JP2010058619A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＫＰオフセットが長い懸架装置を備える車両が旋回しているときに、駆動力や制動力が発生した場合であっても、操舵フィーリングの悪化を抑制できる操舵装置を提供することを課題とする。
【解決手段】車両が旋回しているとき（ステップＳ１→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵは、転舵比を算出する（ステップＳ２）。さらに、操舵制御ＥＣＵは、制動力が発生しているとき（ステップＳ３→Ｙｅｓ）は、補正値を「制動力×転舵比×係数」で算出し、駆動力が発生しているとき（ステップＳ５→Ｙｅｓ）は、補正値を「駆動力×転舵比×係数」で算出する。そして、操舵制御ＥＣＵは、電動パワーステアリング装置の電動機を駆動するベース信号を、算出した補正値で補正する（ステップＳ７）ことを特徴とする車両用操舵装置とした。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。

車両の転舵輪の懸架装置は、直進安定性、低速時の転舵の容易性、キックバックタフネス、及び操向ハンドルの戻りなどを総合的に鑑みてジオメトリが設定されている。
例えば、懸架装置におけるキングピン軸の設定は、車両の直進安定性や操舵の容易性を決定する要素であり、キングピン軸の設定を変更・調整することで、低速時の転舵の容易さを好適に設定できる。

従来、懸架装置におけるキングピン軸は、例えば非特許文献１に示すように、キングピン軸の上方側が、車両横方向（車両幅方向）に対して内側に傾けられるとともに、車両後方側にも傾けて設定される。
そして、キングピン軸が車両幅方向、及び車両後方側に傾いていることで、車両の直進安定性が確保されている。

このような懸架装置を備える車両の操向ハンドルを運転者が操作すると、転舵輪はキングピン軸の周りに回転（公転）する。そして、転舵輪のタイヤの接地面は、トレッド面の接地面中心（以下、タイヤ接地点と称する）が、キングピン軸の延長上における路面との交点（以下、キングピン軸延長点と称する）の周りに、接地面によって捻られながら回転する。このように転舵輪のタイヤが接地面によって捻られることで、転舵輪が転舵するときに必要な力が増大される。したがって、電動パワーステアリング装置を備える場合は、転舵輪を転舵するときに大きな補助トルクが要求されることになり、大型の電動機が必要となる。

そこで、例えば、キングピン軸を鉛直にしてキングピン軸延長点をタイヤ接地点より車両幅方向の内側に設け、さらに、キングピン軸延長点とタイヤ接地点の車両幅方向の距離、いわゆるキングピンオフセット（以下、ＫＰオフセットと称する）を長くしたジオメトリを備えた懸架装置が考えられる。

このような構成によると、転舵輪がキングピン軸の周りに公転するとき、転舵輪は、キングピン軸延長点を中心にＫＰオフセットを半径として、接地面上を転がりながら（自転しながら）公転する。このことによって、接地面による転舵輪のタイヤの捻れを小さくすることができ、転舵輪が転舵するときに必要な力を大幅に低減できる。
したがって、例えば、電動パワーステアリング装置の電動機の駆動力が従来に比して小さいもので済むことになり、電動パワーステアリング装置を小型化でき、ひいては、車両の軽量化、燃費低減や車両の製造コスト低減に寄与する。

しかしながら、ＫＰオフセットを長くしたことによって、転舵輪のタイヤに発生する駆動力や制動力で生じるキングピン軸の周りのモーメントが大きくなる。このモーメントは、転舵輪をキングピン軸の周りに公転させるように作用することから、モーメントが大きくなると、例えばトルクステアが大きくなるなど、操舵フィーリングが悪化する。

特に、転舵している状態の転舵輪に駆動力や制動力が発生すると、駆動力や制動力によってキングピン軸の周りに生じるモーメントが、転舵輪の転舵角を変化するように作用する。このような力は、操向ハンドルを介して操舵反力として運転者に伝達される。そして運転者には、操舵反力に対抗する力で操向ハンドルを維持すること、すなわち保舵することが要求される。
このことによって、車両を旋回させるために運転者が操向ハンドルを転舵しているときの操舵フィーリングが悪化する。

例えば、特許文献１には、好適なダンパ制御によって良好な操舵フィーリングを得る技術が開示されているが、長いＫＰオフセットを考慮したものではなく、ＫＰオフセットが長い懸架装置における操舵フィーリングの悪化を抑制できないという問題がある。
特開２００７−５５６０５号公報 「自動車のメカはどうなっているか シャシー／ボディ系」１９９２年１２月１９日初版発行、発行所：株式会社グランプリ出版（４９頁〜５２頁参照）

そこで、本発明は、ＫＰオフセットが長い懸架装置を備える車両が旋回しているときに、駆動力や制動力が発生した場合であっても、操舵フィーリングの悪化を抑制できる操舵装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、ラックアンドピニオン式の操舵機構によって転舵される転舵輪用の懸架装置と、前記操舵機構に付加する補助トルクを発生する電動機を備える電動パワーステアリング装置と、を含んで構成され、車両の旋回時に駆動力又は制動力が発生する場合に、旋回内側となる前記転舵輪が中立位置から移動する移動量と旋回外側となる前記転舵輪が中立位置から移動する移動量の比または差と、前記駆動力又は前記制動力と、に応じて前記補助トルクを補正することを特徴とする車両用操舵装置とした。

本発明によれば、車両が旋回しているときに駆動力又は制動力が発生する場合、旋回内側の転舵輪が中立位置から移動する移動量と旋回外側の転舵輪が中立位置から移動する移動量の比または差と、駆動力又は制動力と、に基づいて、電動パワーステアリング装置の電動機が発生する補助トルクを補正できる。
したがって、旋回する車両に発生する駆動力又は制動力によって運転者が受ける操舵反力を打ち消すように補助トルクを補正することができ、操舵フィーリングの悪化を抑制できる。

また、本発明は、前記懸架装置は、キングピン軸の下方向きの延長線と、前記キングピン軸に対応する前記転舵輪の接地面との交点が、前記転舵輪のタイヤのトレッド面よりも前記車両の車両幅方向内側に位置することを特徴とした。

本発明によれば、キングピン軸の下方向きの延長線と、転舵輪の接地面との交点が、転舵輪のタイヤのトレッド面よりも車両幅方向内側に位置するので、ＫＰオフセットを従来に比較して大きくとることができ、キングピン軸を中心に転舵輪が転舵するとき、転舵輪が自転をするので、据え切り等の低速時の転舵に必要な力を大幅に低減できる。

また、本発明は、前記キングピン軸が、ほぼ鉛直方向であることを特徴とした。

本発明によれば、キングピン角をゼロにして、キャスター角をほぼゼロ近くに、つまり、キングピン軸を、ほぼ鉛直方向にすることができ、転舵時の片側の車体の持ち上がり量を小さくできる。したがって、更に転舵に必要な力を低減できる。

本発明によれば、ＫＰオフセットが長い懸架装置を備える車両が旋回しているときに、駆動力や制動力が発生した場合であっても、操舵フィーリングの悪化を抑制できる操舵装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
なお、以下は、前輪が転舵輪であり、且つ駆動輪である前輪駆動の車両を例にして説明する。そして、本実施形態に係る操舵装置は、前輪の懸架装置と、電動パワーステアリング装置を含んで構成される。

＜懸架装置＞
図１、図２を参照して本実施形態における前輪（転舵輪）用の懸架装置について説明する。
図１は、転舵輪である左前輪のストラット式の懸架装置を後方側から見た概要図であり、図２は、左前輪のストラット式の懸架装置を左外側から見た概要図である。
以下では、左側の前輪（左前輪）１Ｌの懸架装置３０を例に説明するが、右側の前輪１Ｒ（右前輪、図３参照）の懸架装置は、左前輪１Ｌの懸架装置３０と左右対称に構成される。

車両Ｖに備わるストラット式の懸架装置３０は、ストラットアセンブリ３１とロアアーム３３から構成されている。
車軸アセンブリやハブ３６を保持するステアリングナックル３５の、上部側のダンパ保持部３５ａが、ストラットアセンブリ３１のダンパ３１ａの下端と固定接合されている。そして、ステアリングナックル３５の下部側のナックルロアアーム部３５ｃは、左前輪１Ｌの幅よりも更に車両幅方向内側まで延伸され、その端部と、Ａ形のロアアーム３３の先端部分とでロアボールジョイント部３４を構成し、上下方向、後記するキングピン軸Ａ_Ｋ周りの方向に回動自在に接合されている。
ロアアーム３３の車体側の端部は、サスペンションメンバ３７と、ブッシュを用いて上下方向に回動可能に接続されている。サスペンションメンバ３７はボディＢＯに取り付けられている。ちなみに、符号１１は、前輪駆動の車両Ｖに備わる左前輪１Ｌのドライブシャフトを示しており、車軸アセンブリやハブ３６を介して、アクスル中心軸Ａ_ＸＣを回転軸に左前輪１Ｌを駆動する。

ストラットアセンブリ３１は、主に前記したダンパ３１ａ、コイルスプリング３１ｂ、マウント部３１ｄから構成され、マウント部３１ｄがボディＢＯにボルト固定される。マウント部３１ｄには、ベアリング３１ｃが内蔵されている。ベアリング３１ｃの中心と前記ロアボールジョイント部３４の中心を図１に示すように結ぶキングピン軸Ａ_Ｋの周りに、ストラットアセンブリ３１のダンパ３１ａ及びコイルスプリング３１ｂが、ステアリングナックル３５とともに一体に、回動可能になっている。

本実施形態の懸架装置３０において、キングピン軸Ａ_Ｋのキングピン角は、ゼロに設定され、図２に示すように、キャスター角もほぼゼロに設定される。つまり、キングピン軸Ａ_Ｋは、ほぼ鉛直に設定されている。その結果、ストラット軸とキングピン軸Ａ_Ｋがほぼ一致し、ダンパ３１ａの荷重入力軸もストラット軸とほぼ一致する。

そして、キングピン軸Ａ_Ｋの下方向きの延長線と左前輪１Ｌの接地面の交点（キングピン軸延長点Ｐ_Ｃ）は、左前輪１Ｌのタイヤのトレッド面よりも車両Ｖの車両幅方向の内側に位置する構成が好適である。

すなわち、キングピン軸Ａ_Ｋの延長線は、左前輪１Ｌのタイヤの幅よりも車両幅方向内側でほぼ鉛直であり、キングピン軸延長点Ｐ_Ｃとタイヤ接地点Ｐ_Ｗとの差（距離）であるＫＰオフセットＬ_Ｏｆｆは、従来の高々数ｃｍ以下のものが、例えば、数十ｃｍ程度となり、トレールは図２に示すようにほぼゼロとなる。

なお、図１に示すように、その端部にタイロッド９の端部がネジで接続されるステアリングナックルアーム３５ｂは、例えば、ダンパ保持部３５ａのキングピン軸Ａ_Ｋ近傍から後方内側に向けて短く延出している。

以上のような構成は、図１、図２に示すストラット式の懸架装置３０への適用に限定されるものではなく、図示しないダブルウイッシュボーン式やマルチリンク式の懸架装置にも適用可能である。

＜電動パワーステアリング装置＞
図３は、電動パワーステアリング装置の一構成例を示す図である。
電動パワーステアリング装置１１０は、図３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、車両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が接続されている。
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、図示しないステアリングギアボックスに支持されている。

タイロッド９、９の、ラック軸８と反対側の端部は、それぞれがステアリングナックルアーム３５ｂ、３５ｂに、例えばネジで接続されている。
運転者が操向ハンドル３を転舵するとピニオン軸７が回転し、ラック軸８を左右方向に移動させる。タイロッド９はラック軸８と一体に動作し、ステアリングナックルアーム３５ｂを介して、図１に示すステアリングナックル３５、ダンパ３１ａ及びコイルスプリング３１ｂを一体に、キングピン軸Ａ_Ｋの周りに回動させ（キングピン軸Ａ_Ｋの周りに公転させ）、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒをキングピン軸Ａ_Ｋの周りに公転させる（転舵させる）。

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（補助トルク）を電動力として付与する電動機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に連結されているウォームギア５ａ、ウォームホイールギア５ｂ、ピニオン軸７、ラック軸８、ラック歯８ａ、タイロッド９、９などにより、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒを転舵する操舵機構が構成されている。そして、電動機４は、操舵機構に補助トルクを付加することで、操舵機構による左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの転舵を補助する。

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（Ｐ_Ｍ＝ωＴ_Ｍ）に変換するものである。
ここで、ωは電動機４の角速度であり、Ｔ_Ｍは電動機４の発生トルクである。また、発生トルクＴ_Ｍと実際に出力として取り出すことができる出力トルクＴ_Ｍ ^＊との関係は、次式（１）によって表現される。
Ｔ_Ｍ ^＊＝Ｔ_Ｍ−（ｃ_ｍｄθ_ｍ／ｄｔ＋Ｊ_ｍｄ^２θ_ｍ／ｄｔ^２）ｉ^２ ・・・（１）
ここで、ｉはウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂとの減速比である。
式（１）より、出力トルクＴ_Ｍ ^＊と電動機回転角θ_ｍとの関係は、電動機４の回転子の慣性モーメントＪ_ｍと粘性係数ｃ_ｍとによって規定され、車両特性や車両状態に無関係である。

ここで、操向ハンドル３に加えられる操舵トルクをＴｓ、減速機構を介して倍力された電動機４の発生トルク（補助トルク）によりアシスト（補助）するアシスト量Ａ_Ｈの係数を、例えば、車速Ｖ_Ｓの関数として変化するｋ_Ａ（Ｖ_Ｓ）とする。この場合、Ａ_Ｈ＝ｋ_Ａ（Ｖ_Ｓ）×Ｔｓであるから、路面負荷であるピニオントルクＴｐは、次式（２）のように表される。
Ｔｐ＝Ｔｓ＋Ａ_Ｈ
＝Ｔｓ＋ｋ_Ａ（Ｖ_Ｓ）×Ｔｓ ・・・・・・・（２）
これより、操舵トルクＴｓは、次式（３）のように表現される。
Ｔｓ＝Ｔｐ／（１＋ｋ_Ａ（Ｖ_Ｓ）） ・・・・・・・（３）

したがって、操舵トルクＴｓは、ピニオントルクＴｐ（負荷）の１／｛１＋ｋ_Ａ（Ｖ_Ｓ）｝倍に軽減される。例えば、車速Ｖ_Ｓ＝０のときにｋ_Ａ（０）＝２ならば、操舵トルクＴｓは、ピニオントルクＴｐの１／３の軽さに制御され、車速Ｖ_Ｓ＝１００ｋｍ／ｈのときに、ｋ_Ａ（１００）＝０ならば、操舵トルクＴｓは、ピニオントルクＴｐと等しくなり、マニュアルステアリングと同等のしっかりとした重さの操舵トルクの手応え感に制御される。すなわち、車速Ｖ_Ｓに応じて操舵トルクＴｓを制御することにより、低速走行時には軽やかに、高速走行時にはしっかりと安定した操舵トルクの手応え感が付与される。

また、アシスト量Ａ_Ｈは、電動機４の発生トルク（補助トルク）により補助される量であって、電動機４の発生トルク（補助トルク）が大きいほど、アシスト量Ａ_Ｈは大きくなる。

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、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Ｔｐを検出するトルクセンサＳ_Ｔ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Ｖ（図１参照）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、操舵制御ＥＣＵ１３０は、電動機駆動回路２３を介して、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。

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、例えばＲＯＭに格納されるプログラムを実行することで、電動パワーステアリング装置１１０を制御する。

電動機駆動回路２３は、例えば、３相のＦＥＴブリッジ回路のような複数のスイッチング素子を備え、操舵制御ＥＣＵ１３０からのＤＵＴＹ（ＤＵ、ＤＶ、ＤＷ）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Ｉ_ｍ（ＩＵ、ＩＶ、ＩＷ）を検出する機能を備えている。
レゾルバ２５は、電動機４の電動機回転角θ_ｍを検出し、角度信号θを出力するものであり、例えば、磁気抵抗変化を検出するセンサを図示しない回転子の周方向に等間隔の複数の凹凸部を設けた磁性回転体に近接させたものがある。

トルクセンサＳ_Ｔは、ピニオン軸７に加えられるピニオントルクＴｐを検出するものであり、ピニオン軸７の軸方向２箇所に逆方向の異方性となるように磁性膜が被着され、各磁性膜の表面に検出コイルがピニオン軸７に離間して挿入されている。
差動増幅回路２１は、検出コイルがインダクタンス変化として検出した２つの磁性膜の透磁率変化の差分を増幅し、トルク信号Ｔを出力するものである。

舵角センサ２６は、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの移動量を検出するためのセンサで、例えば、ラック軸８の動作量を検出するラック位置センサで構成される。舵角センサ２６は操舵制御ＥＣＵ１３０と信号線で接続され、ラック軸８の動作量を検出信号として操舵制御ＥＣＵ１３０に入力する。
左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの移動量については後記する。

車速センサＳ_Ｖは、車速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ＶＳを出力する。

スロットル開度センサ２７は、図示しないスロットルの開度を検出するセンサであり、操舵制御ＥＣＵ１３０は、スロットル開度センサ２７の検出値によって、スロットルの開度を取得できる。
そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、スロットルの開度に基づいて駆動力を算出できる構成が好適である。

ブレーキ操作量センサ２８は、例えば図示しないブレーキペダルの操作量を検出するためのセンサで、図示しないブレーキペダルのストロークを検出するストロークセンサなどで構成される。
操舵制御ＥＣＵ１３０は、ブレーキ操作量センサ２８の検出値によって、ブレーキペダルの操作量（ブレーキ操作量）を取得できる。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ブレーキ操作量に基づいて制動力を算出できる構成が好適である。

なお、操舵制御ＥＣＵ１３０、電動機駆動回路２３および各センサにはバッテリなどの電源から電力が供給され（図示せず）、駆動する。

操舵制御ＥＣＵ１３０は、トルクセンサＳ_Ｔが出力するトルク信号Ｔと、車速センサＳ_Ｖが出力する車速信号ＶＳに基づいて、出力トルクＴ_Ｍ ^＊の目標信号の基準となるベース信号Ｄ_Ｔを生成する。
操舵制御ＥＣＵ１３０がベース信号Ｄ_Ｔを生成する技術は公知の技術であり、詳細な説明は省略する。

そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、電動機４を駆動する制御信号を、生成したベース信号Ｄ_Ｔに基づいて生成して電動機駆動回路２３に入力し、電動機駆動回路２３は電動機４を駆動する。操舵制御ＥＣＵ１３０は、このように電動機駆動回路２３を介して電動機４を駆動し、操舵機構に付加して操向ハンドル３による操舵力を軽減する補助トルクを発生させる。

なお、図３にはラックアンドピニオン式の電動パワーステアリング装置１１０が図示されているが、これに限定されるものではない。例えば、ステアバイワイヤ式のラックアンドピニオン機構を用いない構成であっても、本実施形態に適用可能である。

＜懸架装置の動作＞
図４は、左前輪のストラット式の懸架装置の模式図で、（ａ）は、後方側から見た模式図、（ｂ）は、上方から見た模式図である。
図４の（ａ）、（ｂ）で説明すると、左前輪１Ｌは、ほぼ鉛直のキングピン軸Ａ_Ｋの周りに回動して（公転して）転舵する。本実施形態に係る懸架装置３０は、ＫＰオフセットＬ_Ｏｆｆが数十ｃｍと大きいので、左前輪１Ｌがアクスル中心軸Ａ_ＸＣを中心に接地面上を転がりながら（自転しながら）転舵することになり、据え切り操舵時であっても、接地面による左前輪１Ｌのタイヤの捻れを小さくすることができ、左前輪１Ｌが転舵するときに必要な力を大幅に低減できる。
したがって、例えば、図３に示す電動パワーステアリング装置１１０の電動機４を小型化することができ、電動パワーステアリング装置１１０を小型・軽量化できる。

図５は、車両が左旋回しているときの左前輪と右前輪を示す模式図である。
例えば車両Ｖが左旋回するとき、運転者は操向ハンドル３（図３参照）を左方に転舵し
、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒを、所定の移動量で左方向に転舵させる。

左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの移動量は、運転者が操向ハンドル３（図３参照）を操作せず、車両Ｖ（図１参照）が直進するときの左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの状態を中立位置として、その中立位置からキングピン軸Ａ_Ｋの周りに回動して移動した移動量としている。具体的に移動量は、運転者が操向ハンドル３（図３参照）を転舵したときに左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒがキングピン軸Ａ_Ｋの周りに回動する角度（転舵角）θ_Ｌ、θ_Ｒで示される。

そして、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの転舵角θ_Ｌ、θ_Ｒは、例えば、舵角センサ２６（図３参照）が検出するラック軸８（図３参照）の動作量に基づいて、操舵制御ＥＣＵ１３０（図３参照）が算出する構成が好適である。
例えば、ラック軸８の動作量と、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの転舵角θ_Ｌ、θ_Ｒの関係を予め実験等で求めておき、操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる図示しない記憶部にマップとして記憶しておけばよい。

操舵制御ＥＣＵ１３０（図３参照）は、舵角センサ２６（図３参照）が検出するラック軸８（図３参照）の動作量に対応してマップを参照し、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの転舵角θ_Ｌ、θ_Ｒを算出できる。本実施形態においては、このように算出した転舵角θ_Ｌ、θ_Ｒを左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの移動量とする。
なお、アッカーマン特性により、例えば車両Ｖが左旋回をする場合、旋回内側となる左前輪１Ｌの移動量（転舵角）θ_Ｌと、旋回外側となる右前輪１Ｒの移動量（転舵角）θ_Ｒとの間には、θ_Ｌ＞θ_Ｒの関係が成り立つ。
同様に右旋回する車両Ｖの場合は、θ_Ｒ＞θ_Ｌの関係が成り立つ。
すなわち、「旋回内側の転舵輪の移動量＞旋回外側の転舵輪の移動量」の関係が成り立つ。

このように、例えば車両Ｖが左旋回をしているときに、運転者がアクセル操作するなどして左前輪１Ｌと右前輪１Ｒに駆動力が発生すると、駆動力によって左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの回転（自転）が促進され、例えば、左前輪１Ｌには、キングピン軸Ａ_Ｋの周りにＰＫオフセットＬ_Ｏｆｆを半径とするモーメントＭ_Ｌが発生し、右前輪１Ｒには、キングピン軸Ａ_Ｋの周りにＰＫオフセットＬ_Ｏｆｆを半径とするモーメントＭ_Ｒが発生する。
そして、左前輪１Ｌに発生するモーメントＭ_Ｌは、左前輪１Ｌを、キングピン軸Ａ_Ｋの周りに右回転に公転させるように作用し、右前輪１Ｒに発生するモーメントＭ_Ｒは、右前輪１Ｒを、キングピン軸Ａ_Ｋの周りに左回転に公転させるように作用する。

したがって、例えば車両Ｖが左旋回している場合、左前輪１Ｌに駆動力が発生すると左前輪１Ｌには移動量θ_Ｌを小さくするように作用するモーメントＭ_Ｌが発生し、右前輪１Ｒに駆動力が発生すると右前輪１Ｒには移動量θ_Ｒを大きくするように作用するモーメントＭ_Ｒが発生することになる。
なお、車両Ｖが右旋回している場合に駆動力が発生しているとき、左前輪１Ｌに発生するモーメントＭ_Ｌは、左前輪１Ｌの移動量θ_Ｌを大きくするように作用し、右前輪１Ｒに発生するモーメントＭ_Ｒは、右前輪１Ｒの移動量θ_Ｒを小さくするように作用する。

以上のように、転舵している状態の転舵輪に駆動力が発生すると、旋回外側の転舵輪には移動量を大きくするように作用するモーメントが発生し、旋回内側の転舵輪には移動量を小さくするように作用するモーメントが発生する。

なお、車両Ｖが旋回中に、例えば運転者がブレーキ操作をして転舵輪に制動力が発生する場合にも、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒには、それぞれキングピン軸Ａ_Ｋを回転中心とし、ＰＫオフセットＬ_Ｏｆｆを回転半径とするモーメントＭ_Ｌ、Ｍ_Ｒが発生する。

そして、転舵している状態の左前輪１Ｌ、右前輪１ＲにモーメントＭ_Ｌ、モーメントＭ_Ｒが発生すると、このモーメントＭ_Ｌ、モーメントＭ_Ｒが操舵反力となって操向ハンドル３（図３参照）を介して運転者に伝達され、運転者は操舵フィーリングの悪化を感じる。

そこで本実施形態においては、転舵している状態の左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒに駆動力又は制動力が発生した場合、操舵制御ＥＣＵ１３０（図３参照）は、電動パワーステアリング装置１１０の電動機４（図３参照）が発生する補助トルクを好適に補正して操舵反力を打ち消し、操舵フィーリングの悪化を抑制する構成とした。

例えば、電動パワーステアリング装置１１０に備わる操舵制御ＥＣＵ１３０（図３参照）が、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒ（図３参照）が転舵していること、及び左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒに駆動力又は制動力が発生していることを検出し、駆動力又は制動力に基づいた補正値を算出する。
そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ベース信号Ｄ_Ｔを補正値で補正し、補正したベース信号Ｄ_Ｔに基づいて電動機４（図３参照）を駆動して操舵反力を打ち消す構成とする。

左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒ（図３参照）には、駆動力又は制動力が大きいほど、大きなモーメントＭ_Ｌ、モーメントＭ_Ｒが発生する。したがって、操舵制御ＥＣＵ１３０（図３参照）は、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒに発生する駆動力又は制動力が大きいほど、大きな補正値を算出し、ベース信号Ｄ_Ｔを大きく補正する構成が好適である。この構成によって、電動機４（図３参照）が発生する補助トルクを大きく補正することができ、操舵反力を効果的に打ち消すことができる。
そこで、本実施形態における補正値は、駆動力又は制動力に比例する値とした。

図３に示すように、操舵制御ＥＣＵ１３０にはスロットル開度センサ２７が接続され、操舵制御ＥＣＵ１３０は、スロットルの開度を取得できる。したがって、例えばスロットルの開度に対する駆動力を予め実験等で計測しておき、マップとして操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる図示しない記憶部に記憶しておく構成とすればよい。
操舵制御ＥＣＵ１３０は、取得したスロットルの開度に基づいてマップを参照し、駆動力を算出できる。

また、図３に示すように、操舵制御ＥＣＵ１３０には、例えばストロークセンサなどのブレーキ操作量センサ２８が接続され、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ブレーキ操作量を取得できる。したがって、例えば予めブレーキ操作量に対する制動力を実験等で計測しておき、マップとして操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる図示しない記憶部に記憶しておく構成とすればよい。
操舵制御ＥＣＵ１３０は、取得したブレーキ操作量に基づいてマップを参照し、制動力を算出できる。

本実施形態において、操舵制御ＥＣＵ１３０は、以上のように算出する駆動力又は制動力を利用して補正値を算出する構成とした。

また、補正値は、左前輪１Ｌと右前輪１Ｒの移動量θ_Ｌ、θ_Ｒ（図５参照）に対応した値が好適であることが実験によって明らかになり、本実施形態における補正値は、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの移動量θ_Ｌ、θ_Ｒの比である転舵比に比例する値とした。
そして、本実施形態における転舵比は、左旋回する車両Ｖ（図５参照）においては、左前輪１Ｌの移動量θ_Ｌに対する右前輪１Ｒの移動量θ_Ｒの比（θ_Ｒ／θ_Ｌ）とし、右旋回する車両Ｖにおいては、右前輪１Ｒの移動量θ_Ｒに対する左前輪１Ｌの移動量θ_Ｌの比（θ_Ｌ／θ_Ｒ）とした。

すなわち、本実施形態における転舵比は、「旋回外側の転舵輪の移動量／旋回内側の転舵輪の移動量」とした。
なお、前記したように、「旋回内側の転舵輪の移動量＞旋回外側の転舵輪の移動量」の関係が成り立つことから、本実施形態における転舵比は１より小さい値となる。

そして、操舵制御ＥＣＵ１３０（図３参照）は、駆動力又は制動力に転舵比を積算して、補正値を算出する構成とした。

なお、「旋回外側の転舵輪の移動量／旋回内側の転舵輪の移動量」からなる転舵比の代わりに、例えば、旋回内側の転舵輪の移動量と旋回外側の転舵輪の移動量の差、すなわち「旋回内側の転舵輪の移動量−旋回外側の転舵輪の移動量」を、駆動力又は制動力に積算して補正値を算出する構成であってもよい。

さらに、本実施形態においては、補正値に所定の係数を積算する構成とした。
所定の係数は、転舵している状態の左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒ（図５参照）に駆動力や制動力が発生した場合に、良好な操舵フィーリングが得られる補助トルクを電動機４（図３参照）が発生するように、ベース信号Ｄ_Ｔを補正する補正値を得るための係数である。
このような係数は、例えば車両Ｖ（図５参照）の構成によって決定される固有値であり、予め実験等によって求め、例えば操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる図示しない記憶部に記憶しておけばよい。

なお、係数は定数であってもよいし、例えば転舵比、駆動力、制動力等に対応して変化する変数であってもよい。
係数が、転舵比、駆動力、制動力等に対応して変化する変数の場合、転舵比、駆動力、制動力等に対応する係数を予め実験等で求め、操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる図示しない記憶部にマップとして記憶しておけばよい。操舵制御ＥＣＵ１３０は、算出した転舵比、駆動力、制動力に基づいてマップを参照し、係数を算出できる。

そして、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒ（図５参照）が転舵した状態で駆動力が発生する場合、操舵制御ＥＣＵ１３０は、発生した駆動力に、転舵比と係数を積算して補正値を算出する。
また、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒが転舵した状態で制動力が発生する場合、操舵制御ＥＣＵ１３０は、発生した制動力に、転舵比と係数を積算して補正値を算出する。

以上のように、本実施形態に係る操舵制御ＥＣＵ１３０（図３参照）は、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒ（図３参照）が転舵しているときに発生する駆動力又は制動力に対応した補正値を算出してベース信号Ｄ_Ｔを補正する。そして、補正値で補正したベース信号Ｄ_Ｔに基づいて電動機４（図３参照）を駆動し、電動パワーステアリング装置１１０（図３参照）に発生する補助トルクで、操向ハンドル３（図３参照）を介して運転者に伝達される操舵反力を打ち消す。

このように、本実施形態においては、転舵した状態の左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒ（図３参照）に駆動力又は制動力が発生した場合、電動パワーステアリング装置１１０（図３参照）に発生する補助トルクを好適に補正し、操向ハンドル３（図３参照）を介して運転者に伝達される操舵反力を打ち消して操舵フィーリングの悪化を抑制できるという優れた効果を奏する。

図６は、操舵制御ＥＣＵが補正値を算出する手順を示すフローチャートである。以下、主に図６を参照して、操舵制御ＥＣＵ１３０（図３参照）が補正値を算出する手順を説明する（適宜図１〜図５参照）。
以下、補正値を算出する手順を「補正値算出手順」と称する。

補正値算出手順は、例えば、操舵制御ＥＣＵ１３０が実行するプログラムにサブルーチンとして組み込まれ、操舵制御ＥＣＵ１３０が、ベース信号Ｄ_Ｔを生成する処理に継続して実行する構成とすればよい。

操舵制御ＥＣＵ１３０は、補正値算出手順の実行を開始すると、車両Ｖが直進しているか否かを判定する（ステップＳ１）。すなわち、操舵制御ＥＣＵ１３０は、舵角センサ２６が検出する検出信号に基づいて、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの移動量（転舵角）θ_Ｌ、θ_Ｒを取得する。そして、移動量θ_Ｌ、θ_Ｒが所定値より大きいときは、車両Ｖが旋回している、すなわち車両Ｖが直進していないと判定し（ステップＳ１→Ｎｏ）、移動量θ_Ｌ、θ_Ｒが所定値以下のときは、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒが中立位置にある、すなわち車両Ｖが直進していると判定する（ステップＳ１→Ｙｅｓ）。

なお、操舵制御ＥＣＵ１３０が車両Ｖの直進を判定するための移動量θ_Ｌ、θ_Ｒの所定値は、車両Ｖの性能等によって適宜設定すればよい。
車両Ｖが直進しているとき（ステップＳ１→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は補正値算出手順を終了する。例えば、補正値算出手順がサブルーチンで実行されている場合、操舵制御ＥＣＵ１３０は、メインルーチンの実行に戻る。

車両Ｖが直進していないとき（ステップＳ１→Ｎｏ）、すなわち車両Ｖが旋回しているとき、操舵制御ＥＣＵ１３０は転舵比を算出する（ステップＳ２）。
前記したように、操舵制御ＥＣＵ１３０は、舵角センサ２６が検出する検出信号に基づいて、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの移動量θ_Ｌ、θ_Ｒを算出し、例えば車両Ｖが左旋回をしているときは、（θ_Ｒ／θ_Ｌ）を転舵比とし、右旋回をしているときは、（θ_Ｌ／θ_Ｒ）を転舵比とする。
すなわち、操舵制御ＥＣＵ１３０は、（旋回外側の操舵輪の転舵角／旋回内側の操舵輪の転舵角）を転舵比とする。

操舵制御ＥＣＵ１３０は、車両Ｖに制動力が発生しているか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的に、操舵制御ＥＣＵ１３０は、ブレーキ操作量センサ２７の検出値に基づいてブレーキ操作量を取得し、取得したブレーキ操作量に対応した制動力を算出する。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、算出した制動力が所定値より大きい場合に制動力が発生していると判定する。
このときの制動力の所定値は、車両Ｖのブレーキ特性等に基づいて適宜設定すればよい。

制動力が発生していると判定した場合（ステップＳ３→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、「制動力×転舵比×係数」で補正値を算出する（ステップＳ４）。
そして操舵制御ＥＣＵ１３０は、算出した補正値でベース信号Ｄ_Ｔを補正する（ステップＳ７）。
なお、例えば制動力と転舵比に対応した補正値を予め実験等で求めておいて、操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる図示しない記憶部にマップとして記憶しておく構成であってもよい。この場合、操舵制御ＥＣＵ１３０は、算出した制動力と転舵比に基づいてマップを参照し、補正値を算出できる。

操舵制御ＥＣＵ１３０が、算出した補正値でベース信号Ｄ_Ｔを補正する方法は限定されるものではない。
例えば、ベース信号Ｄ_Ｔに補正値を積算する方法やベース信号Ｄ_Ｔに補正値を加算する方法など、演算によってベース信号Ｄ_Ｔを補正する方法であってもよい。
又は、例えばベース信号Ｄ_Ｔと補正値に対応した「補正されたベース信号Ｄ_Ｔ」を、予め実験等で求めておき、操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる図示しない記憶部にマップとして記憶しておく構成であってもよい。
この場合、操舵制御ＥＣＵ１３０は、算出したベース信号Ｄ_Ｔと補正値に基づいてマップを参照し、「補正されたベース信号Ｄ_Ｔ」を算出できる。このように、操舵制御ＥＣＵ１３０が、「補正されたベース信号Ｄ_Ｔ」を算出することで、ベース信号Ｄ_Ｔを補正値で補正したとみなすことができる。

一方、ステップＳ３で制動力が発生していないと判定した場合（ステップＳ３→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、車両Ｖに駆動力が発生しているか否かを判定する（ステップＳ５）。具体的に、操舵制御ＥＣＵ１３０はスロットル開度センサ２８の検出値に基づいてスロットルの開度を取得し、さらに取得したスロットルの開度に対応した駆動力を算出する。そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、算出した駆動力が所定値より大きい場合に駆動力が発生していると判定する。
このときの駆動力の所定値は、車両Ｖのエンジン特性等に基づいて適宜設定すればよい。

駆動力が発生していると判定した場合（ステップＳ５→Ｙｅｓ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、「駆動力×転舵比×係数」で補正値を算出し（ステップＳ６）、制御をステップＳ７に進める。
なお、例えば駆動力と転舵比に対応した補正値を予め実験等で求めておいて、操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる図示しない記憶部にマップとして記憶しておく構成であってもよい。この場合、操舵制御ＥＣＵ１３０は、算出した駆動力と転舵比に基づいてマップを参照し、補正値を算出できる。

一方、ステップＳ５で駆動力が発生していないと判定した場合（ステップＳ５→Ｎｏ）、操舵制御ＥＣＵ１３０は、補正値算出手順を終了する。

そして、操舵制御ＥＣＵ１３０は、補正値で補正したベース信号Ｄ_Ｔに基づいた制御信号で電動機４を駆動し、転舵した状態の左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒに発生するモーメントＭ_Ｌ、モーメントＭ_Ｒによる操舵反力を打ち消す補助トルクを、電動パワーステアリング装置１１０に発生させる。

このような構成によって、旋回している車両Ｖ（図１参照）に駆動力又は制動力が発生する場合であっても、運転者が操舵フィーリングの悪化を感じることがなくなるという優れた効果を奏する。

また、本実施形態においては、操舵制御ＥＣＵ１３０（図３参照）が生成するベース信号Ｄ_Ｔを補正するとしたが、これは限定されるものではない。
図３に示す電動パワーステアリング装置１１０には、操舵機構が有する粘性を補償し、操舵機構の中立位置への収斂性を補償するためにステアリングダンパ機能が備わっている。
このようなステアリングダンパ機能は、操舵制御ＥＣＵ１３０が生成するベース信号Ｄ_Ｔをダンパ補償値で補正して実現しているが、例えば、このダンパ補償値を補正値で補正する構成であってもよい。

図５に示すように、左旋回する車両Ｖの旋回外側になる右前輪１Ｒに発生するモーメントＭ_Ｒは、移動量θ_Ｒを大きくするように作用する。すなわち、中立位置から離れる方向に右前輪１Ｒを転舵するように作用する。
一方、旋回内側になる左前輪１Ｌに発生するモーメントＭ_Ｌは、移動量θ_Ｌを小さくするように作用する。すなわち、中立位置に近づく方向に左前輪１Ｌを転舵するように作用する。

したがって、例えば右前輪１Ｒに発生するモーメントＭ_Ｒが左前輪１Ｌに発生するモーメントＭ_Ｌより大きい場合には、中立位置から離す方向の力が操舵機構に作用することになる。そこで、ダンパ補償値を好適に補正することで、操舵機構を中立位置に収斂させるステアリングダンパ機能を好適に作用させ、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒに発生するモーメントＭ_Ｌ、Ｍ_Ｒの影響を吸収することができる。

このようにダンパ補償値を補正する補償値は、例えば、補正する前のダンパ補償値、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの移動量θ_Ｌ、θ_Ｒ、駆動力又は制動力などに対応した値として予め実験等で求め、マップとして操舵制御ＥＣＵ１３０に備わる図示しない記憶部に記憶しておけばよい。
操舵制御ＥＣＵ１３０は、ダンパ補償値、左前輪１Ｌ、右前輪１Ｒの移動量θ_Ｌ、θ_Ｒ、駆動力又は制動力に対応してマップを参照し、補償値を算出できる。
そして、算出した補償値でダンパ補償値を補正することで、ベース信号Ｄ_Ｔを補正する場合と同等の効果を得ることができる。

転舵輪である左前輪のストラット式の懸架装置を後方側から見た概要図である。 左前輪のストラット式の懸架装置を左外側から見た概要図である。 電動パワーステアリング装置の一構成例を示す図である。 左前輪のストラット式の懸架装置の模式図で、（ａ）は、後方側から見た模式図、（ｂ）は、上方から見た模式図である。 車両が左旋回しているときの左前輪と右前輪を示す模式図である。 操舵制御ＥＣＵが補正値を算出する手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１Ｌ 左前輪（転舵輪）
１Ｒ 右前輪（転舵輪）
４ 電動機
５ａ ウォームギア（操舵機構）
５ｂ ウォームホイールギア（操舵機構）
７ ピニオン軸（操舵機構）
８ ラック軸（操舵機構）
８ａ ラック歯（操舵機構）
９ タイロッド（操舵機構）
３０ 懸架装置（操舵装置）
１１０ 電動パワーステアリング装置（操舵装置）
Ａ_Ｋ キングピン軸
Ｖ 車両
Ａ_ＸＣ アクスル中心軸
Ｌ_Ｏｆｆ ＫＰオフセット
Ｐ_Ｗ タイヤ接地点
Ｐ_Ｃ キングピン軸延長点

Claims (3)

1. ラックアンドピニオン式の操舵機構によって転舵される転舵輪用の懸架装置と、
   前記操舵機構に付加する補助トルクを発生する電動機を備える電動パワーステアリング装置と、を含んで構成され、
   車両の旋回時に駆動力又は制動力が発生する場合に、
   旋回内側となる前記転舵輪が中立位置から移動する移動量と旋回外側となる前記転舵輪が中立位置から移動する移動量の比または差と、前記駆動力又は前記制動力と、に応じて前記補助トルクを補正することを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記懸架装置は、キングピン軸の下方向きの延長線と、前記キングピン軸に対応する前記転舵輪の接地面との交点が、前記転舵輪のタイヤのトレッド面よりも前記車両の車両幅方向内側に位置す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. 前記キングピン軸が、ほぼ鉛直方向であることを特徴とする請求項２に記載の車両用操舵装置。

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