JP2004268858A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】左右側の各車輪において、独立して舵角の調整を可能とし、左右側の車輪毎にコーナリングフォースを最適となるように制御することができる車両用操舵装置の提供。
【解決手段】センタロッド７の左右側に、伸縮可能なアクチュエータ８ａ、８ｂを設けた。車載コントローラ１６からの制御信号に基づいて、各アクチュエータ８ａ、８ｂの長さを、各車輪におけるコーナリングフォースが最適となる操舵角となるように、ステアリング操作者のステアリング操作とは別に所定量調整する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に搭載される車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用操舵装置の一例として、車両が横風を受けたり、凹凸のある路面を走行したりする場合において、車両が不用意な首振り運動をするのを防止することを課題として掲げ、このような首振り運動等の車両の揺動に対して、車両を安定に保とうとした車両用操舵装置が知られている。
【０００３】
この車両用操舵装置によれば、舵角の微調整を行うべく舵角修正機構を備え、この舵角修正機構は、ステアリング操作により駆動されるピニオンギヤを基点としてステアリングロッドの片側に設けられている。そして、この舵角修正機構は、ステアリング操作者によるステアリング操作とは別に油圧によって制御され、車輪の舵角を修正するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１６１４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術における車両用操舵装置によれば、左右側の車輪のうちの片側の車輪について、ステアリングロッドのピニオンギヤの片側に設けられた一つの舵角修正機構を制御することで舵角を修正するようにしているため、左右側の各車輪において各々独立して舵角を調整することができず、車輪毎の接地荷重（コーナリングフォース）を最適なものとすることが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、左右側の各車輪において、各々独立して舵角を調整可能とし、左右側の車輪毎にコーナリングフォースを最適制御することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る車両用操舵装置は、ステアリング操作により駆動されるギヤと、該ギヤの駆動により左右動するステアリングロッドと、該ステアリングロッドの左右側にそれぞれ接続され、車輪が取付けられる車軸を有するナックルと、を備えた車両用操舵装置において、前記ステアリングロッドの前記ギヤの左右側に、前記ステアリングロッドの左右側の長さを各々独立に調整可能なロッド長さ調整機構を設けたことを特徴とする。
【０００８】
このように構成したので、ステアリングロッドのギヤの左右側で、ロッド長さ調整機構を各々独立して作動させ、左右側の各車輪における舵角を別個に調整することができるので、車輪毎のコーナリングフォースを最適制御することができる。
【０００９】
また、本発明に係る車両用操舵装置は、上記請求項１に記載の構成に加え、前記各ロッド長さ調整機構は、車輪の横すべり角を検出する横すべり角検出手段の検出値に応じて各々調整されることを特徴とする。
【００１０】
このように構成したので、横すべり角検出手段の検出値に応じて、各々の車輪におけるコーナリングフォースを最適となるように各々のロッド長さ調整機構を調整することができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る車両用操舵装置は、上記請求項１に記載の構成に加え、前記各ロッド長さ調整機構は、車体の目標ヨーレートと実ヨーレートとを比較するヨーレート比較手段の比較結果に応じて各々調整されることを特徴とする。
【００１２】
このように構成したので、ヨーレート比較手段の比較結果に応じて、各々の車輪におけるコーナリングフォースを最適となるように各々のロッド長さ調整機構を調整することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における第１実施形態の車両用操舵装置を、図１乃至図４に基づいて説明する。
【００１４】
図１に示すステアリングシステム１（車両用操舵装置）は、自動車等の車両（図示せず）の前輪側を示し、左車輪２および右車輪３は、車両の室内（図示せず）に設けられたステアリングホイール４の操作者の操作によって、図中矢印のように作動するようになっている。
【００１５】
ステアリングホイール４には、ステアリングホイール４と一体的に回転するステアリングシャフト５が連結して設けられ、このステアリングシャフト５の先端側（図中上端）には、ピニオンギヤ５ａ（ギヤ）が設けられ、このピニオンギヤ５ａは、ギヤボックス６内に設けられている。
【００１６】
ギヤボックス６には、センタロッド７が左右側に貫通して設けられ、このセンタロッド７のギヤボックス６に対応する位置に、ピニオンギヤ５ａと係合するラック７ａが一体的に形成されている。
【００１７】
センタロッド７のラック７ａの左右側、すなわち、センタロッド７のピニオンギヤ５ａの左右側には、伸縮可能なアクチュエータ８ａ、８ｂ（ロッド長さ調整機構）がそれぞれ左右側で独立して設けられている。このアクチュエータ８ａ、８ｂには、左右側でそれぞれタイロッド９ａ、９ｂが連結して設けられている。ここで、センタロッド７、アクチュエータ８ａ、８ｂおよびタイロッド９ａ、９ｂによって、本発明におけるステアリングロッドＳＲを構成している。
【００１８】
タイロッド９ａ、９ｂは、車軸１０ａ、１０ｂを備えたナックル１１ａ、１１ｂの図中下端に連結されている。このナックル１１ａ、１１ｂは、車両の車体側（図示せず）に回動可能に接続された図中破線で示すストラット部１２ａ、１２ｂを中心に回動するようになっている。このストラット部１２ａ、１２ｂの図中左右側に車軸１０ａ、１０ｂがちょうど位置するように設けられている。
【００１９】
車軸１０ａ、１０ｂには、左車輪２および右車輪３がベアリング（図示せず）等を介して回転自在に設けられている。また、ストラット部１２ａ、１２ｂには、他端側が車両の車体側（図示せず）に接続されたサスペンションアーム１３ａ、１３ｂの一端側が接続されている。
【００２０】
ステアリングシャフト５のギヤボックス６側には、ステアリングシャフト５の回転角、すなわち、ステアリング操作者のステアリング操舵角を検出するステアリングセンサ１４が設けられている。
【００２１】
また、左車輪２の車軸１０ａには、車両の走行速度を検出する車速センサ１５が設けられている。
【００２２】
車両の車体側、例えば、コンソールボックス内等（図示せず）には、車載コントローラ１６（ＣＰＵ）が設けられている。
【００２３】
車載コントローラ１６には、ステアリングセンサ１４、車速センサ１５、車両の車体における横加速度（横Ｇ）を検出する横加速度センサ１７、車両の車体中心におけるヨーレート（ヨー角速度）を検出するヨーレートセンサ１８及び路面が乾燥状態、湿潤状態、積雪状態および凍結状態の何れの状態にあるのかを検出する路面状況センサ１９がそれぞれ接続して設けられている。
【００２４】
路面状況センサ１９は、例えば、車両のエンジンの前方側近傍に、路面に向かって設置され（図示せず）、発光部及び受光部を備えており、コントローラ１６からの制御信号に応じて、発光部から近赤外光を路面に対して照射し、路面の表面から反射された反射光を受光部によって受けるようになっている。そして、空間フィルタの原理を用いてコントローラ１６が解析を行い、空間フィルタを通して得られた受光信号が持つ周波数特性や路面状態の違いによる周波数分布の違いを見ることで、路面状況の判断を行うようになっている。
【００２５】
車載コントローラ１６は、各センサからの検出信号に応じて車輪の横すべり角を検出する横すべり角検出部１６ａ（横すべり角検出手段）及び後述する路面状況マップを格納する記憶部Ｍを備えている。
【００２６】
車載コントローラ１６には、車載バッテリ等の電源（図示せず）に接続された駆動回路３０ａ、３０ｂを介してアクチュエータ８ａ、８ｂが接続されている。
【００２７】
横すべり角検出部１６ａは、上記各センサからの検出信号に応じて、後述する所定の演算を実施し、この演算結果に基づく制御信号を、車載コントローラ１６が駆動回路３０ａ、３０ｂに出力する。そして、駆動回路３０ａ、３０ｂがアクチュエータ８ａ、８ｂに駆動信号を出力することで、アクチュエータ８ａ、８ｂが伸縮動作するようになっている。
【００２８】
アクチュエータ８ａ、８ｂは、ピニオンギヤ５ａを中心として左右対称ではあるが、同一の構造になっており、ここでは、右車輪３側に対応するアクチュエータ８ｂについて図２に基づき説明する。
【００２９】
アクチュエータ８ｂは、有底筒状のアクチュエータケース２０を備え、このアクチュエータケース２０は、底部（図中左側）を閉塞する蓋体７ｂを介してセンタロッド７に一体的に接続されている。アクチュエータケース２０の底部側の内周面には雌ネジ部２０ａが形成され、この雌ネジ部２０ａには、雄ネジ２１が螺合している。この雄ネジ２１は、アクチュエータシャフト２２内に配置された駆動モータ２３の駆動軸２４に一体的に接続されている。なお、アクチュエータシャフト２２の図中右端側は、タイロッド９ｂに連結されている。
【００３０】
２５はアクチュエータシャフト２２を摺動自在に案内すると共に、アクチュエータシャフト２２の所定以上の図中左方向への移動を規制するガイドで、このガイド２５は、アクチュエータケース２０に一体的に設けられ、ガイド２５の内周側には、フッ素樹脂製の摺動リング２５ａが設けられている。
【００３１】
ガイド２５の図中右側、すなわち、アクチュエータケース２０の開口端側には、その上下にキー溝２０ｂが形成されており、このキー溝２０ｂには、アクチュエータシャフト２２に一体的に設けられた摺動部材２６の凸部２６ａが摺動可能に係合している。この摺動部材２６は、駆動モータ２３の回転駆動に伴いアクチュエータシャフト２２が回転することを規制するようにしている。
【００３２】
駆動モータ２３は、図示しない配線を介して、駆動回路３０ｂに接続され、駆動回路３０ｂから供給される駆動信号に応じて、正逆方向に回転駆動するようになっている。
【００３３】
駆動モータ２３の回転駆動に伴い、雄ネジ２１が正逆方向に回転し、アクチュエータケース２０に対して、アクチュエータシャフト２２が出入りする。これにより、センタロッド７とタイロッド９ｂとの間に設けたアクチュエータ８ｂの長さが調整される。
【００３４】
このように、ステアリングロッドＳＲの右側の長さが調整されると、ナックル１１ｂがストラット部１２ｂを中心に回転し、右車輪３が図１中矢印のように操舵されてステアリング操作者によるステアリング操作とは別に舵角を調整することができる。
【００３５】
同様に、アクチュエータ８ａの長さが調整されることで、ステアリングロッドＳＲの左側の長さが調整される。これにより、ナックル１１ａがストラット部１２ａを中心に回転し、左車輪２が図１中矢印のように操舵されてステアリング操作者によるステアリング操作とは別に舵角を調整することができる。
【００３６】
次に、本実施形態の作動について説明する。
【００３７】
ステアリング操作者がステアリングホイール４を操作すると、ステアリングシャフト５およびピニオンギヤ５ａを介して、センタロッド７のラック７ａが左右動する。すると、センタロッド７に連結されたタイロッド９ａ、９ｂも左右動して、これによりナックル１１ａ、１１ｂが、ストラット部１２ａ、１２ｂを中心に回動する。したがって、左右側の各車輪２、３が連動して操舵される。さらに、本実施形態においては、アクチュエータ８ａ、８ｂの長さ調整を、対応する車輪２、３における横すべり角に応じて行うようにしている。
【００３８】
以下、車載コントローラ１６による舵角の調整について詳細に説明する。
【００３９】
まず、図３に示す前輪側の操舵モデル（説明の便宜上、車両の右側前輪のみを示す）により、操舵輪における横すべり角の求め方（横すべり角検出部１６ａの演算）について説明する。
【００４０】
操舵輪における横すべり角αは、ステアリング操作者の操舵角δから各車輪位置における車両の車体横すべり角βｆを引くことで求めることができ、次式（１）のようになる。
【００４１】
α＝δ−βｆ ・・・ （１）
ただし、βｆ＝βｃ＋Ｌγ／Ｖ
ここで、
Ｌ ： 前輪車軸と車体重心間の距離
βｃ ： 車体の重心点における横すべり角
Ｖ ： 車速
γ ： ヨーレート（ヨー角速度）
を表しており、前輪車軸と車体重心間の距離Ｌは、車両のホイールベース等の車両スペックから得て横すべり角検出部１６ａの記憶部Ｍに予め格納しておき、車速Ｖは車速センサ１５から、ヨーレートγはヨーレートセンサ１８から得る。
【００４２】
また、車体の重心点における横すべり角βｃについては、以下に示すようにして求める。すなわち、車体の重心点における横すべり角βｃは、車体の重心点における回転角ωから車体の回転角θを引いたもので、次式（２）のように求められる。
【００４３】
βｃ＝ω−θ ・・・ （２）
ただし、ω＝∫（Ｇ／Ｖ）ｄｔ、θ＝∫（γ）ｄｔ
ここで、
Ｇ ： 車体の横加速度
を表しており、車体の横加速度Ｇは横加速度センサ１７から得る。
【００４４】
以上の式（１）および式（２）に示す演算を、車載コントローラ１６の横すべり角検出部１６ａが実施し、操舵輪における横すべり角αを求める。
【００４５】
そして、ステアリング操作者がステアリング操作をしているにも関わらず、車両がコーナーの外側へ膨らむような挙動を示す状態（以下、アンダーステア状態という）のときに、当該操舵輪のコーナリングフォースを最適とするように、横すべり角検出部１６ａの演算結果に応じた駆動回路３０ｂからの駆動信号が、図２に示すアクチュエータ８ｂへ出力されて、駆動モータ２３が回転駆動され、コーナリングフォース、すなわち、車輪のグリップ力が増加するように調整される。
【００４６】
次に、車輪のグリップ力増加の具体的な態様について、車輪の横すべり角αとコーナリングフォースｆ（車輪のグリップ力）との関係を示す図４に基づき説明する。コーナリングフォースｆは、車両の車輪と車両が走行する路面との接触（摩擦）状況により変化するが、図４では、一般的な乾燥路面における横すべり角αとコーナリングフォースｆとの関係を示している。
【００４７】
図４において、車輪の横すべり角がα４の時に最大のコーナリングフォースｆｍａｘとなり、このコーナリングフォースｆｍａｘの境界を越えるまで（α１→α２→α４）は、舵角を大きくしていくことでグリップ力を増加させることができるが、この境界を越えて舵角を大きくしていく（α４→α３）と急激にコーナリングフォースｆが低下する。以下、範囲ａ、範囲ｂ及び範囲ｃに区分けして、横すべり角αとコーナリングフォースｆとの関係を詳細に説明する。
【００４８】
▲１▼ 範囲ａ（「横すべり角α−コーナリングフォースｆ」比例領域）
範囲ａは、横すべり角αの増加に伴い、コーナリングフォースｆがほぼ比例して増加する範囲を示す。例えば、車両が旋回して車輪の横すべり角がα１（図中Ａ点）の場合（コーナリングフォースｆ１の場合）には、範囲ａを越える迄は、矢印に示すように、Ａ点からステアリング操作者によりステアリングを切り増し操作することで、ステアリング操作者が意図した通りに車両を旋回させることができる。
【００４９】
▲２▼ 範囲ｂ（アンダーステア状態が出始める領域）
範囲ｂは、横すべり角αの増加に伴い、コーナリングフォースｆの増加率が低下し始める範囲を示す。例えば、車両が旋回して車輪の横すべり角がα２（図中Ｂ点）の場合（コーナリングフォースｆ２の場合）には、範囲ｂを越える迄は、矢印に示すように、Ｂ点からステアリング操作者によりステアリングを切り増し操作することで、ステアリング操作者がほぼ意図した通りに車両を旋回させることができる。しかし、ステアリングの切り増し量に対するコーナリングフォースｆの増加率が徐々に低下して、アンダーステア状態が出始める。
【００５０】
▲３▼ 範囲ｃ（アンダーステア状態の領域）
範囲ｃは、横すべり角αの増加に伴い、コーナリングフォースｆが低下する範囲を示す。例えば、車両が旋回して車輪の横すべり角がα３（図中Ｃ点）の場合（コーナリングフォースｆ３の場合）には、ステアリング操作者がステアリングをいくら切り増し操作しても、コーナリングフォースｆは増加せず、逆に急激に減少する。
【００５１】
上記範囲ａ及び範囲ｂにおいては、車両が走行している路面の旋回半径に応じてステアリング操作者がステアリング操作をすることで、車両を正しく路面トレースさせることができるが、上記範囲ｃにおいては、アクチュエータ８ａ、８ｂの長さを調整することで、横すべり角α３を、矢印に示すように、Ｃ点からコーナリングフォースｆｍａｘとなる横すべり角α４（図中Ｄ点）に近づくように所定量調整（例えば、舵角を２°〜３°戻す調整）して、当該車輪におけるコーナリングフォースｆを増大させるようにする。具体的には、車両が左旋回している場合には、左車輪２に対応するアクチュエータ８ａを伸ばし、右車輪３に対応するアクチュエータ８ｂを縮めるように調整する。
【００５２】
路面状況（路面が乾いているか、濡れているか等）に応じて、例えば、図４に示す放物線（グラフ）の形状の高さが大きくなったり小さくなったり変化するが、本実施形態においては、以下のように、路面状況に対応したアンダーステア状態の判断を行うようにしている。
【００５３】
車載コントローラ１６は、例えば、乾燥路面用マップ（図４のグラフ）、湿潤路面用マップ、積雪路面用マップ及び凍結路面用マップ（何れも図示せず）からなる複数の路面状況マップを記憶部Ｍに格納しており、路面状況センサ１９の検出信号から、乾燥路面用マップ、湿潤路面用マップ、積雪路面用マップ及び凍結路面用マップの何れかから１つを選択するようになっている。
【００５４】
そして、路面状況センサ１９の検出結果に応じて選択された路面状況マップに従い、上記横すべり角検出部１６ａが求めた横すべり角αが、アンダーステア状態の領域（図４では範囲ｃ）にあり、かつ、所定の横すべり角αｘ（図４ではα３）となった場合に、アクチュエータ８ａ、８ｂの長さを所定量調整（舵角を２°〜３°戻すよう調整するようになっている。なお、舵角の戻し量は路面状況に関わらず共通の固定値としている。
【００５５】
以上述べたように、本実施形態によれば、車両の左右側における車輪のコーナリングフォースを最適となるように制御することができるので、各車輪のグリップ力を増加させて、車両の路面トレース性を向上させることができる。
【００５６】
次に、本発明における第２実施形態の車両用操舵装置を、図１及び図５に基づいて説明する。
【００５７】
第２実施形態は上記第１実施形態に対し、車載コントローラ１６の横すべり角検出部１６ａ（横すべり角検出手段）及び路面状況マップを格納する記憶部Ｍに代えて、ヨーレート比較部１６ｂ（ヨーレート比較手段）及び路面状況に応じた目標ヨーレートγｄ（乾燥路）、γｗ（湿潤路）、γｓ（積雪路）及びγｆ（凍結路）を算出するための路面係数Ｋｄ（乾燥路用）、Ｋｗ（湿潤路用）、Ｋｓ（積雪路用）及びＫｆ（凍結路用）を格納する記憶部ｍを備えている。
【００５８】
そして、第２実施形態では、車両がアンダーステア状態にあるか否かをヨーレートにより判断することによって、上記第１実施形態と同様に車輪のグリップ力が増加するようにアクチュエータ（ロッド長さ調整機構）を調整するようになっている。以下、上記第１実施形態と異なる部分について説明する。
【００５９】
第２実施形態においては、車両がアンダーステア状態にあるか否かを判断するに当たって、ステアリング操作者の操舵角δに応じた車体における目標ヨーレートγ’（上記Ｋｄ、Ｋｗ、Ｋｓ及びＫｆの何れかから選択された路面係数によって算出されるもの）と車体に実際に作用している実ヨーレートγとの大小を比較することにより行っている。
【００６０】
以下、図５に示す車両の操舵モデル（説明の便宜上、車両右側の前後輪のみを示す）を用い、車両における目標ヨーレートγ’の求め方を説明する。
【００６１】
目標ヨーレートγ’は、ステアリング操作者のステアリング操作に対して、車輪のコーナリングフォースｆがほぼ比例する領域（図４の範囲ａ参照）において車両がコーナリングする場合の理論値を示し、次式（３）のようにして求めることができる。
【００６２】
γ’＝（Ｖ／Ｒ）×Ｋｎ＝（（Ｖ／Ｌ’）ｔａｎδ）×Ｋｎ ・・・ （３）
ここで、
Ｒ ： 旋回半径
Ｖ ： 車速
Ｌ’ ： ホイールベース
δ ： ステアリング操作者による操舵角
Ｋｎ ： 路面係数（Ｋｄ、Ｋｗ、Ｋｓ及びＫｆの何れかから選択）
を示しており、ホイールベースＬ’は車両スペックから得てヨーレート比較部１６ｂの記憶部ｍに予め格納しておき、車速Ｖは車速センサ１５から、操舵角δはステアリングセンサ１４から得る。また、路面係数Ｋｎは、記憶部ｍに格納された、路面係数Ｋｄ、Ｋｗ、Ｋｓ及びＫｆの中から、路面状況センサ１９の検出信号に応じて１つが選択される。ここで、路面係数Ｋｎは、Ｋｄ＞Ｋｗ＞Ｋｓ＞Ｋｆの大きさ関係に設定されており、目標ヨーレートγｄ（乾燥路）が最も大きく、目標ヨーレートγｆ（凍結路）が最も小さく設定されるようになっている。
【００６３】
一方、車両に実際に作用している実ヨーレートγは、ヨーレートセンサ１８によって求めることができる。
【００６４】
そして、車載コントローラ１６のヨーレート比較部１６ｂ（ヨーレート比較手段）によって、閾値となる目標ヨーレートγ’と実ヨーレートγとを比較する。
【００６５】
ヨーレート比較部１６ｂは、この比較結果がγ＜γ’＋ｙ（ｙは、アンダーステア状態が出始めてからアンダーステア状態となる間のヨーレートの差分（図４の範囲Ｂ参照））であった場合には、車両はアンダーステア状態であると判断し、上記第１実施形態と同様に、駆動回路３０ａ、３０ｂからの駆動信号によって、アクチュエータ８ａ、８ｂの長さを所定量調整して、各車輪におけるコーナリングフォースｆを増大させる。
【００６６】
これにより、上記第１実施形態と同様に、車両の左右側における車輪のコーナリングフォースを最適となるように制御することができるので、各車輪のグリップ力を増加させて、車両の路面トレース性を向上させることができる。また、本実施形態においては、上記第１実施形態に比して車輪の横すべり角を検出しない分、調整精度は若干低下するが、車載コントローラ１６の演算を簡略化することができるので、車載コントローラ１６の負担を軽減することができる。
【００６７】
なお、通常、車両のサスペンション装置は、バンプ（縮み）およびリバウンド（伸び）時において、図６に示すようにトー変化（舵角変化）するようにしており、バンプ時に０からトーアウト側へ、また、リバウンド時に０からトーイン側へ変化させるようにしている。
【００６８】
したがって、車両が旋回してローリング挙動をする場合には、旋回外側のサスペンション装置が所定量縮み、旋回内側のサスペンション装置が所定量伸びる（左右側におけるサスペンション装置の伸縮量はほぼ同値）ため、例えば、サスペンション装置のストロークを検出する車高センサを、左右側の少なくとも何れか一方のサスペンション装置に設けることによって、ローリング挙動時におけるトー変化を得ることができる。
【００６９】
そして、ここで得たローリング挙動時のトー変化Δδを、上記各実施形態における式（１）または式（３）のステアリング操作者の操舵角δに加算することで、トー変化分を考慮した舵角の調整をするようにしても良い。
【００７０】
例えば、車両が左旋回し、右車輪に対応するサスペンション装置が大きく縮み側にストロークすると共に、左車輪に対応するサスペンション装置が大きく伸び側にストロークするようなローリング挙動をする場合は、ステアリング操作者の操舵角δに対し、右車輪については、トーアウト側（舵角を戻す側）へΔδ分変化するので、上記式（１）または式（３）における「δ」を「δ−Δδ」として演算し、一方、左車輪については、トーイン側（舵角を戻す側）へΔδ分変化するので、上記式（１）または式（３）における「δ」を「δ−Δδ」として演算するようにする。
【００７１】
これにより、各車輪における舵角をより高精度に調整することができるので、各操舵輪に作用するコーナリングフォースをさらに最適に調整して操縦安定性を向上させることができる。
【００７２】
また、上記第１実施形態においては、車輪の横すべり角αとコーナリングフォースｆとの関係を示す特性（図４参照）を、路面状況に応じて、乾燥路用マップ、湿潤路用マップ、積雪路用マップ及び凍結路用マップとして備え、路面状況センサ１９の検出値に応じて何れかのマップを選択し、選択されたマップに基づき最適となるコーナリングフォースを得るものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、最適となるコーナリングフォースを、以下のようにして得ることもできる。
【００７３】
車体の横加速度Ｇと車輪のコーナリングフォースｆとは、ほぼ比例する関係にあり、図４に示した横すべり角αとコーナリングフォースｆとの関係を示す特性と同様に、横すべり角αと横加速度Ｇとの関係を示す特性は変化する。
【００７４】
そこで、上記式（１）に基づく演算によって得られた車輪の横すべり角αと、そのときの車体に作用する横加速度Ｇとの関係から、横すべり角αの変化率Δαを求め、求めた変化率Δαを横すべり角検出部１６ａの記憶部Ｍに記憶しておく。ここで、記憶部Ｍに記憶しておく変化率Δαは、少なくとも、横加速度Ｇがほぼ最大値となる「Δα＝０（図４のｆｍａｘを示す放物線の頂点に相当）」値のみを記憶しておけばよい。
【００７５】
そして、変化率Δαが「マイナス（図４の範囲ｃ参照）」である場合に、記憶部Ｍで記憶しておいた変化率Δαが「０」である横すべり角αとなる舵角となるように調整する。この場合においても、上記第１実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができると共に、車載コントローラ１６の演算を簡略化することができるので、車載コントローラ１６の負担を軽減することができる。
【００７６】
さらに、上記第１実施形態においては、車輪の横すべり角αが図４に示す特性における範囲ｃにある場合にのみ、舵角を調整するようにしたものを示したが、本発明はこれに限らず、横すべり角αが図４に示す特性における範囲ｂにある場合、すなわち、アンダーステア状態が出始めた場合に、横すべり角α４（図中Ｄ点）に近づくように所定量の舵角を切り増しするように調整しても良い。
【００７７】
また、上記各実施形態においては、路面状況に関わらず、コントローラ１６の制御信号に応じて一定値（２°〜３°）の舵角を調整するように、アクチュエータ８ａ、８ｂの長さを段階的に調整するものを示したが、本発明はこれに限らず、路面状況に応じて異なる舵角を調整するようにしても良いし、アクチュエータの長さを検出する位置センサを設けて連続的に調整するようにしても良い。
【００７８】
さらに、上記各実施形態においては、前輪側のステアリングシステムについて説明したが、本発明はこれに限らず、４輪操舵（４ＷＳ）システムを備えた車両に適用し、後輪側のステアリングシステムにおける各車輪の舵角を調整するようにしても良い。
【００７９】
すなわち、例えば、車両のコーナリング中に、前輪の操舵と同位相で後輪が操舵されて、後輪の左右側で横すべり角が大きい場合（車両がコーナーの内側へ向かうような挙動（オーバーステア状態）を示す場合）に、上記各実施形態と同様に、後輪側のステアリングシステムにおけるロッド長さ調整機構としてのアクチュエータの長さを所定量調整するようにしても良い。これにより、後輪の左右側でコーナリングフォースを最適に制御することができる。
【００８０】
また、上記各実施形態においては、ロッド長さ調整機構としてのアクチュエータとして、駆動モータを用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、油圧シリンダ等の駆動装置を利用することもできる。この場合、油圧シリンダに油液を給排することによって油圧シリンダの長さを所定量調整して舵角を調整することができる。
【００８１】
さらに、上記各実施形態においては、ロッド長さ調整機構としてのアクチュエータ８ａ、８ｂを、センタロッド７とタイロッド９ａ、９ｂとの間に設けたものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、ナックル１１ａ、１１ｂとタイロッド９ａ、９ｂとの間等、要するに、ギヤボックス６とナックル１１ａ、１１ｂとの間に設けたものであれば良い。
【００８２】
また、本発明においては、車両の走行状態（挙動状態）に応じて、自動的に制動制御することで車両の操縦安定性を向上させるようにした、ＶＳＣ（ビークル・スタビリティ・コントロール）を備えた車両にも適用することができる。この場合、ＶＳＣと共に舵角の調整制御を行うことで、相互の制御効果が相乗して車両の操縦安定性をさらに向上させることができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明に係る車両用操舵装置によれば、ステアリングロッドのギヤの左右側に、ステアリングロッドの左右側の長さを各々独立に調整可能なロッド長さ調整機構を設けたので、左右側の各車輪において、舵角をそれぞれ独立して調整することができ、車輪毎の接地荷重（コーナリングフォース）を最適となるように制御して、車両の操縦安定性向上を図ることができる。
【００８４】
また、請求項２の発明に係る車両用操舵装置によれば、上記請求項１に係る発明に加え、車輪の横すべり角を検出する横すべり角検知手段の検出値に応じて、コーナリングフォースを最適となるようにロッド長さ調整機構を制御することができる。
【００８５】
さらに、請求項３の発明に係る車両用操舵装置によれば、上記請求項１に係る発明に加え、車体の目標ヨーレートと実ヨーレートとを比較するヨーレート比較手段の比較結果に応じて、コーナリングフォースを最適となるようにロッド長さ調整機構を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における車両用操舵装置を模式的に示した図である。
【図２】本発明における車両用操舵装置を構成するアクチュエータを示す断面図である。
【図３】車輪の横すべり角αの求め方を説明するモデル図である（第１実施形態）。
【図４】車輪の横すべり角αとコーナリングフォースｆとの関係を説明する図である。
【図５】車両の目標ヨーレートγ’の求め方を説明するモデル図である（第２実施形態）。
【図６】サスペンション装置のバンプ（縮み）及びリバウンド（伸び）時における、トー変化を示す図である。
【符号の説明】
１ ステアリングシステム（車両用操舵装置）
４ ステアリングホイール
５ ステアリングシャフト
５ａ ピニオンギヤ（ギヤ）
６ ギヤボックス
７ センタロッド（ステアリングロッド）
７ａ ラック
８ アクチュエータ（ステアリングロッド、ロッド長さ調整機構）
９ タイロッド（ステアリングロッド）
１１ ナックル
１４ ステアリングセンサ
１５ 車速センサ
１６ コントローラ
１６ａ 横すべり角検出部（横すべり角検出手段）
１６ｂ ヨーレート比較部（ヨーレート比較手段）
１７ 横加速度センサ
１８ ヨーレートセンサ
１９ 路面状況センサ
２０ アクチュエータケース
２２ アクチュエータシャフト
２３ 駆動モータ
２６ 摺動部材
ＳＲ ステアリングロッド
Ｍ、ｍ 記憶部

Claims (3)

1. ステアリング操作により駆動されるギヤと、該ギヤの駆動により左右動するステアリングロッドと、該ステアリングロッドの左右側にそれぞれ接続され、車輪が取付けられる車軸を有するナックルと、を備えた車両用操舵装置において、前記ステアリングロッドの前記ギヤの左右側に、前記ステアリングロッドの左右側の長さを各々独立に調整可能なロッド長さ調整機構を設けたことを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記各ロッド長さ調整機構は、車輪の横すべり角を検出する横すべり角検出手段の検出値に応じて各々調整されることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記各ロッド長さ調整機構は、車体の目標ヨーレートと実ヨーレートとを比較するヨーレート比較手段の比較結果に応じて各々調整されることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。

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