JP2003261054A - 車輌用自動操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動操舵時に運転者が違和感を感じることを
効果的に防止すると共に、非自動操舵と自動操舵との間
に操舵モードが変化する際に運転者が感じる操舵トルク
の変化を効果的に低減する。 【解決手段】 自動操舵の目標相対回転角度θrが演算
され（Ｓ２０、３０）、自動操舵時の補助転舵用目標電
流Ｉtcが自動操舵の反力が作用することを防止するトル
ク、操舵輪のセルフアライニングトルクに起因して作用
するトルクを相殺するトルク、操舵角θsに応じて演出
したいトルクの和に基づいて演算され（Ｓ４０〜７
０）、運転者の操舵負担を軽減するための補助転舵用目
標電流Ｉpsが演算され（Ｓ１２０）、目標相対回転角度
θrの大きさが大きいほど大きくなるよう目標電流Ｉtc
の重みωが演算され（Ｓ１４０）、目標電流Ｉtc及びＩ
psの重み和を最終目標電流Ｉtとして電動式パワーステ
アリング装置１６が制御される（Ｓ１５０、１６０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車輌の
操舵装置に係り、更に詳細には必要に応じて操舵輪を自
動的に操舵する自動操舵装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開平１１−７８９４９号公報に
記載されている如く、電動式パワーステアリング装置の
電動機の駆動トルクにより、運転者による操舵時に操舵
アシストを行うと共に、必要に応じてステアリングホイ
ールに対し相対的に操舵輪を転舵して自動操舵を行うよ
う構成された電動式パワーステアリング装置が従来より
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公開公報に記載さ
れた電動式パワーステアリング装置によれば、一つの電
動機により操舵アシストを行うと共に必要に応じて自動
操舵を行うことができるが、電動式パワーステアリング
装置が操舵輪を転舵する際に発生する反力トルクがステ
アリングホイールに伝達されること及びこれに起因して
運転者が違和感を感じることを防止することが困難であ
り、また運転者による操舵と自動操舵との間に操舵モー
ドが変化する際に運転者がステアリングホイールより感
じるトルクが急激に変化するという問題がある。

【０００４】この問題を解消すべく、例えば特開平５−
７７７７５１号公報に記載されている如く、ステアリン
グホイールと操舵輪との間の操舵系に設けられ、ステア
リングホイールに対し相対的に操舵輪を転舵駆動する転
舵駆動手段としての伝達比可変装置（転舵角可変機構）
と、操舵系に設けられた操舵補助力発生手段としての動
力操舵装置とを有し、伝達比可変装置によって操舵輪を
転舵駆動することにより操舵輪を自動操舵すると共に、
自動操舵時に伝達比可変装置により発生される反力トル
クを動力操舵装置による操舵補助力により打ち消すよう
構成された自動操舵装置が従来より知られている。

【０００５】しかしこの種の自動操舵装置に於いては、
自動操舵時に伝達比可変装置により発生される反力トル
クを正確に推定することが困難であるため、動力操舵装
置による操舵補助力によって反力トルクを正確に打ち消
すことが困難であり、そのため運転者が違和感を感じる
ことを効果的に防止することが困難であり、また運転者
による操舵と自動操舵との間に操舵モードが変化する際
に運転者がステアリングホイールより感じるトルクが変
化することを効果的に防止することも困難である。

【０００６】本発明は、ステアリングホイールと操舵輪
との間の操舵系に設けられステアリングホイールに対し
相対的に操舵輪を補助転舵する補助転舵手段と、操舵系
に設けられ操舵輪の転舵を補助する補助転舵力を発生す
る補助転舵力発生手段とを有するセミステアバイワイヤ
式の車輌用自動操舵装置に於ける上述の如き問題に鑑み
てなされたものであり、本発明の主要な課題は、自動操
舵時にはステアリングホイールに作用するトルクが自動
操舵時の目標トルクになるよう補助転舵力発生手段を制
御することにより、自動操舵時に運転者が違和感を感じ
ることを効果的に防止すると共に、運転者による操舵と
自動操舵との間に操舵モードが変化する際に運転者がス
テアリングホイールより感じるトルクの変化を効果的に
低減することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の主要な課題は、本
発明によれば、請求項１の構成、即ちステアリングホイ
ールと操舵輪との間の操舵系に設けられ前記ステアリン
グホイールに対し相対的に前記操舵輪を補助転舵し自動
操舵する補助転舵手段と、前記操舵系に設けられ前記操
舵輪の転舵を補助する補助転舵力を発生する補助転舵力
発生手段と、前記補助転舵手段及び前記補助転舵力発生
手段を制御する制御手段とを有するセミステアバイワイ
ヤ式の車輌用自動操舵装置にして、前記制御手段は前記
補助転舵手段の目標補助転舵量を演算する目標補助転舵
量演算手段と、前記操舵系のトルクを検出する手段と、
前記検出されたトルクに基づき前記ステアリングホイー
ルに作用するトルクを非自動操舵時の目標トルクに制御
するための第一の目標補助転舵力を演算する第一の目標
補助転舵力演算手段と、前記目標補助転舵量及び車輌の
走行状態に基づき前記ステアリングホイールに作用する
トルクを自動操舵時の目標トルクに制御するための第二
の目標補助転舵力を演算する第二の目標補助転舵力演算
手段と、前記第一及び第二の目標補助転舵力の重み和と
して最終目標補助転舵力を演算する最終目標補助転舵力
演算手段と、前記目標補助転舵量に基づいて前記補助転
舵手段を制御する補助転舵制御手段と、前記最終目標補
助転舵力に基づいて前記補助転舵力発生手段を制御する
補助転舵力制御手段と、自動操舵時には非自動操舵時に
比して前記第一の目標補助転舵力の重みを小さくすると
共に前記第二の目標補助転舵力の重みを大きくする重み
制御手段とを有することを特徴とする車輌用自動操舵装
置によって達成される。

【０００８】また本発明によれば、上述の主要な課題を
効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前
記重み制御手段は非自動操舵時には前記第二の目標補助
転舵力の重みを０に設定し、自動操舵時には前記第一の
目標補助転舵力の重みを０に設定し、非自動操舵時と自
動操舵時との間の変化時には前記第一及び第二の目標補
助転舵力の重みを徐々に変化させるよう構成される（請
求項２の構成）。

【０００９】また本発明によれば、上述の主要な課題を
効果的に達成すべく、上記請求項２の構成に於いて、前
記制御手段は前記操舵輪が路面より受けるセルフアライ
ニングトルクを求める手段を有し、前記重み制御手段は
セルフアライニングトルクの大きさが大きいほど前記第
一及び第二の目標補助転舵力の重みの変化勾配を小さく
するよう構成される（請求項３の構成）。

【００１０】

【発明の作用及び効果】上記請求項１の構成によれば、
検出された操舵系のトルクに基づきステアリングホイー
ルに作用するトルクを非自動操舵時の目標トルクに制御
するための第一の目標補助転舵力が演算され、補助転舵
手段の目標補助転舵量及び車輌の走行状態に基づきステ
アリングホイールに作用するトルクを自動操舵時の目標
トルクに制御するための第二の目標補助転舵力が演算さ
れ、第一及び第二の目標補助転舵力の重み和として最終
目標補助転舵力が演算され、目標補助転舵量に基づいて
補助転舵手段が制御されると共に、最終目標補助転舵力
に基づいて補助転舵力発生手段が制御され、自動操舵時
には非自動操舵時に比して第一の目標補助転舵力の重み
を小さくされると共に第二の目標補助転舵力の重みが大
きくされるので、非自動操舵時にはステアリングホイー
ルに作用するトルクを非自動操舵時の目標トルクに近い
値に制御し、自動操舵時にはステアリングホイールに作
用するトルクを自動操舵時の目標トルクに近い値に制御
することができ、従って自動操舵時の目標トルクを補助
転舵手段の目標補助転舵量及び車輌の走行状態に基づい
て適宜に設定することにより、自動操舵時に運転者が違
和感を感じることを効果的に防止することができる。

【００１１】特に上記請求項２の構成によれば、非自動
操舵時には第二の目標補助転舵力の重みが０に設定さ
れ、自動操舵時には第一の目標補助転舵力の重みが０に
設定され、非自動操舵時と自動操舵時との間の変化時に
は第一及び第二の目標補助転舵力の重みが徐々に変化さ
れるので、運転者による操舵と自動操舵との間に操舵モ
ードが変化する際に運転者がステアリングホイールより
感じるトルクの変化を効果的に低減することができる。

【００１２】また一般に、上記請求項１の構成に従って
補助転舵力発生手段が制御される場合には、操舵輪が路
面より受けるセルフアライニングトルクの大きさが大き
いほど自動操舵と非自動操舵との間に操舵モードが変化
する際に運転者がステアリングホイールより感じるトル
クの変化が大きくなる。

【００１３】上記請求項３の構成によれば、操舵輪が路
面より受けるセルフアライニングトルクが求められ、セ
ルフアライニングトルクの大きさが大きいほど第一及び
第二の目標補助転舵力の重みの変化勾配が小さくされる
ので、セルフアライニングトルクの大きさが大きいほど
自動操舵と非自動操舵との間に操舵モードが変化する際
に於ける第一及び第二の目標補助転舵力の重みの変化が
ゆっくりと行われるので、セルフアライニングトルクの
大きさに拘わらず自動操舵と非自動操舵との間に操舵モ
ードが変化する際に運転者がステアリングホイールより
感じるトルクが急激に変化することを確実に且つ効果的
に低減することができる。

【００１４】

【課題解決手段の好ましい態様】本発明の一つの好まし
い態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、制御手
段は操舵輪のセルフアライニングトルクを求める手段
と、運転者の操舵状況を検出する手段とを有し、第二の
目標補助転舵力演算手段は補助転舵手段が目標補助転舵
量に基づいて操舵輪を補助転舵し自動操舵する際の反力
がステアリングホイールに作用することを防止する力
と、セルフアライニングトルクを相殺してセルフアライ
ニングトルクがステアリングホイールへ伝達されること
を防止する力と、運転者の操舵状況に応じて発生するこ
とが望ましい操舵トルクを発生させる力とに基づき第二
の目標補助転舵力を演算するよう構成される（好ましい
態様１）。

【００１５】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記好ましい態様２の構成に於いて、運転者の操舵
状況を検出する手段は操舵角を検出する手段であり、第
二の目標補助転舵力演算手段は操舵角に基づき運転者の
操舵状況に応じて発生することが望ましい操舵トルクを
発生させる力を演算するよう構成される（好ましい態様
２）。

【００１６】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記請求項１の構成に於いて、重み制御手段は目標
補助転舵量に基づいて自動操舵時であるか非自動操舵時
であるかを判定するよう構成される（好ましい態様
３）。

【００１７】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記請求項１乃至３の何れかの構成に於いて、第一
の目標補助転舵力の重み及び第二の目標補助転舵力の重
みの和は一定であるよう構成される（好ましい態様
４）。

【００１８】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記請求項１又は２の構成に於いて、第一の目標補
助転舵力の重み及び第二の目標補助転舵力の重みの和は
一定であり、重み制御手段は目標補助転舵量の大きさが
大きくなるにつれて第二の目標補助転舵力の重みが漸次
大きくなるよう、目標補助転舵量の大きさに応じて第二
の目標補助転舵力の重みを可変設定するよう構成される
（好ましい態様５）。

【００１９】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記請求項３の構成に於いて、第一の目標補助転舵
力の重み及び第二の目標補助転舵力の重みの和は一定で
あり、重み制御手段は操舵輪が路面より受ける力に起因
するセルフアライニングトルクを検出する手段を有し、
目標補助転舵量の大きさが大きくなるにつれて第二の目
標補助転舵力の重みが漸次大きくなるよう、目標補助転
舵量の大きさに応じて第二の目標補助転舵力の重みを可
変設定すると共に、セルフアライニングトルクの大きさ
が大きいほど目標補助転舵量の変化量に対する第二の目
標補助転舵力の重みの変化量の大きさが小さくなるよ
う、セルフアライニングトルクの大きさに応じて第二の
目標補助転舵力の重みを可変設定するよう構成される
（好ましい態様６）。

【００２０】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記請求項１の構成に於いて、補助転舵力発生手段
は補助転舵手段と操舵輪との間の操舵系に設けられるよ
う構成される（好ましい態様７）。

【００２１】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記好ましい態様７の構成に於いて、操舵系はステ
アリングホイールに連結された第一のステアリングシャ
フト及び第二のステアリングシャフトを含み、補助転舵
手段は第一及び第二のステアリングシャフトの一方に連
結されたハウジングと第一及び第二のステアリングシャ
フトの他方に連結されハウジングに対し相対回転する回
転子とを有する補助転舵用電動機を含み、第一のステア
リングシャフトに対し相対的に第二のステアリングシャ
フトを回転駆動するよう構成される（好ましい態様
８）。

【００２２】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記好ましい態様８の構成に於いて、目標補助転舵
量演算手段は第一のステアリングシャフトに対する第二
のステアリングシャフトの目標相対回転角度として補助
転舵手段の目標補助転舵量を演算するよう構成される
（好ましい態様９）。

【００２３】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記請求項１の構成に於いて、転舵力発生手段は電
動式パワーステアリング装置であるよう構成される（好
ましい態様１０）。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照しつつ、本
発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。

【００２５】図１は転舵角可変装置及び電動式パワース
テアリング装置を備えたセミステアバイワイヤ式の車輌
に適用された本発明による車輌用自動操舵装置の一つの
実施形態を示す概略構成図である。

【００２６】図１に於て、１０FL及び１０FRはそれぞれ
車輌１２の左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれ
ぞれ車輌の左右の後輪を示している。操舵輪である左右
の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホ
イール１４の操作に応答して駆動されるラック・アンド
・ピニオン型の電動式パワーステアリング装置１６によ
りラックバー１８及びタイロッド２０L及び２０Rを介し
て転舵される。

【００２７】図示の実施形態に於いては、電動式パワー
ステアリング装置１６はラック同軸型の電動式パワース
テアリング装置であり、電動機２２と、電動機２２の回
転トルクをラックバー１８の往復動方向の力に変換する
例えばボールねじ式の変換機構２４とを有し、ハウジン
グ２６に対し相対的にラックバー１８を駆動する補助転
舵力を発生することにより、運転者の操舵負担を軽減す
る補助転舵力発生手段として機能する。尚補助転舵力発
生手段は当技術分野に於いて公知の任意の構成のもので
あってよく、また後述の転舵角可変装置３０より左右前
輪側に於いて補助転舵力を発生することが好ましいが、
転舵角可変装置３０よりステアリングホイール１４の側
に於いて補助転舵力を発生するよう配設されてもよい。

【００２８】ステアリングホイール１４は第一のステア
リングシャフトとしてのアッパステアリングシャフト２
８Ａ、転舵角可変装置３０、第二のステアリングシャフ
トとしてのロアステアリングシャフト２８Ｂ、ジョイン
ト３２を介して電動式パワーステアリング装置１６のピ
ニオンシャフト３４に駆動接続されている。図示の実施
形態に於いては、転舵角可変装置３０はハウジング３６
Ａの側にてアッパステアリングシャフト２８Ａの下端に
連結され、回転子３６Ｂの側にてロアステアリングシャ
フト２８Ｂの上端に連結された補助転舵駆動用の電動機
３６を含んでいる。

【００２９】かくして転舵角可変装置３０は第一のステ
アリングシャフトに対し相対的に第二のステアリングシ
ャフトを回転駆動することにより、操舵輪である左右の
前輪１０FL及び１０FRをステアリングホイール１４に対
し相対的に補助転舵駆動する補助転舵手段として機能す
る。

【００３０】特に転舵角可変装置３０は、通常時にはハ
ウジング３６Ａ及び回転子３６Ｂの相対回転を阻止する
保持電流が電動機３６に通電されることにより、アッパ
ステアリングシャフト２２Ａに対するロアステアリング
シャフト２２Ｂの相対回転角度（単に相対回転角度とい
う）を０に維持するが、自動操舵時には電動機３６によ
りアッパステアリングシャフト２２Ａに対し相対的にロ
アステアリングシャフト２２Ｂを積極的に回転させ、こ
れにより運転者の操舵操作に依存せずに左右の前輪１０
FL及び１０FRを自動操舵する。

【００３１】図示の実施形態に於ては、アッパステアリ
ングシャフト２２Ａには該アッパステアリングシャフト
の回転角度を操舵角θsとして検出する操舵角センサ４
０及び操舵トルクＴsを検出するトルクセンサ４２が設
けられており、ロアステアリングシャフト２２Ｂには該
ロアステアリングシャフトの回転角度を左右前輪の実操
舵角θaとして検出する操舵角センサ４４が設けられて
おり、これらのセンサの出力は操舵制御装置４６へ供給
される。操舵制御装置４６には車速センサ４８により検
出された車速Ｖを示す信号及びヨーレートセンサ５０に
より検出された車輌のヨーレートγを示す信号も入力さ
れる。

【００３２】尚操舵角θaを示す信号及び車速Ｖを示す
信号は操舵制御装置４６より転舵角可変装置３０を制御
する転舵角可変制御装置５２にも入力され、操舵トルク
Ｔsを示す信号及び車速Ｖを示す信号は操舵制御装置４
６より電動式パワーステアリング装置１６を制御する電
動パワーステアリング（電動ＰＳ）制御装置５４にも入
力される。また操舵角センサ４４により検出される操舵
角θaを示す信号は自動操舵完了後に左右の前輪１０FL
及び１０FRの直進位置をステアリングホイール１４の中
立位置に合せるために使用される。

【００３３】後述の如く、操舵制御装置４６は車輌の目
標ヨーレートγtを演算すると共に、目標ヨーレートγt
とヨーレートセンサ５０により検出された車輌のヨーレ
ートγとの偏差Δγを低減するための転舵角可変装置３
０の目標補助転舵量としてアッパステアリングシャフト
２２Ａに対するロアステアリングシャフト２２Ｂの目標
相対回転角度θrを演算し、目標相対回転角度θrを示す
指令信号を転舵角可変制御装置５２へ出力する。

【００３４】また操舵制御装置４６は左右前輪の路面反
力によるセルフアライニングトルクＴsatを演算し、操
舵角θsに基づきステアリングホイールの目標トルクＴs
wを演算し、目標相対回転角度θr、セルフアライニング
トルクＴsat、目標トルクＴswに基づき自動操舵時の目
標トルクＴtcを演算し、目標トルクＴtcに基づき自動操
舵時に於ける電動パワーステアリング制御装置５４の電
動機２２に対するトルク制御用目標電流Ｉtcを第二の目
標補助転舵力に対応する目標電流として演算し、トルク
制御用目標電流Ｉtcを示す指令信号を電動パワーステア
リング制御装置５４へ出力する。

【００３５】転舵角可変制御装置５２は運転者による通
常操舵時には転舵角可変装置３０の相対回転角度を０に
維持し、操舵制御装置４６より目標相対回転角度θrを
示す信号が入力されたときには、ロアステアリングシャ
フト２２Ｂがアッパステアリングシャフト２２Ａに対し
相対的に目標相対回転角度θr回転するよう目標相対回
転角度θrに基づき転舵角可変装置３０の電動機３６を
制御し、これにより左右の前輪１０FL及び１０FRを自動
操舵し、車輌のヨーレート偏差Δγを低減して車輌の旋
回時の走行安定性を向上させる。

【００３６】電動パワーステアリング制御装置５４は操
舵トルクＴs及び車速Ｖに応じて運転者の操舵負荷を軽
減するための電動式パワーステアリング装置１６の電動
機２２に対する補助転舵用目標電流Ｉpsを第一の目標補
助転舵力に対応する目標電流として演算し、目標相対回
転角度θrに基づきトルク制御用目標電流Ｉtcの重みω
を演算し、重みωに基づく補助転舵用目標電流Ｉps及び
トルク制御用目標電流Ｉtcの重み和として最終目標電流
Ｉtを演算し、最終目標電流Ｉtに基づき電動式パワース
テアリング装置１６の電動機２２を制御する。

【００３７】特に図示の実施形態に於いては、電動パワ
ーステアリング制御装置５４は補助転舵用目標電流Ｉps
の重みを（１−ω）とし、トルク制御用目標電流Ｉtcの
重みをωとして最終目標電流Ｉtを演算し、非自動操舵
時には重みωを０に設定し、自動操舵時には重みωを１
に設定し、目標相対回転角度θrの大きさが大きいほど
重みωが１に近づくよう目標相対回転角度θrの大きさ
に応じて重みωを可変設定することにより、操舵モード
が非自動操舵時と自動操舵時との間に変化する際には重
みωを徐々に変化させる。

【００３８】また電動パワーステアリング制御装置５４
はセルフアライニングトルクＴsatの大きさが大きいほ
ど目標相対回転角度θrの変化量に対する重みωの変化
量の比を小さくすることにより、セルフアライニングト
ルクＴsatの大きさが大きいほど操舵モードが非自動操
舵時と自動操舵時との間に変化する際に於ける重みωの
変化速度を小さくする。

【００３９】尚図１には詳細に示されていないが、操舵
制御装置４６、転舵角可変制御装置５２、電動パワース
テアリング制御装置５４はそれぞれＣＰＵとＲＯＭとＲ
ＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性の
コモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュー
タ及び駆動回路よりなっていてよい。また操舵角センサ
４０及び４４、トルクセンサ４２、ヨーレートセンサ５
０はそれぞれ車輌の左旋回方向への操舵の場合を正とし
て操舵角θs及びθa、操舵トルクＴs、ヨーレートγを
検出する。

【００４０】次に図２に示されたフローチャートを参照
して図示の実施形態に於いて操舵制御装置４６により達
成される目標相対回転角度演算及びトルク制御用目標電
流演算ルーチンについて説明する。尚図２に示されたフ
ローチャートによる制御は図には示されていないイグニ
ッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎
に繰返し実行される。

【００４１】まずステップ１０に於いては操舵角θsを
示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いて
は操舵角θsに基づき前輪の実舵角δが演算され、Ｈを
車輌のホイールベースとし、Ｋhをスタビリティファク
タとして下記の式１に従って車輌の目標ヨーレートγt
が演算され、目標ヨーレートγtと検出ヨーレートγと
の偏差Δγ（＝γt−γ）が演算される。 γt＝Ｖ・δ／（１＋Ｋh・Ｖ²）Ｈ ……（１）

【００４２】ステップ３０に於いてはヨーレート偏差Δ
γに基づき図３に示されたグラフに対応するマップより
転舵角可変装置３０の目標補助転舵量、即ちアッパステ
アリングシャフト２２Ａに対するロアステアリングシャ
フト２２Ｂの目標相対回転角度θrが演算される。

【００４３】ステップ４０に於いては当技術分野に於い
て公知のＦｉａｌａモデルに基づく理論式に従って左右
の前輪が路面より受ける力に起因するセルフアライニン
グトルクＴsatが演算される。尚セルフアライニングト
ルクＴsatは電動式パワーステアリング装置１６のアシ
ストトルクＴapsとピニオン３４又はロアステアリング
シャフト２８Ｂに於いて検出されるトルクＴpとの和と
して演算されてもよく、また例えばタイロッド２０L及
び２０Rに於いて検出される軸力に基づき推定されても
よい。

【００４４】ステップ５０に於いては例えば本願出願人
の出願にかかる特開２０００−１０８９１７号公報に記
載されている如く、Ｋp、Ｋd、Ｋddをそれぞれ正の定数
とし、θsd及びθstdをそれぞれ操舵角θsの微分値及び
二階微分値として、操舵角θsに基づくステアリングホ
イールの目標トルクＴsw（操舵角θsに応じて演出した
いトルク）が下記の式２に従って演算される。 Ｔsw＝Ｋpθs＋Ｋdθsd＋Ｋddθstd ……（２）

【００４５】ステップ６０に於いてはＩを転舵角可変装
置３０の電動機３６等の慣性モーメントとし、Ｃを転舵
角可変装置３０等の粘性係数とし、θrd及びθrtdをそ
れぞれ目標相対回転角度θrの微分値及び二階微分値と
し、Ｋsatを正の係数として、下記の式３に従って自動
操舵時のステアリングホイールの目標トルクＴtcが演算
される。尚下記の式３の第１項及び第２項は転舵角可変
装置３０による自動操舵を補助し、自動操舵の反力トル
クがステアリングホイールに作用しないようにするため
のトルクである。 Ｔtc＝Ｉθrtd＋Ｃθrd＋ＫsatＴsat＋Ｔsw ……（３）

【００４６】ステップ７０に於ては目標トルクＴtcを変
数として電動式パワーステアリング装置１６の電動機２
２に対する自動操舵時のトルク制御用目標電流Ｉtcを演
算する関数をｆ（Ｔtc）として、下記の式４に従って自
動操舵時のトルク制御用目標電流Ｉtcが演算される。 Ｉtc＝ｆ（Ｔtc） ……（４）

【００４７】ステップ８０に於ては転舵角可変制御装置
５２へ目標相対回転角度θrを示す指令信号が送信され
ると共に、電動パワーステアリング制御装置５４へ目標
相対回転角度θrを示す信号、セルフアライニングトル
クＴsatを示す信号、自動操舵時のトルク制御用目標電
流Ｉtcを示す指令信号が送信される。

【００４８】尚図には示されていないが、転舵角可変制
御装置５２は操舵制御装置４６より目標相対回転角度θ
rを示す指令信号を受信すると、電動機３６を制御する
ことによりロアステアリングシャフト２２Ｂをアッパス
テアリングシャフト２２Ａに対し相対的に目標相対回転
角度θr回転させ、これにより左右の前輪１０FL及び１
０FRを自動操舵する。

【００４９】次に図４に示されたフローチャートを参照
して図示の実施形態に於いて電動パワーステアリング制
御装置５４により達成される補助転舵力制御ルーチンに
ついて説明する。尚図４に示されたフローチャートによ
る制御も図には示されていないイグニッションスイッチ
の閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行され
る。

【００５０】まずステップ１１０に於いてはトルクセン
サ４２により検出された操舵トルクＴsを示す信号等の
読み込みが行われ、ステップ１２０に於いては操舵トル
クＴs及び車速Ｖに基づき図５に示されたグラフに対応
するマップより運転者の操舵負担を軽減するための電動
式パワーステアリング装置１６の電動機２２に対する補
助転舵用目標電流Ｉpsが演算される。この場合図５より
解る如く、補助転舵用目標電流Ｉpsの大きさは、操舵ト
ルクＴsの大きさが大きいほど大きくなり、同一の操舵
トルクＴsについて見て車速Ｖが高いほど小さくなるよ
う演算される。

【００５１】ステップ１３０に於いては操舵制御装置４
６より送信された目標相対回転角度θrを示す信号、セ
ルフアライニングトルクＴsatを示す信号、自動操舵時
のトルク制御用目標電流Ｉtcを示す指令信号の読み込み
が行われる。

【００５２】ステップ１４０に於いては図６に示されて
いる如くセルフアライニングトルクＴsatの絶対値に応
じて重みωを演算するためのマップが選択されると共
に、選択されたマップより重みωが演算される。この場
合図６より解る如く、何れのマップに於いても重みωは
目標相対回転角度θrの絶対値が大きくなるにつれて０
より漸次１に近づくよう設定される。またセルフアライ
ニングトルクＴsatの絶対値が大きいほど、目標相対回
転角度θrの大きさが小さい領域に於ける重みωが小さ
くなるマップが選択される。

【００５３】ステップ１５０に於いては下記の式５に従
って電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２に
対する最終目標電流Ｉtが補助転舵用目標電流Ｉps及び
自動操舵時のトルク制御用目標電流Ｉtcの重み和として
演算され、ステップ１６０に於いては最終目標電流Ｉt
に基づき電動式パワーステアリング装置１６の電動機２
２が制御される。 Ｉt＝（１−ω）Ｉps＋ω・Ｉtc ……（５）

【００５４】かくして図示の実施形態によれば、ステッ
プ２０及び３０に於いて車輌のヨーレートγを目標ヨー
レートγtにして車輌を安定的に旋回走行させるべく左
右前輪を自動操舵するための目標制御量として転舵角可
変装置３０の目標補助転舵量、即ちアッパステアリング
シャフト２２Ａに対するロアステアリングシャフト２２
Ｂの目標相対回転角度θrが演算され、ステップ４０〜
６０に於いて目標相対回転角度θrに基づく転舵角可変
装置３０の駆動トルク、セルフアライニングトルクＴsa
t、操舵角θsに基づくステアリングホイールの目標トル
クＴswに基づき自動操舵時のステアリングホイールの目
標トルクＴtcが演算され、ステップ７０に於て電動式パ
ワーステアリング装置１６の電動機２２に対する自動操
舵時のトルク制御用目標電流Ｉtc、即ち自動操舵時にス
テアリングホイール１４に作用するトルクを自動操舵時
の目標トルクに制御するための第二の目標補助転舵力に
対応する目標電流が演算される。

【００５５】そしてステップ１２０に於いて運転者の操
舵負担を軽減するための補助転舵トルクに対応する値と
して電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２に
対する補助転舵用目標電流Ｉps、即ち非自動操舵時にス
テアリングホイール１４に作用するトルクを非自動操舵
時の目標トルクに制御するための第一の目標補助転舵力
に対応する目標電流が演算され、ステップ１４０に於い
てトルク制御用目標電流Ｉtcの重みωが目標相対回転角
度θrの絶対値が大きいほど大きい値になるよう演算さ
れ、ステップ１５０に於いて補助転舵用目標電流Ｉps及
び自動操舵時のトルク制御用目標電流Ｉtcの重みをそれ
ぞれ（１−ω）及びωとして電動式パワーステアリング
装置１６の電動機２２に対する最終目標電流Ｉtがこれ
らの目標電流Ｉps及びＩtcの重み和として演算され、ス
テップ１６０に於いて最終目標電流Ｉtに基づき電動式
パワーステアリング装置１６の電動機２２が制御され
る。

【００５６】この場合自動操舵時のステアリングホイー
ルの目標トルクＴtcは、上述の式３に従って、転舵角可
変装置３０による自動操舵を補助しステアリングホイー
ル１４に自動操舵の反力が作用することを防止するトル
ク（Ｉθrtd＋Ｃθrd）、左右前輪のセルフアライニン
グトルクに起因してステアリングホイール１４に作用す
るトルクを相殺するトルク（ＫsatＴsat）、操舵角θs
に応じて演出したいトルク（Ｔsw）の和として演算さ
れ、補助転舵用目標電流Ｉpsは目標トルクＴtcに基づき
演算される。

【００５７】上記トルク（Ｉθrtd＋Ｃθrd）は自動操
舵の反力トルクがステアリングホイール１４に作用する
ことを防止し、トルク（ＫsatＴsat）は自動操舵時に左
右前輪の実際の転舵角に応じて発生するセルフアライニ
ングトルクがステアリングホイール１４に作用すること
を防止し、トルク（Ｔsw）は操舵角θs、即ち運転者の
ステアリングホイール１４の操作に応じて演出したいト
ルクをステアリングホイール１４に与えるので、自動操
舵時に自動操舵の反力ステアリングホイール１４に作用
すること及び左右前輪の実際の転舵角が操舵角θsに対
応せず実際のセルフアライニングトルクが操舵角θsに
対応するセルフアライニングトルクとは異なることに起
因して運転者が違和感を感じることを効果的に防止する
ことができる。

【００５８】特に図示の実施形態によれば、操舵モード
が非自動操舵より自動操舵へ変化する際には、目標相対
回転角度θrの絶対値の増大につれて補助転舵用目標電
流Ｉpsの重み（１−ω）が１より漸次減少すると共にト
ルク制御用目標電流Ｉtcの重みωが０より漸次増大し、
操舵モードが自動操舵より非自動操舵へ変化する際に
は、目標相対回転角度θrの絶対値の減少につれてトル
ク制御用目標電流Ｉtcの重みωが１より漸次減少すると
共に補助転舵用目標電流Ｉpsの重み（１−ω）が０より
漸次増大するので、操舵モードが非自動操舵と自動操舵
との間に変化する際に電動式パワーステアリング装置１
６の補助転舵力が急激に変化すること及びこれに起因し
て運転者が違和感を感じることを確実に且つ効果的に防
止することができる。

【００５９】また図示の実施形態によれば、セルフアラ
イニングトルクＴsatの絶対値が大きいほど、目標相対
回転角度θrの大きさが小さい領域に於ける重みωが小
さくなるマップが選択されるので、セルフアライニング
トルクＴsatの絶対値が大きく操舵輪が受ける路面反力
が高いほど操舵モードが非自動操舵と自動操舵との間に
変化する際に於ける補助転舵用目標電流Ｉps及びトルク
制御用目標電流Ｉtcの重みの変化が穏やかになり、従っ
て操舵モードが非自動操舵と自動操舵との間に変化する
際に最終目標電流Ｉtが急激に変化しステアリングホイ
ール１４に作用するトルクが急激に変化することに起因
して運転者が違和感を感じることを確実に且つ効果的に
防止することができる。

【００６０】また前述の特開平５−７７７７５１号公報
に記載されている如く、補助転舵力発生手段が補助転舵
手段としての転舵角可変装置３０に対しステアリングホ
イール１４の側に設けられている場合には、補助転舵力
発生手段の補助転舵力により操舵アシストも行おうとす
ると、補助転舵力は転舵角可変装置３０を介して操舵輪
へ伝達されなければならず、転舵角可変装置に比較的大
きい負荷がかかるため、転舵角可変装置は高強度のもの
でなければならず、転舵角可変装置として小型の歯車装
置を使用することができず、また操舵系を小型化するこ
とができない。またこの問題を解消しようとすると、転
舵角可変装置３０に対しステアリングホイール１４の側
に設けられる補助転舵力発生手段に加えて転舵角可変装
置に対し操舵輪の側に操舵アシスト用の補助転舵力発生
手段が設けられなければならない。

【００６１】図示の実施形態によれば、補助転舵力発生
手段としての電動式パワーステアリング装置１６は補助
転舵手段としての転舵角可変装置３０に対し操舵輪の側
に設けられているので、補助転舵手段に対しステアリン
グホイールの側に他の補助転舵力発生手段を設ける必要
がなく、電動式パワーステアリング装置１６を非自動操
舵時には操舵アシストトルクを発生するための手段とし
て機能させ、自動操舵時には転舵角可変装置３０と共働
して操舵輪を自動操舵すると共にステアリングホイール
に作用するトルクを目標トルクに制御するための手段と
して機能させることができる。

【００６２】以上に於いては本発明を特定の実施形態に
ついて詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限
定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の
実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであ
ろう。

【００６３】例えば上述の実施形態に於いては、自動操
舵時の第二の目標補助転舵力に対応するステアリングホ
イールの目標トルクＴtcは上述の式３に従って演算され
るようになっているが、目標補助転舵量及び車輌の走行
状態に基づきステアリングホイールに作用するトルクを
自動操舵時の目標トルクに制御するための第二の目標補
助転舵力に対応する目標電流として演算される限り、好
ましくは目標補助転舵量に基づいて操舵輪を補助転舵し
自動操舵する際の反力がステアリングホイールに作用す
ることを防止する力と、セルフアライニングトルクを相
殺してセルフアライニングトルクがステアリングホイー
ルへ伝達されることを防止する力と、運転者の操舵状況
に応じて発生することが望ましい操舵トルクを発生させ
る力とに基づき演算される第二の目標補助転舵力に対応
する目標電流として演算される限り、任意の態様にて演
算されてよい。

【００６４】また上述の実施形態に於いては、セルフア
ライニングトルクＴsatの絶対値が大きいほど、目標相
対回転角度θrの大きさが小さい領域に於ける重みωが
小さくなるマップが選択されることにより、重みωはセ
ルフアライニングトルクＴsatの絶対値によっても可変
設定されるようになっているが、セルフアライニングト
ルクＴsatの絶対値に応じた重みωの可変設定は省略さ
れてもよい。

【００６５】また上述の実施形態に於いては、重みωは
目標相対回転角度θrの絶対値に基づき可変設定され、
目標相対回転角度θrの絶対値に基づき自動操舵時であ
るか非自動操舵時であるかが判定されるようになってい
るが、重みωは転舵角可変装置３０による自動操舵の目
標転舵量に相当する値である限り任意の値により可変設
定されてもよく、例えば図６のグラフの横軸が上記式３
の第１項と第２項との和に置き換えられてもよい。

【００６６】また上述の実施形態に於いては、目標トル
クＴtcに基づき上述の式４に従って演算されるトルク制
御用目標電流Ｉtcが電動パワーステアリング制御装置５
４へ出力されるようになっているが、目標相対回転角度
θrを示す指令信号が転舵角可変制御装置５２及び電動
パワーステアリング制御装置５４へ出力され、電動パワ
ーステアリング制御装置５４に於いて上記式３及び４に
従ってトルク制御用目標電流Ｉtcが演算されるよう修正
されてもよい。

【００６７】また上述の実施形態に於いては、転舵角可
変制御装置５２は運転者による通常操舵時には転舵角可
変装置３０の相対回転角度を０に維持するようになって
いるが、転舵角可変装置３０は自動操舵が行われない通
常操舵時にはアッパステアリングシャフト２２Ａの回転
角度に対するロアステアリングシャフト２２Ｂの回転角
度の比が例えば車速Ｖが高いほど小さくなるよう、車輌
の走行状況に応じてギヤ比可変装置として使用されても
よい。

【００６８】また上述の実施形態に於いては、操舵輪の
目標転舵量は車輌の実ヨーレートと車輌の目標ヨーレー
トとの偏差を低減するための目標転舵量であるが、例え
ば前述の特開平１１−７３５９７号公報に記載されてい
る如く、車輌を走行車線に沿って走行させるための目標
転舵量や、例えば特開平１０−３１７９９号公報に記載
されている如く、レーザレーダ等により車輌前方の障害
物が検出される場合には、車輌前方の障害物を回避する
ための目標転舵量であってよく、更にはこれら以外の任
意の目標転舵量であってもよい。

【００６９】また上述の実施形態に於いては、転舵角可
変装置３０は転舵角可変制御装置５２により制御され、
電動式パワーステアリング装置１６は電動パワーステア
リング制御装置５４により制御され、転舵角可変制御装
置５２及び電動パワーステアリング制御装置５４は操舵
制御装置４６により制御されるようになっているが、こ
れらの少なくとも二つの制御装置が一つの制御装置に統
合されてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】転舵角可変装置及び電動式パワーステアリング
装置を備えたセミステアバイワイヤ式の車輌に適用され
た本発明による車輌用自動操舵装置の一つの実施形態を
示す概略構成図である。

【図２】実施形態に於ける操舵制御装置により達成され
る目標相対回転角度演算及びトルク制御用目標電流演算
ルーチンを示すフローチャートである。

【図３】ヨーレート偏差Δγと目標相対回転角度θrと
の間の関係を示すグラフである。

【図４】実施形態に於ける電動パワーステアリング制御
装置により達成される補助転舵力制御ルーチンを示すフ
ローチャートである。

【図５】非自動操舵時に於ける車速Ｖ及び操舵トルクＴ
sと補助転舵用目標電流Ｉpsとの間の関係を示すグラフ
である。

【図６】目標相対回転角度θrの絶対値及びセルフアラ
イニングトルクＴsatの絶対値と重みωとの間の関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１０FR〜１０RL…車輪 １６…電動式パワーステアリング装置 ２８Ａ…アッパステアリングシャフト ２８Ｂ…ロアステアリングシャフト ３０…転舵角可変装置 ４０、４４…操舵角センサ ４２…トルクセンサ ４６…操舵制御装置 ４８…車速センサ ５０…ヨーレートセンサ ５２…転舵角可変制御装置 ５４…電動パワーステアリング（電動ＰＳ）制御装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングホイールと操舵輪との間の操
   舵系に設けられ前記ステアリングホイールに対し相対的
   に前記操舵輪を補助転舵し自動操舵する補助転舵手段
   と、前記操舵系に設けられ前記操舵輪の転舵を補助する
   補助転舵力を発生する補助転舵力発生手段と、前記補助
   転舵手段及び前記補助転舵力発生手段を制御する制御手
   段とを有するセミステアバイワイヤ式の車輌用自動操舵
   装置にして、前記制御手段は前記補助転舵手段の目標補
   助転舵量を演算する目標補助転舵量演算手段と、前記操
   舵系のトルクを検出する手段と、前記検出されたトルク
   に基づき前記ステアリングホイールに作用するトルクを
   非自動操舵時の目標トルクに制御するための第一の目標
   補助転舵力を演算する第一の目標補助転舵力演算手段
   と、前記目標補助転舵量及び車輌の走行状態に基づき前
   記ステアリングホイールに作用するトルクを自動操舵時
   の目標トルクに制御するための第二の目標補助転舵力を
   演算する第二の目標補助転舵力演算手段と、前記第一及
   び第二の目標補助転舵力の重み和として最終目標補助転
   舵力を演算する最終目標補助転舵力演算手段と、前記目
   標補助転舵量に基づいて前記補助転舵手段を制御する補
   助転舵制御手段と、前記最終目標補助転舵力に基づいて
   前記補助転舵力発生手段を制御する補助転舵力制御手段
   と、自動操舵時には非自動操舵時に比して前記第一の目
   標補助転舵力の重みを小さくすると共に前記第二の目標
   補助転舵力の重みを大きくする重み制御手段とを有する
   ことを特徴とする車輌用自動操舵装置。
2. 【請求項２】前記重み制御手段は非自動操舵時には前記
   第二の目標補助転舵力の重みを０に設定し、自動操舵時
   には前記第一の目標補助転舵力の重みを０に設定し、非
   自動操舵時と自動操舵時との間の変化時には前記第一及
   び第二の目標補助転舵力の重みを徐々に変化させること
   を特徴とする請求項１に記載の車輌用自動操舵装置。
3. 【請求項３】前記制御手段は前記操舵輪が路面より受け
   るセルフアライニングトルクを求める手段を有し、前記
   重み制御手段はセルフアライニングトルクの大きさが大
   きいほど前記第一及び第二の目標補助転舵力の重みの変
   化勾配を小さくすることを特徴とする請求項２に記載の
   車輌用自動操舵装置。