JP2001334950A

JP2001334950A - 車両用操舵装置および車両用姿勢制御装置

Info

Publication number: JP2001334950A
Application number: JP2000158588A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Nishizaki; 勝利西崎; Shiro Nakano; 史郎中野; Masaya Segawa; 雅也瀬川; Ryohei Hayama; 良平葉山
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2000-05-29
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2020-05-29
Also published as: JP3665725B2

Abstract

(57)【要約】【課題】車両がオーバーステア状態であるかアンダース
テア状態であるかに応じて適切に操舵制御して車両姿勢
の安定化を図る。制動機構の制御による車両姿勢制御と
舵取り機構の制御による車両姿勢制御との間で干渉を生
じさせることなく統合姿勢制御を行う。【解決手段】アンダーステア状態のときには、ステアリ
ングホイールの操作に対応した目標ヨーレートに車両の
実ヨーレートを収束させるヨーレート制御を行う（Ｓ
３）。オーバーステア状態のときには、車両の横滑り角
速度を零に収束させる横滑り角速度制御を行う（Ｓ
２）。制動姿勢制御と舵取り姿勢制御との間で、車両に
与えられる制御ヨーモーメントの方向が一致しない場合
には、舵取り姿勢制御を禁止する（Ｓ４，Ｓ６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、舵取り機構の駆
動により車両の姿勢制御などを行うことができる車両用
操舵装置に関する。また、この発明は、制動機構の制御
による姿勢制御を行う制動姿勢制御装置とともに用いら
れる車両用操舵装置に関する。さらに、この発明は、舵
取り機構の制御による車両の姿勢制御と制動機構の制御
による車両の姿勢制御とを併用した車両用姿勢制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステアリングホイールと舵取り車輪を転
舵するための舵取り機構との機械的な結合を無くし、ス
テアリングホイールの操作方向および操作量を検出する
とともに、その検出結果に基づいて、舵取り機構に電動
モータ等のアクチュエータからの駆動力を与えるように
した車両用操舵装置が提案されている（たとえば、特開
平９−１４２３３０号公報参照）。

【０００３】このような構成を採用することにより、舵
取り機構とステアリングホイールとを機械的に連結する
必要がないので、衝突時におけるステアリングホイール
の突き上げを防止できるとともに、舵取り機構の構成を
簡素化および軽量化することができる。また、ステアリ
ングホイールの配設位置の自由度が増し、さらには、ス
テアリングホイール以外のレバーまたはペダル等の他の
操作部材の採用をも可能とすることができる。

【０００４】上記のような構成の車両用操舵装置におい
ては、ステアリングホイールの操作と舵取り機構の動作
との関係を電気的制御によって、自由に変更することが
できるので、車両の運転性能を飛躍的に向上できるもの
と期待されている。たとえば、ステアリングホイールの
操作トルクまたは操作角に対応する目標ヨーレートまた
は目標横加速度を求め、これらに基づいて舵取り機構の
動作を制御することによって、車両の姿勢制御を行うこ
とができ、操舵に対する車両の運動特性を最適化でき
る。

【０００５】一方、車両の姿勢制御のための別の手段と
して、４つの車輪の制動圧を個別制御する手法がある。
すなわち、４つの車輪の制動圧の個別制御により、車両
のヨーレートまたは横加速度を制御することができ、こ
れにより、車両挙動の不安定化を防止できる。とくに、
氷上のような低摩擦路面上では、舵取り機構による姿勢
制御（ステアリング姿勢制御）よりも制動圧の制御によ
る姿勢制御（ブレーキ姿勢制御）の方が有効である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ステアリング姿勢制御
システムは、ステアリングホイールの操作角に基づいて
目標ヨーレートを算出し、車両の実際のヨーレートであ
る実ヨーレートを目標ヨーレートに近づけるように舵取
り機構を駆動制御する。通常の走行シーンでは、車両が
オーバーステア状態であれば、実ヨーレートは目標ヨー
レートを上回る。逆に、車両がアンダーステア状態であ
れば、実ヨーレートは目標ヨーレートを下回る。

【０００７】ところが、たとえば、圧雪路上における意
図的なスピンターンである、いわゆるＪターン操舵を行
うと、操舵期間中において、車両が実際にはオーバース
テア状態であるにも拘わらず、実ヨーレートが目標ヨー
レートを下回る場合がある。このほかにも、一定の走行
シーンでは、特に、低速走行時（時速約３０km以下）の
場合に、同様の状況が生じる場合がある。このような状
況では、車両がオーバーステア状態にあるにも拘わら
ず、ステアリング姿勢制御システムは、切り増し制御を
行って、オーバーステア傾向を助長する。これに対し
て、ブレーキ姿勢制御システムは、車両のオーバーステ
ア傾向を抑制するための制御ヨーモーメントを車両に与
えるように、車両の制動機構を制御する。したがって、
ステアリング姿勢制御システムとブレーキ姿勢制御シス
テムとの間で、車両に与えられる制御ヨーモーメントの
方向が反対になり、両システムの制御が互いに干渉して
しまう。

【０００８】また、ブレーキ姿勢制御システムのなかに
は、低μ路（低摩擦係数路）上においては、意図的なス
ピンターンと思われる急操舵に対して、車両がオーバー
ステア状態であっても、旋回方向内方側に位置する車両
の後輪に制動力を与え、車両の回頭を促すための姿勢制
御を行うものがある。このような状況においては、ステ
アリング姿勢制御システムが、オーバーステア傾向を抑
制するためのいわゆるカウンタ操舵制御を行うと、ステ
アリング姿勢制御システムおよびブレーキ姿勢制御シス
テムの間に制御上の干渉が生じることになる。

【０００９】図７は、圧雪路におけるＪターン試験によ
り得られたデータを示すグラフである。図７(a)は車両
の横滑り角β（曲線Ｌ１）、車両の実ヨーレートγ（曲
線Ｌ２）、および目標ヨーレートγ^*（曲線Ｌ３）の時
間変化を示す。また、図７(b)は、ステアリングホイー
ルの操作角δｈ（曲線Ｌ４）、および舵取り車輪（通常
は前輪）の転舵角の目標値δ^*（目標転舵角）（曲線Ｌ
５）を示す。さらに、図７(c)は、ブレーキ姿勢制御シ
ステムの動作を示す。図７(a)において、横滑り角βお
よびヨーレートγ，γ^*は、車両の進行方向に対して左
まわり方向を正にとり、右回り方向を負にとって表され
ている。また、図７(b)において、操作角δｈおよび目
標転舵角δ^*は、車両の進行方向に対して左方向を正に
とり、右方向を負にとって表されている。そして、図７
(c)においては、前左右輪および後左右輪のいずれに制
動力が与えられているかを階段状の折れ線で表してあ
る。

【００１０】Ｊターン操舵の初期の期間Ａにおいては、
ブレーキ姿勢制御システムは、意図的なスピンターン操
舵が行われたとみなして、旋回方向内側の後輪である右
後輪に対して制動力を与える。また、期間Ａには、車両
の横滑り角βは正の値となっていて、車両の中心軸方向
に対して左回り方向に車両の進行方向が向けられてい
る。すなわち、このとき、車両はオーバーステア状態に
ある。したがって、期間Ａにおいては、ブレーキ姿勢制
御システムは、車両のオーバーステア状態を助長して、
車両の回頭を促すことになる。ところが、この期間Ａに
は、ステアリング姿勢制御システムは、車両のオーバー
ステア状態を抑制するために、いわゆるカウンタ操舵制
御を行う場合がある。

【００１１】一方、期間Ｂにおいては、ブレーキ姿勢制
御システムは、左前輪に制動力を与えてオーバーステア
状態を抑制し、車両に左向きのヨーモーメントを与え
る。この期間Ｂの末期Ｂａにおいては、図７(a)に示さ
れているように、車両の実ヨーレートγの絶対値は目標
ヨーレートγ^*を下回る。そのため、ステアリング姿勢
制御システムは、アンダーステア状態を解消するための
制御、すなわち切り増し制御を行う。ところが、このと
きには、車両の横滑り角βは正の値となっていて、車両
は実際にはオーバーステア状態となっている。そのた
め、ステアリング姿勢制御システムによる姿勢制御は不
適切であり、しかも、ブレーキ姿勢制御システムにより
車両に与えられる制御ヨーモーメントの方向とステアリ
ング姿勢制御システムにより車両に与えられる制御ヨー
モーメントの方向とが不一致となっている。すなわち、
両システムには、制御上の干渉が生じている。

【００１２】このように、従来は、ステアリング姿勢制
御システムによる姿勢制御は、必ずしも適切でない場合
があったとともに、ステアリング姿勢制御とブレーキ姿
勢制御とが干渉する場合があった。そこで、この発明の
第１の目的は、車両がオーバーステア状態であるかアン
ダーステア状態であるかに応じて適切な操舵制御を行う
ことができ、これにより車両の姿勢制御を良好に行うこ
とができる車両用操舵装置を提供することである。

【００１３】この発明の第２の目的は、制動機構の制御
による車両姿勢の制御との干渉が生じることがない操舵
姿勢制御を行うことができる車両用操舵装置を提供する
ことである。この発明の第３の目的は、制動機構の制御
による車両姿勢制御と舵取り機構の制御による車両姿勢
制御との間で干渉を生じさせることなく車両の姿勢制御
を良好に行うことができる車両用姿勢制御装置を提供す
ることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、操作部材
（１）の操作に応じて車両の舵取り機構（２，３）を駆
動する車両用操舵装置であって、車両がアンダーステア
状態であるかオーバーステア状態であるかを検出する車
両状態検出手段（２０，Ｓ１）と、車両がアンダーステ
ア状態のときには、車両の実ヨーレートを操作部材の操
作に対応して定められる目標ヨーレートに近づけるべく
上記舵取り機構を制御するヨーレート制御を行うととも
に、車両がオーバーステア状態のときには、車両の横滑
り角速度を零に近づけるべく上記舵取り機構を制御する
横滑り角速度制御を行う舵取り制御手段（２０，Ｓ２，
Ｓ３）とを含むことを特徴とする車両用操舵装置であ
る。括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構
成要素等を表す。以下、この項において同じ。

【００１５】この発明によれば、車両がアンダーステア
状態であるかオーバーステア状態であるかに応じて舵取
り機構の制御態様を変更し、これにより、車両の良好な
姿勢制御を実現している。すなわち、車両がアンダース
テア状態の場合には、車両の実ヨーレートを操作部材の
操作に対応した目標ヨーレートに近づけるように舵取り
機構が制御される。これに対して、車両がオーバーステ
ア状態であれば、車両の横滑り角速度を零に近づけるよ
うに、舵取り機構が制御される。これによって、車両が
オーバーステア状態のときにこのオーバーステア傾向が
助長されたりすることがない。また、車両がアンダース
テア状態のときには、操作部材の操作に対応した目標ヨ
ーレートに基づく制御、すなわち、ヨーレート制御を行
うようにしているので、とくに、旋回の初期において、
車両の回頭を速やかに生じさせることができる。

【００１６】上記車両用操舵装置は、目標ヨーレートを
演算する目標ヨーレート演算手段（２０）と、車両の実
ヨーレートを検出するヨーレート検出手段（１６）とを
備えていることが好ましい。この場合に、目標ヨーレー
ト算出手段は、車両の操舵のための操作部材（たとえ
ば、ステアリングホイール）の操作角または操作トルク
に基づいて、車両の目標ヨーレートを算出するものであ
ってもよい。また、上記車両用操舵装置は、車両の横滑
り角に関連した物理量を検出する手段を有するものであ
ることが好ましい。たとえば、車両の横滑り角速度を零
に収束させることは、車両の実ヨーレートを、車両の横
加速度Ｇｙを車速Ｖで割った値Ｇｙ／Ｖに収束させるこ
とと等価である。したがって、車両の横滑り角速度に関
連する物理量として、車両の横加速度Ｇｙおよび車速Ｖ
をそれぞれ検出する検出機構（１５，１４）を設けてお
いてもよい。

【００１７】なお、上記舵取り機構と操舵のための操作
部材との間には機械的な結合が無く、操作手段の操作に
対応して舵取り機構が電気的に制御されるようになって
いることが好ましい。請求項２記載の発明は、車両の制
動機構（５３，５４）を制御することによって車両に姿
勢制御のための制御ヨーモーメントを与える制動姿勢制
御手段（６０）とともに用いられる車両用操舵装置であ
って、車両の舵取り機構（２，３）を制御することによ
って車両に姿勢制御のための制御ヨーモーメントを与え
る舵取り姿勢制御手段（２０）と、上記制動姿勢制御手
段および舵取り姿勢制御手段による制御ヨーモーメント
の方向が一致しない場合には、上記舵取り姿勢制御手段
による姿勢制御動作を禁止する手段（２０，Ｓ４，Ｓ
６）とを含むことを特徴とする車両用操舵装置である。

【００１８】この発明では、車両用操舵装置は、制動姿
勢制御手段と協働して車両の姿勢制御を行うようになっ
ている。具体的には、たとえば、制動姿勢制御手段は、
車両の制動機構を制御することにより、車両の旋回方向
内側または外側の車輪に選択的に適当な制動圧を与え、
車両に姿勢制御のための制御ヨーモーメントを与える。
これに対して、車両用操舵装置に備えられた舵取り姿勢
制御手段は、舵取り機構を制御して車両の舵取り車輪の
方向を変更することによって、車両に姿勢制御のための
制御ヨーモーメントを与える。制動姿勢制御手段および
舵取り姿勢制御手段は、それぞれ別のアルゴリズムに基
づいて車両に制御ヨーモーメントを与えるため、特定の
走行シーンでは、２つの姿勢制御手段により車両に与え
られる制御ヨーモーメントの方向が一致しない場合があ
る。すなわち、制動姿勢制御手段と舵取り姿勢制御手段
との間に制御上の干渉が生じる場合がある。そこで、こ
の発明では、制御ヨーモーメントの方向が一致しない場
合には、舵取り姿勢制御手段による姿勢制御動作を禁止
することとし、制動姿勢制御手段による姿勢制御を優先
することとしている。

【００１９】たとえば、制動姿勢制御手段から、被制御
輪の情報（制動状況を表す情報）を適当な通信ラインを
介して舵取り姿勢制御手段に取り込むことにより、舵取
り機構の制御による車両の姿勢制御に対して制動姿勢制
御を優先させるようにしてもよい。この場合に、被制御
輪の情報とは、車両に備えられたたとえば４つの車輪の
うちのいずれの車輪に制動力が加えられているかを表す
情報であってもよい。請求項３記載の発明は、車両の制
動機構（５３，５４）を制御することによって車両に姿
勢制御のための制御ヨーモーメントを与える制動姿勢制
御手段（６０）と、車両の舵取り機構（２，３）を制御
することによって車両に姿勢制御のための制御ヨーモー
メントを与える舵取り姿勢制御手段（２０）と、上記制
動姿勢制御手段および舵取り姿勢制御手段による制御ヨ
ーモーメントの方向が一致しない場合に、上記制動姿勢
制御手段および上記舵取り姿勢制御手段のうちのいずれ
か一方による姿勢制御動作を禁止する手段（Ｓ４，Ｓ
６）とを含むことを特徴とする車両用姿勢制御装置であ
る。

【００２０】この発明では、制動姿勢制御と舵取り姿勢
制御との併用によって、車両に姿勢制御のための制御ヨ
ーモーメントが与えられる。そして、制動姿勢制御によ
る制御ヨーモーメントと舵取り姿勢制御による制御ヨー
モーメントとの方向が一致しない場合には、制動姿勢制
御または舵取り姿勢制御のうちの一方を禁止することと
して、制御上の干渉を回避している。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係る車両用操舵装置を組み込んだ車
両用姿勢制御装置の基本的な構成を説明するための概念
図である。車両用操舵装置は、ステアリングホイール
（操作部材）１の回転操作に応じて駆動される操舵用ア
クチュエータ２の動作をステアリングギア３によって前
部左右車輪４Ａ，４Ｂ（舵取り車輪）の転舵運動に変換
することによって、ステアリングホイール１とステアリ
ングギア３とを機械的に連結することなく、操舵を達成
している。この場合に、操舵用アクチュエータ２および
ステアリングギア３などにより、舵取り機構が構成され
ている。

【００２２】操舵用アクチュエータ２は、たとえば公知
のブラシレスモータ等の電動モータにより構成すること
ができる。ステアリングギア３は、操舵用アクチュエー
タ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７
の軸方向（車幅方向）の直線運動に変換する運動変換機
構（ボールねじ機構など）を有する。ステアリングロッ
ド７の運動は、タイロッド８を介してナックルアーム９
に伝達され、このナックルアーム９の回動を引き起こ
す。これにより、ナックルアーム９に支持された車輪４
Ａ，４Ｂの転舵が達成される。

【００２３】ステアリングホイール１は、車体に対して
回転可能に支持された回転シャフト１０に連結されてい
る。この回転シャフト１０には、ステアリングホイール
１に操舵反力を与えるための反力アクチュエータ１９が
付設されている。具体的には、反力アクチュエータ１９
は、回転シャフト１０と一体の出力シャフトを有するブ
ラシレスモータ等の電動モータにより構成することがで
きる。回転シャフト１０のステアリングホイール１とは
反対側の端部には、渦巻きばねなどからなる弾性部材３
０が車体との間に結合されている。この弾性部材３０
は、反力アクチュエータ１９がステアリングホイール１
にトルクを付加していないときに、その弾性力によっ
て、ステアリングホイール１を直進操舵位置に復帰させ
る。

【００２４】ステアリングホイール１の操作入力値を検
出するために、回転シャフト１０の回転角に対応する操
作角δhを検出するための角度センサ１１が設けられて
いる。また、回転シャフト１０には、ステアリングホイ
ール１に加えられた操作トルクＴを検出するためのトル
クセンサ１２が設けられている。一方、操舵用アクチュ
エータ２の出力値を検出するための出力値センサとし
て、車輪４Ａ，４Ｂの転舵角δを検出する転舵角センサ
１３が設けられている。この転舵角センサ１３は、操舵
用アクチュエータ２によるステアリングロッド７の作動
量を検出するポテンショメータなどで構成することがで
きる。

【００２５】角度センサ１１、トルクセンサ１２および
転舵角センサ１３は、コンピュータ（ＥＣＵ：電子制御
ユニット）を含むステアリング系制御装置２０（車両状
態検出手段、舵取り姿勢制御手段、舵取り制御手段）に
接続されている。ステアリング系制御装置２０には、さ
らに、車両の横加速度Ｇyを検出するための横加速度セ
ンサ１５と、車両のヨーレートγを検出するヨーレート
センサ１６と、車速Ｖを検出する速度センサ１４とが接
続されている。

【００２６】ステアリング系制御装置２０は、駆動回路
２２，２３を介して操舵用アクチュエータ２と反力アク
チュエータ１９とを制御する。一方、ステアリング系制
御装置２０は、車両の制動を制御するための走行系制御
装置６０（制動姿勢制御手段）と、ライン５０を介して
通信を行い、データを授受するようになっている。横加
速度センサ１５、ヨーレートセンサ１６および速度セン
サ１４でそれぞれ検出された横加速度Ｇy、実ヨーレー
トγおよび車速Ｖを表すデータは、ステアリング系制御
装置２０内で利用されるとともに、ライン５０を介して
走行系制御装置６０にも伝送されるようになっている。

【００２７】ブレーキペダル５１の踏力に応じた制動圧
は、マスターシリンダ５２によって発生され、この制動
圧は、制動圧制御ユニット５３によって増幅されるとと
もに、前左右輪４Ａ，４Ｂおよび後左右輪４Ｃ，４Ｄの
各ブレーキ装置５４に分配されて、各ブレーキ装置５４
が各車輪４Ａ〜４Ｄに制動力を作用させるようになって
いる。そして、制動圧制御ユニット５３が、コンピュー
タ（ＥＣＵ）により構成される走行系制御装置６０によ
って制御されることにより、各車輪４Ａ〜４Ｄの制動圧
が個別に制御されるようになっている。

【００２８】走行系制御装置６０には、ステアリング系
制御装置２０の他に、各車輪４Ａ〜４Ｄの制動力を個別
に検出する制動力センサ６１と、各車輪４Ａ〜４Ｄの各
回転速度を個別に検出する車輪速センサ６２とが接続さ
れている。走行系制御装置６０は、車輪速センサ６２に
よって検出される各車輪４Ａ〜４Ｄの回転速度と制動力
検知センサ６１によるフィードバック値とに応じて、制
動圧を増幅するとともに分配することができるように制
動圧制御ユニット５３を制御する。これにより、各車輪
４Ａ〜４Ｄの制動力を個別に制御することが可能とされ
ている。なお、制動圧制御ユニット５３は、ブレーキペ
ダル５１の操作がなされていない場合でも、内蔵のポン
プにより制動圧を発生することができるように構成され
ている。

【００２９】図２は、車両の姿勢制御に関連する構成を
さらに説明するためのブロック図である。ステアリング
系制御装置２０は、ライン５０を介して、走行系制御装
置６０に、操作角δh、トルクＴおよび転舵角δの各検
出値を表すデータを与える。また、走行系制御装置６０
は、ライン５０を介して、ステアリング系制御装置２０
から、横加速度Ｇy、ヨーレートγおよび車速Ｖの各検
出値を表すデータを取得する。また、走行系制御装置６
０は、被制御輪である車輪４Ａ〜４Ｄの制動状況を表す
データを、ライン５０を介して、ステアリング系制御装
置２０に与える。

【００３０】走行系制御装置６０は、制動圧制御ユニッ
ト５３を介して車輪４Ａ〜４Ｄの制動圧を個別制御し、
これにより、車両の姿勢制御（ブレーキ姿勢制御）を行
う。一方、ステアリング系制御装置２０は、操作角δh
および／または操作トルクＴに基づいて目標横加速度Ｇ
y^*および目標ヨーレートγ^*を求め、さらに、これらに
基づいて目標転舵角δ^*を演算する。そして、転舵角セ
ンサ１３によって検出される転舵角δが目標転舵角δ^*
に近づくように操舵用アクチュエータ２を制御すること
によって、車両の姿勢制御（ステアリング姿勢制御）を
行う。

【００３１】すなわち、この実施形態では、車両の姿勢
制御のために、ブレーキ姿勢制御とステアリング姿勢制
御とが併用されている。図３は、ステアリング系制御装
置２０の動作を説明するためのフローチャートである。
ステアリング系制御装置２０は、車両がオーバーステア
状態であるかアンダーステア状態であるかを判断する
（ステップＳ１）。車両の状態がオーバーステア状態で
あれば、ステアリング系制御装置２０は、車両の横滑り
角βの時間微分値である横滑り角速度β′を零に導くた
めの横滑り角速度制御を行う（ステップＳ２）。

【００３２】これに対して、車両がアンダーステア状態
である場合には、ステアリング系制御装置２０は、従来
と同様に、ヨーレートセンサ１６により検出される実ヨ
ーレートγを操作角δｈ等に基づいて定めた目標ヨーレ
ートγ^*に導くためのヨーレート制御を行う（ステップ
Ｓ３）。すなわち、ステアリング系制御装置２０は、車
両がオーバーステア状態かアンダーステア状態であるか
に応じて、車両の姿勢制御の態様を、横滑り角速度制御
とヨーレート制御との間で切り換える。

【００３３】さらに、ステアリング系制御装置２０は、
通信ライン５０を介して走行系制御装置６０からの情報
を得ることによって、舵取り機構の制御によって車両に
与えられる制御ヨーモーメントの方向と、走行系制御装
置６０による制動機構の制御によって車両に与えられる
制御ヨーモーメントの方向とが一致するかどうかを判断
する（ステップＳ４）。もしも、両制御ヨーモーメント
の方向が一致すれば、ステップＳ１〜Ｓ３により定めら
れた態様で、舵取り機構の制御による姿勢制御を実行す
る（ステップＳ５）。これに対して、ステアリング系制
御装置２０と走行系制御装置６０との間で制御ヨーモー
メントの方向が一致しない場合には、舵取り機構の制御
による姿勢制御を禁止する（ステップＳ６）。

【００３４】車両の横滑り角βを車両の進行方向に対し
て車両の中心線方向がいずれの側に位置するかに応じて
正負の符号を与えて表すこととする。この場合、車両が
オーバーステア状態かアンダーステア状態であるかは、
横滑り角βと横滑り角速度β′との積が正負のいずれで
あるかを調べることによって判断できる。すなわち、β
β′＞０であれば、車両のオーバーステア状態が進行し
ていると判断できる。これに対して、ββ′＜０であれ
ば、車両がアンダーステア状態に向かっていると判断す
ることができる。

【００３５】車両がオーバーステア状態であるかアンダ
ーステア状態であるかは、舵角センサ１３によって検出
される転舵角δと、横滑り角速度β′との積に基づいて
判断することもできる。すなわち、δβ′＞０であれ
ば、車両の横滑り角βの絶対値が増加中であると見られ
るので、車両はアンダーステア状態であると判断でき
る。これに対して、δβ′＜０であれば、車両はオーバ
ーステア状態であると判断できる。

【００３６】図４に示すように矢印４０方向に車速Ｖで
旋回走行している車両１００に対して矢印４１方向に作
用する横加速度Ｇｙと、矢印４２方向に作用するヨーレ
ートγとの関係は、車両１００が定常旋回状態であると
みなすと、近似的に、γ＝Ｇｙ／Ｖと表すことができ
る。一方、図５(a)に示すように、オーバーステア状態
で横滑りしている車両や、図５(b)に示すように、アン
ダーステア状態で横滑りしている車両１００を想定する
と、車両横滑り角βは、車両１００の前後方向に沿う車
両中心線１００ａと、車両１００の実際の進行方向１０
０ｂとがなす角である。この場合に、車両横滑り角βの
変化速度である横滑り角速度β′は、近似的に、Ｇｙ／
Ｖ−γにより求めることができる。そこで、車両横滑り
角βは、Ｇｙ／Ｖ−γを時間積分することによって求め
ることができる。

【００３７】β′＝Ｇｙ／Ｖ−γであるから、図３のス
テップＳ２における横滑り角速度制御は、目標ヨーレー
トγ^*＝Ｇｙ／Ｖとして目標ヨーレートγ^*を設定し、こ
の目標ヨーレートγ^*に実ヨーレートγを近づけるよう
に舵取り機構の動作を制御することによって実現でき
る。ステアリング系制御装置２０が通信ライン５０を介
して走行系制御装置６０から取得する制動状況データ
は、たとえば、１バイト（８ビット）単位で授受され
る。この場合に、前後左右輪の４つの車輪４Ａ〜４Ｄの
いずれに制動力が加えられているかは、２ビットのデー
タで表すことができる。さらに、いずれかの車輪の制動
力が与えられているのか、またはいずれの車輪にも制動
力が与えられていないのかを表す情報を走行系制御装置
６０から取得するとすれば、これを１ビットのデータで
表すことができる。したがって、図３のステップＳ４に
おける判断は、走行系制御装置６０から通信ライン５０
を介して与えられる１バイトのデータ中の３ビットの制
動状況データを用いて実行することができる。

【００３８】ステアリング系制御装置２０は、制動状況
データに基づいていずれの車輪に制動力が与えられてい
るかを調べ、制動機構の制御によって車両に与えられて
いる制御ヨーモーメントの方向を判別する。図６は、こ
の実施形態を適用した車両用姿勢制御装置を装備した車
両により圧雪路面上でのＪターン試験を行って得られた
データを示すグラフである。図６(a)は車両の横滑り角
β（曲線Ｌ１１）、ヨーレートセンサ１６により検出さ
れる実ヨーレートγ（曲線Ｌ１２）、目標ヨーレートγ
^*（曲線Ｌ１３）および横滑り角速度β′（曲線Ｌ１
４）の時間変化を示す。また、図６(b)は、ステアリン
グホイール１の操作角δｈ（曲線Ｌ１５）、および舵取
り車輪（前左右輪）４Ａ，４Ｂの目標転舵角δ^*（曲線
Ｌ１６）の時間変化を示す。さらに、図６(c)には、走
行系制御装置６０によるブレーキ姿勢制御動作が示され
ている。

【００３９】図６(a)(b)において、横滑り角β、ヨーレ
ートγ，γ^*、操作角δｈおよび目標転舵角δ^*について
は、車両の進行方向に関して右まわり方向を負の符号で
表し、左まわり方向を正の符号で表してある。また。図
６(c)においては、前後左右の４つの車輪４Ａ〜４Ｄの
いずれに対して制動力が与えられているのかを、階段状
の折れ線で表してある。Ｊターン操舵の初期の期間Ａで
は、ステアリング系制御装置２０によるステアリング姿
勢制御と走行系制御装置６０によるブレーキ姿勢制御と
に干渉が生じる。すなわち、それらの制御により車両に
与えられる制御ヨーモーメントの方向が一致しない。そ
こで、この期間Ａには、ステアリング系制御装置２０
は、舵取り機構の制御による姿勢制御動作を行わない。
これにより、走行系制御装置６０の制御により、右側後
輪４Ｄに制動力が与えられると、車両の回頭が促され、
車両は速やかにスピンターン状態へと入る。

【００４０】期間Ｂにおいては、車両の横滑り角βおよ
び横滑り角速度β′がいずれも正の値となっていて、車
両はオーバーステア状態にある。この期間には、目標ヨ
ーレートγ^*にＧｙ／Ｖが代入されることによって、横
滑り角速度β′を零に導くための制御がステアリング系
制御装置２０によって行われる。その結果、参照符号Ｂ
１で示すように、切り増し制御が行われることがない。
その一方で、走行系制御装置６０は、左前輪４Ａに制動
力を与えており、これにより、オーバーステア状態の解
消が図られている。

【００４１】以上のようにこの実施形態に係る車両用姿
勢制御装置によれば、車両がオーバーステア状態かアン
ダーステア状態かに応じて、横滑り角速度制御とヨーレ
ート制御とを切り換えて適用するようにしている。これ
により、車両がオーバーステア状態にあるときに、ステ
アリング姿勢制御によってオーバーステア傾向が助長さ
れるといった不具合が防止される。さらに、ステアリン
グ姿勢制御とブレーキ姿勢制御とによって車両に与えら
れる制御ヨーモーメントの方向が一致しない場合には、
ステアリング姿勢制御を禁止するようにしている。その
ため、制御の干渉が生じることがなく、良好な姿勢制御
動作を実現できる。

【００４２】このようにして、この実施形態によれば、
ステアリング姿勢制御とブレーキ姿勢制御とを協調させ
つつ良好な統合姿勢制御が実現される。以上、この発明
の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形
態で実施することもできる。たとえば、上述の実施形態
では、ステアリング姿勢制御およびブレーキ姿勢制御に
よって車両に与えられるべき制御ヨーモーメントの方向
が一致しない場合には、ステアリング姿勢制御を禁止す
ることとしているが、ステアリング姿勢制御を優先する
こととして、走行系制御装置６０によるブレーキ姿勢制
御を一時的に禁止するようにしてもよい。また、上記の
実施形態では、車両がオーバーステア状態かアンダース
テア状態かに応じた姿勢制御態様の切り換えと、ステア
リング系およびブレーキ系の姿勢制御の干渉を防ぐ特徴
とが組み合わされているが、これらはいずれか一方のみ
が単独で車両用操舵装置または車両用姿勢制御装置に組
み込まれてもよい。

【００４３】また、上述の実施形態では、四輪車両の２
つの車輪が舵取り車輪として転舵可能な場合について説
明したが、４つの車輪の全てが転舵される四輪操舵シス
テムにこの発明を適用してもよい。また、上述の実施形
態では、操作部材としてステアリングホイール１が用い
られる例について説明したが、この他にも、レバーやペ
ダルなどの他の操作部材が用いられてもよい。

【００４４】これらの他にも、特許請求の範囲に記載さ
れた事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る車両用姿勢制御装
置の基本的な構成を説明するための概念図である。

【図２】姿勢制御のための構成を説明するためのブロッ
ク図である。

【図３】ステアリング系制御装置の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図４】定常円旋回状態の車両に働く横加速度およびヨ
ーモーメントを説明するための図である。

【図５】オーバーステア状態(a)およびアンダーステア
状態(b)で横滑りしている車両を示す図である。

【図６】上記実施形態を適用した車両用姿勢制御装置を
装備した車両により圧雪路面上でのＪターン試験を行っ
て得られたデータを示すグラフである。

【図７】ステアリング姿勢制御およびブレーキ姿勢制御
を併用した従来の車両用姿勢制御システムを装備した車
両により圧雪路面上でのＪターン試験を行って得られた
データを示すグラフである。

【符号の説明】

１ステアリングホイール２操舵用アクチュエータ１１角度センサ１２トルクセンサ１３転舵角センサ１４速度センサ１５横加速度センサ１６ヨーレートセンサ２０ステアリング系制御装置５０ライン５３制動圧制御ユニット５４ブレーキ装置６０走行系制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ６２Ｄ 111:00 Ｂ６２Ｄ 111:00 113:00 113:00 119:00 119:00 137:00 137:00 (72)発明者瀬川雅也大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内 (72)発明者葉山良平大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内Ｆターム(参考） 3D032 CC16 DA03 DA05 DA15 DA23 DA24 DA29 DA33 DA39 DB11 DD17 DE09 EA01 EA04 EB04 EB12 EB16 EB17 EB21 EC22 FF01 GG01 3D033 CA02 CA03 CA12 CA13 CA14 CA16 CA17 CA18 CA21 3D034 CA03 CC09 CD03 CD04 CD06 CD07 CD12 CD15 CE02 CE09 3D046 BB21 GG10 HH08 HH21 HH22 HH25 HH36 HH51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操作部材の操作に応じて車両の舵取り機構
を駆動する車両用操舵装置であって、車両がアンダーステア状態であるかオーバーステア状態
であるかを検出する車両状態検出手段と、車両がアンダーステア状態のときには、車両の実ヨーレ
ートを操作部材の操作に対応して定められる目標ヨーレ
ートに近づけるべく上記舵取り機構を制御するヨーレー
ト制御を行うとともに、車両がオーバーステア状態のと
きには、車両の横滑り角速度を零に近づけるべく上記舵
取り機構を制御する横滑り角速度制御を行う舵取り制御
手段とを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】車両の制動機構を制御することによって車
両に姿勢制御のための制御ヨーモーメントを与える制動
姿勢制御手段とともに用いられる車両用操舵装置であっ
て、車両の舵取り機構を制御することによって車両に姿
勢制御のための制御ヨーモーメントを与える舵取り姿勢
制御手段と、上記制動姿勢制御手段および舵取り姿勢制御手段による
制御ヨーモーメントの方向が一致しない場合には、上記
舵取り姿勢制御手段による姿勢制御動作を禁止する手段
とを含むことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】車両の制動機構を制御することによって車
両に姿勢制御のための制御ヨーモーメントを与える制動
姿勢制御手段と、車両の舵取り機構を制御することによって車両に姿勢制
御のための制御ヨーモーメントを与える舵取り姿勢制御
手段と、上記制動姿勢制御手段および舵取り姿勢制御手段による
制御ヨーモーメントの方向が一致しない場合に、上記制
動姿勢制御手段および上記舵取り姿勢制御手段のうちの
いずれか一方による姿勢制御動作を禁止する手段とを含
むことを特徴とする車両用姿勢制御装置。