力トルクＴｓ［Nm］（換言すれば、反力アクチュエータ３３０の出力量）の指令値を求める。
　なお、反力トルク算出部５５０は、操舵反力トルクＴｓを符合付きで演算し、符合によって操舵反力トルクＴｓの方向を指示する。
　また、反力トルク算出部５５０は、後で詳細に説明するように、操舵反力トルクＴｓを、ステアリングホイール３１０の操作角速度Δθに応じて制御する反力アクチュエータ制御部としての機能、及び、操作角速度Δθに応じた操舵反力トルクＴｓを、ステアリングギア比Ｋｇに基づいて可変させる反力アクチュエータ出力量可変部としての機能を備える。
［第１実施形態］
　図４は、反力トルク算出部５５０の第１実施形態を示す機能ブロック図である。
　図４に示す反力トルク算出部５５０は、第１反力トルク算出部５５１、操作角速度算出部５５２、第２反力トルク算出部５５３、加算部５５４を有する。
　第１反力トルク算出部５５１は、操作角θ及び車速Ｖに基づき第１操舵反力トルクＴｓ１を算出する。
　詳細には、第１反力トルク算出部５５１は、操作角θに基づき操舵反力トルクＴｓ-θを算出し、また、車速Ｖに基づき第１ゲインＧ１を算出する。そして、第１反力トルク算出部５５１は、操舵反力トルクＴｓ-θに第１ゲインＧ１を乗算して第１操舵反力トルクＴｓ１（Ｔｓ１＝Ｔｓ-θ・Ｇ１）を算出する。
　図５は、操作角θと操舵反力トルクＴｓ-θとの相関の一態様を示す線図である。
　第１反力トルク算出部５５１は、操舵反力トルクＴｓ-θを、操作角θが零であってステアリングホイール３１０の中立位置であるときに零に設定する。
　そして、第１反力トルク算出部５５１は、操舵反力トルクＴｓ-θの絶対値を、操作角θの絶対値の増大に応じて漸増させる。
　図６は、車速Ｖと第１ゲインＧ１との相関の一態様を示す線図である。
　第１反力トルク算出部５５１は、第１ゲインＧ１（Ｇ１＞０）を、車速Ｖが低いほど大きな値に設定する。
　これにより、第１反力トルク算出部５５１は、第１操舵反力トルクＴｓ１を、ステアリングホイール３１０の操作角θの絶対値が大きくなるほど大きな値に設定し、更に、そのときの車速Ｖが低いほど大きな値に設定する。
　操作角速度算出部５５２は、操作角θのデータを時間微分して操作角速度Δθ［deg/s］を算出する。
　詳細には、操作角速度算出部５５２は、操作角θの最新値と、操作角θの所定時間前の値との差分を求め、単位時間当たりの操作角θの変化量である操作角速度Δθを求める。
　第２反力トルク算出部５５３は、操作角速度Δθ及びステアリングギア比Ｋｇに基づき第２操舵反力トルクＴｓ２を算出する。
　詳細には、第２反力トルク算出部５５３は、操作角速度Δθに基づき操舵反力トルクＴｓ-Δθを算出し、また、ステアリングギア比Ｋｇに基づき第２ゲインＧ２を算出する。そして、第２反力トルク算出部５５３は、操舵反力トルクＴｓ-Δθに第２ゲインＧ２を乗算して第２操舵反力トルクＴｓ２（Ｔｓ２＝Ｔｓ-Δθ・Ｇ２）を算出する。
　ここで、操作角速度Δθに基づき操舵反力トルクＴｓ-Δθを算出する第２反力トルク算出部５５３の機能が、ステアリングホイール３１０の操作角速度Δθに応じて操舵反力トルクＴｓを制御する反力アクチュエータ制御部の機能に相当する。
　また、ステアリングギア比Ｋｇに基づき求めた第２ゲインＧ２で第２操舵反力トルクＴｓ２を補正する第２反力トルク算出部５５３の機能が、操作角速度Δθに応じた操舵反力トルクＴｓ-Δθを、ステアリングギア比Ｋｇに基づいて可変させる反力アクチュエータ出力量可変部の機能に相当する。
　そして、加算部５５４は、第１反力トルク算出部５５１から第１操舵反力トルクＴｓ１を取り込み、更に、第２反力トルク算出部５５３から第２操舵反力トルクＴｓ２を取り込み、第１操舵反力トルクＴｓ１と第２操舵反力トルクＴｓ２との加算値を最終的な操舵反力トルクＴｓ（Ｔｓ＝Ｔｓ１＋Ｔｓ２）の指令値として求める。
　つまり、反力トルク算出部５５０は、操舵反力トルクＴｓを、操作角θに応じた第１操舵反力トルクＴｓ１と、操作角速度Δθに応じた第２操舵反力トルクＴｓ２とで決定し、操作角θに応じた第１操舵反力トルクＴｓ１を車速Ｖに応じて修正し、操作角速度Δθに応じた第２操舵反力トルクＴｓ２をステアリングギア比Ｋｇに応じて修正する。
　以下で、第２反力トルク算出部５５３による第２操舵反力トルクＴｓ２の算出処理を詳細に説明する。
　図７は、操作角速度Δθと操舵反力トルクＴｓ-Δθとの相関の一態様を示す線図である。
　第２反力トルク算出部５５３は、操舵反力トルクＴｓ-Δθを、操作角速度Δθが零であってステアリングホイール３１０の操作角θに変化がないとき、換言すれば、操作角θが一定に保持されているとき、零に設定する。
　そして、第２反力トルク算出部５５３は、操舵反力トルクＴｓ-Δθの絶対値を、操作角速度Δθの絶対値の増大に応じて増大し、ステアリングホイール３１０に付与する操舵反力トルクを、ステアリングホイール３１０を回す速度が速いときほど増大させる。
　図８は、ステアリングギア比Ｋｇと第２ゲインＧ２との相関の一態様を示す線図である。
　第２反力トルク算出部５５３は、第２ゲインＧ２を、ステアリングギア比Ｋｇが小さいときほど大きな値に設定する。
　ここで、ステアリングギア比Ｋｇが小さいときほど、操作角θに対する操舵角δが大きくなり、ステアリングホイール３１０を少し回すことで前輪１０１，１０２の切れ角が大きく変化する。
　したがって、第２反力トルク算出部５５３は、第２ゲインＧ２を、操作角θに対する操舵角δが大きくなるほど、第２ゲインＧ２を大きな値に設定する。
　更に、第２反力トルク算出部５５３は、第２ゲインＧ２を、ステアリングギア比Ｋｇが所定値Ｋｇthより小さいときにプラスの値に設定し、ステアリングギア比Ｋｇが所定値Ｋｇthより大きいときにマイナスの値に設定し、ステアリングギア比Ｋｇが所定値Ｋｇthであるときに零に設定する。
　そして、第２反力トルク算出部５５３は、第２ゲインＧ２の絶対値を、ステアリングギア比Ｋｇと所定値Ｋｇthとの偏差の絶対値の増大に応じて増大させる。
　図９は、操舵反力トルクＴｓ-Δθと第２ゲインＧ２とを乗算した第２操舵反力トルクＴｓ２と、ステアリングギア比Ｋｇとの相関の示す線図である。
　ステアリングギア比Ｋｇが所定値Ｋｇthより小さいときは第２ゲインＧ２がプラスであるため、第２操舵反力トルクＴｓ２は、操舵反力トルクＴｓ-Δθの符号と同じ符号に算出され、第１操舵反力トルクＴｓ１を増大補正する値になる。
　そして、第２操舵反力トルクＴｓ２の絶対値は、操作角速度Δθの絶対値が大きいときほど大きくなり、かつ、ステアリングギア比Ｋｇが小さいときほど大きくなる。
　つまり、ステアリングギア比Ｋｇが所定値Ｋｇthより小さいとき、ステアリングホイール３１０に付与する操舵反力トルク（換言すれば、反力アクチュエータ３３０の出力量）は、操作角速度Δθが大きいときほど大きくなり、かつ、ステアリングギア比Ｋｇが小さいときほど大きくなる。
　これにより、ステアリングギア比Ｋｇが小さい値に設定される低速域で、ドライバがステアリングホイール３１０を急に操作して操作角速度Δθが大きくなると、第２反力トルク算出部５５３は、第２操舵反力トルクＴｓ２を増大させることで操舵反力トルクＴｓを増やしてステアリングホイール３１０の切り過ぎを抑止する。
　一方、ステアリングギア比Ｋｇが小さい値に設定される低速域であっても、ドライバがステアリングホイール３１０を保持していて操作角速度Δθが零付近になると、第２反力トルク算出部５５３は、操舵反力トルクＴｓ-Δθを零近傍に設定することで第２操舵反力トルクＴｓ２を小さくする。
　これにより、ドライバがステアリングホイール３１０を保持するときの操作負荷が軽減し、ドライバの操作感が向上する。
　一方、ステアリングギア比Ｋｇが所定値Ｋｇthより大きいときは第２ゲインＧ２がマイナスに設定されるため、第２操舵反力トルクＴｓ２の符号は、操舵反力トルクＴｓ-Δθ及び操舵反力トルクＴｓ-θの符号を反転させた符号になり、第２操舵反力トルクＴｓ２は、第１操舵反力トルクＴｓ１を減少補正する値になる。
　そして、第２反力トルク算出部５５３は、第２操舵反力トルクＴｓ２の絶対値を、操作角速度Δθの絶対値が大きいときほど大きくし、かつ、ステアリングギア比Ｋｇが大きいときほど大きくする。
　したがって、ステアリングギア比Ｋｇが所定値Ｋｇthより大きいとき、操作角速度Δθが大きいときほど、符合反転された第２操舵反力トルクＴｓ２の絶対値が大きくなり、操作角速度Δθが小さいときに比べて操舵反力トルクＴｓが小さくなる。
　つまり、第２反力トルク算出部５５３は、ステアリングギア比Ｋｇが所定値Ｋｇthより大きいとき、第２操舵反力トルクＴｓ２を操作角速度Δθが大きいときほど減少させることになる。
　これにより、大きな操舵角δが一般的に必要とされない高速域であっても、例えば、障害物を回避するなどのためにドライバがステアリングホイール３１０を急に操作した場合（換言すれば、ステアリングホイール３１０を大きく切る必要がある場合）は、操作角速度Δθが小さい場合に比べて操舵反力トルクＴｓを小さくなる。
　このため、ドライバの操作負担を軽減し、また、車両１００の操縦性（障害物の回避性能）が向上する。
　また、大きな操舵角δが一般的に必要とされない高速域において、ドライバがステアリングホイール３１０を保持していて操作角速度Δθが小さい場合は、操作角速度Δθが大きいときに比べて操舵反力トルクＴｓが大きくなり、ステアリングホイール３１０のふらつきを抑制できる。
　なお、第２操舵反力トルクＴｓ２の算出に用いる第２ゲインＧ２の特性を、図８の特性、つまり、ステアリングギア比Ｋｇの減少に応じてマイナスの値からプラスの値に漸増する特性に限定するものではない。
　例えば、第２反力トルク算出部５５３は、第２ゲインＧ２を、Ｇ２＞０とし、かつ、ステアリングギア比Ｋｇの減少に応じて漸増させることができる。
　図１０は、操舵制御装置５００（詳細には、反力トルク算出部５５０）による操舵反力トルクＴｓの算出手順を示すフローチャートである。
　操舵制御装置５００は、ステップＳ８０１（第１反力トルク算出部５５１）で、車速Ｖ及び操作角θに基づき第１操舵反力トルクＴｓ１を算出する。
　次いで、操舵制御装置５００は、ステップＳ８０２（操作角速度算出部５５２）で、操作角θから操作角速度Δθを算出する。
　また、操舵制御装置５００は、次のステップＳ８０３（第２反力トルク算出部５５３）で、操作角速度Δθ及びステアリングギア比Ｋｇに基づき第２操舵反力トルクＴｓ２を算出する。
　そして、操舵制御装置５００は、ステップＳ８０４（加算部５５４）で、第１操舵反力トルクＴｓ１と第２操舵反力トルクＴｓ２とを加算して操舵反力トルクＴｓを求め、操舵反力トルクＴｓの指令信号を、反力アクチュエータ３３０に出力する。
　図１１は、第２ゲインＧ２がプラスの値に設定される低速域での操作角θ、操作角速度Δθ、操舵反力トルクＴｓの相関を例示するタイムチャートである。
　図１１において、実線は、ステアリングギア比Ｋｇが第１ステアリングギア比Ｋｇ１であるときの操舵反力トルクＴｓを示し、破線はステアリングギア比Ｋｇが第１ステアリングギア比Ｋｇ１より大きい第２ステアリングギア比Ｋｇ２（Ｋｇ１＜Ｋｇ２）であるときの操舵反力トルクＴｓを示す。
　前述のように、操舵反力トルクＴｓは、操作角θに応じた第１操舵反力トルクＴｓ１と操作角速度Δθに応じた第２操舵反力トルクＴｓ２との加算値である。
　そして、第１操舵反力トルクＴｓ１は、操作角θの絶対値の増大に応じて増大する。
　一方、第２操舵反力トルクＴｓ２は、操作角速度Δθが零であるとき（換言すれば、操作角θが一定であるとき）は零に設定され、操作角速度Δθの絶対値が大きいときほど大きくなる。
　したがって、ステアリングホイール３１０の保持状態であって操作角速度Δθが零である時刻ｔ０から時刻ｔ２までの間、及び、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間の操作角速度Δθが零である状態では、操舵反力トルクＴｓ＝第１操舵反力トルクＴｓ１となり、操作角θに応じた操舵反力トルクＴｓに設定される。
　また、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間の操作角θが変化している状態では、操作角θの増大に応じて第１操舵反力トルクＴｓ１が増大変化し、更に、操作角速度Δθが零ではないので、第２操舵反力トルクＴｓ２は操作角速度Δθが大きくなるほど大きく設定され、第１操舵反力トルクＴｓ１よりも大きな操舵反力トルクＴｓが設定される。
　更に、第２操舵反力トルクＴｓ２は、ステアリングギア比Ｋｇが小さいときほど大きくなるため、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間の操作角θが変化している状態において、ステアリングギア比Ｋｇが第１ステアリングギア比Ｋｇ１であるときの操舵反力トルクＴｓは、ステアリングギア比Ｋｇが第２ステアリングギア比Ｋｇ２（Ｋｇ１＜Ｋｇ２）であるときの操舵反力トルクＴｓよりも大きくなる。
　これにより、ドライバがステアリングホイール３１０を回転操作している状態であって、ステアリングギア比Ｋｇが小さいときは、ステアリングギア比Ｋｇが大きいときに比べて操舵反力トルクＴｓが大きくなる。
　このように、操舵制御装置５００は、低速域において、ステアリングギア比Ｋｇを小さくすることでステアリングホイール３１０の持ち替えが頻発することを抑止し、また、ステアリングギア比Ｋｇを小さくしたときに、操舵角δが過剰に大きくなるようなステアリングホイール３１０の操作がなされることを、操舵反力トルクＴｓが大きくすることで抑止する。
　したがって、操舵制御装置５００は、車両１００の旋回半径が小さくなり過ぎることによって巻き込むような車両挙動が発生することを抑止でき、ドライバは車両１００をより適切に操縦することが可能となる。
　また、反力トルク算出部５５０は、例えば、車両１００が交差点に進入するときに、車速Ｖの低下に応じてステアリングギア比Ｋｇを減少させるが、係るステアリングギア比Ｋｇの減少変化に並行して、操作角速度Δθに応じた第２操舵反力トルクＴｓ２をステアリングギア比Ｋｇの減少に対して増大させる。
　したがって、車両１００が交差点に進入するときにステアリングギア比Ｋｇが減少しても、車両１００の旋回半径が小さくなり過ぎることが抑止され、車両１００が交差点を旋回するときのトレース性能が向上する。
　更に、反力トルク算出部５５０は、車両１００が旋回するときに、ドライバがステアリングホイール３１０を回転させている状態から保持する状態になると、セルフアライニングトルクの発生に対して操舵反力トルクＴｓを小さくする。
　これにより、旋回状態でのドライバの操作負荷を軽減できる。
［第２実施形態］
　図１２は、反力トルク算出部５５０の第２実施形態を示す機能ブロック図である。
　第２実施形態において、反力トルク算出部５５０は、第１実施形態と同様に、第１反力トルク算出部５５１、操作角速度算出部５５２、第２反力トルク算出部５５３、加算部５５４を有し、更に、操作方向判断部５５５を付加して構成される。
　操作方向判断部５５５は、操作角θの情報及び操作角速度Δθの情報を取り込み、操作角θ及び操作角速度Δθに基づき、切り増し（換言すれば、切り込み）と切り戻しとのいずれの方向にステアリングホイール３１０が操作されているかを判断し、操作方向を示す信号を出力する。
　操作方向判断部５５５は、操作角θがプラスでかつ操作角速度Δθがプラスであるときに切り増しを判定し、操作角θがマイナスでかつ操作角速度Δθがマイナスであるときに切り増しを判定する。
　また、操作方向判断部５５５は、操作角θがプラスでかつ操作角速度Δθがマイナスであるときに切り戻しを判定し、操作角θがマイナスでかつ操作角速度Δθがプラスであるときに切り戻しを判定する。
　第２反力トルク算出部５５３は、操作角速度Δθの情報、ステアリングギア比Ｋｇの情報に加え、操作方向判断部５５５から操作方向の情報を取り込み、これらの情報に基づき第２操舵反力トルクＴｓ２を算出する。
　ここで、第２反力トルク算出部５５３は、第１実施形態と同様に、操作角速度Δθに基づき操舵反力トルクＴｓ-Δθを求め、また、ステアリングギア比Ｋｇに基づき第２ゲインＧ２を求め、操舵反力トルクＴｓ-Δθに第２ゲインＧ２を乗算して第２操舵反力トルクＴｓ２を算出する。
　更に、第２反力トルク算出部５５３は、第２ゲインＧ２を、操作方向の情報、つまり、ステアリングホイール３１０の操作方向が切り増しと切り戻しとのいずれであるかによって切り替える。
　つまり、第２反力トルク算出部５５３は、ステアリングギア比Ｋｇが同じであっても、ステアリングホイール３１０の操作方向によって第２ゲインＧ２を異ならせ、結果的に第２操舵反力トルクＴｓ２の大きさをステアリングホイール３１０の操作方向によって変更する。
　図１３は、ステアリングギア比Ｋｇと第２ゲインＧ２との相関を示す図であって、図１３の実線は、切り増しのときに適用する第２ゲインＧ２を示し、図１３の点線は、切り戻しのときに適用する第２ゲインＧ２を示す。
　なお、第２反力トルク算出部５５３は、ステアリングギア比Ｋｇから第２ゲインＧ２を求めるテーブル（あるいは関数）として、切り増し用のテーブルと切り戻し用のテーブルとを備え、操作方向判断部５５５による判断結果に基づき参照するテーブルを切り替えることができる。
　第２反力トルク算出部５５３は、第２ゲインＧ２を、ステアリングギア比Ｋｇが小さくなるほど大きくし、かつ、切り戻しのときは切り増しのときに比べて大きくする。
　詳細には、ステアリングギア比Ｋｇの減少変化に対する第２ゲインＧ２の増大変化の傾きを切り戻しのときは切り増しのときに比べて大きくし、ステアリングギア比Ｋｇが低くなるほど、切り戻しのときの第２ゲインＧ２と切り増しのとき第２ゲインＧ２との差を大きくする。
　これにより、第２反力トルク算出部５５３は、切り戻しで操作角速度Δθが速くなる場合、切り増しのときに比べて第２操舵反力トルクＴｓ２引いては操舵反力トルクＴｓを大きくし、切り戻しにおいてステアリングホイール３１０の操作がラフになることを抑止する。
　つまり、ステアリングホイール３１０の切り戻しのときは、切り増し（換言すれば、切り込み）のときに比べて、ドライバによるステアリングホイール３１０の操作がラフになり易く、車両１００の旋回トレース性能が低下する場合がある。
　そこで、第２反力トルク算出部５５３は、操作角速度Δθに応じた第２操舵反力トルクＴｓ２を、切り戻し操作のときには切り増しのときに比べて大きくすることで、ステアリングホイール３１０の切り戻し操作に対する手応えをドライバに与える。
　これにより、切り戻しのときにステアリングホイール３１０の操作がラフになることが抑止され、車両１００の旋回トレース性能が向上する。
　なお、操作方向による第２ゲインＧ２の切り替え特性を、図１３の特性に限定するものではない。
　例えば、第２反力トルク算出部５５３は、切り戻し操作のときの第２ゲインＧ２と切り増し操作のときの第２ゲインＧ２との差を一定値としたり、極低速域において切り戻し操作のときの第２ゲインＧ２と切り増し操作のときの第２ゲインＧ２とを同じ値に設定したりすることができる。
［第３実施形態］
　図１４は、反力トルク算出部５５０の第３実施形態を示す機能ブロック図である。
　第３実施形態において、反力トルク算出部５５０は、第１実施形態と同様に、第１反力トルク算出部５５１、操作角速度算出部５５２、第２反力トルク算出部５５３、加算部５５４を有し、更に、変化リミッタ部５５６を付加して構成される。
　変化リミッタ部５５６は、第２反力トルク算出部５５３が操作角速度Δθ及びステアリングギア比Ｋｇに基づき算出した第２操舵反力トルクＴｓ２を取得し、取得した第２操舵反力トルクＴｓ２の変化を制限する処理を施し、処理後の第２操舵反力トルクＴｓ２を加算部５５４に出力する。
　詳細には、変化リミッタ部５５６は、演算周期の前回において加算部５５４に出力した第２操舵反力トルクＴｓ２と、第２反力トルク算出部５５３から今回取得した第２操舵反力トルクＴｓ２との差が上限値を上回る場合、第２操舵反力トルクＴｓ２の前回値との差が上限値となる第２操舵反力トルクＴｓ２を加算部５５４に出力する。
　係る演算処理によって、変化リミッタ部５５６は、加算部５５４が取り込む第２操舵反力トルクＴｓ２の単位時間当たりの変化量を上限値以下に制限する。
　反力アクチュエータ３３０による操舵反力トルクの制御に応答遅れがあると、実際の操舵反力トルクがオーバーシュートあるいはアンダーシュートし、実際の操舵反力トルクがオーバーシュートあるいはアンダーシュートすることで、ステアリングホイール３１０が戻される違和感をドライバが覚えることになる。
　ここで、変化リミッタ部５５６が、反力アクチュエータ３３０が追従できる範囲内で第２操舵反力トルクＴｓ２を変化させれば、実際の操舵反力トルクのオーバーシュートやアンダーシュートを抑制でき、操舵反力トルクの変化によるドライバの違和感を抑制できる。
　つまり、変化リミッタ部５５６の仕様（詳細には、第２操舵反力トルクＴｓ２の変化を制限する処理で用いる上限値）は、反力アクチュエータ３３０の応答遅れに応じて決定され、実際の操舵反力トルクのオーバーシュートやアンダーシュートを抑制できるように適合される。
　上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
　また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
　例えば、反力トルク算出部５５０は、図１２に示した操作方向判断部５５５と図１４に示した変化リミッタ部５５６との双方を備えることができる。
　また、加算部５５４が第１操舵反力トルクＴｓ１と第２操舵反力トルクＴｓ２とを加算して求めた操舵反力トルクＴｓの変化を制限して、反力アクチュエータ３３０に出力する変化リミッタ部を設けることができる。
　また、第２反力トルク算出部５５３における操作角速度Δθとステアリングギア比Ｋｇとに基づく第２操舵反力トルクＴｓ２の算出処理は、操作角速度Δθに基づき算出した操舵反力トルクＴｓ-Δθに、ステアリングギア比Ｋｇに応じた第２ゲインＧ２を乗算する処理に限定されず、上記実施形態と同等の特性で第２操舵反力トルクＴｓ２が得られる算出処理を適宜採用できる。
　例えば、第２反力トルク算出部５５３は、操作角速度Δθから第２操舵反力トルクＴｓ２を求める変換テーブル（あるいは関数）を、異なるステアリングギア比Ｋｇ毎に複数備え、そのときのステアリングギア比Ｋｇに基づき選択した変換テーブルを用いて、操作角速度Δθに対応する第２操舵反力トルクＴｓ２を求めることができる。
　また、ステアリング装置２００は、操舵入力装置３００を制御する第１電子制御装置と、操舵アクチュエータ装置４００を制御する第２電子制御装置とを個別に備えることができる。
　そして、例えば、操舵アクチュエータ装置４００を制御する第２電子制御装置が、ステアリングギア比可変部の機能を備え、操舵入力装置３００を制御する第１電子制御装置が、反力アクチュエータ制御部及び反力アクチュエータ出力量可変部の機能を備えることができる。
　１００…車両、１０１－１０４…車輪（タイヤ）、２００…ステアバイワイヤ式のステアリング装置、３００…操舵入力装置、３１０…ステアリングホイール（操舵操作入力部材）、３３０…反力アクチュエータ、３４０…操作角センサ、４００…操舵アクチュエータ装置、５００…操舵制御装置（制御装置）、５４０…ステアリングギア比算出部（ステアリングギア比可変部）、５５０…反力トルク算出部、５５１…第１反力トルク算出部、５５２…操作角速度算出部、５５３…第２反力トルク算出部（反力アクチュエータ制御部、反力アクチュエータ出力量可変部）、５５４…加算部、６２１－６２４…車輪速センサ

Claims (9)

  1. 　車両に取り付けられたステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　操舵入力装置であって、
    　操舵操作入力部材と、
    　前記操舵操作入力部材に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
    　を備える前記操舵入力装置と、
    　制御装置であって、
    　前記操舵操作入力部材の操作角に対する前記車両のタイヤの操舵角の比であるステアリングギア比を、前記車両の車速に応じて可変とするステアリングギア比可変部と、
    　前記反力アクチュエータの出力量を、前記操舵操作入力部材の操作角速度に応じて制御する反力アクチュエータ制御部と、
    　前記操作角速度に応じた前記反力アクチュエータの出力量を、前記ステアリングギア比に基づいて可変させる反力アクチュエータ出力量可変部と、
    　を備える前記制御装置と、
    　を有する、ステアバイワイヤ式のステアリング装置。
  2. 　請求項１に記載のステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　前記反力アクチュエータ出力量可変部は、
    　前記操作角速度に応じた前記反力アクチュエータの出力量を、前記ステアリングギア比が小さいときほど増大させる、
    　ステアバイワイヤ式のステアリング装置。
  3. 　請求項２に記載のステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　前記反力アクチュエータ制御部は、
    　前記操作角速度に応じた前記反力アクチュエータの出力量を、前記操作角速度が大きいときほど増大させる、
    　ステアバイワイヤ式のステアリング装置。
  4. 　請求項１に記載のステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　前記制御装置は、
    　前記操作角速度に応じた前記反力アクチュエータの出力量の変化を制限する変化リミッタ部を更に備える、
    　ステアバイワイヤ式のステアリング装置。
  5. 　請求項１に記載のステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　前記反力アクチュエータ制御部は、
    　前記操作角速度に応じた反力アクチュエータの出力量を、前記操作角速度が零であるときに零とし、前記操作角速度が大きいときほど増大させ、
    　前記反力アクチュエータ出力量可変部は、
    　前記ステアリングギア比が小さいときほど大きく設定するゲインで、前記操作角速度に応じた前記反力アクチュエータの出力量を可変させる、
    　ステアバイワイヤ式のステアリング装置。
  6. 　請求項１に記載のステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　前記制御装置は、
    　前記操舵操作入力部材の操作方向が切り増しと切り戻しとのいずれであるかを判断する操作方向判断部を更に備え、
    　前記反力アクチュエータ出力量可変部は、
    　前記操作角速度に応じた前記反力アクチュエータの出力量を、前記ステアリングギア比が小さいときほど増大させるとともに、前記操舵操作入力部材の切り戻しのときは、切り増しのときよりも大きくする、
    　ステアバイワイヤ式のステアリング装置。
  7. 　請求項１に記載のステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　前記反力アクチュエータ制御部は、
    　前記車両の車速及び前記操舵操作入力部材の操作角に応じた前記反力アクチュエータの出力量の指令値と、前記操作角速度に応じた前記反力アクチュエータの出力量の指令値との加算値に基づき、前記反力アクチュエータの出力量を制御する、
    　ステアバイワイヤ式のステアリング装置。
  8. 　請求項１に記載のステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　前記ステアリングギア比可変部は、
    　前記車両の車速が小さいときほど前記ステアリングギア比を減少させ、
    　前記反力アクチュエータ制御部は、
    　前記操作角速度に応じた反力アクチュエータの出力量を、前記操作角速度が小さいときほど減少させ、前記操作角速度が大きいときほど増大させ、
    　前記反力アクチュエータ出力量可変部は、
    　前記ステアリングギア比が小さいときほど大きく設定するゲインで、前記操作角速度に応じた前記反力アクチュエータの出力量を可変させる、
    　ステアバイワイヤ式のステアリング装置。
  9. 　請求項１に記載のステアバイワイヤ式のステアリング装置であって、
    　前記反力アクチュエータ出力量可変部は、
    　前記ステアリングギア比が所定値より小さいときに、前記操作角速度に応じた前記反力アクチュエータの出力量を、前記操作角速度が大きいときほど増大させ、
    　前記ステアリングギア比が前記所定値より大きいときに、前記操作角速度に応じた前記反力アクチュエータの出力量を、前記操作角速度が大きいときほど減少させる、
    　ステアバイワイヤ式のステアリング装置。
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