ステアバイワイヤシステム
【課題】 操舵反力を路面の状況に対して敏感にも不感にも調整することが可能なステアバイワイヤシステムを提供する。
【解決手段】 本発明のステアバイワイヤシステム１０によれば、路面反力に応じて決定される第１の操舵反力構成値Ｈｃ１と、ハンドル又は転舵輪の操転舵位置に応じて決定される第２の操舵反力構成値Ｈｃ２との両方から、それぞれ重み付けゲインＧ１，Ｇ２を介して操舵反力指令値Ｈを生成し、重み付けゲインの配分を路面の状況に応じて適宜変更する。
【解決手段】 本発明のステアバイワイヤシステム１０によれば、路面反力に応じて決定される第１の操舵反力構成値Ｈｃ１と、ハンドル又は転舵輪の操転舵位置に応じて決定される第２の操舵反力構成値Ｈｃ２との両方から、それぞれ重み付けゲインＧ１，Ｇ２を介して操舵反力指令値Ｈを生成し、重み付けゲインの配分を路面の状況に応じて適宜変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のハンドルと１対の転舵輪との間を機械的に切り離し、ハンドルの操作に応じて転舵モータにより転舵輪を転舵すると共に、ハンドルの操作に対する操舵反力を反力モータにより発生させるステアバイワイヤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の車両では、走行中にハンドルを切って転舵輪を中立点（車両を直進させるための位置）から転舵させると、転舵輪を中立点に戻すための路面反力（この場合の路面反力は、「セルフアライニングトルク」と言われている）が作用する。そして、ハンドルと転舵輪との間が機械的に連結された操舵システム（以下、「従来車両の操舵システム」という）では、機械的な伝達系を通して路面反力がハンドルに伝達され、これを運転者はハンドルの操作に対する操舵反力として受ける。
【０００３】
ステアバイワイヤシステムにおいても、運転者が、ハンドルの操作に対する操舵反力を受けるようにすることが望まれている。そのために、従来のステアバイワイヤシステムは、車両の操舵位置や車速などの情報を基に、人工的に操舵反力を生成していた（例えば、特許文献１参照、以下、この方式を「従来のステアバイワイヤ方式１」という）、あるいは、特許文献２の請求項１、特許文献３の請求項３のように、車両の操舵輪が路面から受ける反力を検出し、その検出した路面反力に応じて操舵反力を生成していた（以下、この方式を「従来のステアバイワイヤ方式２」という）。
【特許文献１】特開２００２−１４５０９９号公報（請求項１、段落［００２６］〜［００２９］）
【特許文献２】特開２００３−８１１１１号公報（請求項１，２、段落［００２１］、［００２６］）
【特許文献３】特開２００４−３４９２３号公報（請求項３，８、段落［００３３］〜［００６７］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ステアバイワイヤシステムでは、一般に、１対の転舵輪の間に差し渡された転舵輪間シャフトと転舵モータとの間に、ボールネジ機構又はラックアンドピニオン機構を備えた構成になっており、これらの機構には機械的な摩擦が存在している。この摩擦は、従来車両の操舵システムにおいては、ハンドルが中立位置に戻る場合に抵抗として作用し、ハンドル戻りが悪化する原因となっているが、同様の現象は特許文献２の請求項１、特許文献３の請求項３，８に例示される従来のステアバイワイヤ方式２でも発生し、問題となる。
一方、特許文献１に例示される従来のステアバイワイヤ方式１では、このような摩擦に起因するハンドル戻り悪化の現象は生じないが、その反面、従来車両の操舵システムが有している、路面反力に直接対応した操舵反力が得られず、ドライバに路面状況が伝達されないという問題がある。
この従来のステアバイワイヤ方式１の問題を解決するための従来例としては、特許文献２の請求項２に記載されているように、従来のステアバイワイヤ方式１による操舵反力に対して、従来のステアバイワイヤ方式２による路面外乱を反映した操舵反力を加える手法がある。しかしながら、この従来例では、従来のステアバイワイヤ方式１，２による操舵反力を単純に加算しただけであるので、両者の特徴が十分活かされず、従来車両の操舵システムと比較すると操舵フィーリングが劣っていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、路面反力に直接対応した操舵反力を適度に与えることによって従来車両の操舵システムと同等の操舵フィーリングを確保しつつ、ハンドル戻りを改善し、かつ、操舵反力を路面の状況に対して敏感にも不感にも調整することが可能なステアバイワイヤシステムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１の発明に係るステアバイワイヤシステムは、車両のハンドルと１対の転舵輪との間を機械的に切り離し、ハンドルの操作に応じて転舵モータにより転舵輪を転舵すると共に、ハンドルの操作に対する操舵反力を反力モータにより発生させるステアバイワイヤシステムにおいて、転舵輪が路面から受ける路面反力を検出するための路面反力検出手段と、路面反力検出手段が検出した路面反力に応じて、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１を決定する第１の構成値決定手段と、ハンドル又は転舵輪が中立点からオフセットした操転舵位置を検出するための操転舵位置検出手段と、操転舵位置検出手段が検出した操転舵位置に応じて、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２を決定する第２の構成値決定手段と、第１のゲインをＧ１とし、第２のゲインをＧ２とし、所定の定数をＣとし、Ｇ１≦Ｃ，Ｇ２≦Ｃ，Ｇ１＋Ｇ２＝Ｃを満たすように第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２を決定し、かつ、それら第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２を用いて、反力モータに操舵反力を発生させるための操舵反力指令値Ｈを、Ｈ＝Ｇ１・Ｈｃ１＋Ｇ２・Ｈｃ２より生成する指令値生成手段とが備えられたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２は、操転舵位置が所定の範囲を超える場合に一定値となると共に、指令値生成手段は、第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２をＧ１＝Ｇ２＝１として、操舵反力指令値Ｈを、第１及び第２の操舵反力構成値Ｈｃ１，Ｈｃ２を用いて、次式Ｈ＝Ｈｃ１＋Ｈｃ２より生成するところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、指令値生成手段は、第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２を、車両の挙動、又は、路面状態に応じて変更するように構成されたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、車両の上下方向の加速度、又は、車両に備えたサスペンションの変動を検出する車両挙動検出手段を備え、指令値生成手段は、車両挙動検出手段が検出した車両の上下方向の加速度又はサスペンションの変動が大きくなるに従って、第１のゲインＧ１を小さくするように構成されたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、車両の上下方向の加速度、又は、車両に備えたサスペンションの変動を検出する車両挙動検出手段を備え、指令値生成手段は、車両挙動検出手段が検出した車両の上下方向の加速度又はサスペンションの変動が大きくなるに従って、第１のゲインＧ１を大きくするように構成されたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステムにおいて、一対の転舵輪の間には、転舵輪間シャフトが差し渡され、転舵輪間シャフトと転舵モータとの間には、転舵モータの出力回転を、転舵輪間シャフトの直動運動に変換するためのラックアンドピニオン機構又はボールネジ機構が備えられ、操転舵位置検出手段は、転舵輪間シャフトの直動位置を操転舵位置として検出するように構成されたところに特徴を有する。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステムにおいて、第２の構成値決定手段は、操転舵位置と、操転舵位置の時間微分値とに応じて第２の操舵反力構成値を決定するように構成されたところに特徴を有する。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステムにおいて、第２の構成値決定手段は、操転舵位置と、車速とに応じて第２の操舵反力構成値を決定するように構成されたところに特徴を有する。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステムにおいて、第２の構成値決定手段は、操転舵位置と、操転舵位置の時間微分値と、車速とに応じて第２の操舵反力構成値を決定するように構成されたところに特徴を有する。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項９に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、車速と第１係数とを予め対応させた第１データマップと、車速と第２係数とを予め対応させた第２データマップとを備え、操転舵位置をθとし、操転舵位置の時間微分値をωとし、車速をＶとし、車速Ｖから決定される第１係数をＫ（Ｖ）とし、車速Ｖから決定される第２係数をＤ（Ｖ）とし、第２の操舵反力構成値をＨｃ２とすると、第２の構成値決定手段は、次式、Ｈｃ２＝Ｋ（Ｖ）・θ＋Ｄ（Ｖ）・ω、によって操舵反力構成値Ｈｃ２を決定するように構成されたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１６】
［請求項１の発明］
請求項１の構成によれば、路面反力に応じて決定される第１の操舵反力構成値Ｈｃ１と、ハンドル又は転舵輪の操転舵位置に応じて決定される第２の操舵反力構成値Ｈｃ２との両方から、それぞれ重み付けゲインＧ１，Ｇ２を介して操舵反力指令値Ｈを生成するので、路面反力に直接対応した操舵反力を重み付けゲインＧ１を介して与えることにより、路面反力に含まれる路面の状況に関する情報を適度に運転者に伝達すると共に、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２によって、摩擦の影響を受けずにハンドルを中立位置に戻すことが可能となる。さらに、路面反力に含まれる路面の状況に関する情報の伝達量はゲインＧ１により調整可能であり、情報伝達量を多くしたい場合はゲインＧ１を大きくし、伝達量を減らして路面に対するハンドルを不感にしたい場合はＧ１を小さな値にすればよい。
【００１７】
［請求項２の発明］
請求項２の構成によれば、請求項１に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、操舵反力構成値Ｈは第１の操舵反力構成値Ｈｃ１による路面反力に直接対応した操舵反力を主体とし、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２はハンドル戻りを円滑に実行するための最小限の操舵反力を与える役割を受け持つように構成されているので、良好なハンドル戻りを確保しつつ、路面反力に直接対応した操舵反力を主体とした、従来車両と同等の操舵フィーリングを得ることができる。
【００１８】
［請求項３の発明］
請求項３の構成によれば、第１及び第２の操舵反力構成値Ｈｃ１，Ｈｃ２に対するゲインＧ１，Ｇ２の重み付け配分を車両の挙動、又は、路面状態に応じて適宜変更する構成にすることができる。
【００１９】
［請求項４の発明］
請求項４の構成によれば、車両の上下方向の加速度又はサスペンションの変動が大きくなった場合に、第１のゲインＧ１が小さくなり、操舵反力指令値Ｈのうち第１の操舵反力構成値Ｈｃ１（路面反力に応じて決定される値）に対する重み付けが小さくなる。これにより、路面の凹凸による振動が、操舵反力指令値Ｈに反映されることが規制され、運転者がハンドルを通して振動を受け難くなり、快適な操舵フィーリングを提供することが可能になる。
【００２０】
［請求項５の発明］
請求項５の構成によれば、車両の上下方向の加速度又はサスペンションの変動が大きくなった場合に、第１のゲインＧ１が大きくなり、操舵反力指令値Ｈのうち第１の操舵反力構成値Ｈｃ１（路面反力に応じて決定される値）に対する重み付けが大きくなる。これにより、運転者にハンドルを通して路面の凹凸に関する情報を伝えることができる。
【００２１】
［請求項６の発明］
操転舵位置を検出するための操転舵位置検出手段は、ハンドル又は転舵輪の舵角を操転舵位置として検出する構成であってもよいし、請求項６の発明のように、１対の転舵輪の間に差し渡された転舵輪間シャフトの直動位置を操転舵位置として検出するような構成であってもよい。
【００２２】
［請求項７〜１０の発明］
請求項７乃至１０の構成によれば、操転舵位置と操転舵位置の時間微分値、あるいは操転舵位置と車速、あるいは操転舵位置と操転舵位置の時間微分値と車速によって、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２を操転舵位置だけでなく、運転者の操舵状態や車両の走行状態に応じてきめ細かく設定することが可能となり、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１による操舵反力成分がゲインＧ１によって小さく抑えられている場合に、運転者に適切な操舵反力を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。図１には、本発明に係るステアバイワイヤシステム１０の全体構成が示されている。このステアバイワイヤシステム１０では、ハンドル１１と転舵輪５０，５０とが機械的に切り離されている。まずは、転舵輪５０，５０側の部品に関して説明する。１対の転舵輪５０，５０の間には、転舵輪間シャフト１６が差し渡され、その転舵輪間シャフト１６の両端に連結されたタイロッド１７，１７が各転舵輪５０，５０に連結されている。
【００２４】
転舵輪間シャフト１６は、筒形ハウジング１８の内部に挿通され、その筒形ハウジング１８が車両の本体に固定されている。筒形ハウジング１８の軸方向の中間部分には大径部１８Ｄが備えられ、その大径部１８Ｄに転舵モータ１９が内蔵されている。転舵モータ１９は、筒形ハウジング１８の内面に嵌合固定されたステータ２０と、ステータ２０の内側に遊嵌された筒状のロータ２１とを備えてなり、転舵輪間シャフト１６はロータ２１の内側を貫通している。また、ロータ２１は、軸方向に移動不能になっている。さらに、筒形ハウジング１８のうち大径部１８Ｄの一端には、ロータ２１の回転位置を検出するための回転位置センサ２５（例えば、エンコーダ）が設けられている。
【００２５】
ロータ２１の内面には、ボールナット２２が組み付けられている。また、転舵輪間シャフト１６の軸方向の中間部分にはボールネジ部２３が形成されている。これらボールナット２２とボールネジ部２３とからボールネジ機構２４が構成され、ロータ２１と共にボールナット２２が回転すると、筒形ハウジング１８に対してボールネジ部２３が直動し、これにより転舵輪５０，５０が転舵する。なお、操舵輪５０，５０の近傍には、車速センサ２７が備えられている。
【００２６】
次に、ハンドル１１側の部品に関して説明する。ハンドル１１の中心から延びたステアリングシャフト１２の先端部は、ギヤボックス３０の内部に突入しており、そのギヤボックス３０内においてステアリングシャフト１２の先端にウォームホイール１２Ｗが固定されている。また、ギヤボックス３０には、反力モータ３１が固定されており、その反力モータ３１のロータ回転軸の一端にウォームギヤ３１Ｗが取り付けられている。そして、ギヤボックス３０内でこれらウォームギヤ３１Ｗとウォームホイール１２Ｗとが噛合している。これにより、ハンドル１１の操舵に対する反力を、反力モータ３１により適宜変更することが可能になっている。また、ステアリングシャフト１２のうちハンドル１１側の端部には、ハンドル１１にかかった操舵反力Ｔを検出するためのトルクセンサ３３が備えられている。さらに、反力モータ３１には、反力モータ３１の出力軸の回転位置を検出するための回転位置センサ３２（例えば、エンコーダ）が備えられている。
【００２７】
次に、ステアバイワイヤシステム１０の制御について説明する。このステアバイワイヤシステム１０は、制御装置４０によって制御される。制御装置４０は、図２に示した制御プログラムＰＧ１を所定周期で実行することで、転舵モータ１９を駆動するための位置指令値Ｐと、反力モータ３１を駆動するための操舵反力指令値Ｈとを生成して、それぞれ転舵モータ駆動回路４１と反力モータ駆動回路４２とに出力する。具体的には、制御プログラムＰＧ１が実行されると、制御装置４０は、車速センサ２７、回転位置センサ２５，３２の各センサの検出結果を取り込む（Ｓ１）。
【００２８】
次いで、転舵モータ１９の回転位置センサ２５の検出結果を、転舵輪間シャフト１６の直動位置Ｘに換算すると共に、反力モータ３１の回転位置センサ３２の検出結果をハンドル１１の操舵角θ１に換算する（Ｓ２）。ここで、直動位置Ｘ及び操舵角θ１は、共に、本発明に係る「操転舵位置」に相当し、ハンドル１１及び転舵輪５０が中立点に位置した状態（車両が直進する状態）では、これら直動位置Ｘ及び操舵角θ１は共に「０」となり、ハンドル１１及び転舵輪５０が中立点からオフセットした状態（車両が旋回可能な状態）では、「０」からオフセットした値になる。
【００２９】
次いで、転舵モータ用データ処理（Ｓ３）を実行する。図３に示すように、転舵モータ用データ処理（Ｓ３）では、予め設定された伝達比Ｒと、ハンドル１１の操舵角θ１とから操舵輪５０の目標転舵角θ２をθ２＝Ｒ・θ１として求め、その目標転舵角θ２に転舵輪５０の舵角を一致させるための転舵モータ１９の位置指令値Ｐを決定する（Ｓ３１）。なお、伝達比Ｒは一定値である必要はなく、前記特許文献３に例示されているように、車速Ｖに対応して変化する値であってもよい。
【００３０】
そして、位置指令値Ｐを転舵モータ駆動回路４１に出力する（Ｓ３２）。すると、転舵モータ駆動回路４１（図１参照）は、転舵モータ１９の回転位置センサ２５が検出した回転位置と位置指令値Ｐとの偏差に応じた駆動電流Ｉｂを転舵モータ１９に流す。これにより、転舵輪５０が目標転舵角まで転舵される。
【００３１】
転舵モータ用データ処理（Ｓ３）が終了すると、図２に示すように、反力モータ用データ処理（Ｓ４）が実行される。反力モータ用データ処理（Ｓ４）では、図４に示すように、まず、路面反力を検出するための路面反力検出処理（Ｓ１１：本発明に係る「路面反力検出手段」に相当する）を行う。ここで、路面反力とは、転舵輪５０の転舵に対して路面から受ける反力であり、転舵輪５０の転舵動作と連動する部品にかかる力として検出することができる。その一例として転舵輪間シャフト１６の軸力として路面反力を求めることができる。そこで、転舵輪間シャフト１６に対し、軸方向に係る力に関する運動方程式を立てると以下の式（１）のようになる。
【００３２】
Ｍ・（ｄ２Ｘ／ｄｔ２）＝ｕ−（Ｗ−ｆ２） ・・・・・・・・・・・・（１）
【００３３】
上記式（１）のうち、Ｍは、転舵輪間シャフト１６の質量であり、（ｄ２Ｘ／ｄｔ２）は、直動位置Ｘの二階時間微分値、即ち、転舵輪間シャフト１６の加速度であり、ｕは転舵モータ１９の駆動力（以下、単に「モータ駆動力ｕ」という）であり、Ｗは路面反力であり、ｆ２はボールネジ機構等に含まれる機械的な摩擦力である。そして、路面反力検出処理（Ｓ１１）では、モータ駆動力ｕと加速度（ｄ２Ｘ／ｄｔ２）とを、転舵輪間シャフト１６の直動位置Ｘに基づいて演算し、かつ、質量Ｍを予め定められた定数として、その値を上記式（１）に代入して、路面反力Ｗと摩擦力ｆ２との差Ｗ２＝（Ｗ−ｆ２）（以下、Ｗ２を「路面反力推定値」という」を求める。
【００３４】
具体的には、図５に示すように、路面反力検出処理（Ｓ１１）を実行すると、制御装置４０は、操舵角θ１と伝達比Ｒと所定のデータ変換用定数Ｊとを乗じて、転舵輪間シャフト１６の目標直動位置Ｘｒｅｆを求める（Ｓ１１０）。次いで、直動位置Ｘと、目標直動位置Ｘｒｅｆとの位置偏差Ｘ１を求め（Ｓ１１１）、さらに、その位置偏差Ｘ１の一階時間微分値Ｘ２を求める（Ｓ１１２）。そして、位置偏差Ｘ１に所定の定数Ｇ１１を乗じたものと、一階時間微分値Ｘ２に所定の定数Ｇ１２を乗じたものとの和を、モータ駆動力ｕとして求める（Ｓ１１３）。
【００３５】
次いで、直動位置Ｘの二階時間微分値である加速度（ｄ２Ｘ／ｄｔ２）に転舵輪間シャフト１６の質量Ｍを乗じて慣性力ｆ１を求める（Ｓ１１４）。そして、上記式（１）に基づき、モータ駆動力ｕから、慣性力ｆ１を減じて、路面反力推定値Ｗ２を求める（Ｓ１１５）。
【００３６】
路面反力検出処理（Ｓ１１）が終了すると、図４に示すように、第１の構成値決定処理（Ｓ１２：本発明に係る「第１の構成値決定手段」に相当する）が実行される。すると、図６に示すように、第１構成値決定マップＭＰ１（図７参照）に基づいて、車速Ｖ及び路面反力推定値Ｗ２から第１の操舵反力構成値Ｈｃ１が決定される（Ｓ１２１）。ここで、第１構成値決定マップＭＰ１には、図７に示すように、車速Ｖ毎に分けて、路面反力推定値Ｗ２と第１の操舵反力構成値Ｈｃ１とを対応させて記憶されている。そして、車速Ｖが大きくなるに従って、路面反力推定値Ｗ２に対応する第１の操舵反力構成値Ｈｃ１が大きくなるように設定されている。また、各車速Ｖ毎では、路面反力推定値Ｗ２が大きくなるに従って、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１が大きくなるように設定されている。
【００３７】
第１の構成値決定処理（Ｓ１２）が終了すると、図４に示すように、第２の構成値決定処理（Ｓ１３：本発明に係る「第２の構成値決定手段」に相当する）が実行される。第２の構成値決定処理（Ｓ１３）が実行されると、図８に示すように、第２構成値決定マップＭＰ２（図９参照）に基づいて、転舵輪間シャフト１６の直動位置Ｘから第２の操舵反力構成値Ｈｃ２が決定される（Ｓ１３１）。ここで、第２構成値決定マップＭＰ２は、図９に示すように、直動位置Ｘと第２の操舵反力構成値Ｈｃ２とが対応させて記憶されており、直動位置Ｘの０点（ハンドル１１及び転舵輪５０の中立点）の近傍では、直動位置Ｘに比例して第２の操舵反力構成値Ｈｃ２が変化し、直動位置Ｘの絶対値が所定値より大きくなると、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２が機械系摩擦力ｆ２の操舵トルク換算値Ｔｆ２よりわずかに大きい値である一定の上限値に維持されるように設定されている。
【００３８】
第２の構成値決定処理（Ｓ１３）が終了すると、図４に示すように、指令値生成処理（Ｓ１４：本発明に係る「指令値生成手段」に相当する）が実行される。すると図１０及び下記式（２）の如く、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１に第１のゲインＧ１を乗じたものと、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２に第２のゲインＧ２を乗じたものとの和として、操舵反力指令値Ｈが求められる（Ｓ１４１）。
【００３９】
Ｈ＝Ｇ１・Ｈｃ１＋Ｇ２・Ｈｃ２ ・・・・・・・・・・・・・・（２）
【００４０】
詳細には、本実施形態では、Ｇ１＝Ｇ２＝１に設定されており（本発明に係る「請求項２」に相当する）、操舵反力指令値Ｈは、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１と第２の操舵反力構成値Ｈｃ２との和として求められる。そして、指令値生成処理（Ｓ１４）が終了すると、図４に示すように、操舵反力指令値Ｈが反力モータ駆動回路４２に出力される（Ｓ１５）。すると、反力モータ駆動回路４２（図１参照）は、操舵反力指令値Ｈに応じた駆動電流Ｉａを反力モータ３１に流し、これによりハンドル１１に所定の操舵反力が付与される。また、反力モータ駆動回路４２は、トルクセンサ３３により検出したトルクＴと操舵反力指令値Ｈとが一致するようにフィードバック制御を行う。
【００４１】
制御プログラムＰＧ１に関する説明は以上である。なお、本実施形態では、制御プログラムＰＧ１を実行することで、図１１のブロック図に示した制御系が構成される。
【００４２】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態のステアバイワイヤシステム１０では、路面反力推定値Ｗ２に応じて決定される第１の操舵反力構成値Ｈｃ１により、従来車両の操舵システムと同等に、路面反力を反映した操舵反力がハンドル１１に与えられる。一方、操舵輪間シャフト１６の直動位置Ｘに応じて決定される第２の操舵反力構成値Ｈｃ２は、直動位置Ｘが中立点（即ち、ハンドル１１及び転舵輪５０の操転舵位置が中立点）にある場合は「０」となり、中立点の近傍では直動位置Ｘに比例して第２の操舵反力構成値Ｈｃ２が増加し、直動位置Ｘの絶対値が所定値より大きくなると、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２は機械系摩擦力ｆ２の操舵トルク換算値Ｔｆ２よりわずかに大きい値に維持されるので、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２によりボールネジ機構等の機械系摩擦力ｆ２は打ち消され、良好なハンドル戻りが実現される。
【００４３】
このように、本実施形態のステアバイワイヤシステム１０によれば、路面反力推定値Ｗ２に応じて決定される第１の操舵反力構成値Ｈｃ１により、従来車両の操舵システムと同等の操舵反力を与えると共に、ハンドル１１及び転舵輪５０の操転舵位置の代用値（直動位置Ｘ）に応じて決定され、直動位置Ｘの絶対値が所定値より大きくなると一定値となる第２の操舵反力構成値Ｈｃ２により、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１によって得られる従来車両の操舵システムと同等の操舵フィーリングを損なうことなく、ボールネジ機構等の機械系摩擦力ｆ２を打ち消して良好なハンドル戻りを実現することができる。
【００４４】
［第２実施形態］
本実施形態は、図１２〜図１７に示されており、前記第１実施形態とは第２の構成値決定処理（Ｓ２００）と指令値生成処理（Ｓ３００）の構成が異なる。以下、第１実施形態と異なる構成に関してのみ説明する。
【００４５】
図１２に示すように、本実施形態における第２の構成値決定処理（Ｓ２００）が実行されると、第１係数決定マップＭＰ４（図１３参照）に基づいて車速Ｖから第１係数Ｋ（Ｖ）が決定される（Ｓ２０１）。次いで、第２係数決定マップＭＰ５（図１４参照）に基づいて、車速Ｖから第２係数Ｄ（Ｖ）が決定される。
【００４６】
ここで、第１係数決定マップＭＰ４は、図１３に示すように車速Ｖが大きくなるに従って第１係数Ｋ（Ｖ）が大きくなるように設定されている。また、第２係数決定マップＭＰ５も同様に、車速Ｖが大きくなるに従って第２係数Ｄ（Ｖ）が大きくなるように設定されている（図１４参照）。そして、下記式（３）に示すように、上記第１係数Ｋ（Ｖ）とハンドル１１の操舵角θ１との積と、第２係数Ｄ（Ｖ）と操舵角θ１の一階時間微分値ωとの積の和を、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２として求める（Ｓ２０３）。
【００４７】
Ｈｃ２＝Ｋ（Ｖ）・θ１＋Ｄ（Ｖ）・ω ・・・・・・・・・・・・・（３）
【００４８】
また、本実施形態では、指令値生成処理（Ｓ３００）が実行されると、図１５に示すように、ゲイン決定マップＭＰ６（図１６参照）に基づいて、車両の上下加速度Ａｈから第１のゲインＧ１が決定される（Ｓ３０１）。なお、本実施形態では、車両の上下加速度Ａｈは、車両に備えた加速度ピックアップによって実測され、制御装置４０に取り込まれている。
【００４９】
次いで、定数「１」から第１のゲインＧ１を引いて第２のゲインＧ２（＝１−Ｇ１）を求める（Ｓ３０２）。そして、下記式（４）に示すように、第１のゲインＧ１と第１の操舵反力構成値Ｈｃ１との積と、第２のゲインＧ２と第２の操舵反力構成値Ｈｃ２との積の和を、操舵反力指令値Ｈとして求める（Ｓ３０３）。
【００５０】
Ｈ＝Ｇ１・Ｈｃ１＋Ｇ２・Ｈｃ２ ・・・・・・・・・（４）
【００５１】
本実施形態と前記第１実施形態との相違点は以上である。なお、本実施形態では、制御プログラムを実行することで、図１７のブロック図に示した制御系が構成される。
【００５２】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態のステアバイワイヤシステムによれば、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１と第２の操舵反力構成値Ｈｃ２とから操舵反力指令値Ｈを生成するにあたり、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１と第２の操舵反力構成値Ｈｃ２との重み付けを適宜変更して、操舵フィーリングを調整することができる。具体的には、例えば、未舗装路面の走行時のように、車両の上下加速度Ａｈが大きな場合には、第１のゲインＧ１が小さくなり、操舵反力指令値Ｈのうち第１の操舵反力構成値Ｈｃ１（路面反力推定値Ｗ２に応じて決定される値）に対する重み付けが小さくなる。これにより、未舗装道路における凹凸による振動が、操舵反力指令値Ｈに反映されることが規制され、運転者がハンドル１１を通して振動を受け難くなり、快適な操舵フィーリングを提供することが可能になる。
【００５３】
また、本実施形態では、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２に、操舵角θ１の一階時間微分値ωを含めたことで、減衰効果を与えてハンドル１１のバネ的な動きを抑え、操舵フィーリングに落ち着きを与えることができる。
【００５４】
さらに、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２に、車速Ｖに応じて増加する第１及び第２の係数Ｋ（Ｖ）、Ｄ（Ｖ）を含めたことで、車速Ｖの変化に応じて第２の操舵反力構成値Ｈｃ２も変化する。即ち、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１だけでなく、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２も車速Ｖに対応して可変とすることにより、どの様な車速において、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１，第２の操舵反力構成値Ｈｃ２の重み付けゲインＧ１，Ｇ２の配分を路面状況に応じて変更しても、一方の操舵反力構成値の減少を他方の操舵反力構成値によって適切に補うことが可能となるので、操舵フィーリングの調整をより良好に行うことができる。
【００５５】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００５６】
（１）前記第１実施形態では、転舵輪間シャフト１６の位置偏差等に基づいて路面反力推定値Ｗ２を検出していたが、ボールネジ機構等に含まれる機械系摩擦の測定実績から経験的に求められる摩擦力代表値ｆ３（ｆ３≒ｆ２）を用いて、Ｗ３＝Ｗ２＋ｆ３として路面反力補正値Ｗ３（Ｗ３≒Ｗ）を検出してもよい。また、路面反力Ｗを操舵輪間シャフト１６に取り付けた軸力センサを用いて直接検出してもよい。さらに、外乱オブザーバの手法（例えば、前記特許文献３の［００４６］〜［００５７］）を用いて路面反力を検出してもよい。あるいは、転舵モータ１９に流した駆動電流Ｉｂ（図１参照）を、路面反力の代用値としてもよい。この場合、所定のマップ（図示せず）に基づき、転舵モータ１９の駆動電流Ｉｂから第１の操舵反力構成値Ｈｃ１を決定すればよい。
【００５７】
（２）前記第１実施形態のボールネジ機構２４に代えて、ラックアンドピニオン機構により、転舵モータ１９の出力回転を転舵輪５０の転舵動作に変換してもよい。
【００５８】
（３）前記第２実施形態では、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２を、ハンドル１１の操舵角θ１と、操舵角θ１の一階時間微分値ωとから演算していたが（上記式（３）参照）、下記式（５）のように、転舵輪間シャフト１６の直動位置Ｘと、直動位置Ｘの一階時間微分値（ｄｘ／ｄｔ）と、所定の単位換算係数ｑ１，ｑ２とから第２の操舵反力構成値Ｈｃ２を演算する構成としてもよい。また、下記式（６）のように、操舵角θ１と、直動位置Ｘの一階時間微分値（ｄｘ／ｄｔ）と、所定の単位換算係数ｑ２とから第２の操舵反力構成値Ｈｃ２を演算してもよいし、さらには、下記式（７）のように、直動位置Ｘと、操舵角θ１の一階時間微分値ωと、所定の単位換算係数ｑ１とから第２の操舵反力構成値Ｈｃ２を演算してもよい。
Ｈｃ２＝Ｋ（Ｖ）・ｑ１・Ｘ＋Ｄ（Ｖ）・ｑ２・（ｄｘ／ｄｔ） ・・・・（５）
Ｈｃ２＝Ｋ（Ｖ）・θ１＋Ｄ（Ｖ）・ｑ２・（ｄｘ／ｄｔ） ・・・・・・（６）
Ｈｃ２＝Ｋ（Ｖ）・ｑ１・Ｘ＋Ｄ（Ｖ）・ω ・・・・・・・・・（７）
【００５９】
（４）前記第２実施形態では、車両の上下方向の加速度Ａｈに応じて第１のゲインＧ１を決定していたが、サスペンションの変動に応じて、第１のゲインＧ１を決定する構成にしてもよい。
【００６０】
（５）前記第２実施形態では、車両の上下方向の加速度Ａｈが大きくなるに従って、第１のゲインＧ１が小さくなるように構成されていたが、車両の上下方向の加速度Ａｈが大きくなるに従って、第１のゲインＧ１が大きくなるように構成してもよい。この構成によれば、凹凸が大きな路面を走行中に、操舵反力指令値Ｈのうち第１の操舵反力構成値Ｈｃ１（路面反力に応じて決定される値）に対する重み付けが大きくなり、運転者にハンドルを通して路面の凹凸に関する情報を伝えることができる。
【００６１】
（６）前記第２実施形態では、車両の上下方向の加速度Ａｈに応じて第１のゲインＧ１を決定していたが、図１８に示すように、上下方向の振動の周波数ｆに応じて、加速度Ａｈと第１のゲインＧ１との対応関係を特定したマップを設け、これら周波数ｆと加速度Ａｈの両方に基づいて第１のゲインＧ１を決定する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るステアバイワイヤシステムの概念図
【図２】操舵系メインプログラムのフローチャート
【図３】転舵モータ用データ処理のフローチャート
【図４】反力モータ用データ処理のフローチャート
【図５】路面反力検出処理のフローチャート
【図６】第１の構成値決定処理のフローチャート
【図７】第１の構成値決定マップの概念図
【図８】第２の構成値決定処理のフローチャート
【図９】第２の構成値決定マップの概念図
【図１０】指令値生成処理のフローチャート
【図１１】ステアバイワイヤシステム全体のブロック線図
【図１２】第２実施形態に係る第２の構成値決定処理のフローチャート
【図１３】第１係数決定マップの概念図
【図１４】第２係数決定マップの概念図
【図１５】指令値生成処理のフローチャート
【図１６】ゲイン決定マップの概念図
【図１７】ステアバイワイヤシステム全体のブロック線図
【図１８】周波数と加速度とによるゲイン決定マップの概念図
【符号の説明】
【００６３】
１０ ステアバイワイヤシステム
１１ ハンドル
１６ 転舵輪間シャフト
１９ 転舵モータ
２４ ボールネジ機構
２７ 車速センサ
３１ 反力モータ
４０ 制御装置
４１ 転舵モータ駆動回路
４２ 反力モータ駆動回路
５０ 転舵輪
Ｈ 操舵反力指令値
Ｈｃ１ 第１の操舵反力構成値
Ｈｃ２ 第２の操舵反力構成値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のハンドルと１対の転舵輪との間を機械的に切り離し、ハンドルの操作に応じて転舵モータにより転舵輪を転舵すると共に、ハンドルの操作に対する操舵反力を反力モータにより発生させるステアバイワイヤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の車両では、走行中にハンドルを切って転舵輪を中立点（車両を直進させるための位置）から転舵させると、転舵輪を中立点に戻すための路面反力（この場合の路面反力は、「セルフアライニングトルク」と言われている）が作用する。そして、ハンドルと転舵輪との間が機械的に連結された操舵システム（以下、「従来車両の操舵システム」という）では、機械的な伝達系を通して路面反力がハンドルに伝達され、これを運転者はハンドルの操作に対する操舵反力として受ける。
【０００３】
ステアバイワイヤシステムにおいても、運転者が、ハンドルの操作に対する操舵反力を受けるようにすることが望まれている。そのために、従来のステアバイワイヤシステムは、車両の操舵位置や車速などの情報を基に、人工的に操舵反力を生成していた（例えば、特許文献１参照、以下、この方式を「従来のステアバイワイヤ方式１」という）、あるいは、特許文献２の請求項１、特許文献３の請求項３のように、車両の操舵輪が路面から受ける反力を検出し、その検出した路面反力に応じて操舵反力を生成していた（以下、この方式を「従来のステアバイワイヤ方式２」という）。
【特許文献１】特開２００２−１４５０９９号公報（請求項１、段落［００２６］〜［００２９］）
【特許文献２】特開２００３−８１１１１号公報（請求項１，２、段落［００２１］、［００２６］）
【特許文献３】特開２００４−３４９２３号公報（請求項３，８、段落［００３３］〜［００６７］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ステアバイワイヤシステムでは、一般に、１対の転舵輪の間に差し渡された転舵輪間シャフトと転舵モータとの間に、ボールネジ機構又はラックアンドピニオン機構を備えた構成になっており、これらの機構には機械的な摩擦が存在している。この摩擦は、従来車両の操舵システムにおいては、ハンドルが中立位置に戻る場合に抵抗として作用し、ハンドル戻りが悪化する原因となっているが、同様の現象は特許文献２の請求項１、特許文献３の請求項３，８に例示される従来のステアバイワイヤ方式２でも発生し、問題となる。
一方、特許文献１に例示される従来のステアバイワイヤ方式１では、このような摩擦に起因するハンドル戻り悪化の現象は生じないが、その反面、従来車両の操舵システムが有している、路面反力に直接対応した操舵反力が得られず、ドライバに路面状況が伝達されないという問題がある。
この従来のステアバイワイヤ方式１の問題を解決するための従来例としては、特許文献２の請求項２に記載されているように、従来のステアバイワイヤ方式１による操舵反力に対して、従来のステアバイワイヤ方式２による路面外乱を反映した操舵反力を加える手法がある。しかしながら、この従来例では、従来のステアバイワイヤ方式１，２による操舵反力を単純に加算しただけであるので、両者の特徴が十分活かされず、従来車両の操舵システムと比較すると操舵フィーリングが劣っていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、路面反力に直接対応した操舵反力を適度に与えることによって従来車両の操舵システムと同等の操舵フィーリングを確保しつつ、ハンドル戻りを改善し、かつ、操舵反力を路面の状況に対して敏感にも不感にも調整することが可能なステアバイワイヤシステムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１の発明に係るステアバイワイヤシステムは、車両のハンドルと１対の転舵輪との間を機械的に切り離し、ハンドルの操作に応じて転舵モータにより転舵輪を転舵すると共に、ハンドルの操作に対する操舵反力を反力モータにより発生させるステアバイワイヤシステムにおいて、転舵輪が路面から受ける路面反力を検出するための路面反力検出手段と、路面反力検出手段が検出した路面反力に応じて、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１を決定する第１の構成値決定手段と、ハンドル又は転舵輪が中立点からオフセットした操転舵位置を検出するための操転舵位置検出手段と、操転舵位置検出手段が検出した操転舵位置に応じて、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２を決定する第２の構成値決定手段と、第１のゲインをＧ１とし、第２のゲインをＧ２とし、所定の定数をＣとし、Ｇ１≦Ｃ，Ｇ２≦Ｃ，Ｇ１＋Ｇ２＝Ｃを満たすように第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２を決定し、かつ、それら第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２を用いて、反力モータに操舵反力を発生させるための操舵反力指令値Ｈを、Ｈ＝Ｇ１・Ｈｃ１＋Ｇ２・Ｈｃ２より生成する指令値生成手段とが備えられたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２は、操転舵位置が所定の範囲を超える場合に一定値となると共に、指令値生成手段は、第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２をＧ１＝Ｇ２＝１として、操舵反力指令値Ｈを、第１及び第２の操舵反力構成値Ｈｃ１，Ｈｃ２を用いて、次式Ｈ＝Ｈｃ１＋Ｈｃ２より生成するところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、指令値生成手段は、第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２を、車両の挙動、又は、路面状態に応じて変更するように構成されたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、車両の上下方向の加速度、又は、車両に備えたサスペンションの変動を検出する車両挙動検出手段を備え、指令値生成手段は、車両挙動検出手段が検出した車両の上下方向の加速度又はサスペンションの変動が大きくなるに従って、第１のゲインＧ１を小さくするように構成されたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、車両の上下方向の加速度、又は、車両に備えたサスペンションの変動を検出する車両挙動検出手段を備え、指令値生成手段は、車両挙動検出手段が検出した車両の上下方向の加速度又はサスペンションの変動が大きくなるに従って、第１のゲインＧ１を大きくするように構成されたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステムにおいて、一対の転舵輪の間には、転舵輪間シャフトが差し渡され、転舵輪間シャフトと転舵モータとの間には、転舵モータの出力回転を、転舵輪間シャフトの直動運動に変換するためのラックアンドピニオン機構又はボールネジ機構が備えられ、操転舵位置検出手段は、転舵輪間シャフトの直動位置を操転舵位置として検出するように構成されたところに特徴を有する。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステムにおいて、第２の構成値決定手段は、操転舵位置と、操転舵位置の時間微分値とに応じて第２の操舵反力構成値を決定するように構成されたところに特徴を有する。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステムにおいて、第２の構成値決定手段は、操転舵位置と、車速とに応じて第２の操舵反力構成値を決定するように構成されたところに特徴を有する。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステムにおいて、第２の構成値決定手段は、操転舵位置と、操転舵位置の時間微分値と、車速とに応じて第２の操舵反力構成値を決定するように構成されたところに特徴を有する。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項９に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、車速と第１係数とを予め対応させた第１データマップと、車速と第２係数とを予め対応させた第２データマップとを備え、操転舵位置をθとし、操転舵位置の時間微分値をωとし、車速をＶとし、車速Ｖから決定される第１係数をＫ（Ｖ）とし、車速Ｖから決定される第２係数をＤ（Ｖ）とし、第２の操舵反力構成値をＨｃ２とすると、第２の構成値決定手段は、次式、Ｈｃ２＝Ｋ（Ｖ）・θ＋Ｄ（Ｖ）・ω、によって操舵反力構成値Ｈｃ２を決定するように構成されたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１６】
［請求項１の発明］
請求項１の構成によれば、路面反力に応じて決定される第１の操舵反力構成値Ｈｃ１と、ハンドル又は転舵輪の操転舵位置に応じて決定される第２の操舵反力構成値Ｈｃ２との両方から、それぞれ重み付けゲインＧ１，Ｇ２を介して操舵反力指令値Ｈを生成するので、路面反力に直接対応した操舵反力を重み付けゲインＧ１を介して与えることにより、路面反力に含まれる路面の状況に関する情報を適度に運転者に伝達すると共に、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２によって、摩擦の影響を受けずにハンドルを中立位置に戻すことが可能となる。さらに、路面反力に含まれる路面の状況に関する情報の伝達量はゲインＧ１により調整可能であり、情報伝達量を多くしたい場合はゲインＧ１を大きくし、伝達量を減らして路面に対するハンドルを不感にしたい場合はＧ１を小さな値にすればよい。
【００１７】
［請求項２の発明］
請求項２の構成によれば、請求項１に記載のステアバイワイヤシステムにおいて、操舵反力構成値Ｈは第１の操舵反力構成値Ｈｃ１による路面反力に直接対応した操舵反力を主体とし、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２はハンドル戻りを円滑に実行するための最小限の操舵反力を与える役割を受け持つように構成されているので、良好なハンドル戻りを確保しつつ、路面反力に直接対応した操舵反力を主体とした、従来車両と同等の操舵フィーリングを得ることができる。
【００１８】
［請求項３の発明］
請求項３の構成によれば、第１及び第２の操舵反力構成値Ｈｃ１，Ｈｃ２に対するゲインＧ１，Ｇ２の重み付け配分を車両の挙動、又は、路面状態に応じて適宜変更する構成にすることができる。
【００１９】
［請求項４の発明］
請求項４の構成によれば、車両の上下方向の加速度又はサスペンションの変動が大きくなった場合に、第１のゲインＧ１が小さくなり、操舵反力指令値Ｈのうち第１の操舵反力構成値Ｈｃ１（路面反力に応じて決定される値）に対する重み付けが小さくなる。これにより、路面の凹凸による振動が、操舵反力指令値Ｈに反映されることが規制され、運転者がハンドルを通して振動を受け難くなり、快適な操舵フィーリングを提供することが可能になる。
【００２０】
［請求項５の発明］
請求項５の構成によれば、車両の上下方向の加速度又はサスペンションの変動が大きくなった場合に、第１のゲインＧ１が大きくなり、操舵反力指令値Ｈのうち第１の操舵反力構成値Ｈｃ１（路面反力に応じて決定される値）に対する重み付けが大きくなる。これにより、運転者にハンドルを通して路面の凹凸に関する情報を伝えることができる。
【００２１】
［請求項６の発明］
操転舵位置を検出するための操転舵位置検出手段は、ハンドル又は転舵輪の舵角を操転舵位置として検出する構成であってもよいし、請求項６の発明のように、１対の転舵輪の間に差し渡された転舵輪間シャフトの直動位置を操転舵位置として検出するような構成であってもよい。
【００２２】
［請求項７〜１０の発明］
請求項７乃至１０の構成によれば、操転舵位置と操転舵位置の時間微分値、あるいは操転舵位置と車速、あるいは操転舵位置と操転舵位置の時間微分値と車速によって、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２を操転舵位置だけでなく、運転者の操舵状態や車両の走行状態に応じてきめ細かく設定することが可能となり、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１による操舵反力成分がゲインＧ１によって小さく抑えられている場合に、運転者に適切な操舵反力を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。図１には、本発明に係るステアバイワイヤシステム１０の全体構成が示されている。このステアバイワイヤシステム１０では、ハンドル１１と転舵輪５０，５０とが機械的に切り離されている。まずは、転舵輪５０，５０側の部品に関して説明する。１対の転舵輪５０，５０の間には、転舵輪間シャフト１６が差し渡され、その転舵輪間シャフト１６の両端に連結されたタイロッド１７，１７が各転舵輪５０，５０に連結されている。
【００２４】
転舵輪間シャフト１６は、筒形ハウジング１８の内部に挿通され、その筒形ハウジング１８が車両の本体に固定されている。筒形ハウジング１８の軸方向の中間部分には大径部１８Ｄが備えられ、その大径部１８Ｄに転舵モータ１９が内蔵されている。転舵モータ１９は、筒形ハウジング１８の内面に嵌合固定されたステータ２０と、ステータ２０の内側に遊嵌された筒状のロータ２１とを備えてなり、転舵輪間シャフト１６はロータ２１の内側を貫通している。また、ロータ２１は、軸方向に移動不能になっている。さらに、筒形ハウジング１８のうち大径部１８Ｄの一端には、ロータ２１の回転位置を検出するための回転位置センサ２５（例えば、エンコーダ）が設けられている。
【００２５】
ロータ２１の内面には、ボールナット２２が組み付けられている。また、転舵輪間シャフト１６の軸方向の中間部分にはボールネジ部２３が形成されている。これらボールナット２２とボールネジ部２３とからボールネジ機構２４が構成され、ロータ２１と共にボールナット２２が回転すると、筒形ハウジング１８に対してボールネジ部２３が直動し、これにより転舵輪５０，５０が転舵する。なお、操舵輪５０，５０の近傍には、車速センサ２７が備えられている。
【００２６】
次に、ハンドル１１側の部品に関して説明する。ハンドル１１の中心から延びたステアリングシャフト１２の先端部は、ギヤボックス３０の内部に突入しており、そのギヤボックス３０内においてステアリングシャフト１２の先端にウォームホイール１２Ｗが固定されている。また、ギヤボックス３０には、反力モータ３１が固定されており、その反力モータ３１のロータ回転軸の一端にウォームギヤ３１Ｗが取り付けられている。そして、ギヤボックス３０内でこれらウォームギヤ３１Ｗとウォームホイール１２Ｗとが噛合している。これにより、ハンドル１１の操舵に対する反力を、反力モータ３１により適宜変更することが可能になっている。また、ステアリングシャフト１２のうちハンドル１１側の端部には、ハンドル１１にかかった操舵反力Ｔを検出するためのトルクセンサ３３が備えられている。さらに、反力モータ３１には、反力モータ３１の出力軸の回転位置を検出するための回転位置センサ３２（例えば、エンコーダ）が備えられている。
【００２７】
次に、ステアバイワイヤシステム１０の制御について説明する。このステアバイワイヤシステム１０は、制御装置４０によって制御される。制御装置４０は、図２に示した制御プログラムＰＧ１を所定周期で実行することで、転舵モータ１９を駆動するための位置指令値Ｐと、反力モータ３１を駆動するための操舵反力指令値Ｈとを生成して、それぞれ転舵モータ駆動回路４１と反力モータ駆動回路４２とに出力する。具体的には、制御プログラムＰＧ１が実行されると、制御装置４０は、車速センサ２７、回転位置センサ２５，３２の各センサの検出結果を取り込む（Ｓ１）。
【００２８】
次いで、転舵モータ１９の回転位置センサ２５の検出結果を、転舵輪間シャフト１６の直動位置Ｘに換算すると共に、反力モータ３１の回転位置センサ３２の検出結果をハンドル１１の操舵角θ１に換算する（Ｓ２）。ここで、直動位置Ｘ及び操舵角θ１は、共に、本発明に係る「操転舵位置」に相当し、ハンドル１１及び転舵輪５０が中立点に位置した状態（車両が直進する状態）では、これら直動位置Ｘ及び操舵角θ１は共に「０」となり、ハンドル１１及び転舵輪５０が中立点からオフセットした状態（車両が旋回可能な状態）では、「０」からオフセットした値になる。
【００２９】
次いで、転舵モータ用データ処理（Ｓ３）を実行する。図３に示すように、転舵モータ用データ処理（Ｓ３）では、予め設定された伝達比Ｒと、ハンドル１１の操舵角θ１とから操舵輪５０の目標転舵角θ２をθ２＝Ｒ・θ１として求め、その目標転舵角θ２に転舵輪５０の舵角を一致させるための転舵モータ１９の位置指令値Ｐを決定する（Ｓ３１）。なお、伝達比Ｒは一定値である必要はなく、前記特許文献３に例示されているように、車速Ｖに対応して変化する値であってもよい。
【００３０】
そして、位置指令値Ｐを転舵モータ駆動回路４１に出力する（Ｓ３２）。すると、転舵モータ駆動回路４１（図１参照）は、転舵モータ１９の回転位置センサ２５が検出した回転位置と位置指令値Ｐとの偏差に応じた駆動電流Ｉｂを転舵モータ１９に流す。これにより、転舵輪５０が目標転舵角まで転舵される。
【００３１】
転舵モータ用データ処理（Ｓ３）が終了すると、図２に示すように、反力モータ用データ処理（Ｓ４）が実行される。反力モータ用データ処理（Ｓ４）では、図４に示すように、まず、路面反力を検出するための路面反力検出処理（Ｓ１１：本発明に係る「路面反力検出手段」に相当する）を行う。ここで、路面反力とは、転舵輪５０の転舵に対して路面から受ける反力であり、転舵輪５０の転舵動作と連動する部品にかかる力として検出することができる。その一例として転舵輪間シャフト１６の軸力として路面反力を求めることができる。そこで、転舵輪間シャフト１６に対し、軸方向に係る力に関する運動方程式を立てると以下の式（１）のようになる。
【００３２】
Ｍ・（ｄ２Ｘ／ｄｔ２）＝ｕ−（Ｗ−ｆ２） ・・・・・・・・・・・・（１）
【００３３】
上記式（１）のうち、Ｍは、転舵輪間シャフト１６の質量であり、（ｄ２Ｘ／ｄｔ２）は、直動位置Ｘの二階時間微分値、即ち、転舵輪間シャフト１６の加速度であり、ｕは転舵モータ１９の駆動力（以下、単に「モータ駆動力ｕ」という）であり、Ｗは路面反力であり、ｆ２はボールネジ機構等に含まれる機械的な摩擦力である。そして、路面反力検出処理（Ｓ１１）では、モータ駆動力ｕと加速度（ｄ２Ｘ／ｄｔ２）とを、転舵輪間シャフト１６の直動位置Ｘに基づいて演算し、かつ、質量Ｍを予め定められた定数として、その値を上記式（１）に代入して、路面反力Ｗと摩擦力ｆ２との差Ｗ２＝（Ｗ−ｆ２）（以下、Ｗ２を「路面反力推定値」という」を求める。
【００３４】
具体的には、図５に示すように、路面反力検出処理（Ｓ１１）を実行すると、制御装置４０は、操舵角θ１と伝達比Ｒと所定のデータ変換用定数Ｊとを乗じて、転舵輪間シャフト１６の目標直動位置Ｘｒｅｆを求める（Ｓ１１０）。次いで、直動位置Ｘと、目標直動位置Ｘｒｅｆとの位置偏差Ｘ１を求め（Ｓ１１１）、さらに、その位置偏差Ｘ１の一階時間微分値Ｘ２を求める（Ｓ１１２）。そして、位置偏差Ｘ１に所定の定数Ｇ１１を乗じたものと、一階時間微分値Ｘ２に所定の定数Ｇ１２を乗じたものとの和を、モータ駆動力ｕとして求める（Ｓ１１３）。
【００３５】
次いで、直動位置Ｘの二階時間微分値である加速度（ｄ２Ｘ／ｄｔ２）に転舵輪間シャフト１６の質量Ｍを乗じて慣性力ｆ１を求める（Ｓ１１４）。そして、上記式（１）に基づき、モータ駆動力ｕから、慣性力ｆ１を減じて、路面反力推定値Ｗ２を求める（Ｓ１１５）。
【００３６】
路面反力検出処理（Ｓ１１）が終了すると、図４に示すように、第１の構成値決定処理（Ｓ１２：本発明に係る「第１の構成値決定手段」に相当する）が実行される。すると、図６に示すように、第１構成値決定マップＭＰ１（図７参照）に基づいて、車速Ｖ及び路面反力推定値Ｗ２から第１の操舵反力構成値Ｈｃ１が決定される（Ｓ１２１）。ここで、第１構成値決定マップＭＰ１には、図７に示すように、車速Ｖ毎に分けて、路面反力推定値Ｗ２と第１の操舵反力構成値Ｈｃ１とを対応させて記憶されている。そして、車速Ｖが大きくなるに従って、路面反力推定値Ｗ２に対応する第１の操舵反力構成値Ｈｃ１が大きくなるように設定されている。また、各車速Ｖ毎では、路面反力推定値Ｗ２が大きくなるに従って、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１が大きくなるように設定されている。
【００３７】
第１の構成値決定処理（Ｓ１２）が終了すると、図４に示すように、第２の構成値決定処理（Ｓ１３：本発明に係る「第２の構成値決定手段」に相当する）が実行される。第２の構成値決定処理（Ｓ１３）が実行されると、図８に示すように、第２構成値決定マップＭＰ２（図９参照）に基づいて、転舵輪間シャフト１６の直動位置Ｘから第２の操舵反力構成値Ｈｃ２が決定される（Ｓ１３１）。ここで、第２構成値決定マップＭＰ２は、図９に示すように、直動位置Ｘと第２の操舵反力構成値Ｈｃ２とが対応させて記憶されており、直動位置Ｘの０点（ハンドル１１及び転舵輪５０の中立点）の近傍では、直動位置Ｘに比例して第２の操舵反力構成値Ｈｃ２が変化し、直動位置Ｘの絶対値が所定値より大きくなると、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２が機械系摩擦力ｆ２の操舵トルク換算値Ｔｆ２よりわずかに大きい値である一定の上限値に維持されるように設定されている。
【００３８】
第２の構成値決定処理（Ｓ１３）が終了すると、図４に示すように、指令値生成処理（Ｓ１４：本発明に係る「指令値生成手段」に相当する）が実行される。すると図１０及び下記式（２）の如く、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１に第１のゲインＧ１を乗じたものと、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２に第２のゲインＧ２を乗じたものとの和として、操舵反力指令値Ｈが求められる（Ｓ１４１）。
【００３９】
Ｈ＝Ｇ１・Ｈｃ１＋Ｇ２・Ｈｃ２ ・・・・・・・・・・・・・・（２）
【００４０】
詳細には、本実施形態では、Ｇ１＝Ｇ２＝１に設定されており（本発明に係る「請求項２」に相当する）、操舵反力指令値Ｈは、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１と第２の操舵反力構成値Ｈｃ２との和として求められる。そして、指令値生成処理（Ｓ１４）が終了すると、図４に示すように、操舵反力指令値Ｈが反力モータ駆動回路４２に出力される（Ｓ１５）。すると、反力モータ駆動回路４２（図１参照）は、操舵反力指令値Ｈに応じた駆動電流Ｉａを反力モータ３１に流し、これによりハンドル１１に所定の操舵反力が付与される。また、反力モータ駆動回路４２は、トルクセンサ３３により検出したトルクＴと操舵反力指令値Ｈとが一致するようにフィードバック制御を行う。
【００４１】
制御プログラムＰＧ１に関する説明は以上である。なお、本実施形態では、制御プログラムＰＧ１を実行することで、図１１のブロック図に示した制御系が構成される。
【００４２】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態のステアバイワイヤシステム１０では、路面反力推定値Ｗ２に応じて決定される第１の操舵反力構成値Ｈｃ１により、従来車両の操舵システムと同等に、路面反力を反映した操舵反力がハンドル１１に与えられる。一方、操舵輪間シャフト１６の直動位置Ｘに応じて決定される第２の操舵反力構成値Ｈｃ２は、直動位置Ｘが中立点（即ち、ハンドル１１及び転舵輪５０の操転舵位置が中立点）にある場合は「０」となり、中立点の近傍では直動位置Ｘに比例して第２の操舵反力構成値Ｈｃ２が増加し、直動位置Ｘの絶対値が所定値より大きくなると、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２は機械系摩擦力ｆ２の操舵トルク換算値Ｔｆ２よりわずかに大きい値に維持されるので、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２によりボールネジ機構等の機械系摩擦力ｆ２は打ち消され、良好なハンドル戻りが実現される。
【００４３】
このように、本実施形態のステアバイワイヤシステム１０によれば、路面反力推定値Ｗ２に応じて決定される第１の操舵反力構成値Ｈｃ１により、従来車両の操舵システムと同等の操舵反力を与えると共に、ハンドル１１及び転舵輪５０の操転舵位置の代用値（直動位置Ｘ）に応じて決定され、直動位置Ｘの絶対値が所定値より大きくなると一定値となる第２の操舵反力構成値Ｈｃ２により、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１によって得られる従来車両の操舵システムと同等の操舵フィーリングを損なうことなく、ボールネジ機構等の機械系摩擦力ｆ２を打ち消して良好なハンドル戻りを実現することができる。
【００４４】
［第２実施形態］
本実施形態は、図１２〜図１７に示されており、前記第１実施形態とは第２の構成値決定処理（Ｓ２００）と指令値生成処理（Ｓ３００）の構成が異なる。以下、第１実施形態と異なる構成に関してのみ説明する。
【００４５】
図１２に示すように、本実施形態における第２の構成値決定処理（Ｓ２００）が実行されると、第１係数決定マップＭＰ４（図１３参照）に基づいて車速Ｖから第１係数Ｋ（Ｖ）が決定される（Ｓ２０１）。次いで、第２係数決定マップＭＰ５（図１４参照）に基づいて、車速Ｖから第２係数Ｄ（Ｖ）が決定される。
【００４６】
ここで、第１係数決定マップＭＰ４は、図１３に示すように車速Ｖが大きくなるに従って第１係数Ｋ（Ｖ）が大きくなるように設定されている。また、第２係数決定マップＭＰ５も同様に、車速Ｖが大きくなるに従って第２係数Ｄ（Ｖ）が大きくなるように設定されている（図１４参照）。そして、下記式（３）に示すように、上記第１係数Ｋ（Ｖ）とハンドル１１の操舵角θ１との積と、第２係数Ｄ（Ｖ）と操舵角θ１の一階時間微分値ωとの積の和を、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２として求める（Ｓ２０３）。
【００４７】
Ｈｃ２＝Ｋ（Ｖ）・θ１＋Ｄ（Ｖ）・ω ・・・・・・・・・・・・・（３）
【００４８】
また、本実施形態では、指令値生成処理（Ｓ３００）が実行されると、図１５に示すように、ゲイン決定マップＭＰ６（図１６参照）に基づいて、車両の上下加速度Ａｈから第１のゲインＧ１が決定される（Ｓ３０１）。なお、本実施形態では、車両の上下加速度Ａｈは、車両に備えた加速度ピックアップによって実測され、制御装置４０に取り込まれている。
【００４９】
次いで、定数「１」から第１のゲインＧ１を引いて第２のゲインＧ２（＝１−Ｇ１）を求める（Ｓ３０２）。そして、下記式（４）に示すように、第１のゲインＧ１と第１の操舵反力構成値Ｈｃ１との積と、第２のゲインＧ２と第２の操舵反力構成値Ｈｃ２との積の和を、操舵反力指令値Ｈとして求める（Ｓ３０３）。
【００５０】
Ｈ＝Ｇ１・Ｈｃ１＋Ｇ２・Ｈｃ２ ・・・・・・・・・（４）
【００５１】
本実施形態と前記第１実施形態との相違点は以上である。なお、本実施形態では、制御プログラムを実行することで、図１７のブロック図に示した制御系が構成される。
【００５２】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態のステアバイワイヤシステムによれば、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１と第２の操舵反力構成値Ｈｃ２とから操舵反力指令値Ｈを生成するにあたり、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１と第２の操舵反力構成値Ｈｃ２との重み付けを適宜変更して、操舵フィーリングを調整することができる。具体的には、例えば、未舗装路面の走行時のように、車両の上下加速度Ａｈが大きな場合には、第１のゲインＧ１が小さくなり、操舵反力指令値Ｈのうち第１の操舵反力構成値Ｈｃ１（路面反力推定値Ｗ２に応じて決定される値）に対する重み付けが小さくなる。これにより、未舗装道路における凹凸による振動が、操舵反力指令値Ｈに反映されることが規制され、運転者がハンドル１１を通して振動を受け難くなり、快適な操舵フィーリングを提供することが可能になる。
【００５３】
また、本実施形態では、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２に、操舵角θ１の一階時間微分値ωを含めたことで、減衰効果を与えてハンドル１１のバネ的な動きを抑え、操舵フィーリングに落ち着きを与えることができる。
【００５４】
さらに、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２に、車速Ｖに応じて増加する第１及び第２の係数Ｋ（Ｖ）、Ｄ（Ｖ）を含めたことで、車速Ｖの変化に応じて第２の操舵反力構成値Ｈｃ２も変化する。即ち、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１だけでなく、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２も車速Ｖに対応して可変とすることにより、どの様な車速において、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１，第２の操舵反力構成値Ｈｃ２の重み付けゲインＧ１，Ｇ２の配分を路面状況に応じて変更しても、一方の操舵反力構成値の減少を他方の操舵反力構成値によって適切に補うことが可能となるので、操舵フィーリングの調整をより良好に行うことができる。
【００５５】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００５６】
（１）前記第１実施形態では、転舵輪間シャフト１６の位置偏差等に基づいて路面反力推定値Ｗ２を検出していたが、ボールネジ機構等に含まれる機械系摩擦の測定実績から経験的に求められる摩擦力代表値ｆ３（ｆ３≒ｆ２）を用いて、Ｗ３＝Ｗ２＋ｆ３として路面反力補正値Ｗ３（Ｗ３≒Ｗ）を検出してもよい。また、路面反力Ｗを操舵輪間シャフト１６に取り付けた軸力センサを用いて直接検出してもよい。さらに、外乱オブザーバの手法（例えば、前記特許文献３の［００４６］〜［００５７］）を用いて路面反力を検出してもよい。あるいは、転舵モータ１９に流した駆動電流Ｉｂ（図１参照）を、路面反力の代用値としてもよい。この場合、所定のマップ（図示せず）に基づき、転舵モータ１９の駆動電流Ｉｂから第１の操舵反力構成値Ｈｃ１を決定すればよい。
【００５７】
（２）前記第１実施形態のボールネジ機構２４に代えて、ラックアンドピニオン機構により、転舵モータ１９の出力回転を転舵輪５０の転舵動作に変換してもよい。
【００５８】
（３）前記第２実施形態では、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２を、ハンドル１１の操舵角θ１と、操舵角θ１の一階時間微分値ωとから演算していたが（上記式（３）参照）、下記式（５）のように、転舵輪間シャフト１６の直動位置Ｘと、直動位置Ｘの一階時間微分値（ｄｘ／ｄｔ）と、所定の単位換算係数ｑ１，ｑ２とから第２の操舵反力構成値Ｈｃ２を演算する構成としてもよい。また、下記式（６）のように、操舵角θ１と、直動位置Ｘの一階時間微分値（ｄｘ／ｄｔ）と、所定の単位換算係数ｑ２とから第２の操舵反力構成値Ｈｃ２を演算してもよいし、さらには、下記式（７）のように、直動位置Ｘと、操舵角θ１の一階時間微分値ωと、所定の単位換算係数ｑ１とから第２の操舵反力構成値Ｈｃ２を演算してもよい。
Ｈｃ２＝Ｋ（Ｖ）・ｑ１・Ｘ＋Ｄ（Ｖ）・ｑ２・（ｄｘ／ｄｔ） ・・・・（５）
Ｈｃ２＝Ｋ（Ｖ）・θ１＋Ｄ（Ｖ）・ｑ２・（ｄｘ／ｄｔ） ・・・・・・（６）
Ｈｃ２＝Ｋ（Ｖ）・ｑ１・Ｘ＋Ｄ（Ｖ）・ω ・・・・・・・・・（７）
【００５９】
（４）前記第２実施形態では、車両の上下方向の加速度Ａｈに応じて第１のゲインＧ１を決定していたが、サスペンションの変動に応じて、第１のゲインＧ１を決定する構成にしてもよい。
【００６０】
（５）前記第２実施形態では、車両の上下方向の加速度Ａｈが大きくなるに従って、第１のゲインＧ１が小さくなるように構成されていたが、車両の上下方向の加速度Ａｈが大きくなるに従って、第１のゲインＧ１が大きくなるように構成してもよい。この構成によれば、凹凸が大きな路面を走行中に、操舵反力指令値Ｈのうち第１の操舵反力構成値Ｈｃ１（路面反力に応じて決定される値）に対する重み付けが大きくなり、運転者にハンドルを通して路面の凹凸に関する情報を伝えることができる。
【００６１】
（６）前記第２実施形態では、車両の上下方向の加速度Ａｈに応じて第１のゲインＧ１を決定していたが、図１８に示すように、上下方向の振動の周波数ｆに応じて、加速度Ａｈと第１のゲインＧ１との対応関係を特定したマップを設け、これら周波数ｆと加速度Ａｈの両方に基づいて第１のゲインＧ１を決定する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るステアバイワイヤシステムの概念図
【図２】操舵系メインプログラムのフローチャート
【図３】転舵モータ用データ処理のフローチャート
【図４】反力モータ用データ処理のフローチャート
【図５】路面反力検出処理のフローチャート
【図６】第１の構成値決定処理のフローチャート
【図７】第１の構成値決定マップの概念図
【図８】第２の構成値決定処理のフローチャート
【図９】第２の構成値決定マップの概念図
【図１０】指令値生成処理のフローチャート
【図１１】ステアバイワイヤシステム全体のブロック線図
【図１２】第２実施形態に係る第２の構成値決定処理のフローチャート
【図１３】第１係数決定マップの概念図
【図１４】第２係数決定マップの概念図
【図１５】指令値生成処理のフローチャート
【図１６】ゲイン決定マップの概念図
【図１７】ステアバイワイヤシステム全体のブロック線図
【図１８】周波数と加速度とによるゲイン決定マップの概念図
【符号の説明】
【００６３】
１０ ステアバイワイヤシステム
１１ ハンドル
１６ 転舵輪間シャフト
１９ 転舵モータ
２４ ボールネジ機構
２７ 車速センサ
３１ 反力モータ
４０ 制御装置
４１ 転舵モータ駆動回路
４２ 反力モータ駆動回路
５０ 転舵輪
Ｈ 操舵反力指令値
Ｈｃ１ 第１の操舵反力構成値
Ｈｃ２ 第２の操舵反力構成値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のハンドルと１対の転舵輪との間を機械的に切り離し、前記ハンドルの操作に応じて転舵モータにより前記転舵輪を転舵すると共に、前記ハンドルの操作に対する操舵反力を反力モータにより発生させるステアバイワイヤシステムにおいて、
前記転舵輪が路面から受ける路面反力を検出するための路面反力検出手段と、
前記路面反力検出手段が検出した前記路面反力に応じて、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１を決定する第１の構成値決定手段と、
前記ハンドル又は前記転舵輪が中立点からオフセットした操転舵位置を検出するための操転舵位置検出手段と、
前記操転舵位置検出手段が検出した前記操転舵位置に応じて、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２を決定する第２の構成値決定手段と、
第１のゲインをＧ１とし、
第２のゲインをＧ２とし、
所定の定数をＣとし、
Ｇ１≦Ｃ，Ｇ２≦Ｃ，Ｇ１＋Ｇ２＝Ｃ
を満たすように前記第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２を決定し、
かつ、それら第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２を用いて、前記反力モータに前記操舵反力を発生させるための操舵反力指令値Ｈを、
Ｈ＝Ｇ１・Ｈｃ１＋Ｇ２・Ｈｃ２
より生成する指令値生成手段とが備えられたことを特徴とするステアバイワイヤシステム。
【請求項２】
前記第２の操舵反力構成値Ｈｃ２は、前記操転舵位置が所定の範囲を超える場合に一定値となると共に、
前記指令値生成手段は、前記第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２を
Ｇ１＝Ｇ２＝１として、
前記操舵反力指令値Ｈを、前記第１及び第２の操舵反力構成値Ｈｃ１，Ｈｃ２を用いて、次式
Ｈ＝Ｈｃ１＋Ｈｃ２
より生成することを特徴とする請求項１に記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項３】
前記指令値生成手段は、前記第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２を、前記車両の挙動、又は、路面状態に応じて変更するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項４】
前記車両の上下方向の加速度、又は、前記車両に備えたサスペンションの変動を検出する車両挙動検出手段を備え、
前記指令値生成手段は、前記車両挙動検出手段が検出した前記車両の上下方向の加速度又は前記サスペンションの変動が大きくなるに従って、前記第１のゲインＧ１を小さくするように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項５】
前記車両の上下方向の加速度、又は、前記車両に備えたサスペンションの変動を検出する車両挙動検出手段を備え、
前記指令値生成手段は、前記車両挙動検出手段が検出した前記車両の上下方向の加速度又は前記サスペンションの変動が大きくなるに従って、前記第１のゲインＧ１を大きくするように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項６】
前記一対の転舵輪の間には、転舵輪間シャフトが差し渡され、
前記転舵輪間シャフトと前記転舵モータとの間には、前記転舵モータの出力回転を、前記転舵輪間シャフトの直動運動に変換するためのラックアンドピニオン機構又はボールネジ機構が備えられ、
前記操転舵位置検出手段は、前記転舵輪間シャフトの直動位置を前記操転舵位置として検出するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項７】
前記第２の構成値決定手段は、前記操転舵位置と、前記操転舵位置の時間微分値とに応じて前記第２の操舵反力構成値を決定するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項８】
前記第２の構成値決定手段は、前記操転舵位置と、車速とに応じて前記第２の操舵反力構成値を決定するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項９】
前記第２の構成値決定手段は、前記操転舵位置と、前記操転舵位置の時間微分値と、車速とに応じて前記第２の操舵反力構成値を決定するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項１０】
前記車速と第１係数とを予め対応させた第１データマップと、
前記車速と第２係数とを予め対応させた第２データマップとを備え、
前記操転舵位置をθとし、
前記操転舵位置の時間微分値をωとし、
前記車速をＶとし、
前記車速Ｖから決定される前記第１係数をＫ（Ｖ）とし、
前記車速Ｖから決定される前記第２係数をＤ（Ｖ）とし、
前記第２の操舵反力構成値をＨｃ２とすると、
前記第２の構成値決定手段は、次式、
Ｈｃ２＝Ｋ（Ｖ）・θ＋Ｄ（Ｖ）・ω
、によって前記操舵反力構成値Ｈｃ２を決定するように構成されたことを特徴とする請求項９に記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項１】
車両のハンドルと１対の転舵輪との間を機械的に切り離し、前記ハンドルの操作に応じて転舵モータにより前記転舵輪を転舵すると共に、前記ハンドルの操作に対する操舵反力を反力モータにより発生させるステアバイワイヤシステムにおいて、
前記転舵輪が路面から受ける路面反力を検出するための路面反力検出手段と、
前記路面反力検出手段が検出した前記路面反力に応じて、第１の操舵反力構成値Ｈｃ１を決定する第１の構成値決定手段と、
前記ハンドル又は前記転舵輪が中立点からオフセットした操転舵位置を検出するための操転舵位置検出手段と、
前記操転舵位置検出手段が検出した前記操転舵位置に応じて、第２の操舵反力構成値Ｈｃ２を決定する第２の構成値決定手段と、
第１のゲインをＧ１とし、
第２のゲインをＧ２とし、
所定の定数をＣとし、
Ｇ１≦Ｃ，Ｇ２≦Ｃ，Ｇ１＋Ｇ２＝Ｃ
を満たすように前記第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２を決定し、
かつ、それら第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２を用いて、前記反力モータに前記操舵反力を発生させるための操舵反力指令値Ｈを、
Ｈ＝Ｇ１・Ｈｃ１＋Ｇ２・Ｈｃ２
より生成する指令値生成手段とが備えられたことを特徴とするステアバイワイヤシステム。
【請求項２】
前記第２の操舵反力構成値Ｈｃ２は、前記操転舵位置が所定の範囲を超える場合に一定値となると共に、
前記指令値生成手段は、前記第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２を
Ｇ１＝Ｇ２＝１として、
前記操舵反力指令値Ｈを、前記第１及び第２の操舵反力構成値Ｈｃ１，Ｈｃ２を用いて、次式
Ｈ＝Ｈｃ１＋Ｈｃ２
より生成することを特徴とする請求項１に記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項３】
前記指令値生成手段は、前記第１及び第２のゲインＧ１，Ｇ２を、前記車両の挙動、又は、路面状態に応じて変更するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項４】
前記車両の上下方向の加速度、又は、前記車両に備えたサスペンションの変動を検出する車両挙動検出手段を備え、
前記指令値生成手段は、前記車両挙動検出手段が検出した前記車両の上下方向の加速度又は前記サスペンションの変動が大きくなるに従って、前記第１のゲインＧ１を小さくするように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項５】
前記車両の上下方向の加速度、又は、前記車両に備えたサスペンションの変動を検出する車両挙動検出手段を備え、
前記指令値生成手段は、前記車両挙動検出手段が検出した前記車両の上下方向の加速度又は前記サスペンションの変動が大きくなるに従って、前記第１のゲインＧ１を大きくするように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項６】
前記一対の転舵輪の間には、転舵輪間シャフトが差し渡され、
前記転舵輪間シャフトと前記転舵モータとの間には、前記転舵モータの出力回転を、前記転舵輪間シャフトの直動運動に変換するためのラックアンドピニオン機構又はボールネジ機構が備えられ、
前記操転舵位置検出手段は、前記転舵輪間シャフトの直動位置を前記操転舵位置として検出するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項７】
前記第２の構成値決定手段は、前記操転舵位置と、前記操転舵位置の時間微分値とに応じて前記第２の操舵反力構成値を決定するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項８】
前記第２の構成値決定手段は、前記操転舵位置と、車速とに応じて前記第２の操舵反力構成値を決定するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項９】
前記第２の構成値決定手段は、前記操転舵位置と、前記操転舵位置の時間微分値と、車速とに応じて前記第２の操舵反力構成値を決定するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のステアバイワイヤシステム。
【請求項１０】
前記車速と第１係数とを予め対応させた第１データマップと、
前記車速と第２係数とを予め対応させた第２データマップとを備え、
前記操転舵位置をθとし、
前記操転舵位置の時間微分値をωとし、
前記車速をＶとし、
前記車速Ｖから決定される前記第１係数をＫ（Ｖ）とし、
前記車速Ｖから決定される前記第２係数をＤ（Ｖ）とし、
前記第２の操舵反力構成値をＨｃ２とすると、
前記第２の構成値決定手段は、次式、
Ｈｃ２＝Ｋ（Ｖ）・θ＋Ｄ（Ｖ）・ω
、によって前記操舵反力構成値Ｈｃ２を決定するように構成されたことを特徴とする請求項９に記載のステアバイワイヤシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００６−１３０９４０（Ｐ２００６−１３０９４０Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１８８４１（Ｐ２００４−３１８８４１）
【出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（０００００３４７０）豊田工機株式会社 (198)
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（０００００３４７０）豊田工機株式会社 (198)
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
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