JP2009137318A - 操舵システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の旋回時の走行安定性を保持しつつ、車両の旋回走行時における応答性を高める。
【解決手段】左右の後輪のトー角の制御を、操向ハンドルの操舵角に基づいて行うのではなく、操向ハンドルの操舵角の速度、つまり、操舵角速度に基づいて行う。後車軸上の左右輪のトー角を各々独立に制御可能な操舵システム１００において、操舵角θ_Ｈから操舵角速度ω_Ｈを求め、前記操舵角速度ω_Ｈが左側である場合は右側後輪２Ｒのトー角を左側に向けるとともに、前記操舵角速度ω_Ｈが右側である場合は左側後輪２Ｌのトー角を右側に向けるようにトー角変更装置１２０Ｒ、１２０Ｌに実行させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、四輪自動車の左右の後輪のトー角を独立に制御する車両の操舵システムに関する。

従来、車両の旋回性等を向上させる目的で、後輪のトー角を制御する四輪操舵装置が種々提案されている。例えば、特許文献１には、ステアリングホイール（操向ハンドル）の操舵角と車両の走行速度（車速）に基づいて、左右の後輪のトー角を独立に制御する旨が開示されている。
特公平６−４７３８８号公報（請求項１など）

しかし、特許文献１のように、車速はともかく、（操向ハンドルの）操舵角に基づいて左右の後輪のトー角を制御すると、車両の旋回走行時における応答性は低くなる。

例えば、スラローム走行を考えると、操舵角による制御では旋回走行の応答性に遅れが生じるが、応答性の遅れを生じさせまいとすると、安定性が損なわれるおそれがある。

そこで、上記事情を鑑みて、本発明では、車両の旋回時の走行安定性を保持しつつ、車両の旋回走行時における応答性を高めることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、左右の後輪のトー角の制御を、操向ハンドルの操舵角に基づいて行うのではなく、操向ハンドルの操舵角の速度、つまり、操舵角速度に基づいて行うことを特徴とする。

旋回状態が変わろうとするとき、操向ハンドルを切り替えた時点で、（前輪の向きは依然として変わっていなくても）その操舵角速度の向きは変わっている。その結果、操向ハンドルの操舵角速度に基づくように左右の後輪のトー角を制御すれば、操舵角速度の向きが変わり始めた時点でそのトー角も制御されるようになる。このとき、内輪であったときには旋回性能にあまり影響を及ぼさないが、外輪になったときに大きく影響を与えることになる後輪の向きを、トーインとなるように変えて、そのトー角を制御する。つまり、旋回性能に与える影響が外輪側よりも小さい内輪側を先取り的に制御する。詳細は後記する。

本発明により、車両の旋回時の走行安定性を保持しつつ、車両の旋回走行時における応答性を高めることができる。

以下、本発明を実施するためのの最良の形態（以下、「実施形態」という。）について説明する。説明の際には、添付した図面を適宜参照する。なお、図１は本実施形態に係るトー角変更装置を含む操舵システムを備えた四輪自動車の全体概念図であり、図２は電動パワーステアリング装置の構成図である。

≪構成≫
図１に示すように、操舵システム１００は、前輪１Ｌ、１Ｒを転舵させる操向ハンドル３による操舵を電動機４で補助する電動パワーステアリング装置１１０、操向ハンドル３の操舵角と車速とに応じて後輪２Ｌ、２Ｒのトー角をそれぞれ独立にアクチュエータ３０によって変更させるトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒ、電動パワーステアリング装置１１０およびトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒを制御する操舵制御装置１３０（以下、操舵制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）と称する）、操舵角センサＳ_Ｈ、車速センサＳ_Ｖなどを含んで構成されている。

（電動パワーステアリング装置）
電動パワーステアリング装置１１０は、図２に示すように操向ハンドル３が設けられたメインステアリングシャフト３ａと、シャフト３ｃと、ピニオン軸７とが、２つのユニバーサルジョイント（自在継手）３ｂによって連結され、また、ピニオン軸７の下端部に設けられたピニオンギア７ａは、車幅方向に往復運動可能なラック軸８のラック歯８ａに噛合し、ラック軸８の両端には、タイロッド９、９を介して左右の前輪１Ｌ、１Ｒが連結されている。この構成により、電動パワーステアリング装置１１０は、操向ハンドル３の操作時に車両の進行方向を変えることができる。ここで、ラック軸８、ラック歯８ａ、タイロッド９、９は転舵機構を構成する。
なお、ピニオン軸７はその上部、中間部、下部を軸受３ｄ、３ｅ、３ｆを介してステアリングギアボックス６に支持されている。

また、電動パワーステアリング装置１１０は、操向ハンドル３による操舵力を軽減するための補助操舵力を供給する電動機４を備えており、この電動機４の出力軸に設けられたウォームギア５ａが、ピニオン軸７に設けられたウォームホイールギア５ｂに噛合している。
すなわち、ウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂとで減速機構が構成されている。また、電動機４の回転子と電動機４に連結されてているウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂとピニオン軸７とラック軸８とラック歯８ａとタイロッド９、９などにより、ステアリング系が構成されている。

電動機４は、複数の界磁コイルを備えた固定子（図示せず）とこの固定子の内部で回動する回転子（図示せず）からなる３相ブラシレスモータであり、電気エネルギーを機械的エネルギーに変換するものである。

また、電動パワーステアリング装置１１０は、電動機４を駆動する電動機駆動回路２３と、電動機４の回転角を検出するレゾルバ２５と、ピニオン軸７に加えられるピニオントルクを検出するトルクセンサＳ_Ｔと、ピニオン軸７の回転角を検出する操舵角センサＳ_Ｈと、トルクセンサＳ_Ｔの出力を増幅する差動増幅回路２１と、車両の速度（車速）を検出する車速センサＳ_Ｖとを備えている。
そして、操舵システム１００の操舵制御ＥＣＵ１３０は、電動パワーステアリング装置１１０の機能部である電動機４を駆動制御する後記する電動パワーステアリング制御部１３０ａ（図５参照）を有している。

電動機駆動回路２３は、例えば、３相のＦＥＴ（Field Effect Transistor）ブリッジ回路のような複数のスイッチング素子を備え、電動パワーステアリング制御部１３０ａからのＤＵＴＹ（ＤＵ、ＤＶ、ＤＷ）信号［ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号］を用いて、矩形波電圧を生成し、電動機４を駆動するものである。
また、電動機駆動回路２３は図示しないホール素子を用いて３相の電動機電流を検出する機能を備えている。

車速センサＳ_Ｖは、車両の車速Ｖを単位時間あたりのパルス数として検出するものであり、車速信号を出力する。
操舵制御ＥＣＵ１３０の機能構成については、電動パワーステアリング装置１１０の制御とトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒの制御とをまとめて後記する。

（トー角変更装置）
次に、図３、図４を参照しながらトー角変更装置の構成を説明する。
図３は左後輪側のトー角変更装置の平面図であり、図４はトー角変更装置のアクチュエータの構造を示す概略断面図である。

トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒは、車両の左右の後輪２Ｌ、２Ｒにそれぞれ取り付けられるものであり、図３では、左後輪２Ｌを例にとりトー角変更装置１２０Ｌを示している。トー角変更装置１２０Ｌは、アクチュエータ３０、トー角変更制御装置（以下、トー角変更制御ＥＣＵと称する）３７を備えている。
なお、図３は、左側の後輪２Ｌのみを示しているが、右側の後輪２Ｒについても同様（対称）にして取り付けられている。ちなみに、トー角変更制御ＥＣＵ３７は、トー角変更装置における制御手段を構成する。

車体のリアサイドフレーム１１にほぼ車幅方向に延びるクロスメンバ１２の車幅方向端部が弾性支持されている。そして、ほぼ車体前後方向に延びるトレーリングアーム１３の前端がクロスメンバ１２の車幅方向端部近くで支持されている。トレーリングアーム１３の後端に後輪２Ｌが固定されている。
トレーリングアーム１３は、クロスメンバ１２に装着される車体側アーム１３ａと、後輪２Ｌに固定される車輪側アーム１３ｂとが、ほぼ鉛直方向の回動軸１３ｃを介して連結されて構成されている。これにより、トレーリングアーム１３が車幅方向へ変位することが可能となっている。

アクチュエータ３０は、その一端が車輪側アーム１３ｂの回動軸１３ｃより前方側の前端部にブッシュ１６を介して取り付けられ、他端がクロスメンバ１２にブッシュ１７を介して取り付けられている。

図４に示すように、アクチュエータ３０は、電動機３１、減速機構３３、送りねじ部３５などを備えて構成されている。
電動機３１は、正逆両方向に回転可能なブラシモータやブラシレスモータなどで構成されている。
減速機構３３は、例えば、２段のプラネタリギア（図示せず）などが組み合わされて構成されている。

送りねじ部３５は、円筒形状に形成されたロッド３５ａと、このロッド３５ａの内部に挿入されて円筒形状をし、内周側にスクリュー溝３５ｂが形成されたナット３５ｃと、スクリュー溝３５ｂと噛合してロッド３５ａを軸方向に移動可能に支持するスクリュー軸３５ｄとを備えて構成されている。
送りねじ部３５は、減速機構３３および電動機３１とともに細長形状のほぼ円筒形状のケース本体３４内に収容されている。また、ケース本体３４の送りねじ部３５側にはブーツ３６がケース本体３４の端部とロッド３５ａの端部との間を蓋うように取り付けられており、ケース本体３４の端部から露出したロッド３５ａの外周面に埃や異物が付着したり、ケース本体３４の内部に外部から埃や異物や水が侵入しないようなっている。

減速機構３３の一端が電動機３１の出力軸と連結され、他端がスクリュー軸３５ｄと連結されている。電動機３１からの動力が、減速機構３３を介してスクリュー軸３５ｄに伝達されてスクリュー軸３５ｄが回転することで、ロッド３５ａがケース本体３４に対して図示左右方向（軸方向）に伸縮自在に動作するようになっている。スクリュー軸３５ｄとナット３５ｃのスクリュー溝３５ｂとの噛合の摩擦力により、電動機３１が通電されて駆動されていない状態においても、後輪のトー角が一定に保持される。

また、アクチュエータ３０には、ロッド３５ａの位置（伸縮量）を検出するストロークセンサ３８が設けられている。このストロークセンサ３８は、例えば、マグネットが内蔵され、磁気を利用して位置を検出できるようになっている。このように、ストロークセンサ３８を用いて位置を検出することにより、後輪２Ｌ、２Ｒのトーイン、トーアウトの舵角（トー角）を個別に高精度に検出できるようになっている。

このように構成されたアクチュエータ３０は、ロッド３５ａの先端に設けられたブッシュ１６がトレーリングアーム１３の車輪側アーム１３ｂ（図３参照）に回動自在に連結され、ケース本体３４の基端（図４において右側の端）に設けられたブッシュ１７がクロスメンバ１２（図３参照）に回動自在に連結されている。電動機３１の動力によってスクリュー軸３５ｄが回転してロッド３５ａが伸びる（図４の左方向）と、車輪側アーム１３ｂが車幅方向外側（図３の左方向）に押圧されて、後輪２Ｌが左方向に旋回し、またロッド３５ａが縮む（図４の右方向）と、車輪側アーム１３ｂが車幅方向内側（図３の右方向）に引かれて、後輪２Ｌが右方向に旋回する。

なお、アクチュエータ３０のブッシュ１６が取り付けられる場所は、ナックルなど後輪２Ｌのトー角を変更できる位置であれば、車輪側アーム１３ｂに限定されるものではない。また、本実施形態においてトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒはセミトレーリングアーム型独立懸架方式のサスペンションに対して適用した場合の例で示したがそれに限定されるものではなく、他の懸架方式のサスペンションにも適用できる。
例えば、ダブルウイッシュボーン式サスペンションのサイドロッドや、ストラット式サスペンションのサイドロッドに前記アクチュエータ３０を組み込むことによっても実現できる。

また、アクチュエータ３０には、トー角変更制御ＥＣＵ３７が一体に取り付けられている。トー角変更制御ＥＣＵ３７は、アクチュエータ３０のケース本体３４に固定され、ストロークセンサ３８とコネクタなどを介して接続されている。また、左右のトー角変更制御ＥＣＵ３７、３７同士の間と、トー角変更制御ＥＣＵ３７、３７と操舵制御ＥＣＵ１３０との間とは通信回線で接続されている。
トー角変更制御ＥＣＵ３７には、車両に搭載された図示しないバッテリなどの電源から電力が供給される。また、操舵制御ＥＣＵ１３０、電動機駆動回路２３にも前記とは別系統でバッテリなどの電源から電力が供給される（図示せず）。

（操舵制御ＥＣＵ）
次に、図５を参照しながら操舵制御ＥＣＵの機能を説明する。
図５は操舵システムの操舵制御ＥＣＵとトー角変更装置の概略制御機能構成図である。
操舵制御ＥＣＵ１３０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えるマイクロコンピュータおよび周辺回路などから構成されている。
図５に示すように操舵制御ＥＣＵ１３０は、電動パワーステアリング装置１１０を制御する電動パワーステアリング制御部１３０ａと、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角の目標値を演算する目標トー角演算部７１を備えている。

（電動パワーステアリング制御部）
電動パワーステアリング制御部１３０ａは、詳細な説明を省略するが、特開２００２−５９８５５号公報の図２に記載されているような電動機４を駆動制御するための目標電流信号を設定し、その信号をイナーシャ補正し、さらにダンピング補正し、補正された目標電流を、電動機駆動回路の出力電流をフィードバック制御して、電動機駆動回路２３にＤＵＴＹ（ＤＵ、ＤＶ、ＤＷ）信号を出力する。

（目標トー角演算部）
次に、図５を参照しながら目標トー角演算部について説明する。
目標トー角演算部７１は、主として操舵角θ_Ｈの操舵角速度ω_Ｈから左右の後輪２Ｌ、２Ｒのそれぞれの目標トー角α_ＴＬ、α_ＴＲを生成し、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのそれぞれのトー角変更を制御するトー角変更制御ＥＣＵ３７、３７に目標トー角α_ＴＬ、α_ＴＲを入力する。この目標トー角α_ＴＬ、α_ＴＲの生成は、予め左右の後輪２Ｌ、２Ｒごとに設定されたトー角テーブル７１ａを用いて、主として操舵角θ_Ｈの操舵角速度ω_Ｈに基づいて行われる。ちなみに、操舵角速度が大きいほど、トー角は大きくなるように制御される。
なお、操舵角速度ω_Ｈは目標トー角演算部７１内で操舵角θ_Ｈを微分して求める。この操舵角速度ω_Ｈは、運転者が操向ハンドル３をいずれの方向に切っているいるかを示す値であるといえる。
例えば、次式（１）、（２）のように設定される。

α_ＴＬ＝Ｋ_Ｌ・ω_Ｈ ・・・・式（１）
α_ＴＲ＝Ｋ_Ｒ・ω_Ｈ ・・・・式（２）

ここで、Ｋ_Ｌ、Ｋ_Ｒは、比例定数であるが、車速Ｖ、操舵角θ_Ｈおよび操舵角速度ω_Ｈによって定まるパラメータとしても良い。なお、目標トー角α_ＴＬ、α_ＴＲは、必要に応じて操舵角θ_Ｈおよび車速Ｖにも基づいて参照することによって行なわれるようにしても良い。

説明の便宜上、車両が右旋回状態、つまり、操向ハンドル３を右に切って前輪１Ｌ、１Ｒが右側に向いている状態では、操舵角θ_Ｈは、θ_Ｈ＞θ_０（θ_０は正の微小値）となる値を示すものとし、左旋回状態、つまり、操向ハンドル３を左に切って前輪１Ｌ、１Ｒが左側に向いている状態では、操舵角θ_Ｈは、θ_Ｈ＜−θ_０となる値を示すものとする。
また、目標トー角α_ＴＬ、α_ＴＲおよび左右の後輪２Ｌ、２Ｒのそれぞれの現在のトー角α_Ｌ、α_Ｒ（後記）は、トーインの状態では、α_ＴＬ、α_Ｌ、α_ＴＲ、α_Ｒ＞α_０（α_０は正の微小値）となる値を示すものとする。従って、α_Ｌ＞α_０となる左後輪２Ｌは、車両の進行方向に対して右側を向いており、α_Ｒ＞α_０となる右後輪２Ｒは、車両の進行方向に対して左側を向いている。
また、操向ハンドル３を所定の速さで右に切っているとき、操舵角速度ω_Ｈは、ω_Ｈ＞ω_０（ω_０は正の微小値）となる値を示すものとし、操向ハンドル３を所定の速さで左に切っているとき、操舵角速度ω_Ｈは、ω_Ｈ＜−ω_０となる値を示すものとする。

（トー角変更制御ＥＣＵ）
次に、図６を参照しながらトー角変更制御ＥＣＵの詳細な構成を説明する。図６はトー角変更装置のトー角変更制御ＥＣＵの制御機能のブロック構成図である。
図６に示すように、トー角変更制御ＥＣＵ３７はアクチュエータ３０、つまり電動機３１を駆動制御する機能を有し、制御部８１と電動機駆動回路８３とで構成されている。また、各トー角変更制御ＥＣＵ３７は、操舵制御ＥＣＵ１３０と通信線を介して接続され、他方のトー角変更制御ＥＣＵ３７とも通信線を介して接続されている。

制御部８１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えるマイクロコンピュータおよび周辺回路などから構成されており、目標電流算出部８１ａおよび電動機制御信号生成部８１ｃを有している。
一方（右後輪２Ｒ側）のトー角変更制御ＥＣＵ３７の目標電流算出部８１ａは、操舵制御ＥＣＵ１３０から通信線を介して入力される、右後輪２Ｒの目標トー角α_ＴＲ（操舵角速度に応じた目標値）と、ストロークセンサ３８から得られる現在の右後輪２Ｒのトー角α_Ｒとの偏差に基づいて、目標電流信号を算出して、電動機制御信号生成部８１ｃに出力する。
他方（左後輪２Ｌ側）のトー角変更制御ＥＣＵ３７の目標電流算出部８１ａは、操舵制御ＥＣＵ１３０から通信線を介して入力される、左後輪２Ｌの目標トー角α_ＴＬ（操舵角速度に応じた目標値）と、ストロークセンサ３８から得られる現在の左後輪２Ｌのトー角α_Ｌとの偏差に基づいて、目標電流信号を算出して、電動機制御信号生成部８１ｃに出力する。ちなみに、偏差が大きければ目標電流値は大きくなる。

ここで、目標電流信号とは、アクチュエータ３０を所望の速度で所望の作動量（後輪２Ｌ、２Ｒを所望のトー角α_ＴＬ、α_ＴＲにする伸縮量）に設定するのに必要な電流信号である。
このように目標電流算出部８１ａにおいて目標トー角に対して現在のトー角をフィードバックして、目標電流信号を補正することにより、後輪２Ｌ（または２Ｒ）の転舵に要する電流値が車速Ｖ、路面環境、車両の運動状態、タイヤの磨耗状態などによって変化するのをフィードバックして、目標のトー角に所望のトー角の変化速度で設定制御することができる。

電動機制御信号生成部８１ｃは、目標電流算出部８１ａから目標電流信号が入力され、電動機駆動回路８３に電動機制御信号を出力する。この電動機制御信号は、電動機３１に供給する電流値と電流を流す方向を含む信号である。電動機駆動回路８３は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）のブリッジ回路などで構成され、電動機制御信号にもとづいて電動機３１に電動機電流を供給する。

≪処理動作≫
次に、図７を参照しながら、操舵システム１００におけるトー角変更の制御の処理動作を説明する。図７は操舵システムにおけるトー角変更の制御の処理動作を示すフローチャートである。以下の制御の流れは所定の周期、例えば、１ｍｓｅｃの周期で繰り返し行なわれる。

まず、ステップＳ１０１において、目標トー角演算部７１が操舵角θ_Ｈを読み込む。次に、ステップＳ１０２において、目標トー角演算部７１が操舵角θ_Ｈを微分して操舵角速度ω_Ｈを算出する。

ステップＳ１０３において、目標トー角演算部７１は、算出した操舵角速度ω_Ｈを評価して、操向ハンドル３の切られた方向を判定する。操舵角速度ω_Ｈが−ω_０を下回るとき（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、操向ハンドル３は左に切られたと判定し、ステップＳ１０４に進む。操舵角速度ω_Ｈが−ω_０を下回るわけではないとき（ステップＳ１０３でＮｏ）、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０４において、目標トー角演算部７１は、トー角テーブル７１ａを用いて、右後輪２Ｒの目標トー角としてα_０を超えるα_ＴＲを設定する。設定したα_ＴＲは、トー角変更制御ＥＣＵ３７に出力され、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、トー角変更制御ＥＣＵ３７の目標電流算出部８１ａは、出力されたα_ＴＲに対応する目標電流値を算出する。この目標電流値は、予め用意されＲＯＭに記憶させたテーブルを参照して算出される。その後、ステップＳ１０６において、算出した目標電流値に基づいて電動機３１を駆動し、右後輪２Ｒがトーインとなるように制御する。右後輪２Ｒをトーインになるように制御するのは、右旋回状態において操向ハンドル３が左に切られたときは、右後輪２Ｒが旋回性能の大きな外輪として機能するためである。内輪側にあるときは輪重が小さく、旋回性能に与える影響は外輪側よりも小さいので、先に動かしても影響は小さく旋回走行の安定性を損なわない。

ステップＳ１０７において、目標トー角演算部７１は、操舵角速度ω_Ｈがω_０を上回るか否かを判定する。操舵角速度ω_Ｈがω_０を上回るとき（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、操向ハンドル３は右に切られたと判定し、ステップＳ１０８に進む。操舵角速度ω_Ｈがω_０を上回るわけではないとき（ステップＳ１０７でＮｏ）、特に操向ハンドル３が切られたわけではないと判定し、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１０８において、目標トー角演算部７１は、トー角テーブル７１ａを用いて、左後輪２Ｌの目標トー角としてα_Ｌを超えるα_ＴＬを設定する。現在の左後輪２Ｌのトー角であるα_Ｌを超えるように設定するのは、右旋回状態において操向ハンドル３を右に切って更に右に旋回したいという運転者の意思を反映させるためである。しかし、旋回性能が十分発揮されているときはこの限りではない。設定したα_ＴＬは、トー角変更制御ＥＣＵ３７に出力され、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９において、トー角変更制御ＥＣＵ３７の目標電流算出部８１ａは、出力されたα_ＴＬに対応する目標電流値を算出する。この目標電流値は、予め用意されＲＯＭに記憶させたテーブルを参照して算出される。その後、ステップＳ１１０において、算出した目標電流値に基づいて電動機３１を駆動し、左後輪２Ｌがトーインとなるように制御する。左後輪２Ｌをトーインになるように制御するのは、左旋回状態において操向ハンドル３が左に切られたときは、左後輪２Ｌが依然として旋回性能の大きな外輪として機能するためである。

ステップＳ１１１において、上記したトーインにするような制御を行うことはなく、単に左右後輪２Ｌ、２Ｒに対するトー角変更制御を維持する。目標トー角演算部７１は、トー角テーブル７１ａを用いて、左右後輪２Ｌ、２Ｒの目標トー角として、前記したようなトーインとなるような値に設定することのない所定値α_ＴＲ、α_ＴＬを設定する。トー角変更制御ＥＣＵ３７は、目標電流算出部８１ａにより、その所定値に対応する目標電流値を算出し、電動機３１をその目標電流値に基づいて駆動させる。
以上で、操舵システムにおけるトー角変更の制御の処理動作の説明を終える。

≪まとめ≫
本実施形態により、以下の効果を奏する。すなわち、従来のように、操向ハンドルの操舵角ではなく、その操舵角速度に基づいて、左右の後輪のトー角の制御を行うので、車両の旋回走行時における応答性を高めることができる。

特に旋回状態が切り替わるときは、その切り替わる時点において、操舵角は変わっていなくても操舵角速度は変わっているので、旋回状態の切り替えに対する応答性は優れているといえる。このとき、旋回状態が切り替わる前においては、旋回性能が小さい内輪である後輪は、旋回状態が切り替わった後においては、旋回性能が大きな外輪である後輪になり、その後輪を素早くトーインにすることで旋回走行時における応答性を高めることができる。

図８は、操舵角、操舵角速度、並びに車両の前輪および後輪の向きの関係を図示したものである。スラローム走行をする車両は、旋回状態が左右交互に切り替わるので、操舵角θ_Ｈは時刻が進むにつれて図８の実線で描かれたように変化する。このとき、操舵角速度ω_Ｈは時刻が進むにつれて図８の点線で描かれたように、操舵角θ_Ｈの変化を先取りするように変化するので応答性が高まる。図８を見ても判るように、本発明の操舵システムは、操舵角速度ω_Ｈが左側である場合は右側後輪のトー角を左側に向けるように制御し、操舵角速度ω_Ｈが右側である場合は左側後輪のトー角を右側に向けるように制御している。そして、このように制御したトー角は、操舵角速度ω_Ｈの大きさに応じたものになっている。

≪その他≫
なお、上述した形態は、本発明を実施するための最良のものであるが、その実施形式はこれに限定するものではない。したがって、本発明の要旨を変更しない範囲においてその実施形式を種々変形することは可能である。

例えば、上記形態では、目標トー角を操舵角速度ω_Ｈに基づいて（トーインになるように）設定するようにしたが、車速Ｖや操舵角θ_Ｈ等に基づいて設定しても良い。

車速Ｖが所定の低速の範囲では、操向ハンドル３の操舵角速度ω_Ｈに応じて後輪２Ｌ、２Ｒが逆位相に、小回りがしやすいように各後輪の目標トー角α_ＴＬ、α_ＴＲを設定すると良い。前記所定の低速の範囲を超える高速の範囲では、操舵角θ_Ｈが左右の所定の範囲以内の場合は、操舵角速度ω_Ｈに応じて同位相に各後輪の目標トー角α_ＴＬ、α_ＴＲが設定されるようにすると良い。つまり、レーンチェンジにおける横すべり角βを小さくするように各後輪の目標トー角α_ＴＬ、α_ＴＲが設定される。しかし、前記所定の低速の範囲を超える高速の範囲で、操舵角θ_Ｈが左右の所定の範囲を超える場合は、操舵角速度ω_Ｈに応じて後輪の外輪がトーインになるように各後輪の目標トー角α_ＴＬ、α_ＴＲが設定されるようにすると良い。
なお、目標トー角演算部７１で生成される目標トー角α_ＴＬ、α_ＴＲは、旋回安定性の観点から必ずしもアッカーマン・ジャントのジオメトリに従う必要はない。

また、上記形態では、旋回状態が助長するように操向ハンドル３が切られたとき（右旋回状態において、操向ハンドル３を更に右に切る等）であっても外輪となる後輪をトーインにするように制御した。しかし、そのような制御により旋回安定性を損なうことがあるときには、実行可能なトー角の最大値を設け、その最大値を超えるような目標トー角の設定は行わないように制御するようにすると良い。

また、操舵角θ_Ｈの代わりに、前輪の転舵角δで旋回状態を判定しても良い。この場合、前輪の転舵角を検出するセンサを、前輪の転舵を制御するアクチュエータなどに備えて用いるようにし、目標電流算出部８１ａにおいても前輪転舵角δを用いて目標電流値を算出するようにしても良い。旋回状態を判定には、横加速度センサＳ_ＧＳまたはヨーレートセンサＳ_Ｙを設けて、所定の横加速度または所定のヨーレートを超える値が検出された場合にほぼ直進状態ではない、といった具合にしても良い。

また、上記実施形態は、目標電流を設定して電動機３１に流す電流を制御したが、電動機３１に印加される電圧を目標電圧に設定することもでき、電動機３１に流す電流を制御することもできる。

また、上記実施形態において、左右のトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒは個別のトー角変更制御ＥＣＵ３７を有するものとした、若しくは、操舵制御ＥＣＵ１３０とも別個に設けるものとしたがそれに限定されるものではない。例えば、この３つのＥＣＵの機能のＣＰＵで構成する部分を１つのＣＰＵで対応する構成としても良いし、２つのトー角変更制御ＥＣＵ３７の機能のＣＰＵで構成する部分を１つのＣＰＵで対応する構成としても良い。

また、上記実施形態では、車速センサＳ_Ｖから車速を求めるようにしたが、前輪１Ｌ、１Ｒおよび後輪２Ｌ、２Ｒに備えた車輪速センサから車速を求めるようにしても良い。

本発明の実施形態に係るトー角変更装置を含む操舵システムを備えた四輪自動車の全体概念図である。 操舵システムの電動パワーステアリング装置の構成図である。 操舵システムの左後輪側のトー角変更装置の平面図である。 トー角変更装置のアクチュエータの構造を示す概略断面図である。 操舵システムの操舵制御ＥＣＵとトー角変更装置の概略制御機能構成図である。 トー角変更装置のトー角変更制御ＥＣＵの制御機能のブロック構成図である。 操舵システムにおけるトー角変更の制御の処理動作を示すフローチャートである。 操舵角、操舵角速度、並びに車両の前輪および後輪の向きの関係を図示したものである。

符号の説明

１Ｌ、１Ｒ 前輪
２Ｌ、２Ｒ 後輪
３ 操向ハンドル
３０ アクチュエータ
３１ 電動機（アクチュエータ）
３３ 減速機構（アクチュエータ）
３５ 送りねじ部（アクチュエータ）
３７ トー角変更制御ＥＣＵ
３８ ストロークセンサ
７１ 目標トー角演算部
８１ 制御部
８１ａ 目標電流算出部
８１ｃ 電動機制御信号生成部
８３ 電動機駆動回路
１２０Ｌ、１２０Ｒ トー角変更装置
１３０ 操舵制御ＥＣＵ
Ｓ_Ｈ 操舵角センサ
Ｓ_ＧＳ 横加速度センサ
Ｓ_Ｖ 車速センサ
Ｓ_Ｙ ヨーレートセンサ

Claims (2)

1. 後車軸上の左右輪のトー角を各々独立に制御可能な操舵システムにおいて、
   操舵角速度を求め、前記操舵角速度が左側である場合は右側後輪のトー角を左側に向けるとともに、
   前記操舵角速度が右側である場合は左側後輪のトー角を右側に向けること
   を特徴とする操舵システム。
2. 前記トー角は、前記操舵角速度に比例すること
   を特徴とする請求項１に記載の操舵システム。

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