JP2005263067A - 車両の舵角比制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トルクステアに起因するステアリング取られの低減と、加速性の向上との両立を図る。
【解決手段】 車体速および操舵角に応じて舵角比を演算する舵角比決定部１７ａと、演算により決定された舵角比に基づいて舵角比可変機構５を駆動する舵角比可変機構駆動部１７ｃと、を有する舵角比制御ユニット１７を備えた車両の舵角比制御装置において、左右操向輪の制動力および駆動力をそれぞれ独立して制御する制／駆動力制御ユニット１８を設け、舵角比制御ユニット１７に、左右操向輪の制動力差または駆動力差（制／駆動力左右差）により発生するトルクステアを打ち消す舵角比補正量を演算する舵角比補正演算部１７ｂを設け、舵角比可変機構駆動部１７ｃは、演算された舵角比と舵角比補正量とに基づいて舵角比可変機構を駆動する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ステアリング操作手段の操舵角に対する操向輪の転舵角の比である舵角比を可変に制御する車両の舵角比制御装置の技術分野に属する。

従来の舵角比制御装置では、左右操向輪の制動力差または駆動力差（制／駆動力左右差）により発生するトルクステアを、電動パワーステアリングシステムのアシストトルクに上乗せして補償し、トルクステアに起因する操舵角変動である「ステアリング取られ」を抑制している（例えば、特許文献１，２参照）。
特開平１１−１２９９２７号公報 特開平９−２０７８０２号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、高出力エンジンを搭載した重量の大きな車両には適用できないという問題があった。そもそもトルクステアの発生が問題となる車両は、おおむね高出力エンジンを搭載した車両であり、このような車両に対しては、電源電圧の問題等から、電動パワーステアリングシステムでは出力が足りないため、対応できない。

また、制／駆動力制御装置を搭載した車両では、左右操向輪の駆動力差が過大となる可能性がある場合に、過大なトルクステアの発生を抑制する制御を実施するため、左右合計の駆動力、すなわちエンジン出力を制限する構成であり、加速性能の悪化を伴う。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、トルクステアに起因するステアリング取られの低減と、加速性の向上との両立を図る車両の舵角比制御装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、ステアリング操作手段の操舵角に対する操向輪の転舵角の比である舵角比を任意に変更可能な舵角比可変機構と、走行状態に応じて舵角比を演算する舵角比決定部と、演算により決定された舵角比に基づいて前記舵角比可変機構を駆動する舵角比可変機構駆動部と、を有する舵角比制御手段と、を備えた車両の舵角比制御装置において、左右操向輪の制動力および駆動力をそれぞれ独立して制御する制／駆動力制御手段を設け、前記舵角比制御手段に、制／駆動力左右差により発生するトルクステアを打ち消す舵角比補正量を演算する舵角比補正演算部を設け、前記舵角比可変機構駆動部は、演算された舵角比と舵角比補正量とに基づいて舵角比可変機構を駆動することを特徴とする。

本発明にあっては、制／駆動力左右差により発生するトルクステアが舵角比補正量により打ち消されるため、左右操向輪の駆動力を低減させることなく、トルクステアに起因するステアリング取られを低減できる。すなわち、トルクステアに起因するステアリング取られの低減と、加速性の向上との両立を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜３に基づいて説明する。

図１は、実施例１の舵角比制御装置を適用した車両のシステムブロック図である。
ステアリングハンドル（ステアリング操作手段）１は、図示しない車室内部に運転者と対向するように、アッパコラム３ａの上端に連結されている。ロアコラム３ｂの下端には、ピニオン６が一体形成され、これに噛合するラック軸７とにより、ラック&ピニオン式の舵取り装置により構成される。

ラック軸７は、図示しない車両前部に、左右方向摺動可能に固定され、ラック軸７の両端は、左右のタイロッド８，９を介して前輪（操向輪）１０，１１に連結されている。前輪１０，１１には、ディファレンシャルギア１３を介して、エンジン／トランスミッション１２からのエンジン出力が入力される。

舵角比可変機構５は、例えば、減速機を備えたDCブラシレスモータ（以下、モータ）を備え、アッパコラムシャフト３ａとロアコラムシャフト３ｂとの間の位置に配置されている。この舵角比可変機構５は、アッパコラム３ａの回転角度、すなわち運転者の操舵角に加え、車体速に応じて演算された舵角比に基づくモータ回転角をロアコラムシャフト３ｂに加えることで、操舵角に対するピニオン６の回転角（前輪１０，１１の転舵角）の比である舵角比を変化させる加算タイプの舵角比可変機構である。

操舵角センサ４は、ステアリングハンドル１の操舵角を検出する。車速センサ１５は、例えば、エンジン／トランスミッション１２の出力軸の回転数等から車体速を検出する。車輪速センサ１６は、各車輪それぞれの車輪速を検出する。これら各センサの出力信号は、通信バス１４を介して舵角比制御ユニット１７または制／駆動力制御ユニット１８へ入力される。

舵角比制御ユニット（舵角比制御手段）１７は、操舵角と車体速に基づいて、舵角比可変機構５の駆動を制御する。制／駆動力制御ユニット１８は、各車輪速に基づいて、エンジン出力、前輪１０，１１の駆動力配分および左右ブレーキ１０ａ，１１ａによる前輪１０，１１の制動力配分等を制御する。

図２は、実施例１の舵角比制御ユニット１７および制／駆動力制御ユニット１８の制御ブロック図である。舵角比制御ユニット１７は、舵角比決定部１７ａと、舵角比補正演算部１７ｂと、舵角比可変機構駆動部１７ｃとを備えている。

舵角比決定部１７ａは、車体速に応じてあらかじめ設定された基本舵角比特性に基づいて、舵角比を演算する。基本舵角比特性は、例えば、図５に示すように、低〜中速域では舵角比を大きくして操舵応答をクイックにし、高速域では舵角比を小さくして操舵応答をスローにすることで、低〜中速域における軽く良好な操舵感と、高速域における緩やかで安定感のある操舵感とを両立できるように設定されている。

舵角比補正演算部１７ｂは、前輪１０，１１の制／駆動力差（制／駆動力左右差）により発生するトルクステアを打ち消すような舵角比補正値を演算する。舵角比可変機構駆動部１７ｃは、舵角比決定部１７ａで決定された舵角比と、舵角比補正演算部１７ｂで演算された舵角比補正値との加算値を最終舵角比とし、この最終舵角比に基づいて舵角比可変機構５を駆動する。

制／駆動力制御ユニット１８は、制／駆動力制御部１８ａと、制／駆動力左右差演算部１８ｂとを備えている。制／駆動力制御部１８ａは、各車輪速に基づいて、エンジン出力、前輪１０，１１の駆動力配分および左右ブレーキ１０ａ，１１ａによる前輪１０，１１の制動力配分等を制御する。

制／駆動力左右差演算部１８ｂは、制／駆動力制御ユニット１８の制／駆動力制御により発生する制／駆動力左右差を演算し、舵角比制御ユニット１７の舵角比補正演算部１７ｂに出力する。

次に、作用を説明する。
［舵角比制御処理］
図３は、舵角比制御ユニット１７で実行される舵角比制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。

ステップＳ１では、舵角比決定部１７ａにおいて、操舵角センサ４、車速センサ１５のセンサ値と、制／駆動力左右差演算部１８ｂにより演算された制／駆動力左右差とを読み込み、ステップＳ２へ移行する。

ステップＳ２では、舵角比決定部１７ａにおいて、車体速と操舵角に基づいて基本舵角比を演算し、ステップＳ３へ移行する。

ステップＳ３では、舵角比補正演算部１７ｂにおいて、制／駆動力左右差に基づいて舵角比補正値を演算し、ステップＳ４へ移行する。

ここで、舵角比補正演算部１７ｂによる舵角比補正値の演算は、例えば、図４に示すような特性図に基づいて演算される。すなわち、制／駆動力左右差が小さいときには、舵角比変更量が小さく、制／駆動力左右差が大きくなるに従って、舵角比変更量が大きくなるように設定される。

ステップＳ４では、舵角比決定部１７ａにより演算された舵角比と、舵角比補正演算部１７ｂにより演算された舵角比補正値とを加算した最終舵角比を、舵角比可変機構駆動部１７ｃに出力し、リターンへ移行する。

すなわち、制／駆動力左右差が生じている場合には、ステップＳ３において、制／駆動力左右差に応じて演算された舵角比補正値により基本舵角比が補正され、ステップＳ４において、基本舵角比よりも大きな最終舵角比が設定される。よって、転舵角に対する操舵角が小さくなるため、トルクステアに起因する操舵角変動量が抑制される。

［トルクステアに応じた舵角比補正作用］
発生トルクの大きなエンジンを搭載した車両で急発進するとき、駆動系の左右差や左右タイヤ接地点の路面μの違いなどによって、ステアリングハンドルを取られる（回される）ような現象が発生することがあり、これをトルクステアという。

電動パワーステアリングシステムを搭載した車両では、トルクステアが発生したとき、アシストトルク指令値にトルクステアを打ち消すような方向の値を加えることにより、トルクステアに起因するステアリング取られを低減させる技術が知られている。

しかしながら、トルクステアが発生しやすいのは比較的大きな排気量のエンジンを搭載した車両であり、重量も大きいため、電動パワーステアリングシステムでは出力が足りない場合が多く、トルクステアが発生しやすい車両への採用は未だ少ない。

また、排気量の大きなエンジンを搭載した車両では、トルクステア対策のみでなく安全上の観点から、制／駆動力制御装置（トラクションコントロール、車両挙動制御装置、左右駆動力配分装置など）を搭載したものが多いが、このような制御装置を用いた場合でも発進加速性能とトルクステア量はトレードオフの関係になることがある。

一方、車庫入れや交差点の右左折などのシーンで取り回しの良さを向上させる技術の一つとして、舵角比可変機構の採用が増えつつある。この機構は、特に車体の大きな車両にとって好適なものであるため、油圧パワーステアリングシステムと組み合わされることが多い。

実施例１では、電動パワーステアリングシステムが採用不可能な車両においても、制／駆動力制御装置と舵角比可変機構を統合的に利用することにより、トルクステアに起因するステアリング取られの低減と加速性の向上とを両立するものである。

図５は、実施例１の舵角比補正例を示す図であり、図に示すように、加算タイプの舵角比可変機構５にあっては、最低速度における基本舵角比よりもさらに大きな舵角比を設定できる。よって、最もトルクステアが発生しやすい発進時（車速０km/h）であっても、トルクステアに起因するステアリング取られを低減できる。

図６は、実施例１の作用を示すタイムチャートである。
実施例１では、駆動力左右差が大きくなるのに応じて、舵角比補正値が大きく設定され、基本舵角比と舵角比補正値との加算値が最終舵角比に設定されるため、制御無しの場合よりも舵角比が大きくなる。よって、制御無しの場合と比較して、同じ転舵角であっても操舵角が小さく抑えられるため、トルクステアに起因するステアリング取られ量が抑制される。

なお、加算タイプの舵角比可変機構５では、保舵中の操舵反力トルクは制御無しの場合と変わらない。よって、舵角比補正に伴い操舵感の悪化を招くことはない。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両の舵角比制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。

(1) 舵角比制御ユニット１７に、制/駆動力左右差により発生するトルクステアを打ち消す舵角比補正値を演算する舵角比補正演算部１７ｂを設け、演算された舵角比と舵角比補正値とに基づいて舵角比可変機構５を駆動するため、前輪１０，１１の駆動力を低減させることなく、トルクステアに起因するステアリング取られを低減できる。

(2) 舵角比可変機構駆動部１７ｃは、演算された舵角比と舵角比補正値とを加算した値に基づいて、加算タイプの舵角比可変機構５を駆動するため、トルクステアに起因するステアリング取られ量を低減できる。

(3) 舵角比補正演算部１７ｂは、制／駆動力左右差が大きいほど、舵角比補正量を大きく設定するため、発生するトルクステアの大きさに応じて舵角比が変更され、ステアリング取られ量を効果的に減少させることができる。

実施例２では、舵角比可変機構５として、加算タイプに代えて乗算タイプを用いた点で、実施例１と異なる。乗算タイプの舵角比可変機構５は、運転者の操舵角および車体速に応じて演算された舵角比に基づき、コラムシャフトの回転軸とピニオン６の回転軸との距離を変化させることで、舵角比を可変するものである。

また、実施例２では、舵角比制御ユニット１７において、舵角比決定部１７ａで演算された基本舵角比から、舵角比補正演算部１７ｂで演算された舵角比補正値を減算した値を最終舵角比とする点で、実施例１と異なる。

次に、作用を説明する。
図７は、実施例２の舵角比補正例を示す図であり、実施例２では、制／駆動力左右差が大きいほど舵角比補正値を大きく設定し、基本舵角比から舵角比補正値を減算して最終舵角比とするため、制御なしの場合と比較して、舵角比が小さく設定される。

図８は、実施例２の作用を示すタイムチャートである。
実施例２では、制／駆動力左右差に応じて、制御無しの場合よりも舵角比が小さく設定される。よって、制御無しの場合と比較して、トルクステアに起因する操舵反力トルクが抑制される。なお、舵角比を小さくすることにより、初期の操舵角変動は大きくなるが、操舵反力トルクが小さく修正舵が容易であるため、操舵角変動、すなわちステアリング取られ量も小さく抑えることができる。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両の舵角比制御装置にあっては、実施例１の(1)の効果に加え、以下に列挙する効果が得られる。

(4) 舵角比可変機構駆動部１７ｃは、演算された舵角比から舵角比補正値を減算した値に基づいて、乗算タイプの舵角比可変機構５を駆動するため、トルクステアに起因する操舵反力トルクの増加を低減できる。

(5) 舵角比補正演算部１７ｂは、制／駆動力左右差が大きいほど、舵角比補正量を大きく設定するため、発生するトルクステアの大きさに応じて舵角比が変更され、トルクステアに起因する操舵反力トルクの増加を効果的に減少させることができる。

実施例３では、舵角比制御ユニット１７による舵角比制御が正常に作動していることを前提として、制／駆動力制御ユニット１８において、加速性能に重きを置いた制／駆動力制御を実施する点で、実施例１と異なる。なお、実施例３では、可変舵角機構５として、実施例１と同様に加算タイプを用いている。

次に、作用を説明する。
［制／駆動力制御処理］
図９は、制／駆動力制御ユニット１８で実行される制／駆動力制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。

ステップＳ１１では、舵角比制御ユニット１７による舵角比制御状態を読み込み、ステップＳ１２へ移行する。

ステップＳ１２では、舵角比制御が正常に実施されているかどうかを判定する。YESの場合にはステップＳ１３へ移行し、NOの場合にはステップＳ１４へ移行する。

ステップＳ１３では、制／駆動力制御のパラメータを、例えば車両挙動安定性重視パラメータ等から加速重視制御パラメータに変更し、ステップＳ１４へ移行する。

ステップＳ１４では、制／駆動力左右差許容値を演算し、ステップＳ１５へ移行する。

ステップＳ１５では、制動力、エンジントルク低減量、左右配分指令値を出力し、リターンへ移行する。

図１０は、実施例３の作用を示すタイムチャートであり、舵角変動上限値が制御の無い場合と同等で良いのであれば、許容される制／駆動力左右差は大きくできるため、その差分だけ左右合計駆動力を増加（実際はエンジントルク低減量を小さく）させることができる。すなわち、舵角比制御による操舵反力トルク変動の向上分を、加速性に振ることができる。

次に、効果を説明する。
実施例３の車両の舵角比制御装置にあっては、実施例１の(1)〜(3)の効果に加え、以下の効果が得られる。

(6) 制／駆動力制御ユニット１８は、舵角比制御ユニット１７による舵角比制御が正常に作動しているとき、より加速性能に重きを置いた制／駆動力制御を実施するため、加速性能をより向上させることができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜３に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１〜３に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例３では、加算タイプの舵角比可変機構を用いた例を示したが、乗算タイプの舵角比可変機構でも同様に、舵角比制御による操舵反力トルク変動の向上分を加速性に振ることができる。

実施例１の舵角比制御装置を適用した車両のシステムブロック図である。 舵角比制御ユニットおよび制／駆動力制御ユニットの制御ブロック図である。 舵角比制御ユニットで実行される舵角比制御処理の流れを示すフローチャートである。 舵角比補正値の特性図である。 実施例１の舵角比補正例を示す図である。 実施例１の作用を示すタイムチャートである。 実施例２の舵角比補正例を示す図である。 実施例２の作用を示すタイムチャートである。 制／駆動力制御ユニットで実行される制／駆動力制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例３の作用を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ ステアリングハンドル
３ａ アッパコラム
３ｂ ロアコラム
４ 操舵角センサ
５ 舵角比可変機構
６ ピニオン
７ ラック軸
８，９ タイロッド
１０，１１ 前輪
１０ａ，１０ｂ ブレーキ
１２ エンジン／トランスミッション
１３ ディファレンシャルギア
１４ 通信バス
１５ 車速センサ
１６ 車輪速センサ
１７ 舵角比制御ユニット
１７ａ 舵角比決定部
１７ｂ 舵角比補正演算部
１７ｃ 舵角比可変機構駆動部
１８ 制／駆動力制御ユニット
１８ａ 制／駆動力制御部
１８ｂ 制／駆動力左右差演算部

Claims (5)

1. ステアリング操作手段の操舵角に対する操向輪の転舵角の比である舵角比を任意に変更可能な舵角比可変機構と、
   走行状態に応じて舵角比を演算する舵角比決定部と、演算により決定された舵角比に基づいて前記舵角比可変機構を駆動する舵角比可変機構駆動部と、を有する舵角比制御手段と、
   を備えた車両の舵角比制御装置において、
   左右操向輪の制動力および駆動力をそれぞれ独立して制御する制／駆動力制御手段を設け、
   前記舵角比制御手段に、左右操向輪の制動力差または駆動力差（制／駆動力左右差）により発生するトルクステアを打ち消す舵角比補正量を演算する舵角比補正演算部を設け、
   前記舵角比可変機構駆動部は、演算された舵角比と舵角比補正量とに基づいて舵角比可変機構を駆動することを特徴とする車両の舵角比制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の舵角比制御装置において、
   前記舵角比可変機構は、運転者の操舵角に対し舵角比に応じた補助操舵角を加算することにより舵角比を可変する加算タイプの舵角比可変機構であり、
   前記舵角比可変機構駆動部は、演算された舵角比と舵角比補正量とを加算した値に基づいて舵角比可変機構を駆動することを特徴とする車両の舵角比制御装置。
3. 請求項１に記載の車両の舵角比制御装置において、
   前記舵角比可変機構は、舵角比に応じて運転者の操舵速度を変速することにより舵角比を可変する乗算タイプの舵角比可変機構であり、
   前記舵角比可変機構駆動部は、演算された舵角比から舵角比補正量を減算した値に基づいて舵角比可変機構を駆動することを特徴とする車両の舵角比制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両の舵角比制御装置において、
   前記舵角比補正演算部は、制／駆動力左右差が大きいほど、舵角比補正量を大きく設定することを特徴とする車両の舵角比制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両の舵角比制御装置において、
   前記制／駆動力制御手段は、舵角比制御手段による舵角比制御が正常に作動しているとき、より加速性能に重きを置いた制／駆動力制御を実施することを特徴とする車両の舵角比制御装置。

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