JP2019182234A - 四輪操舵装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の構成を簡素化しつつ、車両の旋回発進時における障害物との接触を抑制することができる四輪操舵装置を提供する。【解決手段】四輪操舵装置は、車両の前輪を転舵させる前輪操舵装置と、ステアリングホイールの回転角度である操舵角に応じて車両の後輪を転舵させる後輪操舵装置とを備えている。後輪操舵装置は、車速が車速しきい値未満である場合、後輪を前輪と逆方向へ転舵させる逆相制御を実行する第2のECUを有している。第2のECUは、車速が車速しきい値未満である場合(ステップS101でYES)、ステアリングホイールを通じた特定のトリガ操作が行われたとき(ステップS102でYES)、後輪を前輪と同方向へ転舵させる同相制御を実行する(ステップS103)。【選択図】図3

Description

本発明は、四輪操舵装置に関する。
従来、たとえば特許文献1に記載されるように、ステアリングホイールの操作に応じて前輪だけでなく後輪をも転舵させる四輪操舵装置が知られている。この四輪操舵装置は、車両が低速で走行する場合、ステアリングホイールの操舵角に応じて後輪を前輪と逆方向へ転舵させる。これにより、駐車場における車両の取り回し時などにおいて、より小さい旋回半径で車両を旋回させることが可能となる。
特開平2−254061号公報
四輪操舵装置が搭載された車両が低速で走行しながら旋回するとき、後輪を前輪と逆方向へ転舵させることにより、車両の全体としての旋回半径は、たしかに車両が二輪操舵車両である場合の旋回半径よりも小さくなる。しかし、車両の旋回初期においては、車両が二輪操舵車両である場合に比べて、車両の後部が旋回外方へ向かってより大きく張り出す。このため、たとえば壁などの障害物に沿って駐車していた車両が発進する場合、旋回初期において車両の後部が旋回外方へ張り出すことによって、たとえば車両における後端のコーナー部分が障害物と接触するおそれがある。
そこで、特許文献1の四輪操舵装置では、車両後部の外側面にタッチセンサを設け、当該タッチセンサが車両と障害物との接触を感知した際、後輪を操舵中立位置に復帰させる、あるいは後輪を前輪と同方向へ転舵させる。これにより、車両が旋回発進する場合、旋回初期に車両の後部が旋回外方へ張り出すことによって車両が障害物と接触した後は、車両後部がそれ以上旋回外方へ張り出すことがない。このため、車両の旋回発進時などにおいて旋回外方へ張り出す車両の後部が障害物に接触することによる車両の損傷を最小限に抑えることができる。
しかし、特許文献1の四輪操舵装置は、車両の後部が障害物に接触した後に車両後部がそれ以上旋回外方へ張り出すことを抑えるにすぎず、車両の後部が障害物に接触すること自体を抑制するものではない。また、特許文献1の四輪操舵装置では、車両と障害物との接触を検出するタッチセンサを車両に設ける必要がある。
本発明の目的は、車両の構成を簡素化しつつ、車両の旋回発進時における障害物との接触を抑制することができる四輪操舵装置を提供することにある。
上記目的を達成し得る四輪操舵装置は、車両の前輪を転舵させる前輪操舵装置と、ステアリングホイールの回転角度である操舵角に応じて車両の後輪を転舵させる後輪操舵装置とを備え、前記後輪操舵装置は、車速が車速しきい値未満である場合、後輪を前輪と逆方向へ転舵させる逆相制御を実行する制御装置を有する。前記制御装置は、車速が車速しきい値未満である場合、前記ステアリングホイールを通じた特定のトリガ操作が行われたとき、後輪を前輪と同方向へ転舵させる同相制御を実行する。
たとえば壁などの障害物に沿って駐車していた車両が発進する場合、旋回初期に車両の後部が旋回外方へ張り出すことによって、車両における後端のコーナー部分が障害物と接触するおそれがある。このような状況下において、運転者が車両を発進させる場合に車両の後部を旋回外方へ張り出させたくないとき、運転者はステアリングホイールを通じたトリガ操作を行うことにより、後輪の転舵制御方式をデフォルトで設定されている逆相制御から同相制御へ切り替えることができる。後輪が前輪と同方向へ転舵されるため、車両は旋回することなく障害物から離れる方向へ向けて走行することが可能となる。したがって、壁などの障害物に沿って駐車していた車両が発進する場合などにおいて、車両後部のコーナー部分が障害物に接触することが抑制される。また、車両を発進させる際における後輪の転舵制御方式の切り替えの要否の判断は運転者が行う。このため、車両の周囲の状況を検出するセンサなどの特別な構成を車両に設ける必要がなく、その分だけ車両の構成を簡素化することができる。
上記の四輪操舵装置において、前記制御装置は、車速が車速しきい値未満である場合、少なくとも操舵トルクの絶対値がトルクしきい値以上であるとき、前記特定のトリガ操作が行われた旨判定するようにしてもよい。この場合、前記トルクしきい値は、前記ステアリングホイールが物理的な操作範囲の限界位置まで操作された状態でさらに操舵角の絶対値が増加する方向へ向けて操作されたときの操舵トルクに基づき設定されることが好ましい。
この構成によれば、運転者はステアリングホイールの操作を通じて簡単に特定のトリガ操作を行うことができる。
上記の四輪操舵装置において、前記制御装置は、車速が車速しきい値未満である場合、操舵トルクの絶対値が前記トルクしきい値以上となる状態が第1の設定時間だけ継続したとき、前記特定のトリガ操作が行われた旨判定するようにしてもよい。
何らかの原因により操舵トルクの絶対値がトルクしきい値以上に達する状態が一時的に発生することが考えられる。この点、上記の構成によるように、操舵トルクの絶対値がトルクしきい値以上に達した状態が第1の設定時間以上継続する状況であれば、運転者がステアリングホイールに対して意図的に所定の操舵トルクを付与している蓋然性が高いと考えられる。したがって、運転者が意図していないにもかかわらず、後輪の転舵制御方式がデフォルトの逆相制御から同相制御へ切り替えられることを抑制できる。
上記の四輪操舵装置において、前記制御装置は、車速が車速しきい値未満である場合、前記トルクしきい値以上の操舵トルクが第2の設定時間内に設定回数だけ検出されるとき、前記特定のトリガ操作が行われた旨判定するようにしてもよい。
この構成によるように、トルクしきい値以上の操舵トルクが第2の設定時間内に設定回数だけ検出される状況であれば、運転者がステアリングホイールに対して意図的に所定の操舵トルクを付与している蓋然性が高いと考えられる。したがって、運転者が意図していないにもかかわらず、後輪の転舵制御方式がデフォルトの逆相制御から同相制御へ切り替えられることを抑制できる。
上記の四輪操舵装置において、前記制御装置は、前記特定のトリガ操作が行われることによって前記同相制御を実行している場合、車両の車幅方向における移動距離が距離しきい値以上に達した旨判定されるとき、後輪の転舵制御方式を前記同相制御から前記逆相制御へ切り替えるようにしてもよい。この場合、前記距離しきい値は、前記逆相制御が実行されることによって車両後端のコーナー部分が旋回外方へ最も大きく張り出したときの張り出し量に基づき設定されることが好ましい。
この構成によれば、車両の発進時、運転者によるトリガ操作を通じて後輪の同相制御が実行されている場合、車両が後輪の転舵制御方式を同相制御から逆相制御に戻しても車両後端が壁などの障害物と干渉しない程度の距離だけ車幅方向へ移動したとき、後輪の転舵制御方式が同相制御から逆相制御へ切り替えられる。これにより、壁などの障害物に沿って駐車していた車両が発進する場合、車両と障害物との接触を回避しつつ、車両の旋回性能を確保することができる。
本発明の四輪操舵装置によれば、車両の構成を簡素化しつつ、車両の旋回発進時における障害物との接触を抑制することができる。
四輪操舵装置の第1の実施の形態の概略構成図。 (a)は第1の実施の形態における前輪と後輪との位相関係(逆相)を示す車両の平面図、(b)は第1の実施の形態における前輪と後輪との位相関係(同相)を示す車両の平面図。 第1の実施の形態において、車両が低速で走行するときの後輪転舵制御方式の切替処理手順を示すフローチャート(メインルーチン)。 第1の実施の形態におけるトリガ操作有無の判定処理手順を示すフローチャート(サブルーチン)。 第1の実施の形態における操舵角と操舵トルクとの関係を示すグラフ。 (a)は比較例における車両の旋回特性を示す平面図、(b)は第1の実施の形態における車両の旋回特性を示す平面図。 第2の実施の形態におけるトリガ操作有無の判定処理手順を示すフローチャート(サブルーチン)。 第2の実施の形態における操舵トルクの経時的な変化を示すグラフ。 第3の実施の形態におけるトリガ操作有無の判定処理手順を示すフローチャート(サブルーチン)。 第3の実施の形態における操舵トルクの経時的な変化を示すグラフ。 第4の実施の形態において、車両が低速で走行するときの後輪転舵制御方式の切替処理手順を示すフローチャート(メインルーチン)。 第4の実施の形態において、車両が低速で旋回発進する場合における車両後部の旋回外方への張り出し量を示す車両の平面図。 (a)は第4の実施の形態における車両の発進時の旋回特性を示す平面図、(b)は第4の実施の形態における車両の旋回開始時の旋回特性を示す平面図。
以下、四輪操舵装置の第1の実施の形態を説明する。
<第1の実施の形態>
以下、四輪操舵装置の第1の実施の形態を説明する。
図1に示すように、車両10には、四輪操舵装置11が搭載されている。四輪操舵装置11は、前輪12FR,12FLを転舵させる前輪操舵装置13、および後輪12RR,12RLを転舵させる後輪操舵装置14を有している。
<前輪操舵装置>
前輪操舵装置13は、ステアリングホイール21が連結されるステアリングシャフト22、車幅方向(図1中の左右方向)に延びる転舵シャフト23、および転舵シャフト23を往復動可能に収容するハウジング24を有している。ステアリングシャフト22は、ステアリングホイール21側から順にコラムシャフト25、インターミディエイトシャフト26、およびピニオンシャフト27が連結されてなる。ピニオンシャフト27は、転舵シャフト23に対して交わっている。ピニオンシャフト27のピニオン歯27aは、転舵シャフト23のラック歯23aに噛み合わされている。転舵シャフト23の両端には、それぞれタイロッド28,28および図示しないナックルを介して、左右の前輪12FR,12FLが連結されている。したがって、ステアリングホイール21の回転操作に伴い転舵シャフト23が直線運動することにより、前輪12FR,12FLの転舵角θwfが変更される。
前輪操舵装置13は、運転者によるステアリングホイール21の操作を補助するための構成として、モータ31、減速機構32、およびピニオンシャフト33を有している。モータ31は操舵補助力(アシスト力)の発生源である。モータ31としては、三相のブラシレスモータが採用される。モータ31の回転軸は、減速機構32を介してピニオンシャフト33に連結されている。ピニオンシャフト33のピニオン歯33aは、転舵シャフト23のラック歯23bに噛み合わされている。モータ31のトルクは、操舵補助力としてピニオンシャフト33を介して転舵シャフト23に付与される。モータ31の回転に応じて、転舵シャフト23は車幅方向に沿って移動する。
前輪操舵装置13は、第1のECU(電子制御装置)41を有している。第1のECU41は、車両に設けられる各種のセンサの検出結果に基づきモータ31を制御する。センサとしては、車速センサ42、トルクセンサ43、および回転角センサ45がある。車速センサ42は、車速Vを検出する。トルクセンサ43は、コラムシャフト25に設けられている。トルクセンサ43は、ステアリングホイール21を介してステアリングシャフト22に印加される操舵トルクTを検出する。回転角センサ45は、モータ31に設けられている。回転角センサ45は、モータ31の回転角θmfを検出する。
第1のECU41は、これらセンサを通じて検出される車速V、操舵トルクT、およびモータ31の回転角θmfに基づき、モータ31を制御する。第1のECU41は、操舵トルクTおよび車速Vに基づいて目標アシストトルクを演算し、当該演算される目標アシストトルクに基づき電流指令値を演算する。目標アシストトルクはモータ31に発生させるべき回転力(トルク)の目標値である。電流指令値は、モータ31に目標アシストトルクを発生させるためにモータ31へ供給するべき電流の目標値である。第1のECU41は、モータ31へ供給される実際の電流値が電流指令値に追従するように、モータ31の回転角θmfに応じた電流のフィードバック制御を行う。すなわち、第1のECU41は、電流指令値と実際の電流値との偏差を求め、当該偏差を無くすようにモータ31に対する給電を制御する。ちなみに、第1のECU41は、モータ31に対する給電経路に設けられる電流センサを通じて、モータ31へ供給される実際の電流値を検出する。
<後輪操舵装置>
後輪操舵装置14は、車幅方向(図1中の左右方向)に延びる転舵シャフト51、および転舵シャフト51を往復動可能に収容するハウジング52を有している。転舵シャフト51の両端には、それぞれタイロッド53,53および図示しないナックルを介して、左右の後輪12RR,12RLが連結されている。また、後輪操舵装置14は、転舵シャフト51に対して後輪12RR,12RLを転舵させるための動力である転舵力を付与するための構成として、モータ61、減速機構62、およびピニオンシャフト63を有している。モータ61は、転舵力の発生源である。モータ61としては、三相のブラシレスモータが採用される。モータ61の回転軸は、減速機構62を介してピニオンシャフト63に連結されている。ピニオンシャフト63のピニオン歯63aは、転舵シャフト51のラック歯51aに噛み合わされている。モータ61のトルクは、転舵力としてピニオンシャフト63を介して転舵シャフト51に付与される。したがって、モータ61の回転に応じて転舵シャフト51が車幅方向に沿って直線運動することにより、後輪12RR,12RLの転舵角θwrが変更される。
後輪操舵装置14は、第2のECU71を有している。第2のECU71は、車速V、操舵角θ、およびモータ61の回転角θmrに基づきモータ61を制御する。操舵角θは、ステアリングシャフト22の回転角度であって、コラムシャフト25におけるステアリングホイール21とトルクセンサ43との間に設けられる操舵角センサ44を通じて検出される。モータ61の回転角θmrは、モータ61に設けられる回転角センサ72を通じて検出される。
第2のECU71は、操舵角θおよび車速Vに基づき後輪12RR,12RLの目標転舵角を演算する。第2のECU71は、後輪12RR,12RLの実際の転舵角θwrが目標転舵角に追従するように、モータ31の回転角θmrに応じた転舵角θwrのフィードバック制御を行う。すなわち、第2のECU71は、目標転舵角と実際の転舵角θwrとの偏差を求め、当該偏差を無くすようにモータ61に対する給電を制御する。ちなみに、後輪12RR,12RLの実際の転舵角θwrは、回転角センサ72を通じて検出されるモータ61の回転角θmrに基づき求めることができる。これは、モータ61の回転角θmrと転舵シャフト51の移動量との間の相関関係があるからである。
第2のECU71は、車速Vが車速しきい値以下の低速域であるとき、後輪12RR,12RLを前輪12FR,12FLの転舵方向と逆方向(逆相)へ転舵させる逆相制御を実行する。図2(a)に示すように、後輪12RR,12RLの転舵角θwrが前輪12FR,12FLの転舵角θwfと逆相となることによって、車両10の全体としての旋回半径R1は、車両10が二輪操舵車両である場合(後輪12RR,12RLの転舵方向が車両の直進方向に維持される場合)の旋回半径R2よりも小さくなる。したがって、車両の小回り性が向上する。
第2のECU71は、車速Vが車速しきい値を超える中高速域であるとき、後輪12RR,12RLを前輪12FR,12FLの転舵方向と同方向(同相)へ転舵させる同相制御を実行する。図2(b)に示すように、後輪12RR,12RLの転舵角θwrが前輪12FR,12FLの転舵角θwfと同相となることによって、車線変更あるいはコーナリングを行うときの走行安定性が確保される。後輪12RR,12RLの転舵角θwrを前輪12FR,12FLの転舵角θwfと同じ角度に設定すれば、斜め方向への平行移動も可能となる。
ここで、図6(a)に示すように、四輪操舵車両である車両10が旋回するとき、後輪12RR,12RLを前輪12FR,12FLと逆方向へ転舵させることにより、車両10の全体としての旋回半径R1は、たしかに車両10が二輪操舵車両である場合の旋回半径R2よりも小さくなる。しかし、車両10の旋回初期においては、車両10が二輪操舵車両である場合に比べて、車両10の後部が旋回外方へ向かってより大きく張り出す。
すなわち、後輪12RR,12RLの転舵方向が車両の直進方向に維持される二輪操舵車両の場合、車両後端のコーナー部分(たとえばリヤバンパの角部分)Pは、図6(a)に破線矢印A2で示すように、二輪操舵車両の旋回中心C2を中心として、後輪12RR,12RLの転舵方向に沿った移動軌跡を描きながら旋回する。このため、二輪操舵車両における後端のコーナー部分Pが、直進走行する場合における車両の外側面に対して旋回外方へ張り出すことはない。
これに対し、四輪操舵車両である車両10の場合、車両後端のコーナー部分Pは、図6(a)に実線矢印A1で示すように、四輪操舵車両の旋回中心C1を中心として、前輪12FR,12FLとは逆位相に転舵された後輪12RR,12RLの操舵方向に沿った移動軌跡を描きながら旋回する。その結果、車両後端のコーナー部分Pは、旋回初期において、直進走行する場合における車両10の外側面よりも旋回外方へ向かって張り出す。
このため、たとえば壁などの障害物Wに沿って駐車していた車両10が発進する場合、旋回初期に車両10の後部が旋回外方へ張り出すことによって、車両10における後端のコーナー部分Pが障害物Wと接触するおそれがある。この事象は、後輪12RR,12RLの転舵角θwrが大きくなるほど発生しやすい。これは、後輪12RR,12RLの転舵角θwrが大きくなるほど車両10の旋回半径が小さくなるとともに、車両後部の旋回外方への張り出し量が増大するからである。
そこで、第2のECU71は、たとえば車両10の旋回発進時などにおいて、車両10の後部が旋回外方へ張り出すことに起因する車両10の後部と障害物Wとの接触を抑制するために、つぎのようにして後輪12RR,12RLの転舵を制御する。すなわち、第2のECU71は、車速Vが低速域であるとき、運転者によるステアリングホイール21を通じたトリガ操作を契機として、後輪12RR,12RLの転舵制御方式を、車両10が低速で走行するときのデフォルト(標準の制御方式)として設定されている逆相制御から同相制御へ切り替える。
<後輪転舵制御方式の切替処理>
つぎに、第2のECU71による後輪転舵制御方式の切替処理手順を説明する。前述したように、車両10が低速で走行するときの後輪転舵制御方式として逆相制御がデフォルトとして設定されている。
図3のフローチャートに示すように、第2のECU71は、車速Vが車速しきい値Vth以下であるかどうかを判定する(ステップS101)。第2のECU71は、車速Vが車速しきい値Vth以下である旨判定されるとき(ステップS101でYES)、ステップS102へ処理を移行する。
第2のECU71は、ステップS102において、ステアリングホイール21を通じたトリガ操作が行われたかどうかを判定する。第2のECU71は、ステアリングホイール21を通じたトリガ操作が行われた旨判定されるとき(ステップS102でYES)、車両10が低速で走行する場合のデフォルトとして設定されている後輪12RR,12RLの逆相制御に代えて、後輪12RR,12RLの同相制御を実行する(ステップS103)。
これに対し、第2のECU71は、先のステップS101において車速Vが車速しきい値Vth以下でない旨判定されるとき(ステップS101でNO)、車両10が低速で走行している場合のデフォルトとして設定されている後輪12RR,12RLの逆相制御を実行する(ステップS104)。また、第2のECU71は、先のステップS102においてステアリングホイール21を通じたトリガ操作が行われていない旨判定されるとき(ステップS102でNO)にも、後輪12RR,12RLの逆相制御を実行する(ステップS104)。
<トリガ操作有無の判定処理>
つぎに、トリガ操作有無の判定処理手順を説明する。この判定処理は、後輪転舵制御方式の切替処理のメインルーチン中のサブルーチンとして、先の図3のフローチャートにおけるステップS102へ処理が移行された際に実行される。
図4のフローチャートに示すように、第2のECU71は、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達した状態であって、かつ操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上であるかどうかを判定する(ステップS201)。
ここで、限界操舵角±θmaxとは、ステアリングホイール21が物理的な操作範囲の限界位置に達するときの操舵角θをいう。限界操舵角±θmaxは、たとえば転舵シャフト23が物理的な可動範囲の限界位置(転舵シャフト23の端部がハウジング24に突き当たる位置)に達するときの操舵角θに応じて決まる。
また、トルクしきい値±Tthは、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達した状態で、運転者によってステアリングホイール21がさらに操舵角θの絶対値が増加する方向へ向けて所定量だけ操作されたときの操舵トルクTに基づき設定される。これは、運転者によるステアリングホイール21の意図的なトリガ操作を判定する趣旨である。
図5のグラフに示されるように、第2のECU71は、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値(図5では、限界操舵角θmax)に達した状態であって、かつ操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上である旨判定されるとき、(ステップS201でYES)、ステップS202へ処理を移行する。第2のECU71は、ステップS202において、ステアリングホイール21を通じたトリガ操作が行われた旨の判定結果を確定し、その確定した判定結果を図3のフローチャートで示されるメインルーチンに返す(リターン)。
第2のECU71は、先のステップS201において、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達した状態であって、かつ操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上ではない旨判定されるとき(ステップS201でNO)、ステップS203へ処理を移行する。換言すると、第2のECU71は、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達していない状態、または操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値より小さい旨判定されるとき、ステップS203へ処理を移行する。第2のECU71は、ステップS203において、ステアリングホイール21を通じたトリガ操作が行われていない旨の判定結果を確定し、その確定した判定結果を図3のフローチャートで示されるメインルーチンに返す(リターン)。
<第1の実施の形態の作用>
つぎに、車両10の発進時などにおいて、トリガ操作に基づき後輪転舵制御方式を切り替えることによる作用を説明する。
図6(b)に示すように、たとえば壁などの障害物Wに沿って駐車していた車両10を発進させる際、運転者は自己の判断によってステアリングホイール21を通じたトリガ操作を行うことにより、後輪転舵制御方式を切り替えることが可能である。
運転者は、たとえば障害物Wと車両10との距離などに基づき、低速域における後輪転舵制御方式のデフォルトとして設定されている逆相制御が実行された場合、車両後端のコーナー部分Pが旋回外方へ張り出すことにより障害物Wに接触するおそれがある旨判断されるとき、ステアリングホイール21を通じたトリガ操作を行えばよい。ここでは、運転者は、トリガ操作として、ステアリングホイール21をその物理的な操作範囲の限界位置まで操作するとともに、さらに操舵角θの絶対値が増加する方向へ向けてステアリングホイール21に操舵トルクを付与する。
このトリガ操作を通じて、後輪12RR,12RLの転舵制御方式がデフォルトの逆相制御から同相制御へ切り替えられる。その結果、車両10は、図6(b)に矢印D1で示されるように、前輪12FR,12FLの転舵角θwf、および後輪12RR,12RLの転舵角θwrに応じて障害物Wから離れるように斜め前方へ向けて走行する。車両10は旋回することなく移動するため、車両後端のコーナー部分Pが旋回外方へ張り出すこともない。このため、車両後端のコーナー部分Pが障害物Wに接触することが抑制される。
<第1の実施の形態の効果>
したがって、第1の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)運転者が車両10を発進させる場合に車両10の後部を旋回外方へ張り出させたくないとき、運転者はステアリングホイール21を通じたトリガ操作を行うことにより、後輪12RR,12RLの転舵制御方式をデフォルトで設定されている逆相制御から同相制御へ切り替えることができる。これにより、車両10は旋回することなく移動する。
(2)また、車両10を発進させる際の後輪転舵制御方式の切り替えの要否は、運転者が車両10の周辺状況を考慮して判断する。このため、車両10の周囲の状況を検出するセンサなどの特別な構成を車両10に設ける必要はなく、その分だけ車両10の構成を簡素化することができる。
(3)第2のECU71は、車速Vが車速しきい値Vth未満である場合、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達した状態であって、かつ操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上であるとき、特定のトリガ操作が行われた旨判定する。このため、運転者はステアリングホイール21の操作を通じて簡単に特定のトリガ操作を行うことができる。
<第2の実施の形態>
つぎに、四輪操舵装置の第2の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図1に示される第1の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、トリガ操作有無の判定処理手順の点で第1の実施の形態と異なる。
図7のフローチャートに示すように、第2のECU71は、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達した状態であって、かつ操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上であるかどうかを判定する(ステップS301)。
第2のECU71は、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達した状態であって、かつ操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上である旨判定されるとき、(ステップS301でYES)、ステップS302へ処理を移行する。
第2のECU71は、ステップS302において、操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上に達した状態が設定時間t1以上継続したかどうかを判定する(ステップS302)。設定時間t1は、たとえば操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthに一時的に達する状況を排除する観点、換言すれば運転者によって意図的にステアリングホイール21にトルクしきい値±Tthの絶対値以上の操舵トルクTsが付与されたことを判定する観点に基づき設定される。
図8のグラフに示されるように、第2のECU71は、操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上に達した状態が設定時間t1以上継続した旨判定されるとき(ステップS302でYES)、ステップS303へ処理を移行する。第2のECU71は、ステップS303において、ステアリングホイール21を通じたトリガ操作が行われた旨の判定結果を確定し、その確定した判定結果を図3のフローチャートで示されるメインルーチンに返す(リターン)。
第2のECU71は、先のステップS301において、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達した状態であって、かつ操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上ではない旨判定されるとき(ステップS301でNO)、ステップS304へ処理を移行する。換言すると、第2のECU71は、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達していない状態、または操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値より小さい旨判定されるとき、ステップS304へ処理を移行する。また、第2のECU71は、先のステップS302において、操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上に達した状態が設定時間t1以上継続していない旨判定されるとき(ステップS302でNO)にも、ステップS304へ処理を移行する。第2のECU71は、ステップS304において、ステアリングホイール21を通じたトリガ操作が行われていない旨の判定結果を確定し、その確定した判定結果を図3のフローチャートで示されるメインルーチンに返す(リターン)。
したがって、運転者が車両10を発進させる場合において車両10の後部を旋回外方へ張り出させたくないとき、ステアリングホイール21をつぎのように操作すればよい。すなわち、運転者は、ステアリングホイール21を通じたトリガ操作として、図8のグラフに示されるように、ステアリングホイールを物理的な操作範囲の限界位置まで操作したうえで、トルクしきい値±Tthの絶対値以上の操舵トルクTを設定時間t1以上継続してステアリングホイール21に付与すればよい。これにより、車速Vが低速域である場合における後輪12RR,12RLの転舵制御方式をデフォルトで設定されている逆相制御から同相制御へ切り替えることができる。
<第2の実施の形態の効果>
したがって、第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態の(1)〜(3)の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(4)第2のECU71は、運転者によるトリガ操作の有無を判定するに際して、図7のフローチャートにおけるステップS301の判定処理のみならず、ステップS302の判定処理を行う。すなわち、トリガ操作の有無を判定する条件として複数の条件を設定することにより、車両10の発進時などにおいて、運転者が意図していないにもかかわらず後輪転舵制御方式がデフォルトの逆相制御から同相制御へ切り替えられることを抑制することができる。
(5)たとえば何らかの原因により操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上に達する状態が一時的に発生することも考えられる。この点、図7のフローチャートにおけるステップS302で判定されるように、操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上に達した状態が設定時間t1以上継続する状況であれば、運転者がステアリングホイール21に対して意図的に所定の操舵トルクTを付与している蓋然性が高いと考えられる。したがって、車両10の発進時などにおいて、運転者の意図しない後輪転舵制御方式の切り替えを抑制することができる。
<第3の実施の形態>
つぎに、四輪操舵装置の第3の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図1に示される第1の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、トリガ操作有無の判定処理手順の点で第1の実施の形態と異なる。
図9のフローチャートに示すように、第2のECU71は、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達した状態であって、かつ操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上であるかどうかを判定する(ステップS401)。
第2のECU71は、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達した状態であって、かつ操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上である旨判定されるとき、(ステップS401でYES)、ステップS402へ処理を移行する。
第2のECU71は、ステップS402において、トルクしきい値±Tthの絶対値以上の操舵トルクTを検出した回数であるカウント値Nをインクリメントする。ここで、インクリメントとはカウント値Nに所定数(ここでは、「1」)を加算することをいう。
つぎに、第2のECU71は、カウント値Nがカウントしきい値Nth以上であるかどうかを判定する(ステップD403)。カウントしきい値Nthは、運転者によるステアリングホイール21の意図的なトリガ操作を判定する観点に基づき設定される。カウントしきい値Nthは「2」以上の値に設定することが好ましいところ、ここではカウントしきい値Nthは「2」に設定されている。
第2のECU71は、カウント値Nがカウントしきい値Nth以上である旨判定されるとき(ステップS403でYES)、最初にトルクしきい値±Tthの絶対値以上の操舵トルクTsが検出されてから設定時間t2以内であるかどうかを判定する(ステップS404)。
第2のECU71は、最初にトルクしきい値±Tthの絶対値以上の操舵トルクTsが検出されてから設定時間t2以内である旨判定されるとき(ステップS404でYES)、ステップS405へ処理を移行する。第2のECU71は、ステップS405において、ステアリングホイール21を通じたトリガ操作が行われた旨の判定結果を確定し、その確定した判定結果を図3のフローチャートで示されるメインルーチンに返す(リターン)。
これに対し、第2のECU71は、最初にトルクしきい値±Tthの絶対値以上の操舵トルクTsが検出されてから設定時間t2以内でない旨判定されるとき(ステップS404でNO)、ステップS406へ処理を移行する。第2のECU71は、ステップS406において、ステアリングホイール21を通じたトリガ操作が行われていない旨の判定結果を確定し、その確定した判定結果を図3のフローチャートで示されるメインルーチンに返す(リターン)。
なお、第2のECU71は、先のステップS403において、カウント値Nがカウントしきい値Nth以上でない旨判定されるとき(ステップS403でNO)、最初にトルクしきい値±Tthの絶対値以上の操舵トルクTsが検出されてから設定時間t2以内であるかどうかを判定する(ステップS407)。第2のECU71は、最初にトルクしきい値±Tthの絶対値以上の操舵トルクTsが検出されてから設定時間t2以内である旨判定されるとき(ステップS407でYES)、先のステップS401へ処理を移行する。
これに対し、第2のECU71は、先のステップS407において、最初にトルクしきい値±Tthの絶対値以上の操舵トルクTsが検出されてから設定時間t2以内でない旨判定されるとき(ステップS407でNO)、先のステップS406へ処理を移行する。また、第2のECU71は、先のステップS401において、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達した状態であって、かつ操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上である旨判定されないとき(ステップS401でNO)にも、先のステップS406へ処理を移行する。
したがって、運転者が車両10を発進させる場合において車両10の後部を旋回外方へ張り出させたくないとき、運転者はステアリングホイール21を通じたトリガ操作として、図10のグラフに示されるように、設定時間t2以内においてトルクしきい値±Tthの絶対値以上の操舵トルクTをカウントしきい値Nth以上の回数だけステアリングホイール21に付与すればよい。これにより、車速Vが低速域である場合における後輪12RR,12RLの転舵制御方式をデフォルトで設定されている逆相制御から同相制御へ切り替えることができる。
ちなみに、図10のグラフに示される操舵トルクTの経時的な変化を発生させるために、運転者はステアリングホイールをつぎのように操作すればよい。すなわち、運転者はステアリングホイール21をその物理的な操作範囲の限界位置まで操作したうえで、さらに操舵角θの絶対値が増加する方向へ向けてステアリングホイール21に操舵トルクTを付与する(以下、「第1の操作」という。)。その後、すぐにステアリングホイール21を操舵角θの絶対値が減少する方向へ戻す(以下、「第2の操作」という。)。ここでは、ステアリングホイール21の戻し量としては、たとえばトルクセンサを構成する図示しないトーションバーのねじれ分程度を想定している。この後、すぐに第1の操作と第2の操作をもう一度ずつ行う。これにより、設定時間t2以内において、トルクしきい値±Tthの絶対値以上のパルス状の操舵トルクTsを2回だけ発生させることが可能である。
<第3の実施の形態の効果>
したがって、第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態の(1)〜(3)の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(6)何らかの原因により操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上に達する状況が一時的に発生することも考えられる。このため、トリガ操作有無の判定処理として、図4のフローチャートにおけるステップS201の判定処理を実行するのみでは、トリガ操作が行われた旨誤って判定されるおそれがある。この点、図10のグラフに示されるように、設定時間t2以内においてトルクしきい値±Tthの絶対値以上の操舵トルクTが複数回だけ検出されることをトリガ操作有無の判定条件として設定することにより、トリガ操作が行われたことをより正確に判定することができる。したがって、車両10の発進時などにおいて、運転者が意図していないにもかかわらず後輪転舵制御方式がデフォルトの逆相制御から同相制御へ切り替えられることを抑制することができる。
<第4の実施の形態>
つぎに、四輪操舵装置の第4の実施の形態を説明する。本実施の形態は、基本的には先の図1に示される第1の実施の形態と同様の構成を有している。本実施の形態は、後輪転舵制御方式の切替処理のメインルーチンにおいて、後輪転舵制御方式をデフォルトの逆相制御から同相制御へ切り替えた後、再び逆相制御へ復帰させることを考慮している点で第1の実施の形態と異なる。本実施の形態は、第1〜第3の実施の形態のいずれにも適用することができる。
図11のフローチャートに示すように、第2のECU71は、車速Vが車速しきい値Vth以下であるかどうかを判定する(ステップS501)。第2のECU71は、車速Vが車速しきい値Vth以下である旨判定されるとき(ステップS501でYES)、ステップS502へ処理を移行する。
第2のECU71は、ステップS502において、ステアリングホイール21を通じたトリガ操作が行われたかどうかを判定する。第2のECU71は、ステアリングホイール21を通じたトリガ操作が行われた旨判定されるとき(ステップS502でYES)、車両10が低速で走行する場合のデフォルトとして設定されている後輪12RR,12RLの逆相制御に代えて、後輪12RR,12RLの同相制御を実行する(ステップS503)。
この後、第2のECU71は、車両10の車幅方向への移動距離Lが距離しきい値Lth以上であるかどうかを判定する(ステップS504)。ここで、第2のECU71は、たとえば操舵角θおよび車速Vに基づき車両10の車幅方向への移動距離Lを演算する。ちなみに、第2のECU71は、操舵角θおよび前輪12FR,12FLの回転角度または後輪12RR,12RLの回転角度に基づき、車両10の車幅方向への移動距離Lを演算することも可能である。前輪12FR,12FLあるいは後輪12RR,12RLの回転角度は、車速センサ42により生成される電気信号(車速信号)に基づき求められる。
第2のECU71は、車両10の車幅方向における移動距離Lが距離しきい値Lth以上である旨判定されるとき(ステップS504でYES)、後輪転舵制御方式を同相制御からデフォルトの逆相制御へ復帰させる(ステップS505)。ただし、ここでは車速Vが依然として車速しきい値Vth以下である状況を想定している。またこのとき、第2のECU71は、後輪12RR,12RLの転舵角θwrを前輪12FR,12FLと同方向の角度から逆方向の角度へ徐々に変化させる。
なお、第2のECU71は、先のステップS504において、車両10の車幅方向における移動距離Lが距離しきい値Lth以上である旨判定されないとき(ステップS504でNO)、先のステップS503へ処理を移行し、後輪12RR,12RLの同相制御を継続する。また、第2のECU71は、先のステップS101において車速Vが車速しきい値Vth以下でない旨判定されるとき(ステップS501でNO)、車両10が低速で走行している場合のデフォルトとして設定されている後輪12RR,12RLの逆相制御を実行する(ステップS506)。また、第2のECU71は、先のステップS502においてステアリングホイール21を通じたトリガ操作が行われていない旨判定されるとき(ステップS502でNO)にも、後輪12RR,12RLの逆相制御を実行する(ステップS506)。
つぎに、距離しきい値Lthの設定方法を説明する。
図12に示すように、車両10が低速域で旋回する場合、後輪12RR,12RLが前輪12FR,12FLと逆方向へ転舵されることによって、車両後端のコーナー部分Pが旋回外方へ向かって大きく張り出す。ここで、後輪12RR,12RLが許容される最大舵角だけ転舵されることによってコーナー部分Pが旋回外方へ最も大きく張り出す場合を考える。この場合、コーナー部分Pは、後輪12RR,12RLの転舵方向が車両10の直進方向に維持されるときの車両10の外側面に対して、その車幅方向(図12中の左右方向)へ移動距離Lmaxだけ移動する。このことを踏まえて、距離しきい値Lthは移動距離Lmax以上の値に設定される。ちなみに、この移動距離Lmaxは、車両後端のコーナー部分Pが旋回外方へ最も大きく張り出したときの張り出し量でもある。
<第4の実施の形態の作用>
つぎに、後輪12RR,12RLの転舵制御方式を切り替えることの作用を説明する。
図13(a)に示すように、ここでは車両10が壁などの障害物Wに沿って、かつ障害物Wに対して距離αだけ離れた位置に駐車している状況を想定する。ちなみに、距離αは、後輪12RR,12RLが逆相制御される場合においてコーナー部分Pが車幅方向へ移動し得る最大の移動距離Lmaxよりも短い。この状況下において、運転者は、駐車していた車両10を発進させる際、自己の判断によってステアリングホイール21を通じた特定のトリガ操作を行うことにより、後輪転舵制御方式をデフォルトの逆相制御から同相制御へ切り替える。
その結果、車両10は、図13(a)に矢印D2で示されるように、前輪12FR,12FLの転舵角θwf、および後輪12RR,12RLの転舵角θwrに応じて障害物Wから離れるように斜め前方へ向けて走行する。車両10が旋回することなく移動することにより、車両後端のコーナー部分Pが旋回外方へ張り出すこともない。このため、車両10を発進させる際、車両後端のコーナー部分Pが障害物Wに接触することが抑制される。
図13(a)に二点鎖線で示すように、やがて車両10の車幅方向(図13(a)中の左右方向)における移動距離Lが距離しきい値Lthに達する。このタイミングで、後輪転舵制御方式が同相制御からデフォルトの逆相制御へ復帰される。
この後、図13(b)に二点鎖線で示すように、車両10は、前輪12FR,12FLと逆方向へ転舵された後輪12RR,12RLの操舵方向に沿った移動軌跡を描きながら旋回しはじめる。図13(b)に矢印A3で示すように、この車両10の旋回に伴い、車両後端のコーナー部分Pは、直進走行する場合における車両10の外側面よりも旋回外方へ向けて張り出すことによって、障害物Wに徐々に近づく。
しかし、図13(a)に二点鎖線で示すように、車両10が旋回を開始する時点において、車両10の外側面と障害物Wとの間の距離は、車両10が駐車状態であったときの障害物Wとの間の距離αと、後輪12RR,12RLが前輪12FR,12FLと同相に転舵された状態における車両10の移動距離L(≧Lth)とを合計した距離L1に達している。ここで、この距離L1は、後輪12RR,12RLが逆相制御される場合においてコーナー部分Pが車幅方向へ移動し得る最大の移動距離Lmaxよりも長い距離である。このため、図13(b)に二点鎖線で示すように、後輪12RR,12RLが前輪12FR,12FLと逆方向へ転舵されることによって車両10が旋回を開始したとしても、車両後端のコーナー部分Pが障害物Wに接触することはない。
<第4の実施の形態の効果>
したがって、第4の実施の形態によれば、第1の実施の形態の(1)〜(3)の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(7)車両10の発進時、運転者によるトリガ操作を通じて後輪転舵制御方式がデフォルトの逆相制御から同相制御へ切り替えられることがある。この場合、後輪転舵制御方式を同相制御から逆相制御に戻しても車両後端のコーナー部分Pが壁などの障害物Wと干渉しない程度の距離(移動距離L)だけ車両10が車幅方向へ移動したとき、後輪転舵制御方式が同相制御から逆相制御へ切り替えられる。これにより、壁などの障害物Wに沿って駐車していた車両10が発進する場合、車両10と障害物Wとの接触を回避しつつ、車両10の旋回性能を確保することができる。
(8)後輪転舵制御方式を同相制御からデフォルトの逆相制御へ復帰させるとき、後輪12RR,12RLの転舵角θwrを同相から逆相へ向けて徐々に変化させる。これにより、車両挙動の急激な変化が抑制される。したがって、運転者は運転感覚として違和感を覚えにくい。
<他の実施の形態>
なお、各実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第1〜第4の実施の形態において、第2のECU71は、操舵角センサ44を通じて操舵角θを検出したが、回転角センサ45を通じて検出されるモータ31の回転角θmfに基づき操舵角θを求めるようにしてもよい。モータ31は、減速機構32、ピニオンシャフト33および転舵シャフト23を介してステアリングシャフト22に連結されている。このため、モータ31の回転角θmfと操舵角θとの間には相関関係がある。したがって、モータ31の回転角θmfから操舵角θを求めることができる。この構成によれば、車両10の仕様などによって、操舵角センサ44が設けられない車両10にも好適に対応することができる。
・第1〜第4の実施の形態において、車両10の発進時、運転者によるトリガ操作を通じて後輪12RR,12RLの転舵制御方式がデフォルトの逆相制御から同相制御へ切り替えられた場合、操舵角θに対する後輪12RR,12RLの転舵角θwrを操舵トルクTに応じて決定するようにしてもよい。たとえば、操舵トルクTの絶対値が大きくなるほど、操舵角θに対する後輪12RR,12RLの転舵角θwrをより大きく設定する。ちなみに、ここでの操舵トルクTは、運転者がステアリングホイール21を通じたトリガ操作を行う際、ステアリングホイール21が物理的な操作範囲の限界位置まで操作された状態で、さらにステアリングホイール21が操舵角θの絶対値が増加する方向へ向けて操作されたときの操舵トルクTである。
このようにすれば、より迅速に壁などの障害物Wから離れたいという運転者の意思に応えることができる。これは、操舵トルクTの絶対値が大きくなるほど、より迅速に壁などの障害物Wから離れたいという運転者の意思が強いと考えられることに基づく。後輪12RR,12RLが前輪12FR,12FLと同相に転舵される場合、後輪12RR,12RLの転舵角θwrが増加するほど、車両10の車幅方向(ここでは、障害物Wから離れる方向)への移動量が増加する。
・第1〜第4の実施の形態において、図4のステップS201、図7のステップS301、および図9のステップS401の判定処理において、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達しているかどうかの判定処理を割愛してもよい。これは、つぎの理由による。すなわち、トルクしきい値±Tthは、操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達した状態で、運転者によってステアリングホイール21がさらに操舵角θの絶対値が増加する方向へ向けて所定量だけ操作されたときの操舵トルクTに基づき設定される。このため、操舵トルクTの絶対値がトルクしきい値±Tthの絶対値以上となるのは、基本的にはステアリングホイール21が物理的な操作範囲の限界位置まで操作されたとき、すなわち操舵角θの絶対値が限界操舵角±θmaxの絶対値に達したときしかない。
・第1〜第4の実施の形態では、前輪操舵装置13として、モータ31のトルクを転舵シャフト23に付与する構成を採用したが、たとえばステアリングシャフト22(コラムシャフト25)にモータ31のトルクを付与する構成を採用してもよい。
・第1〜第4の実施の形態では、前輪操舵装置13として、モータ31のトルクを転舵シャフト23に付与することにより操舵を補助する構成を有していたが、車両10の仕様などに応じて、操舵を補助する構成を割愛してもよい。この場合、運転者による操舵によってのみ前輪12FR,12FLが転舵される。
10…車両、11…四輪操舵装置、12FR,12FL…前輪、12RR,12RL…後輪、13…前輪操舵装置、14…後輪操舵装置、21…ステアリングホイール、71…第2のECU(制御装置)、L…移動距離、Lmax…移動距離(張り出し量)、Lth…距離しきい値、P…コーナー部分、T…操舵トルク、±Tth…トルクしきい値、t1…設定時間(第1の設定時間)、t2…設定時間(第2の設定時間)、V…車速、Vth…車速しきい値、θ…操舵角、±θmax…限界操舵角。

Claims (5)

  1. 車両の前輪を転舵させる前輪操舵装置と、ステアリングホイールの回転角度である操舵角に応じて車両の後輪を転舵させる後輪操舵装置とを備え、前記後輪操舵装置は、車速が車速しきい値未満である場合、後輪を前輪と逆方向へ転舵させる逆相制御を実行する制御装置を有する四輪操舵装置であって、
    前記制御装置は、車速が車速しきい値未満である場合、前記ステアリングホイールを通じた特定のトリガ操作が行われたとき、後輪を前輪と同方向へ転舵させる同相制御を実行する四輪操舵装置。
  2. 請求項1に記載の四輪操舵装置において、
    前記制御装置は、車速が車速しきい値未満である場合、少なくとも操舵トルクの絶対値がトルクしきい値以上であるとき、前記特定のトリガ操作が行われた旨判定し、
    前記トルクしきい値は、前記ステアリングホイールが物理的な操作範囲の限界位置まで操作された状態でさらに操舵角の絶対値が増加する方向へ向けて操作されたときの操舵トルクに基づき設定される四輪操舵装置。
  3. 請求項2に記載の四輪操舵装置において、
    前記制御装置は、車速が車速しきい値未満である場合、操舵トルクの絶対値が前記トルクしきい値以上となる状態が第1の設定時間だけ継続したとき、前記特定のトリガ操作が行われた旨判定する四輪操舵装置。
  4. 請求項2に記載の四輪操舵装置において、
    前記制御装置は、車速が車速しきい値未満である場合、前記トルクしきい値以上の操舵トルクが第2の設定時間内に設定回数だけ検出されるとき、前記特定のトリガ操作が行われた旨判定する四輪操舵装置。
  5. 請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の四輪操舵装置において、
    前記制御装置は、前記特定のトリガ操作が行われることによって前記同相制御を実行している場合、車両の車幅方向における移動距離が距離しきい値以上に達した旨判定されるとき、後輪の転舵制御方式を前記同相制御から前記逆相制御へ切り替え、
    前記距離しきい値は、前記逆相制御が実行されることによって車両後端のコーナー部分が旋回外方へ最も大きく張り出したときの張り出し量に基づき設定される四輪操舵装置。
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