JP2003500275A - かじ取り装置及びかじ取り方法 - Google Patents

かじ取り装置及びかじ取り方法

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Abstract

(57)【要約】 未熟な運転者によくある誤った反応を阻止するかじ取り装置及びかじ取り方法を提案する。本発明は操向前輪（２）に現われる横スリップの検出のための装置（１２、１４、６）を有する。電子制御装置（６）で横スリップの上限値が決定され、これを超えるとロックアングルの一層の増加が阻止される。これはロックアングルの制限によって及び／又は運転者が感知する警報信号によって行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は主請求項の上位概念に基づく自動車用かじ取り装置及びかじ取り装置
の操作のための方法に関する。
【０００２】 操向前輪を有する自動車のためのかじ取り装置は多くの場合、運転者が操作す
るかじ取り部材のほかに、操向前輪のロックアングルのためのアクチュエータを
有する。アクチュエータとして電気又は油圧倍力装置が機械式伝達装置と並列に
又はいわゆる「ステア・バイ・ワイヤ（Steer-by-wire）」システムでは唯一の
操作部として使用される。
【０００３】 このような「ステア・バイ・ワイヤ」システムは電子制御装置も具備するのが
普通であり、例えばドイツ国特許公開第１９６３２２５１号明細書で知られてい
る。
【０００４】 近代的車両の多くは、カーブ限界領域でアンダステアになるように設計されて
いる。カーブ限界領域に近づくと、かじを切った前車輪にまず横スリップが現わ
れるから、車両は前車輪で摺動し、減速する。車輪をさらにかじ切りすると、制
動が強められるだけで、横加速が減少する。熟練した運転者はアンダステアを認
識し、その時の走行状況が許す範囲でだけかじ取りする。
【０００５】 ところが多くの未熟な運転者はこのような状況で誤って反応する。例えば障害
物を避けたいという希望から、ますます大きくかじ取りし、その結果車両は減速
するが、しかし所望のカーブ半径に従わない。道路状態が変動する場合は、この
誤った反応が特に危険である。例えば平滑な道路で上述のように一杯にかじを切
り、すべりのない道路部分で前車輪が突然動かなくなると、車両はコントロール
を失うことがある。
【０００６】 本発明の根底にあるのは、未熟な運転者も上記の誤った反応を回避するように
支援するかじ取り装置及びかじ取り方法を提供する課題である。
【０００７】 この課題は主請求項の特徴を有するかじ取り装置及びかじ取り装置の操作のた
めの第１の方法クレームに基づくかじ取り方法によって解決される。
【０００８】 有利な実施態様がその他の従属請求項の特徴によって示される。
【０００９】 本発明によれば操向前輪に現われる横スリップの検出のための装置が設けられ
る。電子制御装置で横スリップの上限値が決定され、検出した横スリップと比較
される。検出した横スリップが上限値より大きいときにロックアングルの一層の
増加を阻止するための少なくとも１個の手段が設けられている。現われる横スリ
ップの尺度として、例えばキングピン傾斜角を使用することができる。キングピ
ン傾斜角は電子制御装置で、電子ビークルダイナミクスコントロール搭載車にい
ずれにしても存在するヨーレート・センサ、車輪位置センサの信号及び車速から
計算することができる。最も簡単な場合には横スリップの限界値は電子制御装置
に記憶された固定値である。しかし限界値を走行状態パラメータ例えば速度に応
じて動的に決定することも可能である。実際に現われる横スリップ又はキングピ
ン傾斜角が上限値より大きければ、かじを切り過ぎる運転者の誤った反応がある
と推定される。この場合のためにロックアングルの一層の増加を阻止する少なく
とも１個の手段が設けられている。その場合誤った反応を回避し、こうして運転
安全性を高めるように、運転者を支援することが好ましい。
【００１０】 ロックアングルの一層の増加を阻止するための手段がロックアングルのための
アクチュエータであり、電子制御装置がアクチュエータの調整行程の上限を限定
するならば、過大なロックアングルを確実に防止することができる。
【００１１】 電子制御装置によって制御される警報信号発生装置が設けられ、検出した横ス
リップが上限値より大きいときに、運転者が感知し得る警報信号を発生するなら
ば、かじ取り機能に対してやや控え目な干渉が行われる。
【００１２】 かじ取り部材とアクチュエータの間に機械的結合がないかじ取り装置では、通
常、運転者が感知し得るかじ取り力を発生するかじ取り部材アクチュエータが設
けられる。このかじ取り部材アクチュエータを警報信号発生装置として使用する
ことが好ましい。こうして検出した横スリップが上限値より大きいときに、かじ
取り部材アクチュエータが高いかじ取り力を生じるかじ取り方法が可能になる。
上限値を超えたとき、生じるかじ取り力が所定の値だけ急激に増加すれば、運転
者は極めて明瞭なフィードバックを感知する。高いかじ取り力の代案又は補足と
して、かじ取り部材アクチュエータによってかじ取り部材の振動を生じることが
できる。ブレーキペダルが振動するＡＢＳ制動装置と同様に、振動するハンドル
車が運転者に、タイヤ付着力の限界領域にあることを伝える。もちろん種々の警
報信号を組み合わせることができ、又は音響的又は光学的に作用する他の警報信
号発生装置を設けることもできる。
【００１３】 次に添付の図を参照して発明を詳述する。
【００１４】 概略図で２は車両の操向前輪、３は後車輪を表す。図示のかじ取り装置はかじ
取り部材４と操向前輪２の機械的結合がないいわゆる「ステア・バイ・ワイヤ」
ステアリングである。かじ取りハンドル４として形成されたかじ取り部材のかじ
取り位置がかじ取り角センサ１８によって検出される。その出力信号は電子制御
装置６へ送られる。電子制御装置６から操向前輪のロックアングルαのためのア
クチュエータ８の制御が行われる。図示の実施形態では操向前輪２の各々にアク
チュエータ８が設けられる。各アクチュエータ８はサーボモータ２０を有し、サ
ーボモータ２０がピニオン２２を介して軸方向移動可能ラック２４を駆動する。
ラック２４の軸方向運動はロッド２６により車輪サスペンションの枢結点２８に
伝達される。枢結点２８はかじ取り運動の基準となる回転軸３０から引き離され
ている。もちろん本発明のために原則として別の公知の実施形態のアクチュエー
タも使用することができる。
【００１５】 センサ１２はアクチュエータの調整位置を検出する。出力信号が電子制御装置
６に返送されるから、電子制御装置６で車輪ロックアングルを決定し、又はロッ
クアングルの調整を行うことができる。
【００１６】 かじ取り部材アクチュエータ１６も電子制御装置によって制御され、かじ取り
ハンドルと伝動結合されている。かじ取り部材アクチュエータ１６は運転者が打
ち勝たねばならないかじ取り力又はかじ取りハンドルに現われるかじ取りトルク
を生じる。最後に、さらに１４はヨーレート・センサを示す。その出力信号も電
子制御装置６へ送られる。ヨーレート・センサ１４は操向前輪２に現われる横ス
リップ又はそこに現われるキングピン傾斜角を検出するために利用される。操向
前輪２に横スリップが現われないときに、位置センサ２が検出するロックアング
ルαと車速から車両のヨーレートが決定される。アンダステアに設計した車の場
合、こうして決定したヨーレートがセンサ１４で測定されたヨーレートより小さ
ければ、前車輪に横スリップが現われていると推定することができる。２つの値
の差は横スリップ又はキングピン傾斜角の尺度である。
【００１７】 その他の、例えば道路に向けられた光学センサによる、操向前輪の横スリップ
を十分に正確に検出する方策は、いずれも本発明に使用することができる。
【００１８】 走行操作時に実際に現われる横スリップ又は実際に現われるキングピン傾斜角
を連続的に検出し、電子装置で予め設定された又は所定の車両状態パラメータに
応じて決定される横スリップ上限値と比較する。実際の横スリップが限界値より
小さい場合は、かじ取り装置が周知のように機能する。しかし上限値を超える場
合は、運転者の意図せぬ誤動作があると推定され、ロックアングルの一層の増加
を阻止する手段が使用される。
【００１９】 本発明の一実施態様では直接にアクチュエータ８の調整行程の上限が限定され
る。これは、例えば実際の横スリップが再び上限値より小さくなるまで、ロック
アングルを減少するように調整することによって行われる。再び上限値より小さ
くなったとき、運転者がなお望むのであれば、直ちにロックアングルの増加を許
す。現われる横スリップが上限値に等しいときに生じる、ロックアングルに関す
る比較的小さな振幅のハンティングは極めて望ましいことであるが、これによっ
てカーレーサーが実際に行うかじ取りハンドルの「のこ引き（sawing）」のよう
な状態になる。この場合はかじ取り部材アクチュエータ１６がかじ取りハンドル
４に、ロックアングルの変化に対応する運動を与える。ところがこのために事情
によっては運転者にも受け入れられないような大きな力が必要であるから、単数
個又は複数個のアクチュエータ８の運動とかじ取りハンドルの運動をある程度切
り離すことが好ましい。運転者には主としてかじ取り力の増加及び／又はかじ取
りハンドルの振動によって、かじ取り角制限が作動していることを知らせるので
ある。
【００２０】 このようにしてこの変法は、運転者の誤動作が補正されるが、この点について
運転者はフィードバックだけを受け取る構成になっている。横スリップの上限を
超えたときに運転者に警報信号だけを伝える第２の変法は、運転者を制御回路に
組み込むのである。アクチュエータの制御によるロックアングルの直接的制限は
行われない。むしろ警報信号によって運転者に、かじ取り部材４を操作してロッ
クアングルを再び減少するように指示するのである。
【００２１】 上記のかじ取り方法は特に「ステア・バイ・ワイヤ」システムに適している。
かじ取り部材と操向前輪の間に剛直な機械的結合がある在来のパワーアシスト付
き油圧又は電動ステアリングでも、本発明を使用することができる。この場合は
かじ取りハンドルと操向前輪の運動の遮断は不可能であるが、しかし運転者に感
知できる警報信号を発生することはこの場合も可能である。例えば上限値を超え
ると、油圧又は電動制御装置に干渉することによってサーボアシストを適当に減
少することができる。
【００２２】 図示のかじ取り装置では操向前輪２ごとにアクチュエータ８が設けられる。各
操向前輪ごとに横スリップが個別に検出される限り、当該の車輪で検出された横
スリップが上限値より大きい場合は各アクチュエータの調整行程の上限を個別に
限定することが可能である。特に横スリップの上限値が実際の制動状態又は実際
の縦スリップとの関連で検出される場合でも、これが有利である。この場合は全
制動においても車の操縦性を保証するために、高い縦スリップに大きな横スリッ
プ限界値を割当てることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るかじ取り装置及びかじ取り方法を説明するための概略図。
【符号の説明】
２ 操向前輪 ４ 後車輪 ６ 電子制御装置 ８ アクチュエータ １２ センサ １４ ヨーレート・センサ １６ かじ取り部材アクチュエータ
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１月１７日（２００１．１．１７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D032 CC21 CC43 DA02 DA03 DA24 DA33 DA40 DC33 EB12 EB16 EB21 GG01 3D033 CA02 CA03 CA13 CA17 CA18 CA20 CA21 CA33

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 操向前輪（２）と、運転者がかじ取り力又はかじ取りトルクに抗して操作する
    かじ取り部材（４）と、操向前輪（２）に作用し、電子制御装置（６）により調
    節される、操向前輪のロックアングルのためのアクチュエータ（８）とを有する
    自動車用かじ取り装置において、操向前輪（２）に現われる横スリップの検出の
    ための装置（１２、１４、６）が設けられ、電子制御装置（６）で横スリップの
    上限値が決定され、検出された横スリップが上限値より大きいときに、ロックア
    ングルの一層の増加を阻止するための少なくとも１個の手段（１６、８）が設け
    られていることを特徴とするかじ取り装置。
  2. 【請求項２】 ロックアングルの一層の増加を阻止するための手段がロックアングルのための
    アクチュエータ（８）であって、検出された横スリップが上限値より大きいとき
    は、電子制御装置（６）が単数個又は複数個のアクチュエータ（８）の調整行程
    の上限を限定することを特徴とする請求項１に記載のかじ取り装置。
  3. 【請求項３】 ロックアングルの一層の増加を阻止するための手段が電子制御装置によって制
    御される警報信号発生装置（１６）であり、検出された横スリップが上限値より
    大きいときは、運転者が感知し得る警報信号を発生することを特徴とする請求項
    １又は２に記載のかじ取り装置。
  4. 【請求項４】 警報信号発生装置がかじ取り部材アクチュエータ（１６）であり、かじ取り部
    材（４）とアクチュエータ（８）の間に機械的結合がないかじ取り装置の場合は
    、かじ取り部材アクチュエータ（１６）が運転者にかじ取り力を伝えることを特
    徴とする請求項３に記載のかじ取り装置。
  5. 【請求項５】 検出された横スリップが上限値より大きいときは、かじ取り部材アクチュエー
    タ（１６）が高いかじ取り力を発生することを特徴とする請求項４に記載のかじ
    取り装置のためのかじ取り方法。
  6. 【請求項６】 上限値を超えると、生じるかじ取り力が所定の値だけ急激に増加することを特
    徴とする請求項５に記載のかじ取り方法。
  7. 【請求項７】 検出された横スリップが上限値より大きければ、かじ取り部材アクチュエータ
    によってかじ取り部材の振動が生じることを特徴とする請求項４に記載のかじ取
    り装置のためのかじ取り方法又は請求項５又は６に記載のかじ取り方法。
  8. 【請求項８】 横スリップの上限値を実際の制動状態に関連して決定し、高い縦スリップに大
    きな横スリップ限界値を割当てることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
    １つに記載のかじ取り装置のためのかじ取り方法又は請求項５ないし７のいずれ
    か１つに記載のかじ取り方法。
  9. 【請求項９】 各操向前輪の横スリップを個別に検出し、各操向前輪を別個のアクチュエータ
    によって操作し、各操向前輪で検出された横スリップが上限値より大きいときは
    、電子制御装置が各アクチュエータの調整行程の上限を個別に限定することを特
    徴とする請求項２に記載のかじ取り装置のためのかじ取り方法又は請求項８に記
    載のかじ取り方法。
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