JP2009061977A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中立位置付近において切り込みすぎの感を与えることなく、中立位置付近以外では十分な切り込み感を与えることができると共に、スラローム走行の場合の減速比の非線形感を低減することができる操舵装置を提供すること。
【解決手段】操舵ハンドル１１の中立位置付近では操舵ハンドル１１の操舵量Ｍに対する車輪の転舵量Ｒの減速比ｄＭ／ｄＲを大きくする操舵特性付与機構２０と、操舵ハンドル１１の操舵を操舵方向へアシストするためのアシスト力を出力するパワーステアリング機構３０と、を有する操舵装置において、操舵ハンドル１１の操舵状態が、切り戻し状態から切り込み状態に移行する過程のスラローム状態であるか否か判定するスラローム判定手段４４と、スラローム判定手段４４により操舵状態がスラローム状態であると判定されると、パワーステアリング機構３０により出力されるアシスト力を増加する第１のアシスト力制御手段４５と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、操舵ハンドルの操舵に応じて車輪を転舵する操舵装置に関し、特に操舵ハンドルの中立位置付近では、中立位置付近以外と比較して、操舵ハンドルの操舵量に対する車輪の転舵量の減速比を大きくする操舵特性付与機構を有する操舵装置に関する。

従来から、操舵ハンドルの操舵に応じて車輪を転舵する操舵装置において、操舵ハンドルの中立位置付近では、中立位置付近以外と比較して、操舵ハンドルの操舵量Ｍに対する車輪の転舵量Ｒの減速比ｄＭ／ｄＲを大きくする操舵特性付与機構を有する操舵装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

従来の構成の操舵装置は、例えば、図２に示すように、操舵ハンドル（図示せず）と共に回転するハンドル軸（図示せず）に連結される入力軸１３と、車輪転舵機構（図示せず）を介して車輪を転舵する出力軸１４と、入力軸１３と出力軸１４とを連結する操舵特性付与機構２０を備える。この操舵特性付与機構２０は、入力軸１３に連結された回転部材２１と、出力軸１４に連結された突起２２とを備える。入力軸１３と出力軸１４とは、互いに平行に所定距離Ａだけ偏心して設置され、突起２２と出力軸１４とは、互いに平行に所定距離Ｂ（所定距離Ｂは所定距離Ａより大きい）だけ偏心して設置されている。回転部材２１は、突起２２と対向する面にカム溝２３を備え、カム溝２３で突起２２を摺動可能に係合している。

操舵ハンドル（図示せず）の操舵に応じて、カム溝２３を端面に有する回転部材２１が自らの軸０１周りに角度αだけ回転すると、カム溝２３に係合した突起２２は、カム溝２３に沿って径方向外側へ摺動しつつ、出力軸１４を自らの軸０２周りに角度θだけ回転させる。このため、入力軸１３の回転角αに対する出力軸１４の回転角θの減速比（ｄα／ｄθ）は、図３に示すように、中立位置付近では大きく、中立位置付近以外では、小さくなる。したがって、上記従来の構成の操舵装置は、操舵ハンドルの操舵量Ｍに対する車輪の転舵量Ｒの減速比ｄＭ／ｄＲを中立位置付近で大きく、中立位置付近以外で小さくすることができ、中立位置付近において切り込みすぎの感を与えることなく、中立位置付近以外では十分な切り込み感を与えることができる。
特開平５−１７８２２２号公報

上記従来の構成の操舵装置では、中立位置付近において、操舵ハンドルの操舵量Ｍに対する車輪の転舵量Ｒの減速比ｄＭ／ｄＲが大きくなっている。このため、操舵ハンドルの中立位置付近では、中立位置付近以外の場合と比較して、車輪が緩やかに転舵される。

左又は右方向から右又は左方向へ連続するカーブを走行するスラローム走行の場合、一方向のカーブを走行するカーブ走行の場合と異なり、操舵ハンドルは減速比の大きい中立位置を超えて操舵される。このため、スラローム走行の場合、カーブ走行の場合と比較して、中立位置付近での操舵時間が長くなり、減速比の非線形感を強く感じさせる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、中立位置付近において切り込みすぎの感を与えることなく、中立位置付近以外では十分な切り込み感を与えることができると共に、スラローム走行の場合の減速比の非線形感を低減することができる操舵装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、第１の発明は、操舵ハンドルの中立位置付近では前記操舵ハンドルの操舵量に対する車輪の転舵量の減速比を大きくする操舵特性付与機構と、前記操舵ハンドルの操舵を操舵方向へアシストするためのアシスト力を出力するパワーステアリング機構と、を有する操舵装置において、
前記操舵ハンドルの操舵状態が、切り戻し状態から切り込み状態に移行する過程のスラローム状態であるか否か判定するスラローム判定手段と、
前記スラローム判定手段により前記操舵状態が前記スラローム状態であると判定されると、前記パワーステアリング機構により出力される前記アシスト力を増加する第１のアシスト力制御手段と、
を備える。

また、第２の発明は、第１の発明に係る操舵装置において、前記操舵ハンドルの操舵速度を検知する操舵速度検知手段を更に備え、
前記第１のアシスト力制御手段は、前記スラローム判定手段により前記操舵状態が前記スラローム状態であると判定されると、前記操舵速度検知手段により検知された前記操舵速度の絶対値が大きい場合、前記操舵速度の絶対値が小さい場合と比較して、前記パワーステアリング機構により出力される前記アシスト力を増加する。

また、第３の発明は、第１又は第２の発明に係る操舵装置において、前記操舵ハンドルの操舵位置を検知する操舵位置検知手段を更に備え、
前記第１のアシスト力制御手段は、前記スラローム判定手段により前記操舵状態が前記スラローム状態であると判定されると、前記操舵位置検知手段により検知された前記操舵位置が中立位置付近である場合、中立位置付近以外である場合と比較して、前記パワーステアリング機構により出力される前記アシスト力を増加する。

また、第４の発明は、操舵ハンドルの中立位置付近では前記操舵ハンドルの操舵量に対する車輪の転舵量の減速比を大きくする操舵特性付与機構と、前記操舵ハンドルの操舵を操舵方向へアシストするためのアシスト力を出力するパワーステアリグ機構と、を有する操舵装置において、
前記操舵ハンドルの操舵状態が切り戻し状態、又は切り戻し状態から移行した切り込み状態であるか否か判定する操舵状態判定手段と、
前記操舵ハンドルの操舵位置を検知する操舵位置検知手段と、
前記操舵ハンドルの操舵速度を検知する操舵速度検知手段と、
前記操舵状態判定手段により操舵状態が切り戻し状態、又は切り戻し状態から移行した切り込み状態であると判定されると、前記操舵速度検知手段により検知された前記操舵速度の絶対値が大きいほど、前記操舵位置検知手段により検知された前記操舵位置が中立位置に近いほど、前記パワーステアリング機構により出力される前記アシスト力を増加する第２のアシスト力制御手段と、
を備える。

第１〜第３の発明によれば、中立位置付近において切り込みすぎの感を与えることなく、中立位置付近以外では十分な切り込み感を与えることができると共に、操舵ハンドルの操舵状態がスラローム状態であることを判定すると、パワーステアリング機構により出力されるアシスト力を増加することにより、減速比の大きい中立位置付近での操舵時間を短縮することができ、スラローム走行の場合の減速比の非線形感を低減することができる。

第４の発明によれば、中立位置付近において切り込みすぎの感を与えることなく、中立位置付近以外では十分な切り込み感を与えることができると共に、操舵状態がスラローム状態であるか否か判定することなく、操舵状態が切り戻し状態、又は切り戻し状態から移行した切り込み状態あることを判定すると、操舵位置が中立位置に近づくほど、操舵速度の絶対値が大きくなるほど、パワーステアリング機構により出力されるアシスト力を増加することにより、減速比の大きい中立位置付近での操舵時間を短縮することができ、スラローム走行の場合の減速比の非線形感を低減することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明の操舵装置の構成の一実施例を示した図である。操舵装置は、図１に示すように、操舵ハンドル１１と、操舵ハンドル１１と共に回転するハンドル軸１２に連結された入力軸１３と、操舵特性付与機構２０を介して入力軸１３に連結された出力軸１４と、出力軸１４の端部に形成されたピニオン１５ａ、及びピニオン１５ａに噛合するラック１５ｂからなるラック＆ピニオン機構１５と、ラック１５ｂを略中央に備えるラックバー１６と、ラックバー１６の左右の両端部と左右の前輪１７ａ、１７ｂとをそれぞれ連結する左右一対の操舵リンク１８ａ、１８ｂと、操舵ハンドル１１の操舵を操舵方向にアシストするためのアシスト力を出力するパワーステアリング機構３０とを備える。

操舵ハンドル１１の操舵に応じて、入力軸１３が自らの軸０１周りに回転すると、操舵特性付与機構２０を介して出力軸１４が自らの軸０２周りに回転する。出力軸１４の回転力は、ラック＆ピニオン機構１５により直線方向の力に変換され、ラックバー１６を車幅方向に駆動する。このラックバー１６の動作により、操舵リンク１８ａ、１８ｂを介して、左右の前輪１７ａ、１７ｂが転舵される。このようにして、操舵ハンドル１１の操舵に応じて、左右の前輪１７ａ、１７ｂが転舵され、車両の進行方向が決まる。

操舵特性付与機構２０は、図２に示すように、入力軸１３に同軸的に連結された回転部材２１と、出力軸１４に連結された突起２２とを備える。入力軸１３と出力軸１４とは所定距離Ａだけ偏心して設けられ、突起２２と出力軸１４とは、所定距離Ｂ（所定距離Ａより大きい）だけ偏心して設けられている。回転部材２１は、その端面に直径方向に延設されたカム溝２３を有し、カム溝２３で突起２２を摺動可能に係合している。

操舵ハンドル１１の操舵に応じて、カム溝２３を端面に有する回転部材２１が回転すると、カム溝２３に係合した突起２２は、カム溝２３に沿って径方向へ摺動しつつ、出力軸１４を自らの軸０２周りに回転させる。このため、入力軸１３の回転角αに対する出力軸１４の回転角θの減速比（ｄα／ｄθ）は、図３に示すように、中立位置付近で大きくなり、中立位置付近以外で小さくなっている。したがって、操舵ハンドルの操舵量Ｍに対する車輪の転舵量Ｒの減速比ｄＭ／ｄＲを中立位置付近で大きく、中立位置付近以外で小さくすることができ、中立位置付近において切り込みすぎの感を与えることなく、中立位置付近以外では十分な切り込み感を与えることができる。尚、所定距離Ａと所定距離Ｂとの比を変更することにより、減速比を変更することができる。

パワーステアリング機構３０は、図１に示すように、電動モータ３１と、操舵ハンドル１１の操舵により入力軸１３に加わる操舵トルクＴｈを検知するトルクセンサ３２と、操舵トルクＴｈに応じて電動モータ３１の回転トルクを制御するＥＣＵ３３とを備える。

電動モータ３１は、オルタネータ等の電源（図示せず）から電力を供給され、回転トルクを出力する。電動モータ３１の回転トルクは、操舵ハンドル１１の操舵を操舵方向にアシストするためのアシストトルクＴａとして入力軸１３に伝達される。

トルクセンサ３２は、例えば、トーションバー１９のねじれによるハンドル軸１２と入力軸１３との角度差に応じた電気信号を出力するホール素子からなる。

図４は、ＥＣＵ３３及びその周辺部品の構成の一例を示した機能ブロック図である。本実施例のＥＣＵ３３は、トルクセンサ３２から出力された電気信号に基づき操舵トルクＴｈを算出する操舵トルク算出部４１と、操舵トルク算出部４１により算出された操舵トルクＴｈに応じて電動モータ３１を制御する電動モータ制御部４２と、操舵ハンドル１１の操舵角Ｍ等を算出する操舵角算出部４３と、操舵角算出部４３で算出された操舵角Ｍ等に基づき操舵状態が切り戻し状態から切り込み状態へ移行する過程のスラローム状態であるか否か判定するスラローム判定部（スラローム判定手段）４４と、スラローム判定部４４により操舵状態がスラローム状態であると判定されると、電動モータ制御部４２で算出される目標アシストトルクＴａを増加するアシスト力制御部（第１のアシスト力制御手段）４５と、備える。

ＥＣＵ３３は、マイクロコンピュータによって構成されており、例えば、ＣＰＵ、制御プログラムを格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ、時間を計測するタイマ、演算等の処理の回数を計測するカウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。このＥＣＵ３３には、トルクセンサ３２、電動モータ３１への供給電力を制御する電力制御ＥＣＵ５１、操舵ハンドル１１の操舵角に応じた電気信号を出力する操舵角センサ５２が接続されている。

操舵トルク算出部４１は、トルクセンサ３２から出力された電気信号に基づき、トーションバー１９のねじれによるハンドル軸１２と入力軸１３との角度差を算出し、操舵トルクＴｈの大きさ、及び方向を算出する。

電動モータ制御部４２は、操舵トルク算出部４１により算出された操舵トルクＴｈの大きさ及び方向に応じて、目標のアシストトルクＴａの大きさ及び方向を算出する。また、電動モータ制御部４２は、目標アシストトルクＴａに応じた電力を電動モータ３１に供給する指示信号を電力制御ＥＣＵ５１に送信する。電動モータ３１への供給電力を大きくすることで、電動モータ３１の回転トルクを大きくすることができる。また、電動モータ３１への供給電流の向きを逆転することで、電動モータ３１の回転方向を逆転することができる。

操舵角算出部４３は、操舵角センサ５２により出力された電気信号に基づき、操舵ハンドル１１の操舵角Ｍを算出する。また、操舵角算出部４３は、必要に応じて、操舵角Ｍを時間微分することで操舵角速度ｄＭ／ｄｔを、角速度ｄＭ／ｄｔを時間微分することで操舵角加速度ｄ^２Ｍ／ｄｔ^２を算出してよい。尚、操舵角センサ５２は、例えば、ホール効果により、ハンドル軸１２と共に回転する永久磁石の磁束に応じた電気信号を出力するホール素子からなる。

スラローム判定部４４は、操舵ハンドル１１の操舵角Ｍ、操舵角速度ｄＭ／ｄｔ、操舵角加速度ｄ^２Ｍ／ｄｔ^２等に基づき、操舵ハンドル１１の操舵状態が切り戻し状態から切り込み状態に移行する過程のスラローム状態であるか否か判定する。スラローム状態であるか否かの判定の詳細については、後述する（図５、７参照）。

アシスト力制御部４５は、スラローム判定部４４により操舵状態がスラローム状態であると判定された場合、電動モータ制御部４２により算出される目標アシストトルクＴａを増加する。電動モータ制御部４２は、増加後の目標アシストトルクＴａに応じた電力を電動モータ３１へ供給する指示信号を電力制御ＥＣＵ５１に送信する。目標アシストトルクＴａの増加の詳細については、後述する（図５、７参照）。

ここで、ＥＣＵ３３が実行する処理の一例について図５のフローチャートを参照して説明する。

ＥＣＵ３３は、図５のＳ１１において、操舵角Ｍと操舵角速度ｄＭ／ｄｔとの積Ｍ・ｄＭ／ｄｔが負か否かチェックする。尚、操舵角Ｍは、中立位置（直進状態）から右方向（右旋回状態）を正とし、左方向（左旋回状態）を負とする。

上記Ｓ１１において、Ｍ・ｄＭ／ｄｔが負である場合（Ｓ１１、Ｙｅｓ）、操舵ハンドル１１の操舵状態は切り戻し状態であるため、Ｓ１２に進む。続いて、Ｓ１２において、操舵角Ｍの絶対値が閾値Ｄ１未満か否かチェックする。Ｓ１２において、操舵角Ｍの絶対値が閾値Ｄ１未満の場合（Ｓ１２、Ｙｅｓ）、中立位置付近であるため、Ｓ１３に進む。続いて、Ｓ１３において、操舵角速度ｄＭ／ｄｔの絶対値が閾値Ｄ２以上か否かチェックする。尚、閾値Ｄ１、閾値Ｄ２は、例えば、６０°、２０°／ｓにそれぞれ設定される。

上記Ｓ１３において、操舵角速度ｄＭ／ｄｔの絶対値が閾値Ｄ２以上の場合（Ｓ１３、Ｙｅｓ）、操舵ハンドル１１は、中立位置へ向けて切り戻し操舵されつつあり、中立位置付近であるにもかかわらず、素早く切り戻し操舵されているので、Ｓ１４に進み、操舵状態がスラローム状態であることを判定する。

尚、上記Ｓ１１において、Ｍ・ｄＭ／ｄｔが負でない場合（Ｓ１１、Ｎｏ）、上記Ｓ１２において、操舵角Ｍの絶対値が閾値Ｄ１以上の場合（Ｓ１２、Ｎｏ）、上記Ｓ１３において、操舵角速度ｄＭ／ｄｔの絶対値が閾値Ｄ２未満の場合（Ｓ１３、Ｎｏ）、Ｓ１８に進み、操舵状態がスラローム状態でないことを判定し、今回の処理を終了する。

続いて、Ｓ１５では、以下の数式１に基づき、目標のアシストトルクＴａを算出する。尚、数式１において、Ｔａ０は、操舵状態がスラローム状態でないことを判定した場合の目標のアシストトルクで、Ｋ１、Ｋ２は正の比例定数である。

数式１において、操舵位置（操舵角Ｍ）が減速比ｄＭ／ｄＲの大きい中立位置（Ｍ＝０°）付近に近づくほど、目標のアシストトルクＴａが増加される。このように、減速比ｄＭ／ｄＲに応じて、目標アシストトルクＴａを増加することにより、減速比ｄＭ／ｄＲの大きい中立位置付近での操舵時間を短縮することができ、減速比ｄＭ／ｄＲの非線形感を低減することができ、スムースな操舵感を与えることができる。

また、数式１において、操舵角速度ｄＭ／ｄｔの絶対値が大きくなるほど、目標のアシストトルクＴａが増加される。このように、操舵ハンドル１１が素早く操舵されるほど、目標アシストトルクＴａを増加することにより、道路の曲率半径の小さいスラローム走行の場合であっても、減速比の大きい中立位置付近での操舵時間を短縮することができ、減速比の非線形感を低減することができ、スムースな操舵感を与えることができる。

続いて、Ｓ１６では、Ｍ・ｄＭ／ｄｔが負か否かチェックする。Ｓ１６で、Ｍ・ｄＭ／ｄｔが負の場合（Ｓ１６、Ｙｅｓ）、操舵状態は切り戻し状態のままであるので、上記Ｓ１４に戻り、操舵状態がスラローム状態のままであることを判定し、Ｓ１５以降の処理を行う。

また、上記Ｓ１６において、Ｍ・ｄＭ／ｄｔが負でない場合（Ｓ１６、Ｎｏ）、操舵状態は、切り戻し状態から移行した切り込み状態か、保舵状態であるので、Ｓ１７に進み、目標のアシストトルクＴａとＴａ０との差ＤＴａが閾値Ｄ３以下か否かチェックする。Ｓ１７で、ＤＴａが閾値Ｄ３超の場合（Ｓ１７、Ｙｅｓ）、操舵位置（操舵角Ｍ）が中立位置（Ｍ＝０°）に近く、且つ操舵角速度ｄＭ／ｄｔが十分速いので、上記Ｓ１４に戻り、操舵状態がスラローム状態のままであることを判定し、Ｓ１５以降の処理を行う。尚、閾値Ｄ３は、例えば、０に設定される。

また、上記Ｓ１７において、ＤＴａが閾値Ｄ３以下の場合（Ｓ１７、Ｎｏ）、操舵角Ｍが中立位置（０°）から遠いか、操舵角速度ｄＭ／ｄｔが十分遅いので、Ｓ１８に進み、操舵状態がスラローム状態でないことを判定する。続いて、Ｓ１９に進み、アシストトルクＴａの増加を解除し、今回の処理を終了する。

図６は、操舵トルクＴｈと操舵角Ｍとの関係の一例を示した図である。尚、図６において、実線で示される状態が非スラローム状態の場合の状態であり、２点鎖線で示される状態がスラローム状態の場合の状態である。尚、操舵トルクＴｈは、中立位置（直進状態）から右方向（右旋回状態）を正とし、左方向（左旋回状態）を負とする。

ここで、操舵ハンドル１１の操舵に必要な操舵トルクＴｈは、近似的に以下の数式２で表現される。尚、数式２において、Ｔｒは、操舵ハンドル１１の操舵により路面から入力軸１３へ加わる反力トルクと、操舵装置の各構成要素間の摩擦抵抗による反力トルクとの和である。

操舵ハンドル１１の操舵は、数式２に示すように、反力トルクＴｒに抗しつつ行われ、アシストトルクＴａによりアシストされている。

まずは、非スラローム状態の場合として、閾値Ｄ２より遅い操舵角速度ｄＭ／ｄｔで（Ｓ１３、Ｎｏ）、操舵ハンドル１１を操舵位置Ｐ１から、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を経て中立位置Ｏへ緩やかに切り戻す場合について説明する。操舵ハンドル１１を操舵位置Ｐ１から切り戻し操舵すると、アシストトルクＴａが反力トルクＴｒを上回るため、操舵ハンドル１１から手を離した場合であっても、Ｐ３までは徐々に切り戻し操舵される。しかし、操舵位置Ｐ３を超えると、アシストトルクＴａが反力トルクＴｒを下回るため、操舵ハンドル１１は徐々に重くなる。

次に、スラローム状態の場合として、閾値Ｄ２の操舵角速度ｄＭ／ｄｔで（Ｓ１３、Ｙｅｓ）、操舵ハンドル１１を操舵位置Ｐ１からＰ２、Ｑ３へ素早く切り戻し（Ｓ１１、Ｙｅｓ）、Ｑ３からＱ４、Ｐ５を経てＰ６まで素早く切り込む場合について説明する。操舵位置Ｐ１からＰ２までは、操舵角Ｍが閾値Ｄ１以上であり（Ｓ１２、Ｎｏ）、スラローム状態でないと判定され（Ｓ１８）、非スラローム状態と同じ状態を示す。操舵位置Ｐ２を超えると、操舵角ＭがＤ１より小さくなり（Ｓ１２、Ｙｅｓ）、スラローム状態であると判定され（Ｓ１４）、目標アシストトルクＴａが増加され（Ｓ１５）、操舵ハンドル１１が軽くなる。このため、操舵ハンドル１１を素早く操舵することができ、操舵時間を短縮することができる。操舵位置がＱ３を超え（Ｓ１６、Ｎｏ）、Ｐ５（操舵角Ｍ＝−Ｄ１）を超えると、ＤＴａが閾値Ｄ３（Ｄ３＝０）になり（Ｓ１７、Ｎｏ）、スラローム状態でないと判定されるため（Ｓ１８）、目標アシストトルクＴａの増加は解除される（Ｓ１９）。

このように、本実施例の操舵装置は、中立位置付近において切り込みすぎの感を与えることなく、中立位置付近以外では十分な切り込み感を与えることができると共に、操舵ハンドルの操舵状態がスラローム状態であることを判定すると、パワーステアリング機構により出力されるアシスト力を増加することにより、減速比の大きい中立位置付近での操舵時間を短縮することができ、スラローム走行の場合の減速比の非線形感を低減することができる。

図７は、ＥＣＵ３３が実行する処理の別の例について示したフローチャートである。図７に示す処理では、図５に示す処理と異なり、操舵角Ｍの絶対値の閾値Ｄ１と、操舵角速度ｄＭ／ｄｔの絶対値の閾値Ｄ２とが互いに関連づけられている。以下、図７に示すＥＣＵ３３が実行する処理について説明するが、図５に示す処理と同一の処理については、同一の符号を付して、説明を省略する。

上記Ｓ１１において、Ｍ・ｄＭ／ｄｔが負である場合（Ｓ１１、Ｙｅｓ）、操舵状態は切り戻し状態であるため、Ｓ２１に進む。続いて、Ｓ２１において、操舵角Ｍと操舵角速度ｄＭ／ｄｔとの比ｄＭ／ｄｔ／Ｍの絶対値が閾値Ｄ４以上か否かチェックする。

上記Ｓ２１において、ｄＭ／ｄｔ／Ｍの絶対値が閾値Ｄ４以上の場合（Ｓ２１、Ｙｅｓ）、中立位置へ向けて切り戻し操舵されつつあり、中立位置付近であるにもかかわらず、素早く切り戻し操舵されているので、Ｓ１４に進み、操舵状態が切り戻し状態から切り込み状態に移行する過程のスラローム状態であることを判定する。

尚、上記Ｓ１１において、Ｍ・ｄＭ／ｄｔが負でない場合（Ｓ１１、Ｎｏ）、上記Ｓ２１において、ｄＭ／ｄｔ／Ｍの絶対値が閾値Ｄ４未満の場合（Ｓ２１、Ｎｏ）、Ｓ１８に進み、操舵状態がスラローム状態でないことを判定し、今回の処理を終了する。

続いて、Ｓ２２では、以下の数式３に基づき、目標のアシストトルクＴａを算出する。尚、数式３において、Ｄ５は正の閾値、Ｋ３は正の比例定数である。

数式３において、操舵位置（操舵角Ｍ）が減速比ｄＭ／ｄＲの大きい中立位置（Ｍ＝０°）付近に近づくほど、目標のアシストトルクＴａが増加される。このように、減速比ｄＭ／ｄＲに応じて、目標アシストトルクＴａを増加することにより、減速比ｄＭ／ｄＲの大きい中立位置付近での操舵時間を短縮することができ、減速比ｄＭ／ｄＲの非線形感を低減することができ、スムースな操舵感を与えることができる。

また、数式３において、操舵角速度ｄＭ／ｄｔの絶対値が大きくなるほど、目標のアシストトルクＴａが増加される。このように、操舵ハンドル１１が素早く操舵されるほど、目標アシストトルクＴａを増加することにより、道路の曲率半径の小さいスラローム走行の場合であっても、減速比の大きい中立位置付近での操舵時間を短縮することができ、減速比の非線形感を低減することができ、スムースな操舵感を与えることができる。

尚、Ｓ１６以降の処理は、図５に示す処理と同一であるので、説明を省略する。また、操舵トルクＴｈと操舵角Ｍとの関係は、図６と略同一であるので説明を省略する。

図８は、ＥＣＵ３３及びその周辺部品の構成の別の例を示した機能ブロック図である。図８に示すＥＣＵ３３は、図４に示したＥＣＵ３３と異なり、スラローム判定部（スラローム判定手段）４４を備えていない。ＥＣＵ３３は、スラローム判定部４４の代わりに、操舵角算出部４３で算出された操舵角Ｍ等に基づき操舵状態が切り戻し状態、又は切り戻し状態から移行した切り込み状態であるか否か判定する操舵状態判定部（操舵状態判定手段）４６を備える。

アシスト力制御部（第２のアシスト力制御手段）４７は、操舵状態判定部４６により操舵状態が切り戻し状態、又は切り戻し状態から移行した切り込み状態であると判定されると、操舵角算出部４３で算出された操舵角Ｍが中立位置に近づくほど、操舵角速度ｄＭ／ｄｔの絶対値が大きくなるほど、電動モータ制御部４２により算出される目標アシストトルクＴａを増加する。電動モータ制御部４２は、増加後の目標アシストトルクＴａに応じた電力を電動モータ３１へ供給する指示信号を電力制御ＥＣＵ５１に送信する。目標アシストトルクＴａの増加の詳細については、後述する（図９参照）。

図９は、ＥＣＵ３３が実行する処理の別の例について示したフローチャートである。図９に示す処理では、図５、図７に示す処理と異なり、操舵状態がスラローム状態であるか否か判定しない。以下、図９に示すＥＣＵ３３が実行する処理について説明するが、図５、図７に示す処理と同一の処理については、同一の符号を付して、説明を省略する。また、操舵トルクＴｈと操舵角Ｍとの関係は、図６と略同一であるので説明を省略する。

ＥＣＵ３３は、図９のＳ１１において、Ｍ・ｄＭ／ｄｔが負か否かチェックする。Ｓ１１において、Ｍ・ｄＭ／ｄｔが負の場合（Ｓ１１、Ｙｅｓ）、操舵状態は切り戻し状態であるため、Ｓ３１に進み、以下の数式４に基づき、操舵角速度ｄＭ／ｄｔの絶対値に依存する変数Ｋ４を算出する。

数式４において、変数Ｋ４は、操舵角速度ｄＭ／ｄｔの絶対値が大きくなるほど増加し、操舵角速度ｄＭ／ｄｔの絶対値が閾値Ｄ２未満になると０になる。尚、閾値Ｄ２は、例えば、２０°／ｓに設定される。

続いて、Ｓ３２では、以下の数式５に基づき、操舵角Ｍの絶対値に依存する変数Ｋ５を算出する。

数式５において、変数Ｋ５は、操舵角Ｍの絶対値が小さくなるほど増加し、操舵角Ｍの絶対値が閾値Ｄ１超えると０になる。尚、閾値Ｄ１は例えば、６０°に設定される。

続いて、Ｓ３３では、以下の数式６に基づき、目標のアシストトルクＴａを算出する。

数式６において、操舵位置（操舵角Ｍ）が中立位置（Ｍ＝０°）に近づくほど、操舵速度ｄＭ／ｄｔが速くなるほど、目標のアシストトルクＴａが増加される。

続いて、Ｓ１６では、Ｍ・ｄＭ／ｄｔが負か否かチェックする。Ｓ１６で、Ｍ・ｄＭ／ｄｔが負である場合（Ｓ１６、Ｙｅｓ）、操舵状態は切り戻し状態のままであるので、上記Ｓ３１に戻り、Ｓ３１以降の処理を続行する。

また、上記Ｓ１６において、Ｍ・ｄＭ／ｄｔが負でない場合（Ｓ１６、Ｎｏ）操舵状態は、切り戻し状態から移行した切り込み状態か、保舵状態であるので、Ｓ３４に進み、変数Ｋ４と変数Ｋ５との積Ｋ４・Ｋ５が０であるか否かチェックする。

上記Ｓ３４において、Ｋ４・Ｋ５が０でない場合（Ｓ１７、Ｙｅｓ）、操舵角Ｍが中立位置（０°）に近く、操舵角速度ｄＭ／ｄｔが十分速いので、上記Ｓ３１に戻り、Ｓ３１以降の処理を続行する。

また、上記Ｓ３４において、Ｋ４・Ｋ５が０である場合（Ｓ１７、Ｎｏ）、操舵角Ｍが中立位置（０°）から遠いか、操舵角速度ｄＭ／ｄｔが十分遅いので、目標アシストトルクＴａの増加を解除し（Ｓ１９）、今回の処理を終了する。

このように、本実施例の操舵装置は、操舵状態がスラローム状態であるか否か判定することなく、操舵状態が切り戻し状態、又は切り戻し状態から移行した切り込み状態であることを判定すると、操舵位置が中立位置に近づくほど、操舵速度の絶対値が大きくなるほど、パワーステアリング機構３０により出力されるアシスト力を増加することにより、減速比の大きい中立位置付近での操舵時間を短縮することができる。

このため、中立位置付近において切り込みすぎの感を与えることなく、中立位置付近以外では十分な切り込み感を与えることができると共に、操舵状態がスラローム状態であるか否か判定することなく、スラローム走行の場合の減速比の非線形感を低減することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、本実施例の電動モータ制御部４２は、操舵トルクＴｈに応じた目標アシストトルクＴａを算出するとしたが、操舵トルクＴｈに加えて、車速に応じた目標アシストトルクＴａを算出してよい。例えば、高速走行では、目標アシストトルクＴａを低下することにより、操舵ハンドル１１を重くし、安定走行を実現することができる。この場合、ＥＣＵ３３には、車速に応じた電気信号を出力する車速センサが接続される。

また、本実施例のスラローム判定部４４は、操舵角Ｍ、操舵角速度ｄＭ／ｄｔに基づき、操舵状態がスラローム状態であるか否か判定したが、操舵角Ｍ、操舵角速度ｄＭ／ｄｔと共に操舵角加速度ｄ^２Ｍ／ｄｔ^２を用いて判定してもよい。具体的には、例えば、Ｍ・ｄＭ／ｄｔが負であって、且つ操舵角Ｍの絶対値が閾値Ｄ１未満であって、且つＭ・ｄ^２Ｍ／ｄｔ^２が負の場合、中立位置へ切り戻し操舵されつつあり、中立位置付近であるにもかかわらず、操舵速度ｄＭ／ｄｔを速めつつあるので、切り戻し状態から切り込み状態に移行する過程のスラローム状態であると判定する。

また、本実施例のアシスト力制御部４５では、数式１に示すように、操舵位置（操舵角Ｍ）が中立位置（Ｍ＝０°）に近づくほど、操舵速度ｄＭ／ｄｔが速くなるほど、目標アシストトルクＴａが増加される設定としたが、スラローム判定部４４によりスラローム状態か否か判定する限り、例えば、操舵位置（操舵角Ｍ）が中立位置（Ｍ＝０°）に近づくほど、目標アシストトルクＴａが増加される設定としても良く、或いは、操舵速度ｄＭ／ｄｔが速くなるほど、目標アシストトルクＴａが増加する設定としても良い。

また、本実施例の操舵特性付与機構２０には、入力軸１３と出力軸１４とを所定距離Ａだけ偏心して設け、突起２２と出力軸１４とを所定距離Ｂ（所定距離Ａより大きい）だけ偏心して設けた偏心カム機構を用いたが、操舵ハンドルの操舵量Ｍに対する車輪の転舵量Ｒの減速比ｄＭ／ｄＲを中立位置付近で大きく、中立位置付近以外で小さくすることができる限り、その機構に制限はなく、例えば、遊星歯車機構を用いても良い。

本発明の操舵装置の構成の一実施例を示した図である。 操舵特性付与機構２０の構成の一例を示した断面図である。 入力軸１３の回転角αと出力軸１４の回転角θとの関係を示した図である。 ＥＣＵ３３及びその周辺部品の構成の一例を示した機能ブロック図である。 ＥＣＵ３３が実行する処理の一例を示したフローチャートである。 操舵トルクＴｈと操舵角Ｍとの関係の一例を示した図である。 ＥＣＵ３３が実行する処理の別の例について示したフローチャートである。 ＥＣＵ３３及びその周辺部品の構成の別の例を示した機能ブロック図である。 ＥＣＵ３３が実行する処理の別の例について示したフローチャートである。

符号の説明

１１ 操舵ハンドル
２０ 操舵特性付与機構
３０ パワーステアリング機構
４３ 操舵角算出部（操舵角検知手段、操舵角速度検知手段）
４４ スラローム判定部（スラローム判定手段）
４５ アシスト力制御部（第１のアシスト力制御手段）
４６ 操舵状態判定部（操舵状態判定手段）
４７ アシスト力制御部（第２のアシスト力制御手段）

Claims (4)

1. 操舵ハンドルの中立位置付近では前記操舵ハンドルの操舵量に対する車輪の転舵量の減速比を大きくする操舵特性付与機構と、前記操舵ハンドルの操舵を操舵方向へアシストするためのアシスト力を出力するパワーステアリング機構と、を有する操舵装置において、
   前記操舵ハンドルの操舵状態が、切り戻し状態から切り込み状態に移行する過程のスラローム状態であるか否か判定するスラローム判定手段と、
   前記スラローム判定手段により前記操舵状態が前記スラローム状態であると判定されると、前記パワーステアリング機構により出力される前記アシスト力を増加する第１のアシスト力制御手段と、
   を備える操舵装置。
2. 前記操舵ハンドルの操舵速度を検知する操舵速度検知手段を更に備え、
   前記第１のアシスト力制御手段は、前記スラローム判定手段により前記操舵状態が前記スラローム状態であると判定されると、前記操舵速度検知手段により検知された前記操舵速度の絶対値が大きい場合、前記操舵速度の絶対値が小さい場合と比較して、前記パワーステアリング機構により出力される前記アシスト力を増加する請求項１に記載の操舵装置。
3. 前記操舵ハンドルの操舵位置を検知する操舵位置検知手段を更に備え、
   前記第１のアシスト力制御手段は、前記スラローム判定手段により前記操舵状態が前記スラローム状態であると判定されると、前記操舵位置検知手段により検知された前記操舵位置が中立位置付近である場合、中立位置付近以外である場合と比較して、前記パワーステアリング機構により出力される前記アシスト力を増加する請求項１又は２に記載の操舵装置。
4. 操舵ハンドルの中立位置付近では前記操舵ハンドルの操舵量に対する車輪の転舵量の減速比を大きくする操舵特性付与機構と、前記操舵ハンドルの操舵を操舵方向へアシストするためのアシスト力を出力するパワーステアリグ機構と、を有する操舵装置において、
   前記操舵ハンドルの操舵状態が切り戻し状態、又は切り戻し状態から移行した切り込み状態であるか否か判定する操舵状態判定手段と、
   前記操舵ハンドルの操舵位置を検知する操舵位置検知手段と、
   前記操舵ハンドルの操舵速度を検知する操舵速度検知手段と、
   前記操舵状態判定手段により操舵状態が切り戻し状態、又は切り戻し状態から移行した切り込み状態であると判定されると、前記操舵速度検知手段により検知された前記操舵速度の絶対値が大きいほど、前記操舵位置検知手段により検知された前記操舵位置が中立位置に近いほど、前記パワーステアリング機構により出力される前記アシスト力を増加する第２のアシスト力制御手段と、
   を備える操舵装置。

Images