JP3105847B2 - 電動操舵車両の操向輪制御構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機によって操
向輪を転舵する補助操舵トルクを発生する電動パワース
テアリング装置を備える電動操舵車両の操向輪制御構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両の走行性能を向上するために
種々の技術が適用されており、例えば操向輪に対する操
舵時の運転者の操舵力を軽減して操舵性を向上するため
に、電動機により補助操舵トルクを発生させるようにし
た電動パワーステアリング装置がある。また、駆動力
（または制動力）を左右輪それぞれ独立して（または左
右輪に対して配分して）制御して車両にヨーモーメント
を加えることにより車両の操縦性及び安定性を向上させ
るようにした左右輪制御システムがある。また、車両の
挙動を横加速度やヨーレイトセンサなどにより検出し、
その車両挙動を抑制する方向の補助反力トルクを電動パ
ワーステアリング装置により発生させるようにしたアク
ティブ操舵反力制御システムがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記左右輪制御システ
ムを搭載した車両において、その制御により左右不均等
な駆動力（または制動力）が操向輪（転舵輪であって、
通常の車両では前輪）に作用した場合に、通常のサスペ
ンションでは、駆動力／制動力により生じるキングピン
軸回りのモーメントが左右輪で不均等になるため、操向
輪側からハンドルを回してしまうハンドル取られが発生
するという問題がある。

【０００４】そのハンドル取られを解決するためには、
駆動力（または制動力）がキングピン軸回りのモーメン
トとして作用しないようにサスペンションジオメトリを
設定することが考えられるが、この場合にはサスペンシ
ョン構造が複雑化してしまう。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決し
て、操安性を向上するべく左右輪別に駆動力または制動
力を制御する左右輪制御手段を有する車両において、駆
動力または制動力発生によるハンドル取られを複雑なサ
スペンションを構成することなく抑制することを実現す
るために、本発明に於いては、補助操舵トルク決定手段
からの補助操舵トルク信号に応じて、操向輪を転舵する
補助操舵トルクを電動機により発生する電動パワーステ
アリング装置を備える電動操舵車両の操向輪制御構造で
あって、駆動力または制動力を左右輪に対してそれぞれ
独立して制御し得る左右輪制御手段と、前記左右輪制御
手段による前記駆動力または前記制動力における前記左
右輪間の制御値に差が生じたら、当該制御値の差により
発生するトルクステアを打ち消す向きに前記操向輪を転
舵させるためのトルクステア防止補助トルク信号を出力
するトルクステア防止補助トルク決定手段と、車両挙動
検出手段と、前記車両挙動連出手段により検出された車
両挙動に基づく補助反力トルク信号を出力する補助反力
トルク決定手段とを有し、前記補助操舵トルク信号と前
記トルクステア防止補助トルク信号と前記補助反力トル
ク信号とを加算して前記電動機を制御するものとした。

【０００６】このようにすることにより、左右輪別に駆
動力または制動力による制御を行う際に左右輪間の制御
値に差が生じたら、それによる駆・制動力の左右輪差の
ために生じるキングピン回りのモーメント（トルクステ
ア）を打ち消すべく、トルクステア防止制御信号を電動
パワーステアリング装置に出力するため、電動パワーへ
ステアリング装置による通常のアシスト制御に加えてト
ルクステアを防止する制御を行うことができる。

【０００７】さらに、車両挙動連出手段により検出され
た車両挙動に基づく補助反力トルクを電動パワーステア
リング装置により発生させることから、実際の駆・制動
力の左右輪差とその出力信号値との間に演算誤差などが
あっても、車両挙動を抑制する補助反力トルクによる制
御を行って、上記誤差分で生じるハンドル取られを抑制
することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された具体
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。

【０００９】図１に、本発明が適用された車両の操向車
輪用操舵装置の概略構成を示す。この装置は、ステアリ
ングホイール１に一体結合されたステアリングシャフト
２に自在継手を有する連結軸３を介して連結されたピニ
オン４、及びピニオン４に噛合して車幅方向に往復動し
得ると共に、タイロッド５を介して操向車輪としての左
右の前輪６のナックルアーム７にその両端が連結された
ラック軸８で構成されたラック・アンド・ピニオン機構
からなる。また、電動パワーステアリング装置を構成す
る電動機９が、ラック・アンド・ピニオンを介しての手
動操舵力を軽減するための補助操舵力を発生するべく、
ラック軸８の中間部に同軸的に配設されている。

【００１０】さらに、ステアリングホイール１の回転角
をラック・アンド・ピニオン機構部で検出するための操
舵角センサ１１と、ピニオン４に作用する手動操舵トル
クを検出するためのトルクセンサ１２と、車体の適所に
設けられて車両の左右方向加速度に対応した信号を出力
するための横加速度センサ１４と、車両のヨーレイト
（ヨーイング角速度）に対応した信号を出力するための
ヨーレイトセンサ１５と、車両の走行速度に対応した信
号を出力するための車速センサ１６と、これらの検出値
に基づいて電動機９の出力を制御するための操舵制御ユ
ニット１７とが設けられている。

【００１１】また、左右輪制御手段として、駆動輪（本
図示例では前輪）に対する駆動力及び制動力を制御する
駆・制動力制御ユニット１８が設けられている。その駆
・制動力制御ユニット１８内には、図２に示されるよう
に、駆・制動力制御部１８ａと、その駆・制動力制御部
１８ａからの出力信号に基づいて駆・制動力左右輪差信
号を出力する駆・制動力左右輪差信号出力手段１８ｂと
が設けられている。その駆動力左右輪差信号により、エ
ンジンＥと左右の前輪６との間に設けられた左右輪トル
ク配分ユニット１９を制御して、左右輪の駆動力を配分
する制御を行い、制動力左右輪差信号により、図示され
ない制動制御装置を介して、左右輪の制動力を配分する
制御を行うことができる。

【００１２】図２に示されるように、上記した操舵制御
ユニット１７内には、電動パワーステアリング装置とし
ての通常の補助操舵トルクを演算するための補助操舵ト
ルク決定手段１７ａと、車両の挙動を正常状態にする補
助反力トルクを演算するための補助反力トルク決定手段
１７ｂとが設けられている。補助操舵トルク決定手段１
７ａには、操舵角センサ１１・トルクセンサ１２・車速
センサ１６の各検出信号が入力しており、それらの各検
出信号に応じて通常のアシスト制御を行う補助操舵トル
クが決定される。

【００１３】また補助反力トルク決定手段１７ｂには、
操舵角センサ１１・横加速度センサ１４・ヨーレイトセ
ンサ１５・車速センサ１６の各検出信号が入力してお
り、それらの各検出信号値を規範値と比較することによ
り車両の挙動が正常か否かを判別し得る。このようにし
て車両挙動検出手段が構成されている。そして、通常と
は異なる車両の挙動を検出したら、その挙動を抑制する
補助反力トルク信号を電動機９に出力する制御を行うよ
うになっている。

【００１４】また操舵制御ユニット１７内には、補助操
舵トルク決定手段１７ａと補助反力トルク決定手段１７
ｂとの各トルク信号に応じて電動機９に対する目標電流
を設定する目標電流決定手段１７ｃと、その目標電流に
応じて電動機９に流す電流を制御する出力電流制御手段
１７ｄとが設けられている。そして、出力電流制御手段
１７ｄからの電流制御信号が、操舵制御ユニット１７と
電動機９との間に設けられた駆動回路２１に入力し、駆
動回路２１により電動機９に対して駆動電流が供給され
るようになっていると共に、その駆動回路２１と出力電
流制御手段１７ｄとの間で出力電流のフィードバック制
御を行っている。

【００１５】さらに図２に示されるように、操舵制御ユ
ニット１７内には、駆・制動力制御ユニット１８からの
駆・制動力左右輪差信号を受信するための駆・制動力左
右輪差信号入力手段１７ｅと、その駆・制動力左右輪差
信号入力手段１７ｅを介した左右輪差信号に基づいてト
ルクステアを防止するための補助トルク信号を出力する
トルクステア防止補助トルク決定手段１７ｆとが設けら
れている。

【００１６】なお、前記補助操舵トルク信号と補助反力
トルク信号とは、加算器１７ｇを介して目標電流決定手
段１７ｃに入力するようになっており、上記トルクステ
ア防止補助トルク決定手段１７ｆから出力されるトルク
ステア防止補助トルク信号も加算機１７ｇを介して目標
電流決定手段１７ｃに入力するようになっている。

【００１７】このようにして構成された制御構造におけ
る本発明に基づく制御について以下に示す。トルクステ
ア防止補助トルク決定手段１７ｆにあっては、駆・制動
力左右輪差信号入力手段１７ｅから出力される駆・制動
力左右輪差信号（図の横軸）に応じて決定されるトルク
ステア防止補助トルク信号（図の縦軸）が図３に示され
るように変化して出力されるようになっている。なお、
図における＋−は左右の違いに相当する。

【００１８】次に、トルクステア防止補助トルクを決定
する制御について、図４のフローチャートを参照して以
下に示す。まず図４における第１ステップＳＴ１では、
駆・制動力制御ユニット１８から出力される駆・制動力
左右輪差信号の駆・制動力左右輪差信号入力手段１７ｅ
による読み込みを行う。次の第２ステップＳＴ２では、
トルクステア防止補助トルク決定手段１７ｆにて、上記
駆・制動力左右輪差信号をアドレスとして図３に基づき
作成したテーブルを用いて、トルクステア防止補助トル
クを求める。そして、第３ステップＳＴ３で、第２ステ
ップＳＴ２で求めたトルクステア防止補助トルクを制御
の決定値として、その決定値信号を目標電流決定手段１
７ｃに出力する。

【００１９】以上を繰り返し行うことにより、左右輪間
に駆動力または制動力の差が生じたら、それによるトル
クステアを防止する制御を即座に行うことができる。す
なわち、駆・制動力の左右輪差のため生じるキングピン
回りのモーメントの大きさをサスペンションの構造から
求めておくことができ、その左右輪差に生じるモーメン
トを打ち消すためのトルクステア防止補助トルクを左右
輪差に対応させてテーブル化しておくことにより、左右
輪差が生じた際に操舵装置の電動機９を制御して、トル
クステアを防止することができる。

【００２０】前記したように加算器１７ｇにて補助操舵
トルク信号と補助反力トルク信号と共にトルクステア防
止補助トルク信号が加算されるようになっていることか
ら、直進走行時の外乱による左右輪差が生じた場合のト
ルクステア防止のみならず、通常の操舵時における補助
操舵トルクにトルクステア防止補助トルク信号を加えた
信号値を目標電流決定手段１７ｃに入力することにな
り、操舵時におけるトルクステアをも防止することがで
きる。

【００２１】さらに、図示例のように操舵制御ユニット
１７内に、車両挙動を検出し、その車両挙動を抑制する
方向に補助反力トルクを発生させる制御を行うための補
助反力トルク決定手段１７ｂを、上記トルクステア防止
補助トルク決定手段１７ｆに加えて設けても良い。この
場合には、補助反力トルク決定手段１７ｂを設けない構
造のものに対して、演算誤差等により完全にトルクステ
アを打ち消すことができない場合に、誤差分で生じるハ
ンドル取られを抑制することができる。

【００２２】図５は、本発明による効果を示すシミュレ
ーション結果のタイムチャートであり、例えば一般的な
乗用車において、中速程度の車速にて操舵角を一定にし
た定常円旋回走行中に、ある大きさの駆動力左右輪差が
パルス状に作用した場合のシミュレーション結果であ
る。なお、実際の駆動力左右輪差に相当する信号値と駆
・制動力左右輪差信号入力手段１７ｅへの出力信号値と
の間に誤差が無いものとする。

【００２３】図５の上段に示されるように、パルス状の
駆動力左右輪差が発生すると、従来の技術（通常のマル
チリンク式やダブルウィッシュボーン式サスペンショ
ン）では、駆動力左右輪差により、所定の操舵反力Ｔに
対して図５の中段の破線に示されるように操舵反力トル
クが急激に減少する。そのため、一定の操舵角θに対し
て図５の下段の破線に示されるように操舵角が波打つよ
うに変化するハンドル取られが生じる。

【００２４】それに対して、本発明による制御を適用す
れば、電動パワーステアリング装置により駆動力左右輪
差を打ち消すことができるため、操舵反力トルクに影響
が出ず、図５の中・下段の実線に示されれるように、ハ
ンドル取られが生じない。したがって、トルクステアを
生じないようにする複雑なサスペンションを構成する必
要が無い。

【００２５】なお、図５は駆動力制御の場合について示
したが、制動力の左右輪差で車体ヨーモーメント制御を
行うようにした車両についても、同様の効果を奏し得
る。

【００２６】

【発明の効果】このように本発明によれば、駆・制動力
制御を行う車両において、その駆・制動力の制御信号の
左右輪差によりキングピン回りのモーメントが発生して
ハンドル取られが生じる場合に、そのモーメントを打ち
消すためのトルクステア防止補助反力トルクを発生させ
るように電動パワーステアリング装置を制御することか
ら、キングピン回りのモーメントが発生しないようにす
る複雑なサスペンションを構成することなく、ハンドル
取られを防止することができる。

【００２７】また、パワーアシスト（補助操舵力）制御
のみを行う操舵装置に上記手段を講じた場合には、実際
の駆・制動力左右輪差とその出力信号との間に演算誤差
などによる差が生じた場合には、キングピン回りのモー
メントを完全には打ち消すことができずに若干のハンド
ル取られが生じる場合も考えられるが、車両挙動に基づ
き電動パワーステアリング装置により補助反力トルクを
発生させて車両挙動を抑制する制御によれば、キングピ
ン回りの外乱モーメントによるハンドル取られを少なく
することができることから、車両挙動に基づき補助反力
トルクを発生させる手段を加えることにより、上記演算
誤差によるハンドル取られを最小限に抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された車両の操向車輪用操舵装置
の概略構成を示す図。

【図２】本発明に基づく制御ブロック図。

【図３】トルクステア防止補助トルク信号の出力特性
図。

【図４】トルクステア防止補助トルク発生における制御
フロー図。

【図５】本発明による効果を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ２ ステアリングシャフト ３ 連結軸 ４ ピニオン ５ タイロッド ６ 前輪 ７ ナックルアーム ８ ラック軸 ９ 電動機 １１ 操舵角センサ １２ トルクセンサ １４ 横加速度センサ １５ ヨーレイトセンサ １６ 車速センサ １７ 操舵制御ユニット １７ａ 助操舵トルク決定手段 １７ｂ 補助反力決定手段 １７ｃ 目標電流決定手段 １７ｄ 出力電流制御手段 １７ｅ 駆・制動力左右輪差信号入力手段 １７ｆ トルクステア防止補助トルク決定手段 １７ｇ加算器 １８ 駆・制動力制御ユニット １８ａ 駆・制動力制御部 １８ｂ 駆・制動力左右輪差信号出力手段 １９ 左右輪トルク配分ユニット ２１ 駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西森 剛 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社 本田技術研究所内 (72)発明者 菅俣 和重 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社 本田技術研究所内 (72)発明者 川越 浩行 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社 本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平８−34360（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−297369（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00 B62D 5/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補助操舵トルク決定手段からの補助操
   舵トルク信号に応じて、操向輪を転舵する補助操舵トル
   クを電動機により発生する電動パワーステアリング装置
   を備える電動操舵車両の操向輪制御構造であって、 駆動力または制動力を左右輪に対してそれぞれ独立して
   制御し得る左右輪制御手段と、前記左右輪制御手段によ
   る前記駆動力または前記制動力における前記左右輪間の
   制御値に差が生じたら、当該制御値の差により発生する
   トルクステアを打ち消す向きに前記操向輪を転舵させる
   ためのトルクステア防止補助トルク信号を出力するトル
   クステア防止補助トルク決定手段と、車両挙動検出手段
   と、前記車両挙動連出手段により検出された車両挙動に
   基づく補助反力トルク信号を出力する補助反力トルク決
   定手段とを有し、 前記補助操舵トルク信号と前記トルクステア防止補助ト
   ルク信号と前記補助反力トルク信号とを加算して前記電
   動機を制御する ことを特徴とする電動操舵車両の操向輪
   制御構造。