JP2012011912A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カウンターステア操作を行っている運転者の操舵フィーリングを向上させる。
【解決手段】車両用操舵装置は、車両に搭載され、操舵ハンドルに付与すべき目標操舵反力を操舵角及び車速に基づいて設定し、目標操舵反力を付与する反力制御を行う車両用操舵装置であって、車両がカウンターステア状態である場合には、目標操舵反力を補正する補正手段とを備える。補正手段は、操舵角に応じて目標操舵反力を規定する目標操舵反力マップにおいて、目標操舵反力Ｓが基準値（例えばゼロ）となる基準操舵角ＭＡ１を、特定手段によって特定された車体スリップ角θｓに一致するように変更することにより、目標操舵反力を補正する。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両用操舵装置の技術分野に関する。

この種の車両用操舵装置として、操舵ハンドルに付与すべき目標操舵反力（或いは「目標操舵トルク」）を操舵角及び車速に基づいて設定し、この目標操舵反力を操舵ハンドルに付与する反力制御を行う電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）が知られている（例えば特許文献１参照）。このような反力制御を行うことで、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。

米国特許第５１９８９８１号明細書 特開平０６−０５６０４６号公報

例えば、車両がオーバーステア状態になった場合には、オーバーステア状態を抑制するために、運転者は操舵ハンドルを旋回方向とは逆方向に操作するカウンターステア操作を行うことがある。カウンターステア操作は、基本的には、操舵角を、操舵ハンドルの中立位置に相当する角度（例えばゼロ度）とは異なる角度で維持するように行われる。

前述した特許文献１に開示された技術では、例えば、カウンターステア操作が行われている場合であっても、カウンターステア操作が行われていない通常時と同様に目標操舵反力が設定されるため、カウンターステア操作を行っている運転者の操舵フィーリングを向上させることが困難になるおそれがあるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば前述した問題点に鑑みなされたものであり、例えばカウンターステア操作を行っている運転者の操舵フィーリングを向上させることが可能な車両用操舵装置を提供することを課題とする。

本発明の車両用操舵装置は上記課題を解決するために、車両に搭載され、操舵ハンドルに付与すべき目標操舵反力を操舵角及び車速に基づいて設定し、前記目標操舵反力を付与する反力制御を行う車両用操舵装置であって、前記車両がカウンターステア状態である場合には、前記目標操舵反力を補正する補正手段を備える。

本発明の車両用操舵装置によれば、目標操舵反力（即ち、操舵ハンドルに付与すべき操舵反力の目標値）が操舵角及び車速に基づいて設定され、反力制御により目標操舵反力が操舵ハンドルに付与される。

本発明では特に、補正手段は、車両がカウンターステア状態である場合には、目標操舵反力を補正する。具体的には、例えば、補正手段は、操舵角に応じて目標操舵反力を規定する目標操舵反力マップにおいて、目標操舵反力が基準値（例えばゼロ）となる基準操舵角を変更することにより、目標操舵反力を補正する。尚、車両がカウンターステア状態であるとは、車両の旋回時において、操舵ハンドルが旋回方向とは逆方向に操作された状態を意味する。

よって、例えば、車両がカウンターステア状態であるか否かによらず目標操舵反力の大きさが操舵角に応じて所定の値に設定される場合と比較して、カウンターステア操作を行っている運転者が感じる操舵反力を小さくすることができ、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。

本発明の車両用操舵装置の一態様では、前記車両の車体スリップ角を特定する特定手段を更に備え、前記補正手段は、前記車両がカウンターステア状態である場合には、前記特定された車体スリップ角に応じて前記目標操舵反力を補正する。

この態様によれば、例えば、補正手段は、操舵角に応じて目標操舵反力を規定する目標操舵反力マップにおいて、目標操舵反力が基準値（例えばゼロ）となる基準操舵角を、特定手段によって特定された車体スリップ角に一致するように変更することにより、目標操舵反力を補正する。即ち、操舵角が車体スリップ角に一致する場合に目標操舵反力が基準値（例えばゼロ）となるように、目標操舵反力を補正する。よって、例えば、車両がカウンターステア状態であるか否かによらず目標操舵反力の大きさが操舵角に応じて所定の値に設定される場合と比較して、カウンターステア操作を行っている運転者が感じる操舵反力を小さくすることができ、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。

前述した特定手段を備える態様では、前記補正手段は、前記目標操舵反力が基準値となる基準操舵角を、前記特定された車体スリップ角に一致するように変更することにより、前記目標操舵反力を補正してもよい。

この場合には、操舵角が車体スリップ角に一致する場合に目標操舵反力が基準値（例えばゼロ）となるので、カウンターステア操作を行っている運転者が感じる操舵反力を小さくすることができる。よって、運転者の操舵フィーリングを確実に向上させることができる。

本発明の車両用操舵装置の他の態様では、前記補正手段は、前記車両がカウンターステア状態である場合の前記目標操舵反力が、前記車両がカウンターステア状態でない場合の前記目標操舵反力よりも小さくなるように、前記目標操舵反力を補正する。

この態様によれば、例えば、車両がカウンターステア状態である場合と車両がカウンターステア状態でない場合とで目標操舵反力が同じ場合と比較して、カウンターステア操作を行っている運転者が感じる操舵反力を確実に小さくすることができる。よって、運転者の操舵フィーリングを確実に向上させることができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。

第１実施形態に係る車両用操舵装置を備えた車両の全体構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係るコントローラの構成を概念的に示すブロック図である。 第１実施形態における目標操舵反力を規定するマップである。 カウンターステア状態である車両を示す模式図である。 第１実施形態における目標操舵反力の補正を説明するための説明図である。

以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る車両用操舵装置について、図１から図５を参照して説明する。

先ず、本実施形態に係る車両用操舵装置を備えた車両の全体構成について、図１を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る車両用操舵装置を備えた車両の全体構成を示すブロック図である。

図１において、本実施形態に係る車両用操舵装置を備えた車両１０は、ステアリングホイール１１と、ステアリングシャフト１２と、モータ１３と、ラックアンドピニオン部１４と、タイロッド１５と、ナックルアーム１６と、前輪１７ｆと、操舵角センサ２１と、トルクセンサ２２と、車速センサ２３と、車体スリップ角センサ２４と、コントローラ１００とを備えている。

ステアリングホイール１１（以下、単に「ステアリング１１」と適宜称する）は、本発明に係る「操舵ハンドル」の一例であり、車両１０を旋回等させるために運転者によって操作される。ステアリング１１は、ステアリングシャフト１２を介して、ラックアンドピニオン部１４に接続されている。ステアリングシャフト１２には、操舵角センサ２１、トルクセンサ２２及びモータ１３が設けられている。

操舵角センサ２１は、運転者によるステアリング１１の操作に対応する操舵角を検出する。操舵角センサ２１は、検出した操舵角に対応する検出信号をコントローラ１００に供給する。

トルクセンサ２２は、ステアリングシャフト１２に作用するトルクを検出する。トルクセンサ２２は、検出したトルクに対応する検出信号をコントローラ１００に供給する。

車速センサ２３は、車両１０の車速を検出し、検出した車速に対応する検出信号をコントローラ１００に供給する。

車体スリップ角センサ２４は、車両１０の車体スリップ角を検出し、検出したスリップ角に対応する検出信号をコントローラ１００に供給する。車体スリップ角センサー２４は、例えば、旋回時における車両１０の走行姿勢を安定させるためのＶＳＣ（Vehicle Stability Control）装置の一部として設けられている。

モータ１３は、減速機や電動モータなどによって構成されており、コントローラ１００による制御下で、ステアリングシャフト１２にトルクを付与する。尚、以下では、モータ１３がステアリングシャフト１２に付与するトルクを「アシストトルク」と適宜称する。

ラックアンドピニオン部１４は、ラックやピニオンによって構成されており、ステアリングシャフト１２から回転が伝達されて動作する。ラックアンドピニオン部１４には、タイロッド１５及びナックルアーム１６が連結されており、ナックルアーム１６には、前輪１７ｆが連結されている。この場合、タイロッド１５及びナックルアーム１６がラックアンドピニオン部１４によって動作されることにより、ナックルアーム１６に連結された前輪１７ｆが転舵されることとなる。

コントローラ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。コントローラ１００は、操舵角センサ２１、トルクセンサ２２、車速センサ２３及び車体スリップ角センサ２４の各々から供給される検出信号に基づいて、ステアリング１１に目標操舵反力が付与されるように、モータ１３を制御する反力制御を行う。即ち、反力制御では、モータ１３がステアリングシャフト１２に付与するアシストトルクは、ステアリング１１に目標操舵反力が付与されるようにコントローラ１００によって制御される。

図２は、コントローラ１００の構成を概念的に示すブロック図である。

コントローラ１００は、目標操舵反力設定部１１０及び車体スリップ角特定部１２０を備えている。尚、車体スリップ角特定部１２０は、本発明に係る「特定手段」の一例である。

車体スリップ角特定部１２０は、車体スリップ角センサ２４から供給される検出信号に基づいて、車両１０の車体スリップ角を特定する。

目標操舵反力設定部１１０は、ステアリング１１に付与すべき目標操舵反力を、基本的には、操舵角センサ２１及び車速センサ２３の各々から供給される検出信号に基づいて設定する。より具体的には、目標操舵反力設定部１１０は、図３に示されるグラフのような目標操舵反力マップに基づいて、ステアリング１１に付与すべき目標操舵反力Ｓを設定する。目標操舵反力マップは、目標操舵反力Ｓを操舵角ＭＡ及び車速Ｖに応じて規定するマップである。尚、図３では、目標操舵反力マップにおける操舵角ＭＡと目標操舵反力Ｓとの関係のみを示し、車速Ｖと目標操舵反力Ｓとの関係の図示を省略している。目標操舵反力マップは、コントローラ１００のＲＯＭ又はＲＡＭに記憶されている。

目標操舵反力設定部１１０は、車両１０がカウンターステア状態である場合には、車体スリップ角に応じて目標操舵反力を補正する補正部１１１を有している。

次に、本実施形態に係る車両用操舵装置における目標操舵反力の補正について、図４及び図５を参照して説明する。

図４は、カウンターステア状態である車両１０を示す模式図である。

図４において、車両１０が、例えば、旋回中心ＲＣを中心とする旋回半径Ｒ（即ち、旋回中心ＲＣから車両１０の重心Ｇまでの距離）の円周に沿うように旋回する際にオーバーステア状態となった場合、運転者によるカウンターステア操作が行われ、車両１０は、前輪１７ｆが車両１０の旋回方向とは逆方向に転舵されたカウンターステア状態となる。この状態における車体スリップ角θｓは、車体スリップ角センサ２４によって検出され、車体スリップ角特定部１２０によって特定される。

本実施形態では特に、目標操舵反力設定部１１０（図２参照）は、車両１０がカウンターステア状態である場合には、車体スリップ角特定部１２０によって特定された車体スリップ角θｓに応じて目標操舵反力を補正する。具体的には、車両１０がカウンターステア状態である場合には、目標操舵反力設定部１１０の補正部１１１が、図５に示すように、目標操舵反力マップにおいて、目標操舵反力Ｓがゼロとなる基準操舵角ＭＡ１を、車体スリップ角θｓに一致するように変更することにより、目標操舵反力Ｓを補正する。即ち、操舵角ＭＡが車体スリップ角θｓに一致する場合に目標操舵反力Ｓがゼロとなるように、目標操舵反力Ｓを補正する。言い換えれば、目標操舵反力設定部１１０は、操舵角ＭＡと車体スリップ角θｓとの差分を新たな操舵角ＭＡとして、図３に示された目標操舵反力マップに基づいて、目標操舵反力Ｓを設定する。これにより、車両１０がカウンターステア状態である場合の目標操舵反力Ｓは、車両１０がカウンターステア状態でない場合の目標操舵反力Ｓよりも小さくなる。

よって、例えば、車両１０がカウンターステア状態であるか否かによらず目標操舵反力Ｓの大きさが操舵角ＭＡに応じて所定の値に設定される場合と比較して、カウンターステア操作を行っている運転者が感じる操舵反力を小さくすることができる。ここで仮に、何らの対策も施さず、車両１０がカウンターステア状態である場合にも、図３に示された目標操舵反力マップに基づいて目標操舵反力Ｓを設定する場合には、車体スリップ角θｓとほぼ等しい大きさのカウンターステア操作による操舵角に対応して、比較的大きな目標操舵反力が設定されてしまうことになる。このため、運転者の操舵フィーリングが悪化してしまうおそれがある。しかるに、本実施形態では、車両１０がカウンターステア状態である場合には目標操舵反力が補正部１１１によって前述したように補正されるので、運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用操舵装置によれば、車両１０がカウンターステア状態である場合には、補正部１１１によって目標操舵反力が補正されるので、カウンターステア操作を行っている運転者の操舵フィーリングを向上させることができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両用操舵装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト、１３…モータ、１７ｆ…前輪、２１…操舵角センサ、２２…トルクセンサ、２３…車速センサ、２４…車体スリップ角、１００…コントローラ、１１０…目標反力設定部、１１１…補正部、１２０…車体スリップ角特定部

Claims (4)

1. 車両に搭載され、操舵ハンドルに付与すべき目標操舵反力を操舵角及び車速に基づいて設定し、前記目標操舵反力を付与する反力制御を行う車両用操舵装置であって、
   前記車両がカウンターステア状態である場合には、前記目標操舵反力を補正する補正手段を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記車両の車体スリップ角を特定する特定手段を更に備え、
   前記補正手段は、前記車両がカウンターステア状態である場合には、前記特定された車体スリップ角に応じて前記目標操舵反力を補正する請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記補正手段は、前記目標操舵反力が基準値となる基準操舵角を、前記特定された車体スリップ角に一致するように変更することにより、前記目標操舵反力を補正する請求項２に記載の車両用操舵装置。
4. 前記補正手段は、前記車両がカウンターステア状態である場合の前記目標操舵反力が、前記車両がカウンターステア状態でない場合の前記目標操舵反力よりも小さくなるように、前記目標操舵反力を補正する請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。

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