JP2004001590A - 操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両挙動の安定性を向上し得る操舵装置を提供する。
【解決手段】操舵装置２０によると、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算処理されるグリップ度推定演算処理３０ａによって、操舵輪が接地する接地面と操舵輪との間のグリップ状態を推定し、グリップ度 ｖｓギア比マップ３０ｂにより、推定したグリップ状態に基づいてグリップ限界に近づくとステアリングギア比が増加するようにＶＧＲＳ目標角を設定する。これにより、路面μの大きさに応じて変化するグリップ状態を推定することができるので、例えば操舵輪がそのグリップ限界に近づいた場合においては、低速走行時であってもステアリングギア比を増加させて大きく設定することができる。したがって、低μ路面走行等においては、少ない操舵角で操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上することができる。
【選択図】 図２
【解決手段】操舵装置２０によると、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算処理されるグリップ度推定演算処理３０ａによって、操舵輪が接地する接地面と操舵輪との間のグリップ状態を推定し、グリップ度 ｖｓギア比マップ３０ｂにより、推定したグリップ状態に基づいてグリップ限界に近づくとステアリングギア比が増加するようにＶＧＲＳ目標角を設定する。これにより、路面μの大きさに応じて変化するグリップ状態を推定することができるので、例えば操舵輪がそのグリップ限界に近づいた場合においては、低速走行時であってもステアリングギア比を増加させて大きく設定することができる。したがって、低μ路面走行等においては、少ない操舵角で操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上することができる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に電動モータの駆動により伝達比を可変する伝達比可変手段を備えた操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に電動モータの駆動により伝達比を可変する伝達比可変手段を備えた操舵装置に関するものとして、例えば図３２に示すように、ステアリングホイール１１１、第１ステアリングシャフト１１２、第２ステアリングシャフト１１３、ステアリングギヤボックス１１４、操舵角センサ１１６、車速センサ１１７、出力角センサ１１８、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ１２０、ギヤ比可変ユニット１２２から構成される操舵装置１００がある。なお、このような「ステアリングホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に電動モータの駆動により伝達比を可変する伝達比可変手段」を、ＶＧＲＳ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇｅａｒ Ｒａｔｉｏ Ｓｙｓｔｅｍ）と称する場合もある。
【０００３】
即ち、ステアリングホイール１１１に第１ステアリングシャフト１１２の一端が接続され、この第１ステアリングシャフト１１２の他端側にはギヤ比可変ユニット１２２の入力側が接続される。このギヤ比可変ユニット１２２はモータ、減速機等から構成されており、この出力側には第２ステアリングシャフト１１３の一端側が接続され、第２ステアリングシャフト１１３の他端側にはステアリングギヤボックス１１４の入力側が接続される。そして、ステアリングギヤボックス１１４は図示しないラック・ピニオンギヤ等により、第２ステアリングシャフト１３によって入力された回転運動を、図略の操舵輪を備えるロッド１１５の軸方向運動に変換して出力し得るように構成される。また、第１ステアリングシャフト１１２の回転角（操舵角）は操舵角センサ１１６により、第２ステアリングシャフト１１３の回転角は出力角センサ１１８により、車両速度は車速センサ１１７により、それぞれ検出され、操舵角信号、出力角信号、車速信号としてＶＧＲＳ＿ＥＣＵ１２０にそれぞれ入力され得るように構成される。
【０００４】
このように構成することによって、ギヤ比可変ユニット１２２では、モータと減速機により、入力ギヤに対する出力ギヤの比を車速に応じてリアルタイムに変更し、第１ステアリングシャフト１１２の操舵角に対する第２ステアリングシャフト１１３の出力角の比を可変する。つまり、操舵角センサ１１６による操舵角信号と車速センサ１１７による車速信号とをＶＧＲＳ＿ＥＣＵ１２０に入力することにより、車速に対応して一義的に定められるギヤ比可変ユニット１２２のモータの回転角を図略のモータ回転角マップら決定し、決定した回転角指令値に応じたモータ電圧を増幅手段を介してモータ駆動回路に供給する。
【０００５】
これにより、車速に対応したステアリングギヤ比、例えば停車時や低速走行時にはステアリングホイールの操舵角に対してギヤ比可変ユニット１２２の出力角が大きくなるように設定し、また高速走行時にはステアリングホイールの操舵角に対してギヤ比可変ユニット１２２の出力角が小さくなるように設定することが可能となる。そのため、例えば、車両が停車や低速走行している場合には、ギヤ比可変ユニット１２２によるステアリングギヤ比が小さく設定されるので、ステアリングホイールによる操舵角が少なくても操舵輪は大きく切れて運転者の操舵を楽にできるし、また車両が高速走行している場合には、ギヤ比可変ユニット１２２によるステアリングギヤ比が大きく設定されるので、ステアリングホイールによる操舵角が大きくても操舵輪は小さく切れて車両挙動の安定を確保することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなＶＧＲＳを備えた操舵装置によると、上述したように、車両が低速走行している場合、ギヤ比可変ユニット１２２によるステアリングギヤ比が小さく設定されるので、ステアリングホイールによる操舵角が少なくても操舵輪は大きく切れる。そのため、操舵輪が接地する路面の摩擦係数μ（以下「路面μ」という。）が小さい道路、つまり低μ路面を走行している場合であっても、少ない操舵角で操舵輪が大きく切られてしまうため、車両挙動の安定性が損なわれる場合があるという問題が存在する。
【０００７】
また、このようなＶＧＲＳを備えた操舵装置によると、車速に対応してステアリングギヤ比を変更している。そのため、例えば一定の操舵角で保舵し旋回している途中に、急に加速または減速すると、これに対応してステアリングギヤ比が変更されるという場合が生じ得る。即ち、ステアリングは、運転者により一定保舵されているにも関わらず、ステアリング操作に対する目標実舵角への実舵角が制御されるため、車両挙動の安定性が損なわれる場合があるという問題が存在する。
【０００８】
さらに、このような車両挙動の安定性が損なわれる問題は、「ステアリングホイールの操作状態を検出して操作信号を出力する操作状態検出手段と、車両速度を検出して車速信号を出力する車速検出手段と、前記操作状態検出手段により検出した操作信号および前記車速検出手段により検出した車速信号に基づいて、操舵輪の目標実舵角を決定する操舵角決定手段と、前記操舵角決定手段により決定された前記目標実舵角に前記操舵輪を制御する操舵輪制御手段と、を備える操舵装置」、つまりステアリングホイールと操舵輪とが機械的に分離した、いわゆるステアバイワイヤによる操舵装置においても生じ得る問題である。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、車両挙動の安定性を向上し得る操舵装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の操舵装置では、ステアリングホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に電動モータの駆動により伝達比を可変する伝達比可変手段を備えた操舵装置であって、車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルクおよび操舵力を含む操舵指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出する操舵力指標検出手段と、前記操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、前記車両の状態量を検出する車両状態量検出手段と、前記車両状態量検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に対するサイドフォースおよび前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する前輪指標推定手段と、前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する、前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの変化に基づき、少くとも前記車両前方の車輪に対するグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、前記グリップ度推定手段により推定したグリップ度に基づいて、前記伝達比可変手段の伝達比を設定する伝達比設定手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明では、操舵力指標検出手段により、車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルクおよび操舵力を含む操舵指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出し、この操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、セルフアライニングトルク推定手段が車両前方の車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定する。さらに、車両状態量検出手段によって検出された車両の状態量を用いて、前輪指標推定手段が車両前方の車輪に対するサイドフォースおよび前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する。そして、グリップ度推定手段が前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する、セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの変化に基づき、少くとも車両前方の車輪に対するグリップ度を推定する。このグリップ度推定手段により、推定されたグリップ度に基づき伝達比設定手段により、伝達比可変手段の伝達比を設定する。これにより、路面μの大きさに応じて変化するグリップ度を推定することができるので、例えば、低μ路面を走行している場合にはグリップ度推定手段により推定したグリップ度が減少することから、低速走行時であっても伝達比可変手段の伝達比を大きく設定することができる。したがって、低μ路面走行においては、少ない操舵角で操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００１２】
また、請求項２の操舵装置では、請求項１記載の操舵装置において、前記伝達比設定手段は、前記グリップ度が前記操舵輪のグリップ限界に近づくと、前記伝達比が増加するように前記伝達比を設定することを技術的特徴とする。ここで「グリップ限界」とは、グリップ度がある閾値以下になることにより、操舵輪が接地面上を滑り始める直前のグリップ状態のことをいう。
【００１３】
請求項２の発明では、伝達比設定手段は、グリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくと、伝達比が増加するように伝達比を設定する。これにより、操舵輪がそのグリップ限界に近づいた場合においては、低速走行時であっても伝達比を増加させて大きく設定することができる。したがって、低μ路面走行等においては、少ない操舵角で操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００１４】
さらに、請求項３の操舵装置では、ステアリングホイールによる操舵速度を検出する操舵速度検出手段を備えた請求項１記載の操舵装置であって、前記伝達比設定手段は、前記グリップ度が前記操舵輪のグリップ限界に近づくと、前記操舵速度検出手段により検出した操舵速度に基づいて、前記伝達比が増加するように前記伝達比を設定することを技術的特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明では、伝達比設定手段は、グリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくと、操舵速度検出手段により検出した操舵速度に基づいて、伝達比が増加するように伝達比を設定する。これにより、例えば、操舵速度の増加に伴って伝達比がさらに増加するように伝達比を設定することができるので、急操舵の場合には、急操舵ではない場合に比べてより増加したさらに大きな伝達比に設定することができる。したがって、低μ路面走行等における急操舵時においても、操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００１６】
さらにまた、請求項４の操舵装置では、車両の速度を検出する車速検出手段を備えた請求項１記載の操舵装置であって、前記伝達比設定手段は、前記グリップ度が前記操舵輪のグリップ限界に近づくと、前記車速検出手段により検出した車速に基づいて、前記伝達比が増加するように前記伝達比を設定することを技術的特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明では、伝達比設定手段は、グリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくと、車速検出手段により検出した車速に基づいて、伝達比が増加するように伝達比を設定する。これにより、例えば、車速の増加に伴って伝達比がさらに増加するように伝達比を設定することができるので、高速走行時には、高速走行ではない場合（例えば中低速走行時、停車時）に比べてより増加したさらに大きな伝達比に設定することができる。したがって、低μ路面等を高速走行している場合にも、操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００１８】
また、請求項５の操舵装置では、車両状態がオーバーステア状態であることを判定するオーバーステア状態判定手段と、ステアリングホイールの回転が切戻し方向であることを検出する切戻し回転検出手段と、を備えた請求項１記載の操舵装置であって、前記伝達比設定手段は、前記グリップ度が前記操舵輪のグリップ限界に近づくと、前記伝達比が増加するように前記伝達比を設定し、前記オーバーステア状態判定手段により車両状態がオーバーステア状態であることを判定し、かつ、前記切戻し回転検出手段によりステアリングホイールの回転が切戻し方向であることを検出すると、前記伝達比設定手段は、前記伝達比が減少するように前記伝達比を設定することを技術的特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明では、伝達比設定手段は、グリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくと、伝達比が増加するように伝達比を設定し、オーバーステア状態判定手段により車両状態がオーバーステア状態であることを判定し、かつ、切戻し回転検出手段によりステアリングホイールの回転が切戻し方向であることを検出すると、伝達比設定手段は、伝達比が減少するように伝達比を設定する。これにより、オーバーステア状態判定手段により車両状態がオーバーステア状態であることを判定し、かつ、切戻し回転検出手段によりステアリングホイールの回転が切戻し方向であること、つまり運転者がカウンタ操舵をしている判断した場合には、伝達比が減少するように伝達比を設定するので、当該運転者によるカウンタ操舵を容易することができる。したがって、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００２０】
上記目的を達成するため、請求項６の操舵装置では、請求項１記載の操舵装置において、車両の状態量から車両がオーバステアかアンダーステアかを判定するアンダーステア／オーバステア判定手段と、前記グリップ度推定手段のグリップ度と前記アンダーステア／オーバステア判定手段の判定結果に基づいて伝達比可変手段の伝達比を決定する伝達比決定手段を備えることを技術的特徴とする。
【００２１】
請求項６の発明では、アンダーステア／オーバステア判定手段により、車両がアンダーステアもしくはオーバステアかを判定し、このアンダーステア／オーバステア判定手段の判定結果とグリップ度推定手段で推定されたグリップ度に基づいて伝達比決定手段が伝達比可変手段の伝達比を決定するようにした。これにより、車両の状態とグリップ状態によってステアリングの応答性を変化できるので、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００２２】
また、上記目的を達成するため、請求項７の操舵装置では、ステアリングホイールの操作状態を検出して操作信号を出力する操作状態検出手段と、車両速度を検出して車速信号を出力する車速検出手段と、前記操作状態検出手段により検出した操作信号および前記車速検出手段により検出した車速信号に基づいて、操舵輪の目標実舵角を決定する操舵角決定手段と、前記操舵角決定手段により決定された前記目標実舵角に前記操舵輪を制御する操舵輪制御手段と、車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルクおよび操舵力を含む操舵指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出する操舵力指標検出手段と、前記操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、
前記車両の状態量を検出する車両状態量検出手段と、前記車両状態量検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に対するサイドフォースおよび前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する前輪指標推定手段と、前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する、前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの変化に基づき、少くとも前記車両前方の車輪に対するグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、を備え、前記操舵輪制御手段により、前記グリップ度推定手段により推定したグリップ度に基づいて前記操舵輪を制御することを技術的特徴とする。
【００２３】
請求項７の発明では、操舵角決定手段により、操作状態検出手段により検出した操作信号および車速検出手段により検出した車速信号に基づいて操舵輪の目標実舵角を決定し、操舵輪制御手段により、決定された目標実舵角に操舵輪を制御する。そして、操舵輪制御手段により、グリップ度推定手段により推定したグリップ度に基づき操舵輪を制御する。これにより、いわゆるステアバイワイヤによる操舵装置においても、路面μの大きさに応じて変化するグリップ度を推定することができるので、低μ路面走行等において、グリップ度推定手段により推定したグリップ度に基づき当初の目標実舵角に補正を加え操舵輪を制御するので、グリップ限界を超えて操舵輪を制御することを防止することができる。したがって、低μ路面走行等においても、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。なお、この操舵輪制御手段が行なうクリップ度に基づいた操舵輪の制御としては、例えば請求項２〜請求項６の発明を適用することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の操舵装置の実施形態について図を参照して説明する。なお、以下の各実施形態では、本発明の操舵装置を自動車等の車両の電気式動力操舵装置（以下「操舵装置」という。）に適用した例を挙げて説明する。
【００２５】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態に係る操舵装置２０の主な構成を図１に基づいて説明する。なお、この第１実施形態に係る操舵装置２０は、特許請求の範囲の請求項１または請求項２に係る操舵装置に相当するものである。
【００２６】
図１に示すように、操舵装置２０は、図３２に示したＶＧＲＳ制御による操舵装置１００とほぼ同様の構成からなる。ここで、図１に示すステアリングホイール２１、第１ステアリングシャフト２２、第２ステアリングシャフト２３、ロッド２５、操舵角センサ２６、車速センサ２７、出力角センサ２８、ギヤ比可変ユニット３２、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０は、それぞれ図３２に示すステアリングホイール１１１、第１ステアリングシャフト１１２、第２ステアリングシャフト１１３、ロッド１１５、操舵角センサ１１６、車速センサ１１７、出力角センサ１１８、ギヤ比可変ユニット１２２、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ１２０に相当し、前述した操舵装置１００と同様であるので、これらの説明は省略する。なお、図１に示すＡＦＳアクチュエータ２４は、図３２に示すステアリングギヤボックス１１４に相当するが、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により制御されるモータ２４ａによって操舵状態に応じたアシスト力を発生させて操舵をアシストする操舵アクチュエータとして機能する点が異なる。なお、ロッド２５には操舵輪ＦＲ、ＦＬが装着されている。
【００２７】
つまり、図１に示す操舵装置２０は、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０によるＶＧＲＳ制御処理によってギヤ比可変ユニット３２によりステアリングギヤ比を車両の速度に応じて可変制御する機能を有するとともに、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０による操舵制御によって操舵状態に応じたアシスト力を発生させて操舵をアシストする機能を有する。
【００２８】
図１および図２に示すように、操舵装置２０は、電気的には、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０、操舵角センサ２６、車速センサ２７、出力角センサ２８、操舵トルクセンサ２９、電流センサ２４ｂ、モータ２４ａ、３２ａ、横加速度センサＹＧ、ヨーレートセンサＹＳ等から構成されている。
【００２９】
図１に示す操舵角センサ２６は、図２に示すように、第１ステアリングシャフト２２の回転角、つまりギヤ比可変ユニット３２に入力される操舵角を検出し、操舵角信号をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に出力する。一方、図１に示す出力角センサ２８は、図２に示すように、第２ステアリングシャフト２３の回転角、つまりギヤ比可変ユニット３２から出力される出力角を検出し、出力角信号をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に出力する。また、操舵トルクセンサ２９は第１ステアリングシャフト２２に作用する操舵トルクを検出し、操舵トルク信号をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に出力する。さらに、図１に示す車速センサ２７も、図２に示すように、検出した車両の車速信号をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に出力する。なお、図１には示されていないが、モータ２４ａに流れるモータ電流を検出する電流センサ２４ｂも、図２に示すように、検出したモータ電流信号をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に出力する。また、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサＹＳおよび、車両の横加速度を検出する横加速度センサＹＧも、それぞれ検出信号をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に出力する。
【００３０】
これにより、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０には、操舵角、出力角、操舵トルク、車速、モータ電流が、それぞれ信号として入力されているため、操舵状態、車速およびモータ電流に応じたアシスト力をモータ２４ａに発生させ得る電流指令値をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０によるＡＦＳ制御処理によって演算し、さらにこの電流指令値にＡＦＳ＿ＥＣＵ３０による位相補償やダンパ補償等の補償制御処理３０ｃを施して、図略のモータ駆動回路に出力しモータ２４ａを制御している。
【００３１】
また、図２に示すように、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０では、ヨーレート、横加速度、車速およびモータ電流に基づいて操舵輪のグリップ度を推定演算するグリップ度推定演算処理３０ａが行われている。
ここで、上記のグリップ度の推定について、図３〜図５を参照して説明する。先ず、自動車技術ハンドブック（第１分冊）基碇・理論編（１９９０年１２月１日第１版発行、社団法人自動車技術会）の１７９頁〜１８０頁においては、タイヤが横すべり角αを以って横すべりしながら転動する状態が図３に示すように説明されている。
【００３２】
即ち、図３において、破線で示すタイヤのトレッド面は路面と図３の点Ａを含む接地面前端で接触し、点Ｂまで路面に粘着し、タイヤ進行方向に移動するりそして、横方向のせん断変形による変形力が摩擦力に等しくなった点ですべりだし、点Ｃを含む後端で路面から離れて元の状態に戻る。このとき、接地面全体で発生する力Ｆｙ（サイドフォース）はトレッド部の横方向への変形面積（図３の斜線部）と単位面積当たりのトレッド部の横方向弾性定数の積となる。図３に示すように、サイドフォースＦｙの着力点はタイヤ中心線直下（点Ｏ）よりもｅｎ（ニューマチックトレール）だけ後方（図３の左方向）にある。したがって、このときのモーメントＦｙ・ｅｎがセルフアライニングトルク（Ｔｓａ）であり、横すべり角αを減少させる方向に作用することになる。
【００３３】
次に、車両にタイヤが装着された場合について、図３を簡略化した図４を用いて説明する。車両の操舵車輪においては、通常、ステアリングホイール（ハンドル）の戻りをよくするため、キヤスタ角をつけキャスタトレールｅｃを設けることしている。したがって、車輪の接地点は点Ｏ’となりステアリングホイールを復元させようとするモーメントは、Ｆｙ・（ｅｎ＋ｅｃ）となる。
【００３４】
タイヤの横方向のグリップ状態が低下し、すべり領域が拡大すると、トレッド部の横方向変形は図４のＡＢＣの形状からＡＤＣの形状となる。この結果、サイドフォースＦｙの着力点は、車両進行方面に対して前方（図４の点Ｈから点Ｊ）に移動することになる。つまりニューマチックトレールｅｎが小さくなる。したがって、同一のサイドフォースＦｙが作用していても、粘着領域が大きく、すべり領域が小さい場合（即ち、タイヤの横グリップが高い場合）には、ニューマチックトレールｅｎは大きく、セルフアライニングトルクＴｓａは大きくなる。逆に、タイヤの横方向のグリップが失われ、すべり領域が増大すると、ニューマチックトレールｅｎは小さくなり、セルフアライニングトルクＴｓａは減少することになる。
【００３５】
以上のように、ニューマチックトレールｅｎの変化に着目すれば、タイヤ横方向のグリップの程度を検出することが可能である。そして、ニューマチックトレールｅｎの変化はセルフアライニングトルクＴｓａに表れるため、セルフアライニングトルクＴｓａに基づき、車両前方の車輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度（以下「グリップ度」という）を推定することができる。また、グリップ度としては、後述するように、路面摩擦に対するサイドフォースの余裕度に基づいて推定することもできる。
【００３６】
なお、特開平１１−９９９５６公報において横力使用率または横Ｇ使用率が用いられているが、上記のグリップ度は、これらとは以下のように相違している。同公報に記載の装置においては、路面において発生可能な最大横力を、路面摩擦係数μから求めている。この路面摩擦係数μはコーナリングパワーＣｐ（定義は、スリップ角１ｄｅｇ時のサイドフォースの値）の路面摩擦係数μ依存性に基づいて推定される。しかし、コーナリングパワーＣｐは路面摩擦係数μだけでなく、タイヤ接地面の形状（接地面長さ、および幅）、トレッドゴムの弾性などに影響される。例えば、トレッド面に水が介在するような場合、あるいは、タイヤ磨耗、温度によりトレッドゴム弾性が変化した場合等において、路面摩擦係数μが同一でもコーナリングパワーＣｐに変化が現れる。このように、同公報に記載の技術においては車輪のゴムタイヤとしての特性には全く配慮されていない。
【００３７】
前述の図３および図４から明らかなように、車両前方の車輪に対する前輪サイドフォースに対するセルフアライニングトルクの特性は、図５のＴｓａａに示すような特性となる。前述のように、実セルフアライニングトルクをＴｓａａとし前輪サイドフォースをＦｙｒとすると、Ｔｓａａ＝Ｆｙｆ・（ｅｎ＋ｅｃ）であるので、実セルフアライニングトルクＴｓａａの前輪サイドフォースＦｙｆに対する非線型特性はニューマチックトレールｅｎの直接的変化を表している。したがって、実セルフアライニングトルクＴｓａａの原点０近傍（ここで、前輪はグリップ状態にある）での前輪サイドフォースＦｙｆに対する傾きＫ１を同定し、つまり、完全グリップ状態でのセルフアライニングトルク特性（基準セルフアライニングトルクＴｓａｏ）で示す特性を求める。なお、傾きＫ１は、初期値として実験的に求めた所定値を用い、グリップ度が高い通常走行中に、これを同定し補正することが望ましい。なお、実セルフアライニングトルクＴｓａａは、後述する演算によって求められる。
【００３８】
そして、基準セルフアライニングトルクＴｓａｏに対する実セルフアライニングトルクＴｓａａに基づき前輪のグリップ度とが推定される。例えば、前輪サイドフォースがＦｙｆ１の場合における、基準セルフアライニングトルクＴｓａｏの値Ｔｓａｏ１（＝Ｋ１・Ｆｙｆ１）と、実セルフアライニングトルクＴｓａａの値Ｔｓａａ１に基づき、グリップ度εは、ε＝Ｔｓａａ１／Ｔｓａｏ１として求めることができる。
【００３９】
上記のように、車輪のグリップ度は、サイドフォース（前輪サイドフォースＦｙｒ）に対するセルフアライニングトルク（実セルフアライニングトルクＴｓａａ）の変化に基づいて推定することができるが、これは図６に示すように構成することによって実現でき、その具体的構成は図２に示されている。先ず、図６においては、車両のステアリングホイール（図示せず）からサスペンション（図示せず）に至る操舵系に加わる操舵トルクおよび操舵カを含む操舵力指標のうちの少くとも一つの操舵力指標（例えば、操舵トルク）を検出する操舵力指標検出手段として、操舵トルク検出手段Ｍ１１とアシストトルク検出手段Ｍ２が設けられている。これらの検出結果に基づき反カトルク検出手段Ｍ３にて反カトルクが検出される。
【００４０】
本実施形態では、例えば図２に示す操舵トルクセンサ２９が操舵トルク検出手段Ｍ１に相当する。また、アシストトルクはモータ２４ａのモータ電流から求められる（アシストトルク検出手段Ｍ２に相当）。
さらに、操舵角センサ２６が図６の操舵角検出手段Ｍ４に相当し、これに基づきステアリング摩擦トルク推定手段Ｍ５によってステアリング摩擦トルクが推定される。なお、これについては後述する。
【００４１】
而して、上記反カトルク検出手段Ｍ３およびステアリング摩擦トルク推定手段Ｍ５の検出結果に基づき、セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６にて、車両前方の車輪ＦＬ，ＦＲに生ずる実セルフアライニングトルクＴｓａａが推定される。
【００４２】
一方、車両の状態量を検出する車両状態量検出手段として、本実施形態では、横加速度検出手段Ｍ７とヨーレート検出手段Ｍ８が設けられており、これらの検出信号に基づき、車両前方の車輪ＦＬ，ＦＲに対するサイドフォースおよび前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標（図６では前輪サイドフォースＦｙｆ）が、前輪指標推定手段たるサイドフォース推定手段Ｍ９にて推定される。
【００４３】
前輪サイドフォースＦｙｒは、横加速度検出手段Ｍ７とヨーレート検出手段Ｍ８の出力結果に基づき、Ｆｙｆ＝（Ｌｒ・ｍ・Ｇｙ＋Ｉｚ・ｄγ／ｄｔ）／Ｌにしたがって推定される。ここで、Ｌｒは重心から後輪軸までの距離、ｍは車両質量、Ｌはホイールベース、Ｉｚはヨー慣性モーメント、Ｇｙは横加速度、ｄγ／ｄｔはヨーレートの時間微分値である。
【００４４】
さらに、セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６で推定された実セルフアライニングトルクＴｓａａと、サイドフォース推定手段Ｍ９で推定された前輪サイドフォースＦｙｆに基づき、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて基準セルフアライニングトルクが設定される。例えば、セルフアライニングトルク原点勾配推定手段Ｍ１０にてセルフアライニングトルクの原点近傍での勾配が樵定され、この勾配と前輪サイドフォースに基づき、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて基準セルフアライニングトルクが設定される。そして、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて設定された基準セルフアライニングトルクとセルフアライニングトルク推定手段Ｍ６で推定されたセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、グリップ度推定手段Ｍ１２において前輪に対するグリップ度εが推定される。
【００４５】
即ち、図６において、セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６で推定された実セルフアライニングトルクＴｓａａと、サイドフォース推定手段Ｍ９で推定された前輪サイドフォースＦｙｆに基づき、図５の原点近傍におけるセルフアライニングトルク勾配Ｋ１が求められる。この勾配Ｋ１と前輪サイドフォースＦｙｆに基づき基準セルフアライニングトルクＴｓａｏが、Ｔｓａｏ＝Ｋ１・Ｆｙｆとして求められ、実セルフアライニングトルクＴｓａａと比較される。この比較結果に基づき、グリップ度εが、ε＝Ｔｓａａ／Ｔｓａｏとして求められる。
【００４６】
以上のように、本実施形態では、モータ２４ａの駆動電流はアシストトルクと比例関係にあるため、このアシストトルクと操舵トルク検出手段Ｍ１の検出結果に基づき、反カトルクを容易に推定することが可能である。また、ステアリング系の摩擦によるトルクを補償する必要があるが、ステアリング摩擦トルク推定手段Ｍ５において、ステアリングホイールを切り増した時の反カトルク最大値と切り戻した時の反カトルクの差が摩擦トルクとして演算され、逐次摩擦トルクが補正されるので、適切にセルフアライニングトルク（実セルフアライニングトルクＴｓａａ）を推定することができる。もっとも、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ステアリングシャフト（図示せず）にロードセル等を装着し、あるいは、サスペンション部材に歪み計を設け、その検知信号からセルフアライニングトルクを計測することも可能である。
【００４７】
次に、図７〜図１２は本発明におけるグリップ度推定の他の態様に係り、本発明の前輪指標として前輪スリップ角を用いるものである。図７は、前輪スリップ角とセルフアライニングトルクからグリップ度を推定する手段のブロック図である。ブロックＭ１〜Ｍ６は図６と同様であり、反カトルク、ステアリング系摩擦トルクが演算され、セルフアライニングトルクが推定される。一方、前輪スリップ角は、操舵角、ヨーレート、横加速度および車両速度から求められるので、図６と同様、操舵角検出手段Ｍ４、横加速度検出手段Ｍ７およびヨーレート検出手段Ｍ８の検出信号が、車両速度検出手段Ｍ９ｘの検出信号と共に前輪スリップ角推定手段Ｍ９ｙに入力される。
【００４８】
前輪スリップ角推定手段Ｍ９ｙにおいては、先ず、ヨーレート、横加速度および車両速度から車体スリップ角速度ｄβ／ｄｔが求められ、これが積分されて車体スリップ角βが求められる。この車体スリップ角βをもとに車両速度、操柁角および車両諸元から、車輪スリップ角、特に前輪の車輪スリップ角（以下、前輪スリップ角という）αｆが演算される。なお、車体スリップ角βは、積分による方法以外に、車両モデルに基づく推定や、これと積分法を組み合わせて演算することとしてもよい。
【００４９】
上記のように推定されたセルフアライニングトルクと前輪スリップ角αｆに基づき、セルフアライニングトルク原点勾配推定手段Ｍ１０にて、セルフアライニングトルクの原点勾配が同定され、この勾配と前輪スリップ角に基づき、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて基準セルフアライニングトルクが設定される。そして、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて設定された基準セルフアライニングトルクとセルフアライニングトルク推定手段Ｍ６で推定されたセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、グリップ度推定手段Ｍ１２において前輪に対するグリップ度εが推定される。
【００５０】
上記図７に記載の実施形態におけるグリップ度εの推定に関し、図８〜図１２を参照して以下に詳述する。先ず、前輪スリップ角αｆに対する前輪サイドフォースＦｙｆおよびセルフアライニングトルクＴｓａの関係は、図８に示すような前輪スリップ角αｆに対して非線形の特性となる。セルフアライニングトルクＴｓａは前輪サイドフォースＦｙｆとトレールｅ（＝ｅｎ＋ｅｃ）の積となることから、車輪（前輪）がグリップ状態にある場合、つまり、ニューマチックトレールｅｎが完全グリップ状態にある場合のセルフアライニングトルク特性は、図９においてＴｓａｒで示すような非線形の特性となる。
【００５１】
しかし、本実施形態では、完全グリップ状態のセルフアライニングトルク特性を線形と仮定し、図１０に示すように、原点近傍における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクＴｓａの勾配Ｋ２を求め、基準セルフアライニングトルク特性（図１０にＴｓａｓで示す）を設定することとしている。例えば、前輪スリップ角がαｆ１である場合、基準セルフアライニングトルクはＴｓａｓ１＝Ｋ２・αｆ１で演算される。そして、グリップ度εは、ε＝Ｔｓａａ１／Ｔｓａｓ１＝Ｔｓａａ１／（Ｋ２・αｆ１）として求められる。
【００５２】
図１０における基準セルフアライニングトルクの設定方法では、基準セルフアライニングトルク特性を線形と仮定しているため、前輪スリップ角αｆが大きな領域においてはグリップ度推定時の誤差が大きくなり、グリップ度の推定精度が低下することが懸念される。このため、図１１に示すように、所定の前輪スリップ角以上では、セルフアライニングトルク勾配をＫ３に設定し、基準セルフアライニングトルク特性の非線系性を図１１中の０−Ｍ−Ｎのように直線近似して設定することが望ましい。この場合、セルフアライニングトルク勾配Ｋ３を予め実験的に求めて設定し、走行中に勾配Ｋ３を同定し補正することが望ましい。また、点Ｍは実セルフアライニングトルクの変極点（点Ｐ）をもとに設定するとよい。例えば、実セルフアライニングトルクの変極点Ｐを求め、変極点Ｐの前輪スリップ角αＰから所定値だけ大きい前輪スリップ角αｍを点Ｍとして設定する。
【００５３】
さらに、前輪スリップ角に対する基準セルフアライニングトルクは路面摩擦係数μの影響を受けるため、図１２に示すように実セルフアライニングトルクＴｓａａの変極点Ｐにもとづき基準セルフアライニングトルクを設定することにより、高精度な基準セルフアライニングトルク特性を設定することができる。例えば、路面摩擦係数が低くなった場合、実セルフアライニングトルクＴｓａａの特性は図１２の実線から破線のように変化する。即ち、路面摩擦係数μが低下すると実セルフアライニングトルクＴｓａａの変極点が点Ｐから点Ｐ’に変化することになる。
【００５４】
したがって、基準セルフアライニングトルク特性（Ｔｓａｔ）を０−Ｍ−Ｎから０−Ｍ’−Ｎ’に変化させる必要がある。この場合において、前述のように点Ｍ’は変極点Ｐ’に基づいて設定されるため、路面摩擦係数が変化しても、その変化に追従して基準セルフアライニングトルク特性を設定することが可能となる。
【００５５】
以上の実施形態においては、タイヤのニューマチックトレールの変化に着目し、セルフアライニングトルクに基づきグリップ度εを求めることとしたものであるが、以下のように、路面摩擦に対するサイドフォースの余裕度に基づき、車輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度（この場合のグリップ度をεｍとする）を推定することができる。
【００５６】
先ず、タイヤ発生力の理論モデル（ブラッシュモデル）によれば、前輪のサイドフォースＦｙｆとセルフアライニングトルクＴｓａａの関係は、以下の式（１）〜式（４）により表される。即ち、ξ＝１−｛Ｋｓ／（３・μ・Ｆｚ）｝・λとした場合において、ξ＞０の場合は次式（１）、またξ≦０の場合は次式（２）、さらにξ＞０の場合は次式（３）、ξ≦０の場合は次式（４）のようにそれぞれ表される。
【００５７】
Ｆｙｒ ＝μ・Ｆｚ・（１−ξ３） ・・・（１）
Ｆｙｆ ＝μ・Ｆｚ ・・・（２）
Ｔｓａａ＝（ｌ・Ｋｓ／６）・λ・ξ３ ・・・（３）
Ｔｓａａ＝０ ・・・（４）
【００５８】
ここで、Ｆｚは接地荷重、ｌはタイヤ接地面の接地長さ、Ｋｓはトレッド剛性に対応する定数、λは横スリップ（λ＝ｔａｎ（αｆ））であり、αｆは前輪スリップ角である。
【００５９】
一般的にξ＞０の領域では、前輪スリップ角αｆは小さいため、λ＝αｆとして扱うことができる。上記の式（１）から明らかなように、サイドフォースの最大値はμ・Ｆｚであるので、路面摩擦係数μに応じたサイドフォースの最大値に対する割合を路面摩擦利用率ηとするとη＝１−ξ３と表すことができる。したがって、εｍ＝１−ηは路面摩擦余裕度ということになり、このεｍを車輪のグリップ度とするとεｍ＝ξ３となる。したがって、上記（３）式は、次式（５）のように表すことができる。
【００６０】
Ｔｓａａ＝（ｌ・Ｋｓ／６）・αｆ・εｍ ・・・（５）
【００６１】
上記式（５）は、セルフアライニングトルクＴｓａａが前輪スリップ角αｆおよびグリップ度εｍに比例することを示している。そこで、グリップ度εｍ＝１（路面の摩擦利用率がゼロ、つまり摩擦余裕度が１）における特性を基準セルフアライニングトルク特性とすると、次式（６）のようになる。
【００６２】
Ｔｓａｕ＝（ｌ・Ｋｓ／６）・αｆ ・・・（６）
【００６３】
したがって、上記（５）式および（６）式から、グリップ度εｍは、次式（７）として求めることができる。
【００６４】
εｍ＝Ｔｓａａ／Ｔｓａｕ ・・・（７）
【００６５】
この式（７）には路面摩擦係数μがパラメータとして含まれていないことから明らかなように、グリップ度εｍは路面摩擦係数μを用いることなく算出することができる。この場合において、基準セルフアライニングトルクＴｓａｕの勾配Ｋ４（＝ｌ・Ｋｓ／６）は、前述のブラッシュモデルを用いて予め設定することができる。また、実験的に求めることも可能である。さらに、まず初期値を設定し、走行中に前輪スリップ角がゼロ近傍におけるセルフアライニングトルクの傾きを同定し、補正することとすれば、検出精度を向上させることができる。
【００６６】
例えば、図３０において、前輪スリップ角がαｒ２である場合、基準セルフアライニングトルクはＴｓａｕ２＝Ｋ４・αｆ２で演算される。そして、グリップ度εｍは、εｍ＝Ｔｓａａ２／Ｔｓａｕ２＝Ｔｓａａ２／（Ｋ４・αｆ２）として求められる。
【００６７】
而して、前述の図３〜図１１に記載のニューマチックトレールに基づくグリップ度εに代えて、上記の路面摩擦余裕度に基づくグリップ度εｍを用いることができる。そして、前述のグリップ度εと上記のグリップ度εｍとは、図３１に示す関係となる。したがって、グリップ度とを求めてグリップ度εｍに変換することができ、逆に、グリップ度εｍを求めてグリップ度εに変換することもできる。
【００６８】
なお、以上のように実セルフアライニングトルクと基準セルフアライニングトルクとの比較によりグリップ度を推定すれば、従来（例えば特開平１１−９９９５６号）のように車輪が発生可能な最大力、つまり、路面摩擦係数μを求めることなく、ニューマチックトレール変化に基づいて車輪のグリップ度εを推定することが可能である。したがって、従来のように路面摩擦係数を求める方法と比べて推定のロバスト性が高く、また、精度もよい。
【００６９】
以上のようにグリップ度推定演算処理３０ａの演算結果として得られるグリップ度は、ＡＦＳ制御処理に入力されているため、当該ＡＦＳ制御処理では、グリップ度に対するギヤ比を求め得るグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂ（図１３（Ｂ）参照）から、入力されたグリップ度に基づいてギヤ比可変ユニット３２のステアリングギヤ比を決定している。そして、図１３（Ａ）に示すように、グリップ度ｖｓ ギヤ比マップ３０ｂにより決定されたステアリングギヤ比と操舵角（ステアリング角）とを乗算し、その結果から操舵角（ステアリング角）を減算することによって、ＶＧＲＳ目標角を算出している。このＶＧＲＳ目標角は、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０に出力されている。
【００７０】
一方、図２に示すように、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０には、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０から出力されたＶＧＲＳ目標角が入力されるので、図１に示すギヤ比可変ユニット３２に内蔵されたモータ３２ａに対する電流指令値をＶＧＲＳ制御処理によって演算し、図略のモータ駆動回路に出力して当該モータ３２ａを制御している。なお、このモータ３２ａの回転角は、回転角センサ３２ｂにより検出されてモータ角信号としてＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０に出力されているので、これにより構成される閉ループによってＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０によるモータ３２ａのフィードバック制御を可能にしている。
【００７１】
このように構成される操舵装置２０のＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により、図１４に示すステアリングギヤ比設定処理が行われる。なお、このステアリングギヤ比設定処理は、一定時間ごとに繰り返し行われる割り込み処理に類するものであり、一連のメインルーチンの説明は省略する。
【００７２】
図１４に示すように、所定の初期化処理の後、まずステップＳ１０１により、操舵輪のグリップ度取り込み処理が行われる。この処理は、前述したグリップ度推定演算処理３０ａにより推定されたグリップ度を取得する処理で、この処理で取得したグリップ度は、次のステップＳ１０３によるＶＧＲＳギヤ（ステアリングギヤ比）マップ演算に用いられる。
【００７３】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１により取り込んだグリップ度に基づいてギヤ比可変ユニット３２のステアリングギヤ比を設定する演算を行う、ＶＧＲＳギヤマップ演算が行われる。この処理では、図１３（Ｂ）に一例が示されたグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂを参照することにより、グリップ度からステアリングギヤ比を求めるものである。
【００７４】
このグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂからわかるように、グリップ度のほぼ中間付近では、グリップ度が小さくなるほどステアリングギヤ比が大きく、またグリップ度大きくなるほどステアリングギヤ比が小さくなるように、またグリップ度の下限域付近においてはステアリングギヤ比が最大値で一定に、さらに下限域付近においてはステアリングギヤ比が最小値で一定になるように、それぞれ両者の対応関係がマッピングされている。つまり、操舵輪のグリップ状態がそのグリップ限界（グリップ度がある閾値以下になることにより、操舵輪が接地面上を滑り始める直前のグリップ状態）に近づくと、ステアリングギヤ比が増加するようマッピングされている。
【００７５】
次のステップＳ１０５では、ＶＧＲＳ目標値演算が行われる。この処理は、図１３（Ａ）に示した構成により、ＶＧＲＳ目標値（ＶＧＲＳ目標角）の演算処理を行うもので、ステップＳ１０３により設定したステアリングギヤ比と操舵角センサ２６により検出した操舵角とを乗算し、操舵角センサ２６により検出した操舵角から当該乗算結果である目標実舵角を減算することによって、ＶＧＲＳ目標値（ＶＧＲＳ目標角）を算出する。
【００７６】
ステップＳ１０７によりＶＧＲＳ目標値を演算すると、ステップＳ１０７によってこのＶＧＲＳ目標値をＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０に出力する処理が行われる。これにより、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０には、ＶＧＲＳ目標値（ＶＧＲＳ目標角）が入力されるので、前述したように、ギヤ比可変ユニット３２のモータ３２ａに対する電流指令値をＶＧＲＳ制御処理によって演算し、図略のモータ駆動回路に出力して当該モータ３２ａを制御している。
【００７７】
以上説明したように、第１実施形態に係る操舵装置２０によると、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算処理されるグリップ度推定演算処理３０ａによって、操舵輪が接地する接地面（路面）と操舵輪との間のグリップ度を推定し、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂにより、推定したグリップ度に基づいてギヤ比可変ユニット３２のステアリングギヤ比を設定、例えばグリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくとステアリングギヤ比が増加するようにＶＧＲＳ目標角（ステアリングギヤ比）を設定する。これにより、路面μの大きさに応じて変化するグリップ度を推定することができるので、例えば操舵輪がそのグリップ限界に近づいた場合においては、低速走行時であってもステアリングギヤ比を増加させて大きく設定することができる。したがって、低μ路面走行等においては、少ない操舵角で操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００７８】
なお、上述した第１実施形態では、グリップ度推定演算処理３０ａやＶＧＲＳ目標値演算をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０において演算処理したが、これに限られることはなく、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０以外のＣＰＵ、例えばＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０やこの他のＣＰＵによって、グリップ度推定演算処理３０ａを行うように構成しても良く、そのような場合であっても、上述と同様の作用および効果を得ることができる。
【００７９】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る操舵装置を図１５および図１６に基づいて説明する。なお、第２実施形態に係る操舵装置は、特許請求の範囲の請求項１または請求項３に係る操舵装置に相当するものである。
【００８０】
第２実施形態による操舵装置は、前述した第１実施形態の操舵装置２０のＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により行われるＡＦＳ制御処理において、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂのほかに操舵速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｄを加えている点が第１実施形態のものと相違する。したがって、他の構成部分は第１実施形態の操舵装置２０と実質的に同一の構成を採るため、それらの説明を省略し、また必要に応じて図１および図２を援用して説明する。
【００８１】
図１５に示すように、第２実施形態に係る操舵装置では、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂにより決定されたステアリングギヤ比と操舵速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｄにより決定されたステアリングギヤ比と操舵角（ステアリング角）との３者を乗算し、その結果から操舵角（ステアリング角）を減算することによって、ＶＧＲＳ目標角を算出している。なお、操舵速度は、操舵角センサ２６により検出され出力される操舵角信号に基づいてＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により時間微分演算することによって算出されている。
【００８２】
即ち、図１６（Ａ）に示す第１実施形態の操舵装置２０で用いたグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂに加えて、図１６（Ｂ）に示すように、操舵速度が大きく、つまり速くなるにつれてステアリングギヤ比が大きくなるような対応関係をもつ操舵速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｄを用いる。これにより、グリップ度が低下した場合においては、操舵速度信号を用いることで、急操舵があったときにはステアリングギヤ比を大きくなるように設定することができるので、単にグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂのみを用いてステアリングギヤ比を設定していた第１実施形態の操舵装置２０に比べて、急操舵に対する車両挙動の安定性を向上できる。
【００８３】
このように第２実施形態に係る操舵装置によると、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算処理されるグリップ度推定演算処理３０ａによって、グリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくと、操舵角センサ２６により検出し時間微分して得られた操舵速度に基づいて、ステアリングギヤ比が増加するようにＶＧＲＳ目標角（ステアリングギヤ比）を設定する。これにより、例えば、操舵速度の増加に伴ってステアリングギヤ比がさらに増加するようにＶＧＲＳ目標角を設定することができる。したがって、低μ路面走行等における急操舵時においても、操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００８４】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る操舵装置を図１７および図１８に基づいて説明する。なお、第３実施形態に係る操舵装置は、特許請求の範囲の請求項１または請求項４に係る操舵装置に相当するものである。
【００８５】
第３実施形態に係る操舵装置は、前述した第１実施形態の操舵装置２０のＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により行われるＡＦＳ制御処理において、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂのほかに車速 ｖｓギヤ比ゲインマップ３０ｅを加えている点が第１実施形態のものと相違する。したがって、他の構成部分は第１実施形態の操舵装置２０と実質的に同一の構成を採るため、それらの説明を省略し、また必要に応じて図１および図２を援用して説明する。なお、車速は、車速センサ２７により検出され出力される車速信号に基づいてＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算されている。
【００８６】
図１７に示すように、第３実施形態に係る操舵装置では、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂにより決定されたステアリングギヤ比と車速 ｖｓギヤ比ゲインマップ３０ｅにより決定されたステアリングギヤ比ゲインと操舵角（ステアリング角）との３者を乗算し、その結果から操舵角（ステアリング角）を減算することによって、ＶＧＲＳ目標角を算出している。
【００８７】
即ち、図１８（Ａ）に示す第１実施形態の操舵装置２０で用いたグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂに加えて、図１８（Ｂ）に示すように、車速が大きく、つまり速くなるにつれてステアリングギヤ比ゲインが大きくなるような対応関係をもつ車速 ｖｓギヤ比ゲインマップ３０ｅを用いる。これにより、グリップ度に応じてステアリングギヤ比を設定するときに、車速情報を用いて車速が速いほどステアリングギヤ比を大きくなるように設定することができるので、単にグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂのみを用いてステアリングギヤ比を設定していた第１実施形態の操舵装置２０に比べて、低μ路等の非常にグリップ度が低下し易い路面走行時において車速に応じて変化する運転者のステアリング操作に対する余裕度を与えることができる。またこれにより、運転者の緊張も和らげることができる。
【００８８】
このように第３実施形態に係る操舵装置によると、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算処理されるグリップ度推定演算処理３０ａによって、グリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくと、車速センサ２７により検出した車速に基づいて、ステアリングギヤ比が増加するようにＶＧＲＳ目標角（ステアリングギヤ比）を設定する。これにより、例えば、車速の増加に伴ってステアリングギヤ比がさらに増加するようにＶＧＲＳ目標角を設定することができるので、高速走行時には、中低速走行時に比べてより増加したさらに大きなＶＧＲＳ目標角（ステアリングギヤ比）に設定することができる。したがって、低μ路面等を高速走行している場合にも、操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００８９】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係る操舵装置を図１９〜図２４に基づいて説明する。なお、第４実施形態に係る操舵装置は、特許請求の範囲の請求項１または請求項５に係る操舵装置に相当するものである。
第４実施形態に係る操舵装置は、前述した第１実施形態の操舵装置２０のＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により行われるＡＦＳ制御処理において、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂから直ちにステアリングギヤ比を設定するのではなく、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂに加えて、車両状態を判定するアンダーステア／オーバーステア判定処理３０ｆ、ステアリングホイール２１によるステアリング角速度に対するステアリングギヤ比を設定するステアリング角速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｇおよびこれらにより設定されたステアリングギヤ比を選択するステアリングギヤ比選択処理３０ｈが存在する点が第１実施形態のものと相違する。したがって、他の構成部分は第１実施形態の操舵装置２０と実質的に同一の構成を採るため、それらの説明を省略し、また必要に応じて図１および図２を援用して説明する。なお、車速は、車速センサ２７により検出され出力される車速信号に基づいてＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算されている。また図１９に示す、ヨーレートはヨーレートセンサＹＳにより検出され出力されるヨーレート信号に、実舵角は出力角センサ２８により検出され出力される出力角信号に、それぞれ基づいてＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算されている。
【００９０】
ここで、第４実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により実行されるステアリングギヤ比設定処理を図２１〜図２４を参照して説明する。なお、このステアリングギヤ比設定処理は、一定時間ごとに繰り返し行われる割り込み処理に類するものであり、一連のメインルーチンの説明は省略する。
【００９１】
図２１に示すように、所定の初期化処理の後、まずステップＳ２０１により、センサ情報等の取得処理が行われる。この処理では、前述した操舵角センサ２６、車速センサ２７、出力角センサ２８、ヨーレートセンサＹＳ等から出力される各センサ信号に基づく各センサ情報がＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に入力される。
【００９２】
次のステップＳ２０３では、アンダーステア／オーバーステア判定処理が行われる。この処理はサブルーチンで、図１９に示すアンダーステア／オーバーステア判定処理３０ｆに対応する。詳しくは図２２にその処理の流れが示されているので、図２２を参照しアンダーステア／オーバーステア判定処理の流れ説明する。
【００９３】
図２２に示すように、アンダーステア／オーバーステア判定処理では、まずステップＳ３０１により、前・後輪スリップ角差算出処理が行われる。この処理は、数式（βｆ−βｒ＝Ｌ・γ／Ｖ−δ）を演算処理することにより行われるもので、ここで、βｆは前輪スリップ角（ｄｅｇ）、βｒは後輪スリップ角（ｄｅｇ）、Ｌはホイールベース（ｍｍ）、γはヨーレート（ｄｅｇ／Ｓ）、Ｖは車速（ｍ／Ｓ）、δは実舵角（ｄｅｇ）をそれぞれ示す。なお、この数式から、二輪モデルにより、（βｆ−βｒ）・γ＞０が成立すればアンダーステア、（βｆ−βｒ）・γ＜０が成立すればオーバーステアであることがわかる。したがって、続くステップＳ３０３では、（βｆ−βｒ）・γ＞０が成立するか否か、またステップＳ３０７では（βｆ−βｒ）・γ＜０が成立するか否かを、それぞれ判断している。
【００９４】
ステップＳ３０３により、（βｆ−βｒ）・γ＞０が成立すると判断できると（Ｓ３０３でＹｅｓ）、アンダーステアであることから、ステップＳ３０５によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）にアンダーステアであることを示す値１をセットする。一方、ステップＳ３０３により、（βｆ−βｒ）・γ＞０が成立すると判断できない場合には（Ｓ３０３でＮｏ）、ステップＳ３０７に移行してオーバーステアであるか否かを判断する。
【００９５】
ステップＳ３０７により、（βｆ−βｒ）・γ＜０が成立すると判断できると（Ｓ３０７でＹｅｓ）、オーバーステアであることから、ステップＳ３０９によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）にオーバーステアであることを示す値２をセットする。一方、ステップＳ３０７により、（βｆ−βｒ）・γ＜０が成立すると判断できない場合には（Ｓ３０７でＮｏ）、アンダーステアでもオーバーステアでもないニュートラルステアの状態にあるため、続くステップＳ３１１によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）にニュートラルステアであることを示す値３をセットする。
【００９６】
そして、ステップＳ３０５、Ｓ３０９、Ｓ３１１によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）をセットすると、一連のアンダーステア／オーバーステア判定処理を終了して、呼び出し元のステアリングギヤ比設定処理に処理を戻す。
【００９７】
図２１に戻りステップＳ２０３によるアンダーステア／オーバーステア判定処理を終了すると、次にステップＳ２０５によるステアリング操作判別処理が行われる。この処理もサブルーチンで、図２３にその処理の流れが示されている。ここで、図２３を参照してステアリング操作判別処理の流れ説明する。
【００９８】
図２３に示すように、ステアリング操作判別処理では、まずステップＳ４０１により、操舵角センサ２６により検出した操舵角信号に基づいて、操舵角の時間微分値である操舵速度が正であるか否か、即ちθｈ＿ｄｏｔ＞ＳＶｍｉｎが成立するか否かを判断する。そして、当該関係が成立するときには（Ｓ４０１でＹｅｓ）、操舵速度が正であるから、ステップＳ４０３に処理を移行する。
【００９９】
ステップＳ４０３では、操舵速度が正である場合にステアリングホイール２１による操舵方向が左切りであるか否か、即ち操舵角θｈ＞０の関係が成立するか否かを判断する。そして、当該関係が成立するときには（Ｓ４０３でＹｅｓ）、操舵方向が左切りであるから、ステップＳ４０５に処理を移行し、切込み状態にあることを示す値１をステアオペフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｏｐｅ）にセットする。
【０１００】
また、ステップＳ４０３による判断処理により、操舵方向が左切りであると判断することができない場合には（Ｓ４０３でＮｏ）、操舵方向が右切りであるから、ステップＳ４０７に処理を移行し、切戻し状態にあることを示す値２をステアオペフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｏｐｅ）にセットする。
【０１０１】
一方、ステップＳ４０１による判断処理により、操舵角の時間微分値である操舵速度が正であると判断できない場合には（Ｓ４０１でＮｏ）、操舵速度が負あるいは０であるから、ステップＳ４０９に処理を移して、操舵角の時間微分値である操舵速度が負であるか否か、即ちθｈ＿ｄｏｔ＜ＳＶｍｉｎの関係が成立するか否かを判断する。
【０１０２】
ステップＳ４０９によりθｈ＿ｄｏｔ＜ＳＶｍｉｎの関係が成立すると判断できる場合には（Ｓ４０９でＹｅｓ）、操舵速度が負であるから、ステップＳ４１１に処理を移行し、続いてステップＳ４１１によりステアリングホイール２１による操舵方向が右切りであるか否か、即ち操舵角θｈ＜０の関係が成立するか否かを判断する。そして、当該関係が成立するときには（Ｓ４１１でＹｅｓ）、操舵方向が右切りであるから、ステップＳ４１３に処理を移行し、切込み状態にあることを示す値１をステアオペフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｏｐｅ）にセットする。
【０１０３】
また、ステップＳ４１１による判断処理により、操舵方向が右切りであると判断することができない場合には（Ｓ４１１でＮｏ）、操舵方向が左切りであるから、ステップＳ４１５に処理を移行し、切戻し状態にあることを示す値２をステアオペフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｏｐｅ）にセットする。
【０１０４】
そして、ステップＳ４０９により、θｈ＿ｄｏｔ＜ＳＶｍｉｎの関係が成立すると判断できない場合には（Ｓ４０９でＮｏ）、ステップＳ４１７に移行して保舵状態であることを示す値３をステアオペフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｏｐｅ）にセットする。
【０１０５】
そして、ステップＳ４０５、Ｓ４０７、Ｓ４１３、Ｓ４１５、Ｓ４１７によりステアオペフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｏｐｅ）をセットすると、一連のステアリング操作判別処理を終了して、呼び出し元のステアリングギヤ比設定処理に処理を戻す。
【０１０６】
再び図２１に戻りステップＳ２０５によるステアリング操作判別処理を終了すると、次にステップＳ２０７によるグリップ度に対するギヤ比マップ演算処理を行う。この処理は、図１９に示すグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂに対応するもので、第１実施形態と同様、グリップ度推定演算処理３０ａにより推定されたグリップ度に対するステアリングギヤ比を設定するものである。なお、このグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂの例は図２０（Ａ）に図示されているように、図２０（Ａ）に示すグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂよりも、ステアリングギヤ比が全体に小さくなるように設定されている。これは、後述するように、運転者によるカウンタ操舵を容易にするためである。
【０１０７】
続くステップＳ２０９では、ステアリング角速度に対するギヤ比マップ演算処理を行う。この処理は、図１９に示すステアリング角速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｇに対応するもので、図２０（Ｂ）に示すように、ステアリング角速度が高いほどステアリングギヤ比が小さく（低く）なるような関係に両者の対応がマッピングされている。ステップＳ２０９では、このようにマッピングされたステアリング角速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｇを参照することにより、ステアリング角速度に対応するステアリングギヤ比が設定される。
【０１０８】
ステップＳ２１１では、ステアリングギヤ比選択処理が行われる。この処理は、サブルーチンによるもので、図２４にその処理の流れが示されている。ここで、図２４を参照してステアリングギヤ比選択処理の流れ説明する。
【０１０９】
図２４に示すように、ステアリングギヤ比選択処理では、まずステップＳ５０１により、グリップ度推定演算処理３０ａにより推定したグリップ度εが、予め設定されている所定のグリップ度ε’よりも小さいか否か（ε＜ε’）のグリップ度判定処理が行われる。この処理により、所定のグリップ度ε’よりも小さいと判断できた場合には（Ｓ５０１でＹｅｓ）、グリップ度が低いことになるので、続くステップＳ５０３により車両状態がオーバーステア状態であるか否かの判断を行う。
【０１１０】
このステップＳ５０３による判断処理では、ステップＳ２０３のところで説明したアンダーステア／オーバーステア判定処理によりセットされているステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）の状態を判断することにより行う。つまり、ステアフラグに値２がセットされている場合には（Ｓ５０３でＹｅｓ）、オーバーステア状態にあることから、ステップＳ５０５により切戻し状態にあるか否かの判断を行う。
【０１１１】
ステップＳ５０５による判断処理では、ステップＳ２０５のところで説明したステアリング操作判別処理によりセットされているステアオペフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｏｐｅ）の状態を判断することにより行う。つまり、ステアオペフラグに値２がセットされている場合には（Ｓ５０５でＹｅｓ）、切込み状態にあるので、ステップＳ５０７により処理を移行する。
【０１１２】
ステップＳ５０７では、ステアリング角速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｇを選択しステアリング角速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｇを参照してステアリング角速度に対応するステアリングギヤ比をマップ演算する処理を行う。つまり、車両状態がオーバーステア状態であることを判定し（Ｓ５０３でＹｅｓ）、かつ、ステアリングホイール２１の回転が切戻し方向であることを検出した場合には（Ｓ５０５でＹｅｓ）、運転者がカウンタ操舵をしている判断できるので、このような場合にはステアリング角速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｇ（図２０（Ｂ））を用いてステアリングギヤ比が小さくなるように設定する。これにより、当該運転者によるカウンタ操舵を容易する。なお、ステップＳ５０９では、クイック（急速）ステアリングギヤ比がセットされたことを示すフラグがセットされる。
【０１１３】
一方、ステップＳ５０１により、所定のグリップ度ε’よりも小さいと判断できない場合には（Ｓ５０１でＮｏ）、グリップ度が高いことになる。つまり、高μ路等を走行している場合に該当するので、特に、グリップ限界等を考慮する必要がないので、続くステップＳ５１１によりノーマル（通常）ステアリングギヤ比がセットされたことを示すフラグがセットされる。
【０１１４】
また、ステップＳ５０３により、車両状態がオーバーステア状態にあると判断できない場合には（Ｓ５０３でＮｏ）、アンダーステア（ステアフラグ値１）あるいはニュートラルステア（ステアフラグ値３）の状態にあるので、運転者がカウンタ操舵をしている場合はない。したがって、ステップＳ５１３により、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂを参照してステアリング角速度に対応するステアリングギヤ比をマップ演算する処理を行う。つまり、第１実施形態に係る操舵装置２０と見かけ上、同様のＡＦＳ制御処理になる。この場合は、続くステップＳ５１５によりスロー（緩慢）ステアリングギヤ比がセットされたことを示すフラグがセットされる。
【０１１５】
そして、ステップＳ５０９、Ｓ５１１、Ｓ５１５により各フラグをセットすると、一連のステアリングギヤ比選択処理を終了して、呼び出し元のステアリングギヤ比設定処理に処理を戻す。
【０１１６】
再び図２１に戻りステップＳ２１１によるステアリングギヤ比選択処理を終了すると、次にステップＳ２１３による目標実舵角算出処理が行われる。この処理は、図１９に示すように、車両状態やステアリングホイール２１の切り回し方向によって選択されたマップに基づいてステアリングギヤ比を設定した後に行われるもので、設定されたステアリングギヤ比と操舵角センサ２６による操舵角（ステアリング角）とを乗算する。これにより、目標実舵角が算出される。
【０１１７】
続くステップＳ２１５では、ＶＧＲＳ目標角算出演算処理が行われる。即ち、ステップＳ２１３により算出された目標実舵角を、操舵角センサ２６により検出された操舵角から減算する演算処理を行うことによって、ＶＧＲＳ目標角が算出され、これにより、一連のステアリングギヤ比設定処理が終了する。なお、このＶＧＲＳ目標値は、第１実施形態に係る操舵装置２０と同様、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０に出力され、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０によるＶＧＲＳ制御処理が行われ、モータ駆動回路に出力してギヤ比可変ユニット３２のモータ３２ａが制御される。
【０１１８】
以上説明したように、第４実施形態に係る操舵装置によると、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算処理されるグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂによって、グリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくと、ステアリングギヤ比が増加するようにＶＧＲＳ目標角（ステアリングギヤ比）を設定し、アンダーステア／オーバーステア判定処理３０ｆにより車両状態がオーバーステア状態であることを判定（Ｓ５０３でＹｅｓ）、かつ、ステアリングホイール２１の回転が切戻し方向であることを検出すると（Ｓ５０５でＹｅｓ）、ステアリング角速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｇは、ステアリングギヤ比が減少するようにＶＧＲＳ目標角（ステアリングギヤ比）を設定する。これにより、運転者がカウンタ操舵をしている判断した場合には、ステアリングギヤ比が減少するようにＶＧＲＳ目標角を設定するので、当該運転者によるカウンタ操舵を容易することができる。したがって、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【０１１９】
［第５実施形態］
次に、第５実施形態に係る操舵装置を図２５〜図２８に基づいて説明する。なお、第５実施形態に係る操舵装置は、特許請求の範囲の請求項６に係る操舵装置に相当するものである。
【０１２０】
第５実施形態に係る操舵装置は、前述した第１実施形態の操舵装置２０のＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により行われるＡＦＳ制御処理において、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂから直ちにステアリングギヤ比を設定するのではなく、アンダーステア／オーバステア判定処理３０ｉによる車両の状態とグリップ度に基づいて伝達比決定処理３０ｊによりグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂの採否を決定する点が第１実施形態のものと相違する。したがって、他の構成部分は第１実施形態の操舵装置２０と実質的に同一の構成を採るため、それらの説明を省略し、また必要に応じて図１および図２を援用して説明する。
【０１２１】
ここで、第５実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により実行されるステアリングギヤ比設定処理を図２６〜図２８を参照して説明する。なお、このステアリングギヤ比設定処理は、一定時間ごとに繰り返し行われる割り込み処理に類するものであり、一連のメインルーチンの説明は省略する。
【０１２２】
図２６に示すように、所定の初期化処理の後、まずステップＳ６０１により、センサ情報等の取得処理が行われる。この処理では、前述した操舵角センサ２６から出力されるセンサ信号に基づくセンサ情報がＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に入力される。
【０１２３】
続くステップＳ６０３では、アンダーステア／オーバーステア判定処理が行われる。この処理はサブルーチンで、図２５に示すアンダーステア／オーバステア判定処理３０ｉに対応する。詳しくは図２７にその処理の流れが示されているので、図２７を参照しアンダーステア／オーバーステア判定処理の流れ説明する。
【０１２４】
図２７に示すように、アンダーステア／オーバーステア判定処理では、まずステップＳ７０１により、前・後輪スリップ角差算出処理が行われる。この処理は、数式（βｆ−βｒ＝Ｌ・γ／Ｖ−δ）を演算処理することにより行われるもので、ここで、βｆは前輪スリップ角（ｄｅｇ）、βｒは後輪スリップ角（ｄｅｇ）、Ｌはホイールベース（ｍｍ）、γはヨーレート（ｄｅｇ／Ｓ）、Ｖは車速（ｍ／Ｓ）、δは実舵角（ｄｅｇ）をそれぞれ示す。なお、この数式から、二輪モデルにより、０≦（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍａｘが成立すれば弱いアンダーステア、（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍｉｎが成立すれば強いオーバーステアであることがわかる。したがって、続くステップＳ７０３では、０≦（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍａｘが成立するか否か、またステップＳ７０７では（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍｉｎが成立するか否かを、それぞれ判断している。なお、ＳＴｍａｘは、弱アンダーステアか否かを判断するために予め設定された所定値であり、またＳＴｍｉｎは、強オーバーステアか否かを判断するために予め設定された所定値である。
【０１２５】
ステップＳ７０３により、０≦（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍａｘが成立すると判断できると（Ｓ７０３でＹｅｓ）、弱アンダーステアであることから、ステップＳ７０５によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）に弱アンダーステアであることを示す値１をセットする。一方、ステップＳ７０３により、０≦（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍａｘが成立すると判断できない場合には（Ｓ７０３でＮｏ）、ステップＳ７０７に移行して強いオーバーステアであるか否かを判断する。
【０１２６】
ステップＳ７０７により、（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍｉｎが成立すると判断できると（Ｓ７０７でＹｅｓ）、強オーバーステアであることから、ステップＳ７０９によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）に強オーバーステアであることを示す値２をセットする。一方、ステップＳ７０７により、（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍｉｎが成立すると判断できない場合には（Ｓ７０７でＮｏ）、弱アンダーステアでも強オーバーステアでもないニュートラルステアの状態にあるため、続くステップＳ７１１によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）にニュートラルステアであることを示す値３をセットする。
【０１２７】
そして、ステップＳ７０５、Ｓ７０９、Ｓ７１１によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）をセットすると、一連のアンダーステア／オーバーステア判定処理を終了して、呼び出し元のステアリングギヤ比設定処理に処理を戻す。
【０１２８】
図２６に戻りステップＳ６０３によるアンダーステア／オーバーステア判定処理を終了すると、次にステップＳ６０５によるグリップ度 ｖｓギヤ比演算マップ処理が行われる。この処理もサブルーチンで、図２５に示す伝達比決定処理３０ｊに対応する。詳しくは図２８にその処理の流れが示されているので、ここで図２８を参照してグリップ度 ｖｓギヤ比演算マップ処理の流れ説明する。
【０１２９】
図２８に示すように、グリップ度 ｖｓギヤ比演算マップ処理では、まずステップＳ８０１により、グリップ度推定演算処理３０ａにより推定したグリップ度εが、予め設定されている所定のグリップ度ε’よりも小さいか否か（ε＜ε’）のグリップ度判定処理が行われる。この処理により、所定のグリップ度ε’よりも小さいと判断できた場合には（Ｓ８０１でＹｅｓ）、グリップ度が低いことになるので、続くステップＳ８０３により車両状態が弱アンダーステア状態であるか否かの判断を行う。
【０１３０】
このステップＳ８０３による判断処理では、ステップＳ６０３のところで説明したアンダーステア／オーバーステア判定処理によりセットされているステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）の状態を判断することにより行う。つまり、ステアフラグに値１がセットされている場合には（Ｓ８０３でＹｅｓ）、弱アンダーステア状態にあることから、セルフステア現象の発生等を考慮する必要があるので、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂを参照することなく、ステップＳ８０５によりノーマル（通常）ステアリングギヤ比がセットされたことを示すフラグがセットされる。
【０１３１】
また、ステップＳ８０３により、車両状態が弱アンダーステア状態にあると判断できない場合には（Ｓ８０３でＮｏ）、強オーバーステア（ステアフラグ値２）あるいはニュートラルステア（ステアフラグ値３）の状態にある。したがって、ステップＳ８０７により、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂを参照してステアリング角速度に対応するステアリングギヤ比をマップ演算する処理を行う。つまり、第１実施形態に係る操舵装置２０と見かけ上、同様のＡＦＳ制御処理になる。この場合は、続くステップＳ８０９によりスロー（緩慢）ステアリングギヤ比がセットされたことを示すフラグがセットされる。
【０１３２】
一方、ステップＳ８０１により、所定のグリップ度ε’よりも小さいと判断できない場合には（Ｓ８０１でＮｏ）、グリップ度が高いことになるので、続くステップＳ８１１により車両状態が強オーバーステア状態であるか否かの判断を行う。このステップＳ８１１による判断処理でも、ステップＳ６０３のところで説明したアンダーステア／オーバーステア判定処理によりセットされているステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）の状態を判断することにより行う。これにより、ステアフラグに値２がセットされている場合には（Ｓ８１１でＹｅｓ）、強オーバーステア状態にあることから、セルフステア現象の発生等を考慮する必要がないので、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂを参照してステアリング角速度に対応するステアリングギヤ比をマップ演算する処理を行う。つまり、第１実施形態に係る操舵装置２０と見かけ上、同様のＡＦＳ制御処理になる。この場合は、続くステップＳ８１５によりスロー（緩慢）ステアリングギヤ比がセットされたことを示すフラグがセットされる。
【０１３３】
また、ステップＳ８１１により、車両状態が強オーバーステア状態にあると判断できない場合には（Ｓ８１１でＮｏ）、弱アンダーステア（ステアフラグ値１）あるいはニュートラルステア（ステアフラグ値３）の状態にあるので、セルフステア現象の発生等を考慮する必要がある。したがって、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂを参照することなく、ステップＳ８１７によりノーマル（通常）ステアリングギヤ比がセットされたことを示すフラグがセットされる。
【０１３４】
そして、ステップＳ８０５、Ｓ８０９、Ｓ８１５、Ｓ８１７により各フラグをセットすると、一連のグリップ度 ｖｓギヤ比演算マップ処理を終了して、呼び出し元のステアリングギヤ比設定処理に処理を戻す。
【０１３５】
再び図２６に戻りステップＳ６１１によるグリップ度 ｖｓギヤ比演算マップ処理を終了すると、次にステップＳ６１３による目標実舵角算出処理が行われる。この処理は、図２５に示すように、車両状態やステアリングホイール２１の切り回し方向によって選択されたマップに基づいてステアリングギヤ比を設定した後に行われるもので、設定されたステアリングギヤ比と操舵角センサ２６による操舵角（ステアリング角）とを乗算する。これにより、目標実舵角が算出される。
【０１３６】
続くステップＳ６０９では、ＶＧＲＳ目標角算出演算処理が行われる。即ち、ステップＳ６０７により算出された目標実舵角を、操舵角センサ２６により検出された操舵角から減算する演算処理を行うことによって、ＶＧＲＳ目標角が算出され、これにより、一連のステアリングギヤ比設定処理が終了する。なお、このＶＧＲＳ目標値は、第１実施形態に係る操舵装置２０と同様、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０に出力され、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０によるＶＧＲＳ制御処理が行われ、モータ駆動回路に出力してギヤ比可変ユニット３２のモータ３２ａが制御される。
【０１３７】
以上説明したように、第５実施形態に係る操舵装置によると、車両の状態とグリップ度に基づいてステアリングの伝達比を決定するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【０１３８】
［第６実施形態］
次に、第６実施形態に係る操舵装置を図２９に基づいて説明する。なお、第６実施形態に係る操舵装置７０は、特許請求の範囲の請求項７に係る操舵装置に相当するものである。
【０１３９】
第６実施形態に係る操舵装置７０は、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により、操舵角センサ２６により検出した操舵角信号、トルクセンサ７２により検出したトルク信号および車速センサ２７により検出した車速信号に基づいて操舵輪の目標実舵角を決定し、ＡＦＳアクチュエータ２４により、決定された目標実舵角に操舵輪を制御する。そして、実舵角センサ７４を備えるＡＦＳアクチュエータ２４により、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算処理されるグリップ度推定演算処理により推定したグリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づいたと判断すると、当該グリップ限界に近づいた状態における操舵輪の実舵角に固定するように操舵輪を制御する。
【０１４０】
これにより、いわゆるステアバイワイヤによる操舵装置においても、路面μの大きさに応じて変化するグリップ度を推定することができるので、低μ路面走行等において、グリップ度推定手段により推定したグリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づいたと判断すると、当初の目標実舵角ではなく、当該グリップ限界に近づいた状態における操舵輪の実舵角に固定するように操舵輪を制御する。そのため、グリップ限界を超えて操舵輪を制御することを防止することができる。したがって、低μ路面走行等においても、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【０１４１】
また、この第６実施形態のようなステアバイワイヤによる操舵装置においても、グリップ限界に近づいた状態における操舵輪の実舵角に固定するように操舵輪を制御する他に、第１から第５実施形態のようにグリップ度に基づいて操舵輪を制御するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る操舵装置の構成概要を示す説明図である。
【図２】本第１実施形態に係る操舵装置の主な電気的構成を示すブロック図である。
【図３】一般的な車両に関し、タイヤが横すべりしながら転動する状態におけるセルフアライニングトルクとサイドフォースの関係を示す特性図である．
【図４】図３のセルフアライニングトルクとサイドフォースの関係を簡略して示す特性図である。
【図５】本発明の一実施形形態における前輪サイドフォースに対するセルフアライニングトルクの特性を示す特性図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るグリップ度推定のブロック図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るグリップ度推定のブロック図である。
【図８】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対する前輪サイドフォースおよびセルフアライニングトルクの関係を示す特性図である。
【図９】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示す特性図である。
【図１０】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示す特性図である。
【図１１】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示す特性図である。
【図１２】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示す特性図である。
【図１３】図１３（Ａ）は、本第１実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵによるＶＧＲＳ目標角処理を表した機能ブロック図で、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に示すグリップ度 ｖｓステアリングギヤ比のマップの一例を示す説明図である。
【図１４】本第１実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵによるステアリングギヤ比設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る操舵装置の主な電気的構成を示すブロック図である。
【図１６】本第２実施形態に係る操舵装置によるマップの一例を示す説明図で、図１６（Ａ）は図１５に示すグリップ度 ｖｓステアリングギヤ比のマップ例を示し、図１６（Ｂ）は図１５に示す操舵速度 ｖｓステアリングギヤ比のマップ例を示すものである。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵによるＶＧＲＳ目標角処理を表した機能ブロック図である。
【図１８】本第３実施形態に係る操舵装置によるマップの一例を示す説明図で、図１８（Ａ）は図１７に示すグリップ度 ｖｓステアリングギヤ比のマップ例を示し、図１８（Ｂ）は図１７に示す車速 ｖｓステアリングギヤ比ゲインのマップ例を示すものである。
【図１９】本発明の第４実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵによるＶＧＲＳ目標角処理を表した機能ブロック図である。
【図２０】本第４実施形態に係る操舵装置によるマップの一例を示す説明図で、図２０（Ａ）は図１９に示すグリップ度 ｖｓステアリングギヤ比のマップ例を示し、図２０（Ｂ）は図１９に示すステアリング角速度 ｖｓステアリングギヤ比のマップ例を示すものである。
【図２１】本第４実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵによる制御の流れを示すフローチャートである。
【図２２】図１１に示すアンダーステア／オーバステア判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図２３】図１１に示すステアリング操作判別処理の流れを示すフローチャートである。
【図２４】図１１に示すステアリングギヤ比選択処理の流れを示すフローチャートである。
【図２５】本発明の第５実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵによるＶＧＲＳ目標角処理を表した機能ブロック図である。
【図２６】本第５実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵによる制御の流れを示すフローチャートである。
【図２７】図１６に示すアンダーステア／オーバステア判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図２８】図１６に示すグリップ度 ｖｓステアリングギヤ比マップ演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図２９】本発明の第６実施形態に係る操舵装置の構成概要を示す説明図である。
【図３０】本発明のさらに他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示す特性図である。
【図３１】本発明におけるニューマチックトレールに基づくグリップ度εと路面摩擦余裕度に基づくグリップ度εｍとの関係を示す特性図である。
【図３２】従来のＶＧＲＳ制御による操舵装置の構成概要を示す説明図である。
【符号の説明】
２０、７０ 操舵装置
２１ ステアリングホイール
２２ 第１ステアリングシャフト （操舵伝達系）
２３ 第２ステアリングシャフト （操舵伝達系）
２４ ＡＦＳアクチュエータ （操舵伝達系）
２４ａ モータ
２５ ロッド （操舵伝達系）
２６ 操舵角センサ （操舵速度検出手段、切戻し回転検出手段、操作状態検出手段）
２７ 車速センサ （車速検出手段）
２８ 出力角センサ
２９ 操舵トルクセンサ
３０ ＡＦＳ＿ＥＣＵ（グリップ度推定手段、伝達比設定手段、オーバーステア状態判定手段、切戻し回転検出手段、操舵状態判定手段、目標実舵角修正手段）
３０ａ グリップ度推定演算処理 （グリップ度推定手段）
３０ｂ グリップ度 ｖｓギヤ比マップ（伝達比設定手段）
３０ｃ 補償制御処理
３０ｄ 操舵速度 ｖｓギヤ比マップ （伝達比設定手段）
３０ｅ 車速 ｖｓギヤ比ゲインマップ（伝達比設定手段）
３０ｆ アンダーステア／オーバーステア判定処理（オーバーステア状態判定手段）
３０ｈ ステアリングギヤ比選択処理
３０ｉ 操舵状態判定処理 （操舵状態判定手段）
３０ｊ 目標実舵角修正処理 （目標実舵角修正手段）
３２ ギヤ比可変ユニット （伝達比可変手段）
３２ａ モータ （電動モータ）
４０ ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ （伝達比可変手段）
７２ トルクセンサ （操作状態検出手段）
７４ 実舵角センサ
ＦＲ、ＦＬ 操舵輪 （車両前方の車輪、前輪）
ＹＧ 横加速度センサ
ＹＳ ヨーレートセンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に電動モータの駆動により伝達比を可変する伝達比可変手段を備えた操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に電動モータの駆動により伝達比を可変する伝達比可変手段を備えた操舵装置に関するものとして、例えば図３２に示すように、ステアリングホイール１１１、第１ステアリングシャフト１１２、第２ステアリングシャフト１１３、ステアリングギヤボックス１１４、操舵角センサ１１６、車速センサ１１７、出力角センサ１１８、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ１２０、ギヤ比可変ユニット１２２から構成される操舵装置１００がある。なお、このような「ステアリングホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に電動モータの駆動により伝達比を可変する伝達比可変手段」を、ＶＧＲＳ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇｅａｒ Ｒａｔｉｏ Ｓｙｓｔｅｍ）と称する場合もある。
【０００３】
即ち、ステアリングホイール１１１に第１ステアリングシャフト１１２の一端が接続され、この第１ステアリングシャフト１１２の他端側にはギヤ比可変ユニット１２２の入力側が接続される。このギヤ比可変ユニット１２２はモータ、減速機等から構成されており、この出力側には第２ステアリングシャフト１１３の一端側が接続され、第２ステアリングシャフト１１３の他端側にはステアリングギヤボックス１１４の入力側が接続される。そして、ステアリングギヤボックス１１４は図示しないラック・ピニオンギヤ等により、第２ステアリングシャフト１３によって入力された回転運動を、図略の操舵輪を備えるロッド１１５の軸方向運動に変換して出力し得るように構成される。また、第１ステアリングシャフト１１２の回転角（操舵角）は操舵角センサ１１６により、第２ステアリングシャフト１１３の回転角は出力角センサ１１８により、車両速度は車速センサ１１７により、それぞれ検出され、操舵角信号、出力角信号、車速信号としてＶＧＲＳ＿ＥＣＵ１２０にそれぞれ入力され得るように構成される。
【０００４】
このように構成することによって、ギヤ比可変ユニット１２２では、モータと減速機により、入力ギヤに対する出力ギヤの比を車速に応じてリアルタイムに変更し、第１ステアリングシャフト１１２の操舵角に対する第２ステアリングシャフト１１３の出力角の比を可変する。つまり、操舵角センサ１１６による操舵角信号と車速センサ１１７による車速信号とをＶＧＲＳ＿ＥＣＵ１２０に入力することにより、車速に対応して一義的に定められるギヤ比可変ユニット１２２のモータの回転角を図略のモータ回転角マップら決定し、決定した回転角指令値に応じたモータ電圧を増幅手段を介してモータ駆動回路に供給する。
【０００５】
これにより、車速に対応したステアリングギヤ比、例えば停車時や低速走行時にはステアリングホイールの操舵角に対してギヤ比可変ユニット１２２の出力角が大きくなるように設定し、また高速走行時にはステアリングホイールの操舵角に対してギヤ比可変ユニット１２２の出力角が小さくなるように設定することが可能となる。そのため、例えば、車両が停車や低速走行している場合には、ギヤ比可変ユニット１２２によるステアリングギヤ比が小さく設定されるので、ステアリングホイールによる操舵角が少なくても操舵輪は大きく切れて運転者の操舵を楽にできるし、また車両が高速走行している場合には、ギヤ比可変ユニット１２２によるステアリングギヤ比が大きく設定されるので、ステアリングホイールによる操舵角が大きくても操舵輪は小さく切れて車両挙動の安定を確保することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなＶＧＲＳを備えた操舵装置によると、上述したように、車両が低速走行している場合、ギヤ比可変ユニット１２２によるステアリングギヤ比が小さく設定されるので、ステアリングホイールによる操舵角が少なくても操舵輪は大きく切れる。そのため、操舵輪が接地する路面の摩擦係数μ（以下「路面μ」という。）が小さい道路、つまり低μ路面を走行している場合であっても、少ない操舵角で操舵輪が大きく切られてしまうため、車両挙動の安定性が損なわれる場合があるという問題が存在する。
【０００７】
また、このようなＶＧＲＳを備えた操舵装置によると、車速に対応してステアリングギヤ比を変更している。そのため、例えば一定の操舵角で保舵し旋回している途中に、急に加速または減速すると、これに対応してステアリングギヤ比が変更されるという場合が生じ得る。即ち、ステアリングは、運転者により一定保舵されているにも関わらず、ステアリング操作に対する目標実舵角への実舵角が制御されるため、車両挙動の安定性が損なわれる場合があるという問題が存在する。
【０００８】
さらに、このような車両挙動の安定性が損なわれる問題は、「ステアリングホイールの操作状態を検出して操作信号を出力する操作状態検出手段と、車両速度を検出して車速信号を出力する車速検出手段と、前記操作状態検出手段により検出した操作信号および前記車速検出手段により検出した車速信号に基づいて、操舵輪の目標実舵角を決定する操舵角決定手段と、前記操舵角決定手段により決定された前記目標実舵角に前記操舵輪を制御する操舵輪制御手段と、を備える操舵装置」、つまりステアリングホイールと操舵輪とが機械的に分離した、いわゆるステアバイワイヤによる操舵装置においても生じ得る問題である。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、車両挙動の安定性を向上し得る操舵装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
上記目的を達成するため、請求項１の操舵装置では、ステアリングホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に電動モータの駆動により伝達比を可変する伝達比可変手段を備えた操舵装置であって、車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルクおよび操舵力を含む操舵指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出する操舵力指標検出手段と、前記操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、前記車両の状態量を検出する車両状態量検出手段と、前記車両状態量検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に対するサイドフォースおよび前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する前輪指標推定手段と、前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する、前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの変化に基づき、少くとも前記車両前方の車輪に対するグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、前記グリップ度推定手段により推定したグリップ度に基づいて、前記伝達比可変手段の伝達比を設定する伝達比設定手段と、を備えることを技術的特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明では、操舵力指標検出手段により、車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルクおよび操舵力を含む操舵指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出し、この操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、セルフアライニングトルク推定手段が車両前方の車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定する。さらに、車両状態量検出手段によって検出された車両の状態量を用いて、前輪指標推定手段が車両前方の車輪に対するサイドフォースおよび前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する。そして、グリップ度推定手段が前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する、セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの変化に基づき、少くとも車両前方の車輪に対するグリップ度を推定する。このグリップ度推定手段により、推定されたグリップ度に基づき伝達比設定手段により、伝達比可変手段の伝達比を設定する。これにより、路面μの大きさに応じて変化するグリップ度を推定することができるので、例えば、低μ路面を走行している場合にはグリップ度推定手段により推定したグリップ度が減少することから、低速走行時であっても伝達比可変手段の伝達比を大きく設定することができる。したがって、低μ路面走行においては、少ない操舵角で操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００１２】
また、請求項２の操舵装置では、請求項１記載の操舵装置において、前記伝達比設定手段は、前記グリップ度が前記操舵輪のグリップ限界に近づくと、前記伝達比が増加するように前記伝達比を設定することを技術的特徴とする。ここで「グリップ限界」とは、グリップ度がある閾値以下になることにより、操舵輪が接地面上を滑り始める直前のグリップ状態のことをいう。
【００１３】
請求項２の発明では、伝達比設定手段は、グリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくと、伝達比が増加するように伝達比を設定する。これにより、操舵輪がそのグリップ限界に近づいた場合においては、低速走行時であっても伝達比を増加させて大きく設定することができる。したがって、低μ路面走行等においては、少ない操舵角で操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００１４】
さらに、請求項３の操舵装置では、ステアリングホイールによる操舵速度を検出する操舵速度検出手段を備えた請求項１記載の操舵装置であって、前記伝達比設定手段は、前記グリップ度が前記操舵輪のグリップ限界に近づくと、前記操舵速度検出手段により検出した操舵速度に基づいて、前記伝達比が増加するように前記伝達比を設定することを技術的特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明では、伝達比設定手段は、グリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくと、操舵速度検出手段により検出した操舵速度に基づいて、伝達比が増加するように伝達比を設定する。これにより、例えば、操舵速度の増加に伴って伝達比がさらに増加するように伝達比を設定することができるので、急操舵の場合には、急操舵ではない場合に比べてより増加したさらに大きな伝達比に設定することができる。したがって、低μ路面走行等における急操舵時においても、操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００１６】
さらにまた、請求項４の操舵装置では、車両の速度を検出する車速検出手段を備えた請求項１記載の操舵装置であって、前記伝達比設定手段は、前記グリップ度が前記操舵輪のグリップ限界に近づくと、前記車速検出手段により検出した車速に基づいて、前記伝達比が増加するように前記伝達比を設定することを技術的特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明では、伝達比設定手段は、グリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくと、車速検出手段により検出した車速に基づいて、伝達比が増加するように伝達比を設定する。これにより、例えば、車速の増加に伴って伝達比がさらに増加するように伝達比を設定することができるので、高速走行時には、高速走行ではない場合（例えば中低速走行時、停車時）に比べてより増加したさらに大きな伝達比に設定することができる。したがって、低μ路面等を高速走行している場合にも、操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００１８】
また、請求項５の操舵装置では、車両状態がオーバーステア状態であることを判定するオーバーステア状態判定手段と、ステアリングホイールの回転が切戻し方向であることを検出する切戻し回転検出手段と、を備えた請求項１記載の操舵装置であって、前記伝達比設定手段は、前記グリップ度が前記操舵輪のグリップ限界に近づくと、前記伝達比が増加するように前記伝達比を設定し、前記オーバーステア状態判定手段により車両状態がオーバーステア状態であることを判定し、かつ、前記切戻し回転検出手段によりステアリングホイールの回転が切戻し方向であることを検出すると、前記伝達比設定手段は、前記伝達比が減少するように前記伝達比を設定することを技術的特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明では、伝達比設定手段は、グリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくと、伝達比が増加するように伝達比を設定し、オーバーステア状態判定手段により車両状態がオーバーステア状態であることを判定し、かつ、切戻し回転検出手段によりステアリングホイールの回転が切戻し方向であることを検出すると、伝達比設定手段は、伝達比が減少するように伝達比を設定する。これにより、オーバーステア状態判定手段により車両状態がオーバーステア状態であることを判定し、かつ、切戻し回転検出手段によりステアリングホイールの回転が切戻し方向であること、つまり運転者がカウンタ操舵をしている判断した場合には、伝達比が減少するように伝達比を設定するので、当該運転者によるカウンタ操舵を容易することができる。したがって、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００２０】
上記目的を達成するため、請求項６の操舵装置では、請求項１記載の操舵装置において、車両の状態量から車両がオーバステアかアンダーステアかを判定するアンダーステア／オーバステア判定手段と、前記グリップ度推定手段のグリップ度と前記アンダーステア／オーバステア判定手段の判定結果に基づいて伝達比可変手段の伝達比を決定する伝達比決定手段を備えることを技術的特徴とする。
【００２１】
請求項６の発明では、アンダーステア／オーバステア判定手段により、車両がアンダーステアもしくはオーバステアかを判定し、このアンダーステア／オーバステア判定手段の判定結果とグリップ度推定手段で推定されたグリップ度に基づいて伝達比決定手段が伝達比可変手段の伝達比を決定するようにした。これにより、車両の状態とグリップ状態によってステアリングの応答性を変化できるので、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００２２】
また、上記目的を達成するため、請求項７の操舵装置では、ステアリングホイールの操作状態を検出して操作信号を出力する操作状態検出手段と、車両速度を検出して車速信号を出力する車速検出手段と、前記操作状態検出手段により検出した操作信号および前記車速検出手段により検出した車速信号に基づいて、操舵輪の目標実舵角を決定する操舵角決定手段と、前記操舵角決定手段により決定された前記目標実舵角に前記操舵輪を制御する操舵輪制御手段と、車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルクおよび操舵力を含む操舵指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出する操舵力指標検出手段と、前記操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、
前記車両の状態量を検出する車両状態量検出手段と、前記車両状態量検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に対するサイドフォースおよび前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する前輪指標推定手段と、前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する、前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの変化に基づき、少くとも前記車両前方の車輪に対するグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、を備え、前記操舵輪制御手段により、前記グリップ度推定手段により推定したグリップ度に基づいて前記操舵輪を制御することを技術的特徴とする。
【００２３】
請求項７の発明では、操舵角決定手段により、操作状態検出手段により検出した操作信号および車速検出手段により検出した車速信号に基づいて操舵輪の目標実舵角を決定し、操舵輪制御手段により、決定された目標実舵角に操舵輪を制御する。そして、操舵輪制御手段により、グリップ度推定手段により推定したグリップ度に基づき操舵輪を制御する。これにより、いわゆるステアバイワイヤによる操舵装置においても、路面μの大きさに応じて変化するグリップ度を推定することができるので、低μ路面走行等において、グリップ度推定手段により推定したグリップ度に基づき当初の目標実舵角に補正を加え操舵輪を制御するので、グリップ限界を超えて操舵輪を制御することを防止することができる。したがって、低μ路面走行等においても、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。なお、この操舵輪制御手段が行なうクリップ度に基づいた操舵輪の制御としては、例えば請求項２〜請求項６の発明を適用することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の操舵装置の実施形態について図を参照して説明する。なお、以下の各実施形態では、本発明の操舵装置を自動車等の車両の電気式動力操舵装置（以下「操舵装置」という。）に適用した例を挙げて説明する。
【００２５】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態に係る操舵装置２０の主な構成を図１に基づいて説明する。なお、この第１実施形態に係る操舵装置２０は、特許請求の範囲の請求項１または請求項２に係る操舵装置に相当するものである。
【００２６】
図１に示すように、操舵装置２０は、図３２に示したＶＧＲＳ制御による操舵装置１００とほぼ同様の構成からなる。ここで、図１に示すステアリングホイール２１、第１ステアリングシャフト２２、第２ステアリングシャフト２３、ロッド２５、操舵角センサ２６、車速センサ２７、出力角センサ２８、ギヤ比可変ユニット３２、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０は、それぞれ図３２に示すステアリングホイール１１１、第１ステアリングシャフト１１２、第２ステアリングシャフト１１３、ロッド１１５、操舵角センサ１１６、車速センサ１１７、出力角センサ１１８、ギヤ比可変ユニット１２２、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ１２０に相当し、前述した操舵装置１００と同様であるので、これらの説明は省略する。なお、図１に示すＡＦＳアクチュエータ２４は、図３２に示すステアリングギヤボックス１１４に相当するが、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により制御されるモータ２４ａによって操舵状態に応じたアシスト力を発生させて操舵をアシストする操舵アクチュエータとして機能する点が異なる。なお、ロッド２５には操舵輪ＦＲ、ＦＬが装着されている。
【００２７】
つまり、図１に示す操舵装置２０は、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０によるＶＧＲＳ制御処理によってギヤ比可変ユニット３２によりステアリングギヤ比を車両の速度に応じて可変制御する機能を有するとともに、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０による操舵制御によって操舵状態に応じたアシスト力を発生させて操舵をアシストする機能を有する。
【００２８】
図１および図２に示すように、操舵装置２０は、電気的には、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０、操舵角センサ２６、車速センサ２７、出力角センサ２８、操舵トルクセンサ２９、電流センサ２４ｂ、モータ２４ａ、３２ａ、横加速度センサＹＧ、ヨーレートセンサＹＳ等から構成されている。
【００２９】
図１に示す操舵角センサ２６は、図２に示すように、第１ステアリングシャフト２２の回転角、つまりギヤ比可変ユニット３２に入力される操舵角を検出し、操舵角信号をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に出力する。一方、図１に示す出力角センサ２８は、図２に示すように、第２ステアリングシャフト２３の回転角、つまりギヤ比可変ユニット３２から出力される出力角を検出し、出力角信号をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に出力する。また、操舵トルクセンサ２９は第１ステアリングシャフト２２に作用する操舵トルクを検出し、操舵トルク信号をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に出力する。さらに、図１に示す車速センサ２７も、図２に示すように、検出した車両の車速信号をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に出力する。なお、図１には示されていないが、モータ２４ａに流れるモータ電流を検出する電流センサ２４ｂも、図２に示すように、検出したモータ電流信号をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に出力する。また、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサＹＳおよび、車両の横加速度を検出する横加速度センサＹＧも、それぞれ検出信号をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に出力する。
【００３０】
これにより、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０には、操舵角、出力角、操舵トルク、車速、モータ電流が、それぞれ信号として入力されているため、操舵状態、車速およびモータ電流に応じたアシスト力をモータ２４ａに発生させ得る電流指令値をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０によるＡＦＳ制御処理によって演算し、さらにこの電流指令値にＡＦＳ＿ＥＣＵ３０による位相補償やダンパ補償等の補償制御処理３０ｃを施して、図略のモータ駆動回路に出力しモータ２４ａを制御している。
【００３１】
また、図２に示すように、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０では、ヨーレート、横加速度、車速およびモータ電流に基づいて操舵輪のグリップ度を推定演算するグリップ度推定演算処理３０ａが行われている。
ここで、上記のグリップ度の推定について、図３〜図５を参照して説明する。先ず、自動車技術ハンドブック（第１分冊）基碇・理論編（１９９０年１２月１日第１版発行、社団法人自動車技術会）の１７９頁〜１８０頁においては、タイヤが横すべり角αを以って横すべりしながら転動する状態が図３に示すように説明されている。
【００３２】
即ち、図３において、破線で示すタイヤのトレッド面は路面と図３の点Ａを含む接地面前端で接触し、点Ｂまで路面に粘着し、タイヤ進行方向に移動するりそして、横方向のせん断変形による変形力が摩擦力に等しくなった点ですべりだし、点Ｃを含む後端で路面から離れて元の状態に戻る。このとき、接地面全体で発生する力Ｆｙ（サイドフォース）はトレッド部の横方向への変形面積（図３の斜線部）と単位面積当たりのトレッド部の横方向弾性定数の積となる。図３に示すように、サイドフォースＦｙの着力点はタイヤ中心線直下（点Ｏ）よりもｅｎ（ニューマチックトレール）だけ後方（図３の左方向）にある。したがって、このときのモーメントＦｙ・ｅｎがセルフアライニングトルク（Ｔｓａ）であり、横すべり角αを減少させる方向に作用することになる。
【００３３】
次に、車両にタイヤが装着された場合について、図３を簡略化した図４を用いて説明する。車両の操舵車輪においては、通常、ステアリングホイール（ハンドル）の戻りをよくするため、キヤスタ角をつけキャスタトレールｅｃを設けることしている。したがって、車輪の接地点は点Ｏ’となりステアリングホイールを復元させようとするモーメントは、Ｆｙ・（ｅｎ＋ｅｃ）となる。
【００３４】
タイヤの横方向のグリップ状態が低下し、すべり領域が拡大すると、トレッド部の横方向変形は図４のＡＢＣの形状からＡＤＣの形状となる。この結果、サイドフォースＦｙの着力点は、車両進行方面に対して前方（図４の点Ｈから点Ｊ）に移動することになる。つまりニューマチックトレールｅｎが小さくなる。したがって、同一のサイドフォースＦｙが作用していても、粘着領域が大きく、すべり領域が小さい場合（即ち、タイヤの横グリップが高い場合）には、ニューマチックトレールｅｎは大きく、セルフアライニングトルクＴｓａは大きくなる。逆に、タイヤの横方向のグリップが失われ、すべり領域が増大すると、ニューマチックトレールｅｎは小さくなり、セルフアライニングトルクＴｓａは減少することになる。
【００３５】
以上のように、ニューマチックトレールｅｎの変化に着目すれば、タイヤ横方向のグリップの程度を検出することが可能である。そして、ニューマチックトレールｅｎの変化はセルフアライニングトルクＴｓａに表れるため、セルフアライニングトルクＴｓａに基づき、車両前方の車輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度（以下「グリップ度」という）を推定することができる。また、グリップ度としては、後述するように、路面摩擦に対するサイドフォースの余裕度に基づいて推定することもできる。
【００３６】
なお、特開平１１−９９９５６公報において横力使用率または横Ｇ使用率が用いられているが、上記のグリップ度は、これらとは以下のように相違している。同公報に記載の装置においては、路面において発生可能な最大横力を、路面摩擦係数μから求めている。この路面摩擦係数μはコーナリングパワーＣｐ（定義は、スリップ角１ｄｅｇ時のサイドフォースの値）の路面摩擦係数μ依存性に基づいて推定される。しかし、コーナリングパワーＣｐは路面摩擦係数μだけでなく、タイヤ接地面の形状（接地面長さ、および幅）、トレッドゴムの弾性などに影響される。例えば、トレッド面に水が介在するような場合、あるいは、タイヤ磨耗、温度によりトレッドゴム弾性が変化した場合等において、路面摩擦係数μが同一でもコーナリングパワーＣｐに変化が現れる。このように、同公報に記載の技術においては車輪のゴムタイヤとしての特性には全く配慮されていない。
【００３７】
前述の図３および図４から明らかなように、車両前方の車輪に対する前輪サイドフォースに対するセルフアライニングトルクの特性は、図５のＴｓａａに示すような特性となる。前述のように、実セルフアライニングトルクをＴｓａａとし前輪サイドフォースをＦｙｒとすると、Ｔｓａａ＝Ｆｙｆ・（ｅｎ＋ｅｃ）であるので、実セルフアライニングトルクＴｓａａの前輪サイドフォースＦｙｆに対する非線型特性はニューマチックトレールｅｎの直接的変化を表している。したがって、実セルフアライニングトルクＴｓａａの原点０近傍（ここで、前輪はグリップ状態にある）での前輪サイドフォースＦｙｆに対する傾きＫ１を同定し、つまり、完全グリップ状態でのセルフアライニングトルク特性（基準セルフアライニングトルクＴｓａｏ）で示す特性を求める。なお、傾きＫ１は、初期値として実験的に求めた所定値を用い、グリップ度が高い通常走行中に、これを同定し補正することが望ましい。なお、実セルフアライニングトルクＴｓａａは、後述する演算によって求められる。
【００３８】
そして、基準セルフアライニングトルクＴｓａｏに対する実セルフアライニングトルクＴｓａａに基づき前輪のグリップ度とが推定される。例えば、前輪サイドフォースがＦｙｆ１の場合における、基準セルフアライニングトルクＴｓａｏの値Ｔｓａｏ１（＝Ｋ１・Ｆｙｆ１）と、実セルフアライニングトルクＴｓａａの値Ｔｓａａ１に基づき、グリップ度εは、ε＝Ｔｓａａ１／Ｔｓａｏ１として求めることができる。
【００３９】
上記のように、車輪のグリップ度は、サイドフォース（前輪サイドフォースＦｙｒ）に対するセルフアライニングトルク（実セルフアライニングトルクＴｓａａ）の変化に基づいて推定することができるが、これは図６に示すように構成することによって実現でき、その具体的構成は図２に示されている。先ず、図６においては、車両のステアリングホイール（図示せず）からサスペンション（図示せず）に至る操舵系に加わる操舵トルクおよび操舵カを含む操舵力指標のうちの少くとも一つの操舵力指標（例えば、操舵トルク）を検出する操舵力指標検出手段として、操舵トルク検出手段Ｍ１１とアシストトルク検出手段Ｍ２が設けられている。これらの検出結果に基づき反カトルク検出手段Ｍ３にて反カトルクが検出される。
【００４０】
本実施形態では、例えば図２に示す操舵トルクセンサ２９が操舵トルク検出手段Ｍ１に相当する。また、アシストトルクはモータ２４ａのモータ電流から求められる（アシストトルク検出手段Ｍ２に相当）。
さらに、操舵角センサ２６が図６の操舵角検出手段Ｍ４に相当し、これに基づきステアリング摩擦トルク推定手段Ｍ５によってステアリング摩擦トルクが推定される。なお、これについては後述する。
【００４１】
而して、上記反カトルク検出手段Ｍ３およびステアリング摩擦トルク推定手段Ｍ５の検出結果に基づき、セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６にて、車両前方の車輪ＦＬ，ＦＲに生ずる実セルフアライニングトルクＴｓａａが推定される。
【００４２】
一方、車両の状態量を検出する車両状態量検出手段として、本実施形態では、横加速度検出手段Ｍ７とヨーレート検出手段Ｍ８が設けられており、これらの検出信号に基づき、車両前方の車輪ＦＬ，ＦＲに対するサイドフォースおよび前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標（図６では前輪サイドフォースＦｙｆ）が、前輪指標推定手段たるサイドフォース推定手段Ｍ９にて推定される。
【００４３】
前輪サイドフォースＦｙｒは、横加速度検出手段Ｍ７とヨーレート検出手段Ｍ８の出力結果に基づき、Ｆｙｆ＝（Ｌｒ・ｍ・Ｇｙ＋Ｉｚ・ｄγ／ｄｔ）／Ｌにしたがって推定される。ここで、Ｌｒは重心から後輪軸までの距離、ｍは車両質量、Ｌはホイールベース、Ｉｚはヨー慣性モーメント、Ｇｙは横加速度、ｄγ／ｄｔはヨーレートの時間微分値である。
【００４４】
さらに、セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６で推定された実セルフアライニングトルクＴｓａａと、サイドフォース推定手段Ｍ９で推定された前輪サイドフォースＦｙｆに基づき、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて基準セルフアライニングトルクが設定される。例えば、セルフアライニングトルク原点勾配推定手段Ｍ１０にてセルフアライニングトルクの原点近傍での勾配が樵定され、この勾配と前輪サイドフォースに基づき、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて基準セルフアライニングトルクが設定される。そして、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて設定された基準セルフアライニングトルクとセルフアライニングトルク推定手段Ｍ６で推定されたセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、グリップ度推定手段Ｍ１２において前輪に対するグリップ度εが推定される。
【００４５】
即ち、図６において、セルフアライニングトルク推定手段Ｍ６で推定された実セルフアライニングトルクＴｓａａと、サイドフォース推定手段Ｍ９で推定された前輪サイドフォースＦｙｆに基づき、図５の原点近傍におけるセルフアライニングトルク勾配Ｋ１が求められる。この勾配Ｋ１と前輪サイドフォースＦｙｆに基づき基準セルフアライニングトルクＴｓａｏが、Ｔｓａｏ＝Ｋ１・Ｆｙｆとして求められ、実セルフアライニングトルクＴｓａａと比較される。この比較結果に基づき、グリップ度εが、ε＝Ｔｓａａ／Ｔｓａｏとして求められる。
【００４６】
以上のように、本実施形態では、モータ２４ａの駆動電流はアシストトルクと比例関係にあるため、このアシストトルクと操舵トルク検出手段Ｍ１の検出結果に基づき、反カトルクを容易に推定することが可能である。また、ステアリング系の摩擦によるトルクを補償する必要があるが、ステアリング摩擦トルク推定手段Ｍ５において、ステアリングホイールを切り増した時の反カトルク最大値と切り戻した時の反カトルクの差が摩擦トルクとして演算され、逐次摩擦トルクが補正されるので、適切にセルフアライニングトルク（実セルフアライニングトルクＴｓａａ）を推定することができる。もっとも、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ステアリングシャフト（図示せず）にロードセル等を装着し、あるいは、サスペンション部材に歪み計を設け、その検知信号からセルフアライニングトルクを計測することも可能である。
【００４７】
次に、図７〜図１２は本発明におけるグリップ度推定の他の態様に係り、本発明の前輪指標として前輪スリップ角を用いるものである。図７は、前輪スリップ角とセルフアライニングトルクからグリップ度を推定する手段のブロック図である。ブロックＭ１〜Ｍ６は図６と同様であり、反カトルク、ステアリング系摩擦トルクが演算され、セルフアライニングトルクが推定される。一方、前輪スリップ角は、操舵角、ヨーレート、横加速度および車両速度から求められるので、図６と同様、操舵角検出手段Ｍ４、横加速度検出手段Ｍ７およびヨーレート検出手段Ｍ８の検出信号が、車両速度検出手段Ｍ９ｘの検出信号と共に前輪スリップ角推定手段Ｍ９ｙに入力される。
【００４８】
前輪スリップ角推定手段Ｍ９ｙにおいては、先ず、ヨーレート、横加速度および車両速度から車体スリップ角速度ｄβ／ｄｔが求められ、これが積分されて車体スリップ角βが求められる。この車体スリップ角βをもとに車両速度、操柁角および車両諸元から、車輪スリップ角、特に前輪の車輪スリップ角（以下、前輪スリップ角という）αｆが演算される。なお、車体スリップ角βは、積分による方法以外に、車両モデルに基づく推定や、これと積分法を組み合わせて演算することとしてもよい。
【００４９】
上記のように推定されたセルフアライニングトルクと前輪スリップ角αｆに基づき、セルフアライニングトルク原点勾配推定手段Ｍ１０にて、セルフアライニングトルクの原点勾配が同定され、この勾配と前輪スリップ角に基づき、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて基準セルフアライニングトルクが設定される。そして、基準セルフアライニングトルク設定手段Ｍ１１にて設定された基準セルフアライニングトルクとセルフアライニングトルク推定手段Ｍ６で推定されたセルフアライニングトルクとの比較結果に基づき、グリップ度推定手段Ｍ１２において前輪に対するグリップ度εが推定される。
【００５０】
上記図７に記載の実施形態におけるグリップ度εの推定に関し、図８〜図１２を参照して以下に詳述する。先ず、前輪スリップ角αｆに対する前輪サイドフォースＦｙｆおよびセルフアライニングトルクＴｓａの関係は、図８に示すような前輪スリップ角αｆに対して非線形の特性となる。セルフアライニングトルクＴｓａは前輪サイドフォースＦｙｆとトレールｅ（＝ｅｎ＋ｅｃ）の積となることから、車輪（前輪）がグリップ状態にある場合、つまり、ニューマチックトレールｅｎが完全グリップ状態にある場合のセルフアライニングトルク特性は、図９においてＴｓａｒで示すような非線形の特性となる。
【００５１】
しかし、本実施形態では、完全グリップ状態のセルフアライニングトルク特性を線形と仮定し、図１０に示すように、原点近傍における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクＴｓａの勾配Ｋ２を求め、基準セルフアライニングトルク特性（図１０にＴｓａｓで示す）を設定することとしている。例えば、前輪スリップ角がαｆ１である場合、基準セルフアライニングトルクはＴｓａｓ１＝Ｋ２・αｆ１で演算される。そして、グリップ度εは、ε＝Ｔｓａａ１／Ｔｓａｓ１＝Ｔｓａａ１／（Ｋ２・αｆ１）として求められる。
【００５２】
図１０における基準セルフアライニングトルクの設定方法では、基準セルフアライニングトルク特性を線形と仮定しているため、前輪スリップ角αｆが大きな領域においてはグリップ度推定時の誤差が大きくなり、グリップ度の推定精度が低下することが懸念される。このため、図１１に示すように、所定の前輪スリップ角以上では、セルフアライニングトルク勾配をＫ３に設定し、基準セルフアライニングトルク特性の非線系性を図１１中の０−Ｍ−Ｎのように直線近似して設定することが望ましい。この場合、セルフアライニングトルク勾配Ｋ３を予め実験的に求めて設定し、走行中に勾配Ｋ３を同定し補正することが望ましい。また、点Ｍは実セルフアライニングトルクの変極点（点Ｐ）をもとに設定するとよい。例えば、実セルフアライニングトルクの変極点Ｐを求め、変極点Ｐの前輪スリップ角αＰから所定値だけ大きい前輪スリップ角αｍを点Ｍとして設定する。
【００５３】
さらに、前輪スリップ角に対する基準セルフアライニングトルクは路面摩擦係数μの影響を受けるため、図１２に示すように実セルフアライニングトルクＴｓａａの変極点Ｐにもとづき基準セルフアライニングトルクを設定することにより、高精度な基準セルフアライニングトルク特性を設定することができる。例えば、路面摩擦係数が低くなった場合、実セルフアライニングトルクＴｓａａの特性は図１２の実線から破線のように変化する。即ち、路面摩擦係数μが低下すると実セルフアライニングトルクＴｓａａの変極点が点Ｐから点Ｐ’に変化することになる。
【００５４】
したがって、基準セルフアライニングトルク特性（Ｔｓａｔ）を０−Ｍ−Ｎから０−Ｍ’−Ｎ’に変化させる必要がある。この場合において、前述のように点Ｍ’は変極点Ｐ’に基づいて設定されるため、路面摩擦係数が変化しても、その変化に追従して基準セルフアライニングトルク特性を設定することが可能となる。
【００５５】
以上の実施形態においては、タイヤのニューマチックトレールの変化に着目し、セルフアライニングトルクに基づきグリップ度εを求めることとしたものであるが、以下のように、路面摩擦に対するサイドフォースの余裕度に基づき、車輪に対する横方向のグリップの程度を表すグリップ度（この場合のグリップ度をεｍとする）を推定することができる。
【００５６】
先ず、タイヤ発生力の理論モデル（ブラッシュモデル）によれば、前輪のサイドフォースＦｙｆとセルフアライニングトルクＴｓａａの関係は、以下の式（１）〜式（４）により表される。即ち、ξ＝１−｛Ｋｓ／（３・μ・Ｆｚ）｝・λとした場合において、ξ＞０の場合は次式（１）、またξ≦０の場合は次式（２）、さらにξ＞０の場合は次式（３）、ξ≦０の場合は次式（４）のようにそれぞれ表される。
【００５７】
Ｆｙｒ ＝μ・Ｆｚ・（１−ξ３） ・・・（１）
Ｆｙｆ ＝μ・Ｆｚ ・・・（２）
Ｔｓａａ＝（ｌ・Ｋｓ／６）・λ・ξ３ ・・・（３）
Ｔｓａａ＝０ ・・・（４）
【００５８】
ここで、Ｆｚは接地荷重、ｌはタイヤ接地面の接地長さ、Ｋｓはトレッド剛性に対応する定数、λは横スリップ（λ＝ｔａｎ（αｆ））であり、αｆは前輪スリップ角である。
【００５９】
一般的にξ＞０の領域では、前輪スリップ角αｆは小さいため、λ＝αｆとして扱うことができる。上記の式（１）から明らかなように、サイドフォースの最大値はμ・Ｆｚであるので、路面摩擦係数μに応じたサイドフォースの最大値に対する割合を路面摩擦利用率ηとするとη＝１−ξ３と表すことができる。したがって、εｍ＝１−ηは路面摩擦余裕度ということになり、このεｍを車輪のグリップ度とするとεｍ＝ξ３となる。したがって、上記（３）式は、次式（５）のように表すことができる。
【００６０】
Ｔｓａａ＝（ｌ・Ｋｓ／６）・αｆ・εｍ ・・・（５）
【００６１】
上記式（５）は、セルフアライニングトルクＴｓａａが前輪スリップ角αｆおよびグリップ度εｍに比例することを示している。そこで、グリップ度εｍ＝１（路面の摩擦利用率がゼロ、つまり摩擦余裕度が１）における特性を基準セルフアライニングトルク特性とすると、次式（６）のようになる。
【００６２】
Ｔｓａｕ＝（ｌ・Ｋｓ／６）・αｆ ・・・（６）
【００６３】
したがって、上記（５）式および（６）式から、グリップ度εｍは、次式（７）として求めることができる。
【００６４】
εｍ＝Ｔｓａａ／Ｔｓａｕ ・・・（７）
【００６５】
この式（７）には路面摩擦係数μがパラメータとして含まれていないことから明らかなように、グリップ度εｍは路面摩擦係数μを用いることなく算出することができる。この場合において、基準セルフアライニングトルクＴｓａｕの勾配Ｋ４（＝ｌ・Ｋｓ／６）は、前述のブラッシュモデルを用いて予め設定することができる。また、実験的に求めることも可能である。さらに、まず初期値を設定し、走行中に前輪スリップ角がゼロ近傍におけるセルフアライニングトルクの傾きを同定し、補正することとすれば、検出精度を向上させることができる。
【００６６】
例えば、図３０において、前輪スリップ角がαｒ２である場合、基準セルフアライニングトルクはＴｓａｕ２＝Ｋ４・αｆ２で演算される。そして、グリップ度εｍは、εｍ＝Ｔｓａａ２／Ｔｓａｕ２＝Ｔｓａａ２／（Ｋ４・αｆ２）として求められる。
【００６７】
而して、前述の図３〜図１１に記載のニューマチックトレールに基づくグリップ度εに代えて、上記の路面摩擦余裕度に基づくグリップ度εｍを用いることができる。そして、前述のグリップ度εと上記のグリップ度εｍとは、図３１に示す関係となる。したがって、グリップ度とを求めてグリップ度εｍに変換することができ、逆に、グリップ度εｍを求めてグリップ度εに変換することもできる。
【００６８】
なお、以上のように実セルフアライニングトルクと基準セルフアライニングトルクとの比較によりグリップ度を推定すれば、従来（例えば特開平１１−９９９５６号）のように車輪が発生可能な最大力、つまり、路面摩擦係数μを求めることなく、ニューマチックトレール変化に基づいて車輪のグリップ度εを推定することが可能である。したがって、従来のように路面摩擦係数を求める方法と比べて推定のロバスト性が高く、また、精度もよい。
【００６９】
以上のようにグリップ度推定演算処理３０ａの演算結果として得られるグリップ度は、ＡＦＳ制御処理に入力されているため、当該ＡＦＳ制御処理では、グリップ度に対するギヤ比を求め得るグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂ（図１３（Ｂ）参照）から、入力されたグリップ度に基づいてギヤ比可変ユニット３２のステアリングギヤ比を決定している。そして、図１３（Ａ）に示すように、グリップ度ｖｓ ギヤ比マップ３０ｂにより決定されたステアリングギヤ比と操舵角（ステアリング角）とを乗算し、その結果から操舵角（ステアリング角）を減算することによって、ＶＧＲＳ目標角を算出している。このＶＧＲＳ目標角は、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０に出力されている。
【００７０】
一方、図２に示すように、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０には、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０から出力されたＶＧＲＳ目標角が入力されるので、図１に示すギヤ比可変ユニット３２に内蔵されたモータ３２ａに対する電流指令値をＶＧＲＳ制御処理によって演算し、図略のモータ駆動回路に出力して当該モータ３２ａを制御している。なお、このモータ３２ａの回転角は、回転角センサ３２ｂにより検出されてモータ角信号としてＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０に出力されているので、これにより構成される閉ループによってＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０によるモータ３２ａのフィードバック制御を可能にしている。
【００７１】
このように構成される操舵装置２０のＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により、図１４に示すステアリングギヤ比設定処理が行われる。なお、このステアリングギヤ比設定処理は、一定時間ごとに繰り返し行われる割り込み処理に類するものであり、一連のメインルーチンの説明は省略する。
【００７２】
図１４に示すように、所定の初期化処理の後、まずステップＳ１０１により、操舵輪のグリップ度取り込み処理が行われる。この処理は、前述したグリップ度推定演算処理３０ａにより推定されたグリップ度を取得する処理で、この処理で取得したグリップ度は、次のステップＳ１０３によるＶＧＲＳギヤ（ステアリングギヤ比）マップ演算に用いられる。
【００７３】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１により取り込んだグリップ度に基づいてギヤ比可変ユニット３２のステアリングギヤ比を設定する演算を行う、ＶＧＲＳギヤマップ演算が行われる。この処理では、図１３（Ｂ）に一例が示されたグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂを参照することにより、グリップ度からステアリングギヤ比を求めるものである。
【００７４】
このグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂからわかるように、グリップ度のほぼ中間付近では、グリップ度が小さくなるほどステアリングギヤ比が大きく、またグリップ度大きくなるほどステアリングギヤ比が小さくなるように、またグリップ度の下限域付近においてはステアリングギヤ比が最大値で一定に、さらに下限域付近においてはステアリングギヤ比が最小値で一定になるように、それぞれ両者の対応関係がマッピングされている。つまり、操舵輪のグリップ状態がそのグリップ限界（グリップ度がある閾値以下になることにより、操舵輪が接地面上を滑り始める直前のグリップ状態）に近づくと、ステアリングギヤ比が増加するようマッピングされている。
【００７５】
次のステップＳ１０５では、ＶＧＲＳ目標値演算が行われる。この処理は、図１３（Ａ）に示した構成により、ＶＧＲＳ目標値（ＶＧＲＳ目標角）の演算処理を行うもので、ステップＳ１０３により設定したステアリングギヤ比と操舵角センサ２６により検出した操舵角とを乗算し、操舵角センサ２６により検出した操舵角から当該乗算結果である目標実舵角を減算することによって、ＶＧＲＳ目標値（ＶＧＲＳ目標角）を算出する。
【００７６】
ステップＳ１０７によりＶＧＲＳ目標値を演算すると、ステップＳ１０７によってこのＶＧＲＳ目標値をＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０に出力する処理が行われる。これにより、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０には、ＶＧＲＳ目標値（ＶＧＲＳ目標角）が入力されるので、前述したように、ギヤ比可変ユニット３２のモータ３２ａに対する電流指令値をＶＧＲＳ制御処理によって演算し、図略のモータ駆動回路に出力して当該モータ３２ａを制御している。
【００７７】
以上説明したように、第１実施形態に係る操舵装置２０によると、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算処理されるグリップ度推定演算処理３０ａによって、操舵輪が接地する接地面（路面）と操舵輪との間のグリップ度を推定し、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂにより、推定したグリップ度に基づいてギヤ比可変ユニット３２のステアリングギヤ比を設定、例えばグリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくとステアリングギヤ比が増加するようにＶＧＲＳ目標角（ステアリングギヤ比）を設定する。これにより、路面μの大きさに応じて変化するグリップ度を推定することができるので、例えば操舵輪がそのグリップ限界に近づいた場合においては、低速走行時であってもステアリングギヤ比を増加させて大きく設定することができる。したがって、低μ路面走行等においては、少ない操舵角で操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００７８】
なお、上述した第１実施形態では、グリップ度推定演算処理３０ａやＶＧＲＳ目標値演算をＡＦＳ＿ＥＣＵ３０において演算処理したが、これに限られることはなく、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０以外のＣＰＵ、例えばＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０やこの他のＣＰＵによって、グリップ度推定演算処理３０ａを行うように構成しても良く、そのような場合であっても、上述と同様の作用および効果を得ることができる。
【００７９】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る操舵装置を図１５および図１６に基づいて説明する。なお、第２実施形態に係る操舵装置は、特許請求の範囲の請求項１または請求項３に係る操舵装置に相当するものである。
【００８０】
第２実施形態による操舵装置は、前述した第１実施形態の操舵装置２０のＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により行われるＡＦＳ制御処理において、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂのほかに操舵速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｄを加えている点が第１実施形態のものと相違する。したがって、他の構成部分は第１実施形態の操舵装置２０と実質的に同一の構成を採るため、それらの説明を省略し、また必要に応じて図１および図２を援用して説明する。
【００８１】
図１５に示すように、第２実施形態に係る操舵装置では、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂにより決定されたステアリングギヤ比と操舵速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｄにより決定されたステアリングギヤ比と操舵角（ステアリング角）との３者を乗算し、その結果から操舵角（ステアリング角）を減算することによって、ＶＧＲＳ目標角を算出している。なお、操舵速度は、操舵角センサ２６により検出され出力される操舵角信号に基づいてＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により時間微分演算することによって算出されている。
【００８２】
即ち、図１６（Ａ）に示す第１実施形態の操舵装置２０で用いたグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂに加えて、図１６（Ｂ）に示すように、操舵速度が大きく、つまり速くなるにつれてステアリングギヤ比が大きくなるような対応関係をもつ操舵速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｄを用いる。これにより、グリップ度が低下した場合においては、操舵速度信号を用いることで、急操舵があったときにはステアリングギヤ比を大きくなるように設定することができるので、単にグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂのみを用いてステアリングギヤ比を設定していた第１実施形態の操舵装置２０に比べて、急操舵に対する車両挙動の安定性を向上できる。
【００８３】
このように第２実施形態に係る操舵装置によると、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算処理されるグリップ度推定演算処理３０ａによって、グリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくと、操舵角センサ２６により検出し時間微分して得られた操舵速度に基づいて、ステアリングギヤ比が増加するようにＶＧＲＳ目標角（ステアリングギヤ比）を設定する。これにより、例えば、操舵速度の増加に伴ってステアリングギヤ比がさらに増加するようにＶＧＲＳ目標角を設定することができる。したがって、低μ路面走行等における急操舵時においても、操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００８４】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る操舵装置を図１７および図１８に基づいて説明する。なお、第３実施形態に係る操舵装置は、特許請求の範囲の請求項１または請求項４に係る操舵装置に相当するものである。
【００８５】
第３実施形態に係る操舵装置は、前述した第１実施形態の操舵装置２０のＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により行われるＡＦＳ制御処理において、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂのほかに車速 ｖｓギヤ比ゲインマップ３０ｅを加えている点が第１実施形態のものと相違する。したがって、他の構成部分は第１実施形態の操舵装置２０と実質的に同一の構成を採るため、それらの説明を省略し、また必要に応じて図１および図２を援用して説明する。なお、車速は、車速センサ２７により検出され出力される車速信号に基づいてＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算されている。
【００８６】
図１７に示すように、第３実施形態に係る操舵装置では、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂにより決定されたステアリングギヤ比と車速 ｖｓギヤ比ゲインマップ３０ｅにより決定されたステアリングギヤ比ゲインと操舵角（ステアリング角）との３者を乗算し、その結果から操舵角（ステアリング角）を減算することによって、ＶＧＲＳ目標角を算出している。
【００８７】
即ち、図１８（Ａ）に示す第１実施形態の操舵装置２０で用いたグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂに加えて、図１８（Ｂ）に示すように、車速が大きく、つまり速くなるにつれてステアリングギヤ比ゲインが大きくなるような対応関係をもつ車速 ｖｓギヤ比ゲインマップ３０ｅを用いる。これにより、グリップ度に応じてステアリングギヤ比を設定するときに、車速情報を用いて車速が速いほどステアリングギヤ比を大きくなるように設定することができるので、単にグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂのみを用いてステアリングギヤ比を設定していた第１実施形態の操舵装置２０に比べて、低μ路等の非常にグリップ度が低下し易い路面走行時において車速に応じて変化する運転者のステアリング操作に対する余裕度を与えることができる。またこれにより、運転者の緊張も和らげることができる。
【００８８】
このように第３実施形態に係る操舵装置によると、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算処理されるグリップ度推定演算処理３０ａによって、グリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくと、車速センサ２７により検出した車速に基づいて、ステアリングギヤ比が増加するようにＶＧＲＳ目標角（ステアリングギヤ比）を設定する。これにより、例えば、車速の増加に伴ってステアリングギヤ比がさらに増加するようにＶＧＲＳ目標角を設定することができるので、高速走行時には、中低速走行時に比べてより増加したさらに大きなＶＧＲＳ目標角（ステアリングギヤ比）に設定することができる。したがって、低μ路面等を高速走行している場合にも、操舵輪が大きく切れる現象の発生を防止するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【００８９】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係る操舵装置を図１９〜図２４に基づいて説明する。なお、第４実施形態に係る操舵装置は、特許請求の範囲の請求項１または請求項５に係る操舵装置に相当するものである。
第４実施形態に係る操舵装置は、前述した第１実施形態の操舵装置２０のＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により行われるＡＦＳ制御処理において、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂから直ちにステアリングギヤ比を設定するのではなく、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂに加えて、車両状態を判定するアンダーステア／オーバーステア判定処理３０ｆ、ステアリングホイール２１によるステアリング角速度に対するステアリングギヤ比を設定するステアリング角速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｇおよびこれらにより設定されたステアリングギヤ比を選択するステアリングギヤ比選択処理３０ｈが存在する点が第１実施形態のものと相違する。したがって、他の構成部分は第１実施形態の操舵装置２０と実質的に同一の構成を採るため、それらの説明を省略し、また必要に応じて図１および図２を援用して説明する。なお、車速は、車速センサ２７により検出され出力される車速信号に基づいてＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算されている。また図１９に示す、ヨーレートはヨーレートセンサＹＳにより検出され出力されるヨーレート信号に、実舵角は出力角センサ２８により検出され出力される出力角信号に、それぞれ基づいてＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算されている。
【００９０】
ここで、第４実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により実行されるステアリングギヤ比設定処理を図２１〜図２４を参照して説明する。なお、このステアリングギヤ比設定処理は、一定時間ごとに繰り返し行われる割り込み処理に類するものであり、一連のメインルーチンの説明は省略する。
【００９１】
図２１に示すように、所定の初期化処理の後、まずステップＳ２０１により、センサ情報等の取得処理が行われる。この処理では、前述した操舵角センサ２６、車速センサ２７、出力角センサ２８、ヨーレートセンサＹＳ等から出力される各センサ信号に基づく各センサ情報がＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に入力される。
【００９２】
次のステップＳ２０３では、アンダーステア／オーバーステア判定処理が行われる。この処理はサブルーチンで、図１９に示すアンダーステア／オーバーステア判定処理３０ｆに対応する。詳しくは図２２にその処理の流れが示されているので、図２２を参照しアンダーステア／オーバーステア判定処理の流れ説明する。
【００９３】
図２２に示すように、アンダーステア／オーバーステア判定処理では、まずステップＳ３０１により、前・後輪スリップ角差算出処理が行われる。この処理は、数式（βｆ−βｒ＝Ｌ・γ／Ｖ−δ）を演算処理することにより行われるもので、ここで、βｆは前輪スリップ角（ｄｅｇ）、βｒは後輪スリップ角（ｄｅｇ）、Ｌはホイールベース（ｍｍ）、γはヨーレート（ｄｅｇ／Ｓ）、Ｖは車速（ｍ／Ｓ）、δは実舵角（ｄｅｇ）をそれぞれ示す。なお、この数式から、二輪モデルにより、（βｆ−βｒ）・γ＞０が成立すればアンダーステア、（βｆ−βｒ）・γ＜０が成立すればオーバーステアであることがわかる。したがって、続くステップＳ３０３では、（βｆ−βｒ）・γ＞０が成立するか否か、またステップＳ３０７では（βｆ−βｒ）・γ＜０が成立するか否かを、それぞれ判断している。
【００９４】
ステップＳ３０３により、（βｆ−βｒ）・γ＞０が成立すると判断できると（Ｓ３０３でＹｅｓ）、アンダーステアであることから、ステップＳ３０５によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）にアンダーステアであることを示す値１をセットする。一方、ステップＳ３０３により、（βｆ−βｒ）・γ＞０が成立すると判断できない場合には（Ｓ３０３でＮｏ）、ステップＳ３０７に移行してオーバーステアであるか否かを判断する。
【００９５】
ステップＳ３０７により、（βｆ−βｒ）・γ＜０が成立すると判断できると（Ｓ３０７でＹｅｓ）、オーバーステアであることから、ステップＳ３０９によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）にオーバーステアであることを示す値２をセットする。一方、ステップＳ３０７により、（βｆ−βｒ）・γ＜０が成立すると判断できない場合には（Ｓ３０７でＮｏ）、アンダーステアでもオーバーステアでもないニュートラルステアの状態にあるため、続くステップＳ３１１によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）にニュートラルステアであることを示す値３をセットする。
【００９６】
そして、ステップＳ３０５、Ｓ３０９、Ｓ３１１によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）をセットすると、一連のアンダーステア／オーバーステア判定処理を終了して、呼び出し元のステアリングギヤ比設定処理に処理を戻す。
【００９７】
図２１に戻りステップＳ２０３によるアンダーステア／オーバーステア判定処理を終了すると、次にステップＳ２０５によるステアリング操作判別処理が行われる。この処理もサブルーチンで、図２３にその処理の流れが示されている。ここで、図２３を参照してステアリング操作判別処理の流れ説明する。
【００９８】
図２３に示すように、ステアリング操作判別処理では、まずステップＳ４０１により、操舵角センサ２６により検出した操舵角信号に基づいて、操舵角の時間微分値である操舵速度が正であるか否か、即ちθｈ＿ｄｏｔ＞ＳＶｍｉｎが成立するか否かを判断する。そして、当該関係が成立するときには（Ｓ４０１でＹｅｓ）、操舵速度が正であるから、ステップＳ４０３に処理を移行する。
【００９９】
ステップＳ４０３では、操舵速度が正である場合にステアリングホイール２１による操舵方向が左切りであるか否か、即ち操舵角θｈ＞０の関係が成立するか否かを判断する。そして、当該関係が成立するときには（Ｓ４０３でＹｅｓ）、操舵方向が左切りであるから、ステップＳ４０５に処理を移行し、切込み状態にあることを示す値１をステアオペフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｏｐｅ）にセットする。
【０１００】
また、ステップＳ４０３による判断処理により、操舵方向が左切りであると判断することができない場合には（Ｓ４０３でＮｏ）、操舵方向が右切りであるから、ステップＳ４０７に処理を移行し、切戻し状態にあることを示す値２をステアオペフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｏｐｅ）にセットする。
【０１０１】
一方、ステップＳ４０１による判断処理により、操舵角の時間微分値である操舵速度が正であると判断できない場合には（Ｓ４０１でＮｏ）、操舵速度が負あるいは０であるから、ステップＳ４０９に処理を移して、操舵角の時間微分値である操舵速度が負であるか否か、即ちθｈ＿ｄｏｔ＜ＳＶｍｉｎの関係が成立するか否かを判断する。
【０１０２】
ステップＳ４０９によりθｈ＿ｄｏｔ＜ＳＶｍｉｎの関係が成立すると判断できる場合には（Ｓ４０９でＹｅｓ）、操舵速度が負であるから、ステップＳ４１１に処理を移行し、続いてステップＳ４１１によりステアリングホイール２１による操舵方向が右切りであるか否か、即ち操舵角θｈ＜０の関係が成立するか否かを判断する。そして、当該関係が成立するときには（Ｓ４１１でＹｅｓ）、操舵方向が右切りであるから、ステップＳ４１３に処理を移行し、切込み状態にあることを示す値１をステアオペフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｏｐｅ）にセットする。
【０１０３】
また、ステップＳ４１１による判断処理により、操舵方向が右切りであると判断することができない場合には（Ｓ４１１でＮｏ）、操舵方向が左切りであるから、ステップＳ４１５に処理を移行し、切戻し状態にあることを示す値２をステアオペフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｏｐｅ）にセットする。
【０１０４】
そして、ステップＳ４０９により、θｈ＿ｄｏｔ＜ＳＶｍｉｎの関係が成立すると判断できない場合には（Ｓ４０９でＮｏ）、ステップＳ４１７に移行して保舵状態であることを示す値３をステアオペフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｏｐｅ）にセットする。
【０１０５】
そして、ステップＳ４０５、Ｓ４０７、Ｓ４１３、Ｓ４１５、Ｓ４１７によりステアオペフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｏｐｅ）をセットすると、一連のステアリング操作判別処理を終了して、呼び出し元のステアリングギヤ比設定処理に処理を戻す。
【０１０６】
再び図２１に戻りステップＳ２０５によるステアリング操作判別処理を終了すると、次にステップＳ２０７によるグリップ度に対するギヤ比マップ演算処理を行う。この処理は、図１９に示すグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂに対応するもので、第１実施形態と同様、グリップ度推定演算処理３０ａにより推定されたグリップ度に対するステアリングギヤ比を設定するものである。なお、このグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂの例は図２０（Ａ）に図示されているように、図２０（Ａ）に示すグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂよりも、ステアリングギヤ比が全体に小さくなるように設定されている。これは、後述するように、運転者によるカウンタ操舵を容易にするためである。
【０１０７】
続くステップＳ２０９では、ステアリング角速度に対するギヤ比マップ演算処理を行う。この処理は、図１９に示すステアリング角速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｇに対応するもので、図２０（Ｂ）に示すように、ステアリング角速度が高いほどステアリングギヤ比が小さく（低く）なるような関係に両者の対応がマッピングされている。ステップＳ２０９では、このようにマッピングされたステアリング角速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｇを参照することにより、ステアリング角速度に対応するステアリングギヤ比が設定される。
【０１０８】
ステップＳ２１１では、ステアリングギヤ比選択処理が行われる。この処理は、サブルーチンによるもので、図２４にその処理の流れが示されている。ここで、図２４を参照してステアリングギヤ比選択処理の流れ説明する。
【０１０９】
図２４に示すように、ステアリングギヤ比選択処理では、まずステップＳ５０１により、グリップ度推定演算処理３０ａにより推定したグリップ度εが、予め設定されている所定のグリップ度ε’よりも小さいか否か（ε＜ε’）のグリップ度判定処理が行われる。この処理により、所定のグリップ度ε’よりも小さいと判断できた場合には（Ｓ５０１でＹｅｓ）、グリップ度が低いことになるので、続くステップＳ５０３により車両状態がオーバーステア状態であるか否かの判断を行う。
【０１１０】
このステップＳ５０３による判断処理では、ステップＳ２０３のところで説明したアンダーステア／オーバーステア判定処理によりセットされているステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）の状態を判断することにより行う。つまり、ステアフラグに値２がセットされている場合には（Ｓ５０３でＹｅｓ）、オーバーステア状態にあることから、ステップＳ５０５により切戻し状態にあるか否かの判断を行う。
【０１１１】
ステップＳ５０５による判断処理では、ステップＳ２０５のところで説明したステアリング操作判別処理によりセットされているステアオペフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｏｐｅ）の状態を判断することにより行う。つまり、ステアオペフラグに値２がセットされている場合には（Ｓ５０５でＹｅｓ）、切込み状態にあるので、ステップＳ５０７により処理を移行する。
【０１１２】
ステップＳ５０７では、ステアリング角速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｇを選択しステアリング角速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｇを参照してステアリング角速度に対応するステアリングギヤ比をマップ演算する処理を行う。つまり、車両状態がオーバーステア状態であることを判定し（Ｓ５０３でＹｅｓ）、かつ、ステアリングホイール２１の回転が切戻し方向であることを検出した場合には（Ｓ５０５でＹｅｓ）、運転者がカウンタ操舵をしている判断できるので、このような場合にはステアリング角速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｇ（図２０（Ｂ））を用いてステアリングギヤ比が小さくなるように設定する。これにより、当該運転者によるカウンタ操舵を容易する。なお、ステップＳ５０９では、クイック（急速）ステアリングギヤ比がセットされたことを示すフラグがセットされる。
【０１１３】
一方、ステップＳ５０１により、所定のグリップ度ε’よりも小さいと判断できない場合には（Ｓ５０１でＮｏ）、グリップ度が高いことになる。つまり、高μ路等を走行している場合に該当するので、特に、グリップ限界等を考慮する必要がないので、続くステップＳ５１１によりノーマル（通常）ステアリングギヤ比がセットされたことを示すフラグがセットされる。
【０１１４】
また、ステップＳ５０３により、車両状態がオーバーステア状態にあると判断できない場合には（Ｓ５０３でＮｏ）、アンダーステア（ステアフラグ値１）あるいはニュートラルステア（ステアフラグ値３）の状態にあるので、運転者がカウンタ操舵をしている場合はない。したがって、ステップＳ５１３により、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂを参照してステアリング角速度に対応するステアリングギヤ比をマップ演算する処理を行う。つまり、第１実施形態に係る操舵装置２０と見かけ上、同様のＡＦＳ制御処理になる。この場合は、続くステップＳ５１５によりスロー（緩慢）ステアリングギヤ比がセットされたことを示すフラグがセットされる。
【０１１５】
そして、ステップＳ５０９、Ｓ５１１、Ｓ５１５により各フラグをセットすると、一連のステアリングギヤ比選択処理を終了して、呼び出し元のステアリングギヤ比設定処理に処理を戻す。
【０１１６】
再び図２１に戻りステップＳ２１１によるステアリングギヤ比選択処理を終了すると、次にステップＳ２１３による目標実舵角算出処理が行われる。この処理は、図１９に示すように、車両状態やステアリングホイール２１の切り回し方向によって選択されたマップに基づいてステアリングギヤ比を設定した後に行われるもので、設定されたステアリングギヤ比と操舵角センサ２６による操舵角（ステアリング角）とを乗算する。これにより、目標実舵角が算出される。
【０１１７】
続くステップＳ２１５では、ＶＧＲＳ目標角算出演算処理が行われる。即ち、ステップＳ２１３により算出された目標実舵角を、操舵角センサ２６により検出された操舵角から減算する演算処理を行うことによって、ＶＧＲＳ目標角が算出され、これにより、一連のステアリングギヤ比設定処理が終了する。なお、このＶＧＲＳ目標値は、第１実施形態に係る操舵装置２０と同様、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０に出力され、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０によるＶＧＲＳ制御処理が行われ、モータ駆動回路に出力してギヤ比可変ユニット３２のモータ３２ａが制御される。
【０１１８】
以上説明したように、第４実施形態に係る操舵装置によると、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算処理されるグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂによって、グリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づくと、ステアリングギヤ比が増加するようにＶＧＲＳ目標角（ステアリングギヤ比）を設定し、アンダーステア／オーバーステア判定処理３０ｆにより車両状態がオーバーステア状態であることを判定（Ｓ５０３でＹｅｓ）、かつ、ステアリングホイール２１の回転が切戻し方向であることを検出すると（Ｓ５０５でＹｅｓ）、ステアリング角速度 ｖｓギヤ比マップ３０ｇは、ステアリングギヤ比が減少するようにＶＧＲＳ目標角（ステアリングギヤ比）を設定する。これにより、運転者がカウンタ操舵をしている判断した場合には、ステアリングギヤ比が減少するようにＶＧＲＳ目標角を設定するので、当該運転者によるカウンタ操舵を容易することができる。したがって、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【０１１９】
［第５実施形態］
次に、第５実施形態に係る操舵装置を図２５〜図２８に基づいて説明する。なお、第５実施形態に係る操舵装置は、特許請求の範囲の請求項６に係る操舵装置に相当するものである。
【０１２０】
第５実施形態に係る操舵装置は、前述した第１実施形態の操舵装置２０のＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により行われるＡＦＳ制御処理において、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂから直ちにステアリングギヤ比を設定するのではなく、アンダーステア／オーバステア判定処理３０ｉによる車両の状態とグリップ度に基づいて伝達比決定処理３０ｊによりグリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂの採否を決定する点が第１実施形態のものと相違する。したがって、他の構成部分は第１実施形態の操舵装置２０と実質的に同一の構成を採るため、それらの説明を省略し、また必要に応じて図１および図２を援用して説明する。
【０１２１】
ここで、第５実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により実行されるステアリングギヤ比設定処理を図２６〜図２８を参照して説明する。なお、このステアリングギヤ比設定処理は、一定時間ごとに繰り返し行われる割り込み処理に類するものであり、一連のメインルーチンの説明は省略する。
【０１２２】
図２６に示すように、所定の初期化処理の後、まずステップＳ６０１により、センサ情報等の取得処理が行われる。この処理では、前述した操舵角センサ２６から出力されるセンサ信号に基づくセンサ情報がＡＦＳ＿ＥＣＵ３０に入力される。
【０１２３】
続くステップＳ６０３では、アンダーステア／オーバーステア判定処理が行われる。この処理はサブルーチンで、図２５に示すアンダーステア／オーバステア判定処理３０ｉに対応する。詳しくは図２７にその処理の流れが示されているので、図２７を参照しアンダーステア／オーバーステア判定処理の流れ説明する。
【０１２４】
図２７に示すように、アンダーステア／オーバーステア判定処理では、まずステップＳ７０１により、前・後輪スリップ角差算出処理が行われる。この処理は、数式（βｆ−βｒ＝Ｌ・γ／Ｖ−δ）を演算処理することにより行われるもので、ここで、βｆは前輪スリップ角（ｄｅｇ）、βｒは後輪スリップ角（ｄｅｇ）、Ｌはホイールベース（ｍｍ）、γはヨーレート（ｄｅｇ／Ｓ）、Ｖは車速（ｍ／Ｓ）、δは実舵角（ｄｅｇ）をそれぞれ示す。なお、この数式から、二輪モデルにより、０≦（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍａｘが成立すれば弱いアンダーステア、（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍｉｎが成立すれば強いオーバーステアであることがわかる。したがって、続くステップＳ７０３では、０≦（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍａｘが成立するか否か、またステップＳ７０７では（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍｉｎが成立するか否かを、それぞれ判断している。なお、ＳＴｍａｘは、弱アンダーステアか否かを判断するために予め設定された所定値であり、またＳＴｍｉｎは、強オーバーステアか否かを判断するために予め設定された所定値である。
【０１２５】
ステップＳ７０３により、０≦（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍａｘが成立すると判断できると（Ｓ７０３でＹｅｓ）、弱アンダーステアであることから、ステップＳ７０５によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）に弱アンダーステアであることを示す値１をセットする。一方、ステップＳ７０３により、０≦（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍａｘが成立すると判断できない場合には（Ｓ７０３でＮｏ）、ステップＳ７０７に移行して強いオーバーステアであるか否かを判断する。
【０１２６】
ステップＳ７０７により、（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍｉｎが成立すると判断できると（Ｓ７０７でＹｅｓ）、強オーバーステアであることから、ステップＳ７０９によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）に強オーバーステアであることを示す値２をセットする。一方、ステップＳ７０７により、（βｆ−βｒ）・γ＜ＳＴｍｉｎが成立すると判断できない場合には（Ｓ７０７でＮｏ）、弱アンダーステアでも強オーバーステアでもないニュートラルステアの状態にあるため、続くステップＳ７１１によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）にニュートラルステアであることを示す値３をセットする。
【０１２７】
そして、ステップＳ７０５、Ｓ７０９、Ｓ７１１によりステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）をセットすると、一連のアンダーステア／オーバーステア判定処理を終了して、呼び出し元のステアリングギヤ比設定処理に処理を戻す。
【０１２８】
図２６に戻りステップＳ６０３によるアンダーステア／オーバーステア判定処理を終了すると、次にステップＳ６０５によるグリップ度 ｖｓギヤ比演算マップ処理が行われる。この処理もサブルーチンで、図２５に示す伝達比決定処理３０ｊに対応する。詳しくは図２８にその処理の流れが示されているので、ここで図２８を参照してグリップ度 ｖｓギヤ比演算マップ処理の流れ説明する。
【０１２９】
図２８に示すように、グリップ度 ｖｓギヤ比演算マップ処理では、まずステップＳ８０１により、グリップ度推定演算処理３０ａにより推定したグリップ度εが、予め設定されている所定のグリップ度ε’よりも小さいか否か（ε＜ε’）のグリップ度判定処理が行われる。この処理により、所定のグリップ度ε’よりも小さいと判断できた場合には（Ｓ８０１でＹｅｓ）、グリップ度が低いことになるので、続くステップＳ８０３により車両状態が弱アンダーステア状態であるか否かの判断を行う。
【０１３０】
このステップＳ８０３による判断処理では、ステップＳ６０３のところで説明したアンダーステア／オーバーステア判定処理によりセットされているステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）の状態を判断することにより行う。つまり、ステアフラグに値１がセットされている場合には（Ｓ８０３でＹｅｓ）、弱アンダーステア状態にあることから、セルフステア現象の発生等を考慮する必要があるので、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂを参照することなく、ステップＳ８０５によりノーマル（通常）ステアリングギヤ比がセットされたことを示すフラグがセットされる。
【０１３１】
また、ステップＳ８０３により、車両状態が弱アンダーステア状態にあると判断できない場合には（Ｓ８０３でＮｏ）、強オーバーステア（ステアフラグ値２）あるいはニュートラルステア（ステアフラグ値３）の状態にある。したがって、ステップＳ８０７により、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂを参照してステアリング角速度に対応するステアリングギヤ比をマップ演算する処理を行う。つまり、第１実施形態に係る操舵装置２０と見かけ上、同様のＡＦＳ制御処理になる。この場合は、続くステップＳ８０９によりスロー（緩慢）ステアリングギヤ比がセットされたことを示すフラグがセットされる。
【０１３２】
一方、ステップＳ８０１により、所定のグリップ度ε’よりも小さいと判断できない場合には（Ｓ８０１でＮｏ）、グリップ度が高いことになるので、続くステップＳ８１１により車両状態が強オーバーステア状態であるか否かの判断を行う。このステップＳ８１１による判断処理でも、ステップＳ６０３のところで説明したアンダーステア／オーバーステア判定処理によりセットされているステアフラグ（ｓｔｅａｒ＿ｆｌａｇ）の状態を判断することにより行う。これにより、ステアフラグに値２がセットされている場合には（Ｓ８１１でＹｅｓ）、強オーバーステア状態にあることから、セルフステア現象の発生等を考慮する必要がないので、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂを参照してステアリング角速度に対応するステアリングギヤ比をマップ演算する処理を行う。つまり、第１実施形態に係る操舵装置２０と見かけ上、同様のＡＦＳ制御処理になる。この場合は、続くステップＳ８１５によりスロー（緩慢）ステアリングギヤ比がセットされたことを示すフラグがセットされる。
【０１３３】
また、ステップＳ８１１により、車両状態が強オーバーステア状態にあると判断できない場合には（Ｓ８１１でＮｏ）、弱アンダーステア（ステアフラグ値１）あるいはニュートラルステア（ステアフラグ値３）の状態にあるので、セルフステア現象の発生等を考慮する必要がある。したがって、グリップ度 ｖｓギヤ比マップ３０ｂを参照することなく、ステップＳ８１７によりノーマル（通常）ステアリングギヤ比がセットされたことを示すフラグがセットされる。
【０１３４】
そして、ステップＳ８０５、Ｓ８０９、Ｓ８１５、Ｓ８１７により各フラグをセットすると、一連のグリップ度 ｖｓギヤ比演算マップ処理を終了して、呼び出し元のステアリングギヤ比設定処理に処理を戻す。
【０１３５】
再び図２６に戻りステップＳ６１１によるグリップ度 ｖｓギヤ比演算マップ処理を終了すると、次にステップＳ６１３による目標実舵角算出処理が行われる。この処理は、図２５に示すように、車両状態やステアリングホイール２１の切り回し方向によって選択されたマップに基づいてステアリングギヤ比を設定した後に行われるもので、設定されたステアリングギヤ比と操舵角センサ２６による操舵角（ステアリング角）とを乗算する。これにより、目標実舵角が算出される。
【０１３６】
続くステップＳ６０９では、ＶＧＲＳ目標角算出演算処理が行われる。即ち、ステップＳ６０７により算出された目標実舵角を、操舵角センサ２６により検出された操舵角から減算する演算処理を行うことによって、ＶＧＲＳ目標角が算出され、これにより、一連のステアリングギヤ比設定処理が終了する。なお、このＶＧＲＳ目標値は、第１実施形態に係る操舵装置２０と同様、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０に出力され、ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ４０によるＶＧＲＳ制御処理が行われ、モータ駆動回路に出力してギヤ比可変ユニット３２のモータ３２ａが制御される。
【０１３７】
以上説明したように、第５実施形態に係る操舵装置によると、車両の状態とグリップ度に基づいてステアリングの伝達比を決定するため、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【０１３８】
［第６実施形態］
次に、第６実施形態に係る操舵装置を図２９に基づいて説明する。なお、第６実施形態に係る操舵装置７０は、特許請求の範囲の請求項７に係る操舵装置に相当するものである。
【０１３９】
第６実施形態に係る操舵装置７０は、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により、操舵角センサ２６により検出した操舵角信号、トルクセンサ７２により検出したトルク信号および車速センサ２７により検出した車速信号に基づいて操舵輪の目標実舵角を決定し、ＡＦＳアクチュエータ２４により、決定された目標実舵角に操舵輪を制御する。そして、実舵角センサ７４を備えるＡＦＳアクチュエータ２４により、ＡＦＳ＿ＥＣＵ３０により演算処理されるグリップ度推定演算処理により推定したグリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づいたと判断すると、当該グリップ限界に近づいた状態における操舵輪の実舵角に固定するように操舵輪を制御する。
【０１４０】
これにより、いわゆるステアバイワイヤによる操舵装置においても、路面μの大きさに応じて変化するグリップ度を推定することができるので、低μ路面走行等において、グリップ度推定手段により推定したグリップ度が操舵輪のグリップ限界に近づいたと判断すると、当初の目標実舵角ではなく、当該グリップ限界に近づいた状態における操舵輪の実舵角に固定するように操舵輪を制御する。そのため、グリップ限界を超えて操舵輪を制御することを防止することができる。したがって、低μ路面走行等においても、車両挙動の安定性を向上し得る効果がある。
【０１４１】
また、この第６実施形態のようなステアバイワイヤによる操舵装置においても、グリップ限界に近づいた状態における操舵輪の実舵角に固定するように操舵輪を制御する他に、第１から第５実施形態のようにグリップ度に基づいて操舵輪を制御するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る操舵装置の構成概要を示す説明図である。
【図２】本第１実施形態に係る操舵装置の主な電気的構成を示すブロック図である。
【図３】一般的な車両に関し、タイヤが横すべりしながら転動する状態におけるセルフアライニングトルクとサイドフォースの関係を示す特性図である．
【図４】図３のセルフアライニングトルクとサイドフォースの関係を簡略して示す特性図である。
【図５】本発明の一実施形形態における前輪サイドフォースに対するセルフアライニングトルクの特性を示す特性図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るグリップ度推定のブロック図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るグリップ度推定のブロック図である。
【図８】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対する前輪サイドフォースおよびセルフアライニングトルクの関係を示す特性図である。
【図９】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示す特性図である。
【図１０】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示す特性図である。
【図１１】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示す特性図である。
【図１２】本発明の他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示す特性図である。
【図１３】図１３（Ａ）は、本第１実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵによるＶＧＲＳ目標角処理を表した機能ブロック図で、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に示すグリップ度 ｖｓステアリングギヤ比のマップの一例を示す説明図である。
【図１４】本第１実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵによるステアリングギヤ比設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る操舵装置の主な電気的構成を示すブロック図である。
【図１６】本第２実施形態に係る操舵装置によるマップの一例を示す説明図で、図１６（Ａ）は図１５に示すグリップ度 ｖｓステアリングギヤ比のマップ例を示し、図１６（Ｂ）は図１５に示す操舵速度 ｖｓステアリングギヤ比のマップ例を示すものである。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵによるＶＧＲＳ目標角処理を表した機能ブロック図である。
【図１８】本第３実施形態に係る操舵装置によるマップの一例を示す説明図で、図１８（Ａ）は図１７に示すグリップ度 ｖｓステアリングギヤ比のマップ例を示し、図１８（Ｂ）は図１７に示す車速 ｖｓステアリングギヤ比ゲインのマップ例を示すものである。
【図１９】本発明の第４実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵによるＶＧＲＳ目標角処理を表した機能ブロック図である。
【図２０】本第４実施形態に係る操舵装置によるマップの一例を示す説明図で、図２０（Ａ）は図１９に示すグリップ度 ｖｓステアリングギヤ比のマップ例を示し、図２０（Ｂ）は図１９に示すステアリング角速度 ｖｓステアリングギヤ比のマップ例を示すものである。
【図２１】本第４実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵによる制御の流れを示すフローチャートである。
【図２２】図１１に示すアンダーステア／オーバステア判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図２３】図１１に示すステアリング操作判別処理の流れを示すフローチャートである。
【図２４】図１１に示すステアリングギヤ比選択処理の流れを示すフローチャートである。
【図２５】本発明の第５実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵによるＶＧＲＳ目標角処理を表した機能ブロック図である。
【図２６】本第５実施形態に係る操舵装置のＡＦＳ＿ＥＣＵによる制御の流れを示すフローチャートである。
【図２７】図１６に示すアンダーステア／オーバステア判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図２８】図１６に示すグリップ度 ｖｓステアリングギヤ比マップ演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図２９】本発明の第６実施形態に係る操舵装置の構成概要を示す説明図である。
【図３０】本発明のさらに他の実施形態における前輪スリップ角に対するセルフアライニングトルクの関係を示す特性図である。
【図３１】本発明におけるニューマチックトレールに基づくグリップ度εと路面摩擦余裕度に基づくグリップ度εｍとの関係を示す特性図である。
【図３２】従来のＶＧＲＳ制御による操舵装置の構成概要を示す説明図である。
【符号の説明】
２０、７０ 操舵装置
２１ ステアリングホイール
２２ 第１ステアリングシャフト （操舵伝達系）
２３ 第２ステアリングシャフト （操舵伝達系）
２４ ＡＦＳアクチュエータ （操舵伝達系）
２４ａ モータ
２５ ロッド （操舵伝達系）
２６ 操舵角センサ （操舵速度検出手段、切戻し回転検出手段、操作状態検出手段）
２７ 車速センサ （車速検出手段）
２８ 出力角センサ
２９ 操舵トルクセンサ
３０ ＡＦＳ＿ＥＣＵ（グリップ度推定手段、伝達比設定手段、オーバーステア状態判定手段、切戻し回転検出手段、操舵状態判定手段、目標実舵角修正手段）
３０ａ グリップ度推定演算処理 （グリップ度推定手段）
３０ｂ グリップ度 ｖｓギヤ比マップ（伝達比設定手段）
３０ｃ 補償制御処理
３０ｄ 操舵速度 ｖｓギヤ比マップ （伝達比設定手段）
３０ｅ 車速 ｖｓギヤ比ゲインマップ（伝達比設定手段）
３０ｆ アンダーステア／オーバーステア判定処理（オーバーステア状態判定手段）
３０ｈ ステアリングギヤ比選択処理
３０ｉ 操舵状態判定処理 （操舵状態判定手段）
３０ｊ 目標実舵角修正処理 （目標実舵角修正手段）
３２ ギヤ比可変ユニット （伝達比可変手段）
３２ａ モータ （電動モータ）
４０ ＶＧＲＳ＿ＥＣＵ （伝達比可変手段）
７２ トルクセンサ （操作状態検出手段）
７４ 実舵角センサ
ＦＲ、ＦＬ 操舵輪 （車両前方の車輪、前輪）
ＹＧ 横加速度センサ
ＹＳ ヨーレートセンサ
Claims (7)
- ステアリングホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に電動モータの駆動により伝達比を可変する伝達比可変手段を備えた操舵装置であって、
車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルクおよび操舵力を含む操舵指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出する操舵力指標検出手段と、
前記操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、
前記車両の状態量を検出する車両状態量検出手段と、
前記車両状態量検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に対するサイドフォースおよび前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する前輪指標推定手段と、
前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する、前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの変化に基づき、少くとも前記車両前方の車輪に対するグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、
前記グリップ度推定手段により推定したグリップ度に基づいて、前記伝達比可変手段の伝達比を設定する伝達比設定手段と、
を備えることを特徴とする操舵装置。 - 前記伝達比設定手段は、前記グリップ度が前記操舵輪のグリップ限界に近づくと、前記伝達比が増加するように前記伝達比を設定することを特徴とする請求項１記載の操舵装置。
- ステアリングホイールによる操舵速度を検出する操舵速度検出手段を備えた請求項１記載の操舵装置であって、
前記伝達比設定手段は、前記グリップ度が前記操舵輪のグリップ限界に近づくと、前記操舵速度検出手段により検出した操舵速度に基づいて、前記伝達比が増加するように前記伝達比を設定することを特徴とする操舵装置。 - 車両の速度を検出する車速検出手段を備えた請求項１記載の操舵装置であって、
前記伝達比設定手段は、前記グリップ度が前記操舵輪のグリップ限界に近づくと、前記車速検出手段により検出した車速に基づいて、前記伝達比が増加するように前記伝達比を設定することを特徴とする操舵装置。 - 車両状態がオーバーステア状態であることを判定するオーバーステア状態判定手段と、
ステアリングホイールの回転が切戻し方向であることを検出する切戻し回転検出手段と、を備えた請求項１記載の操舵装置であって、
前記伝達比設定手段は、前記グリップ度が前記操舵輪のグリップ限界に近づくと、前記伝達比が増加するように前記伝達比を設定し、
前記オーバーステア状態判定手段により車両状態がオーバーステア状態であることを判定し、かつ、前記切戻し回転検出手段によりステアリングホイールの回転が切戻し方向であることを検出すると、前記伝達比設定手段は、前記伝達比が減少するように前記伝達比を設定することを特徴とする操舵装置。 - 車両の状態量から車両がオーバステアかアンダーステアかを判定するアンダーステア／オーバステア判定手段と、
前記グリップ度推定手段のグリップ度と前記アンダーステア／オーバステア判定手段の判定結果に基づいて伝達比可変手段の伝達比を決定する伝達比決定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。 - ステアリングホイールの操作状態を検出して操作信号を出力する操作状態検出手段と、
車両速度を検出して車速信号を出力する車速検出手段と、
前記操作状態検出手段により検出した操作信号および前記車速検出手段により検出した車速信号に基づいて、操舵輪の目標実舵角を決定する操舵角決定手段と、
前記操舵角決定手段により決定された前記目標実舵角に前記操舵輪を制御する操舵輪制御手段と、
車両のステアリングホイールからサスペンションに至る操舵系に加わる操舵トルクおよび操舵力を含む操舵指標のうちの少くとも一つの操舵力指標を検出する操舵力指標検出手段と、
前記操舵力指標検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に生ずるセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、
前記車両の状態量を検出する車両状態量検出手段と、
前記車両状態量検出手段の検出信号に基づき、前記車両前方の車輪に対するサイドフォースおよび前輪スリップ角を含む前輪指標のうちの少くとも一つの前輪指標を推定する前輪指標推定手段と、
前記前輪指標推定手段が推定した前輪指標に対する、前記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクの変化に基づき、少くとも前記車両前方の車輪に対するグリップ度を推定するグリップ度推定手段と、
を備え、
前記操舵輪制御手段により、前記グリップ度推定手段により推定したグリップ度に基づいて前記操舵輪を制御することを特徴とする操舵装置。
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