JP3185524B2 - 操舵アシスト力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車等の車両の操舵ア
シスト力を制御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両の操舵アシスト力を制御する
装置の１つとして、例えば特開昭５８−１８３３５３号
公報に記載されている如く、操舵輪の操舵状況に応じて
操舵アシスト力を調整しているものが知られている。詳
しく述べると、車両が直進状態である時は操舵アシスト
力を小さくし、車両が操舵されている状態である時は通
常の操舵アシスト力に調整している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術においては、車輪（タイヤ）の空気圧が低下し
ている状態での車両走行中に、例えば横風等の外乱が車
両に加わり、その結果、操舵輪が操舵された場合、車両
の走行安定性が損なわれるという問題が生ずる恐れがあ
る。

【０００４】この問題について以下に説明するために、
まずタイヤ空気圧低下時についてのコーナーリングフォ
ースについて、図７、図８を用いて説明する。図７はタ
イヤを上から見た状態を示している。この図に示される
ように、タイヤの中心面の向きＸとタイヤの進行方向Ｙ
とのなす角はスリップ角と呼ばれ、タイヤにスリップ角
を与えた時、タイヤには路面から力やモーメントが発生
する。進行方向Ｙに対して直角方向に働く力をコーナー
リングフォースといい、車両を旋回する原動力となる。

【０００５】図８はスリップ角とコーナーリングフォー
スとの関係をタイヤ空気圧をパラメータとして示す図で
ある。図示されるように、スリップ角の小さな範囲（範
囲Ａまたは範囲Ｂ）ではコーナーリングフォースはスリ
ップ角にほぼ比例して増加し、安定ある走行が達成され
る。しかし、スリップ角が大きくなると、タイヤの横す
べり量が増加し、コーナーリングフォースはスリップ角
に比例して増加しなくなるので、走行安定性が次第に低
下する。また、図８から明らかなように、スリップ角が
Ｃ（Ｂ＜Ｃ＜Ａ）において、タイヤ空気圧が低下してい
る場合は、タイヤ空気圧が正常な場合よりも安定性が損
なわれやすい。

【０００６】前述の従来技術においては、タイヤ空気圧
とは無関係に操舵アシスト力を与えているので、外乱に
起因して発生する操舵角も、タイヤ空気圧とは無関係に
同じだけ発生することになるが、タイヤ空気圧が低下し
ている場合にスリップ角がＣとなった場合には、前述の
理由で車両の安定性が損なわれるという問題が生じる恐
れがある。

【０００７】そこで本発明は上述の問題点を解決するた
めに、車輪の空気圧が低下した場合、車両を直進状態か
ら旋回状態に移行させるために運転者が必要とされる力
を、空気圧通常時よりも大きくすることにより、車両が
操舵されている状態になりにくくし、車両の走行安定性
を良くすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明は、操舵アシスト力を発生させる操舵アシス
ト力発生手段と、車輪の空気圧を検出する空気圧検出手
段と、該記空気圧検出手段により検出された空気圧が所
定の空気圧よりも低い状態で、車両を直進状態から旋回
状態に移行する操舵をおこなう場合は、前記操舵アシス
ト力発生手段で発生させる操舵アシスト力を、空気圧が
前記所定の空気圧以上の時の操舵アシスト力よりも小さ
く調整し、かつ、前記空気圧検出手段により検出された
空気圧が所定の空気圧よりも低い状態で、前記車両を旋
回状態から直進状態に移行する操舵をおこなう場合も、
前記操舵アシスト力発生手段により操舵アシスト力を発
生させる操舵アシスト力調整手段とを有することを特徴
とする。

【０００９】

【作用】空気圧検出手段によって車輪の空気圧を検出
し、空気圧が所定の空気圧よりも低い状態で、車両を直
進状態から旋回状態に移行する操舵をおこなう場合は、
前記操舵アシスト力発生手段で発生される操舵アシスト
力を、空気圧が前記所定の空気圧以上の時の操舵アシス
ト力よりも小さくする。また、空気圧が所定の空気圧よ
りも低い状態で、車両を旋回状態から直進状態に移行す
る操舵の際にも、操舵アシスト力が発生する。

【００１０】

【実施例】本発明の第１実施例について図１に概略構成
図を示すとともに、図２にその詳しい構成を示す。車輪
速センサ１、２、３、４はそれぞれ操舵輪である右前輪
および左前輪、非操舵輪である右後輪および左後輪の各
車輪の回転速度に応じた時間間隔のパルス信号をマイク
ロコンピュータ６に入力する。ステアリングセンサ５は
図示しないステアリングの操舵角を検出し、この値をマ
イクロコンピュータ６に入力する。

【００１１】マイクロコンピュータ６は各センサで検出
された値に基づいて所定の演算を行うことにより、発生
させるべき操舵アシスト力の方向および大きさを決定す
る。一般に操舵アシスト力とは、少なくとも車両を直進
状態から旋回状態にする際に、運転者がステアリングホ
イールを操作するために必要とされる力が少なくて済む
ように助勢する力のことである。この操舵アシスト力を
決定するには、まず、車輪速センサ１、２、３、４から
入力されたパルス信号の間隔から各車輪の回転速度を演
算するとともに、各車輪の回転速度の平均値より車速を
演算する。また、後述のように各車輪の回転速度に基づ
いて所定の演算を行うことにより、タイヤの空気圧低下
を検出する。ステアリングセンサ５から入力された値か
らは、操舵輪の操舵角を検出することで後述の旋回状態
が求められ、さらに現時点で検出した操舵角と所定時間
前に検出した操舵角とを比較することで、どの方向に操
舵輪が操舵されているかを示す操舵方向が求められる。
以上求められた車速、操舵輪の空気圧、旋回状態および
操舵方向に基づいて後述のように発生させるべき操舵ア
シスト力が決定される。

【００１２】次に、図２を用いて操舵アシスト力発生装
置７について説明する。モータ９はバッテリ１０の電圧
が印加されることにより、一定の回転トルクを発生させ
るものであり、モータ９で発生される回転トルクは、回
転トルク伝達機構１２によりステアリングシャフト１３
に伝達される。また、モータ極性切換回路１１は、マイ
クロコンピュータ６の指令により、モータ９に印加する
電圧の極性切換およびその印加電圧のオン−オフを行
う。回転トルク伝達機構１２には電磁パウダクラッチ１
４が用いられており、これは伝達する回転トルクの大き
さを調節するものである。モータ９により発生される回
転トルクとは、電磁パウダクラッチ１４を介してステア
リングシャフト１３に伝達され、ステアリングシャフト
１３にステアリングホイール８を介して伝達される運転
者の操舵トルクとともに、ピニオン１５を介してラック
バー１６を動かす力となり、この力が図示しないタイロ
ッドエンド部材およびナックルアームを介して操舵輪に
伝えられる。したがって、モータ９によって発生される
回転トルクはステアリングシャフト１３に伝達される。

【００１３】また、マイクロコンピュータ６は後述の、
操舵アシスト力発生装置７で発生させるべき方向および
大きさの操舵アシスト力が得られるように、モータ極性
切換回路１１および電磁パウダクラッチ１４を制御す
る。

【００１４】次に、各車輪に配置された車輪速センサの
検出値から車輪の空気圧低下を検出する方法について説
明する。一般に、車輪の空気圧が低下すると車輪の外径
が小さくなるので、空気圧が低下している車輪は、空気
圧が低下していない車輪に比べて回転速度が増加する。
この回転速度の差を検出することで車輪の空気圧低下を
検出する。実際には、車両が安定した走行状態にある時
に、車輪速センサによって求められた各車輪の回転速度
を比較して、各車輪の回転速度の差を検出する。ここ
で、予め設定された値よりも大きな差が検出された場
合、この状態が継続される時間をカウントする。この状
態が継続する時間が車両がカーブを走行するのに通常要
する時間よりも長い時間継続する時は回転速度が速い方
の車輪の空気圧が低下していると判断する。

【００１５】次に、本発明の第１実施例の動作を図４に
示すフローチャートに基づいて説明する。このルーチン
は車速、操舵輪の空気圧および旋回状態から演算される
操舵アシスト力演算ルーチンである。なお、本ルーチン
では、旋回状態については、車両が右旋回している状態
を右旋回状態、左旋回している状態を左旋回状態である
と定義する。次に、操舵方向は運転者が図２のステアリ
ングホイール８を時計回り方向に操作する方向を右方
向、反時計回り方向に操作する方向を左方向と定義す
る。まず、ステップ１０で各車輪速センサからの入力に
基づいて、各車輪速度の平均値を求めることで車速が演
算される。ステップ２０では車両が旋回状態であるか否
かの判定が行われ、旋回状態である場合はステップ３０
に進み、そうでない場合はステップ６０に進む。なお、
前述のように、旋回状態であるか否かの判定は、検出さ
れた操舵角から判定される。ステップ６０では車両は直
進状態であるので、操舵アシスト力を発生しないでこの
ルーチンを終了する。

【００１６】ステップ３０では操舵輪の少なくとも一方
の空気圧が低下しているか否かの判定が前述の方法によ
り行われ、低下している場合はステップ４０に進み、そ
うでない場合はステップ５０に進む。ステップ４０では
車両の旋回状態が左旋回状態であるか否かの判定が検出
された操舵角に基づいて行われ、左旋回状態である場合
はステップ７０に進み、発生させるべき操舵アシスト力
の方向および大きさを、左方向で、かつ図３の車速−操
舵アシスト力マップの破線（ｂ）上の車速に対する操舵
アシスト力に決定し、このルーチンを終了する。左旋回
状態ではない場合、つまり右旋回状態である場合はステ
ップ８０に進み、ステップ８０では発生させるべき操舵
アシスト力の方向および大きさを、右方向で、かつ破線
（ｂ）上の車速に対する操舵アシスト力に決定し、この
ルーチンを終了する。

【００１７】また、ステップ５０では前述のステップ４
０と同様に、車両が左旋回状態であるか否かが判定さ
れ、左旋回状態である場合はステップ１００に進み、発
生させるべき操舵アシスト力の方向と大きさを、左方向
で、かつ空気圧通常時用の実線（ａ）上の車速に対する
操舵アシスト力に決定し、このルーチンを終了する。左
旋回状態でない場合、つまり右旋回状態である場合はス
テップ９０に進み、発生させるべき操舵アシスト力の方
向および大きさを、右方向で、かつ実線（ａ）上の車速
に対する操舵アシスト力に決定し、このルーチンを終了
する。

【００１８】上述のように本発明の第１実施例において
は、車両を直進状態から旋回状態に操舵する方向に操舵
アシスト力を発生するようにするとともに、操舵輪の空
気圧が低下した場合、発生させるべき操舵アシスト力の
大きさを、図３の車速−操舵アシスト力マップの実線
（ａ）から破線（ｂ）に変更することにより、操舵輪の
空気圧が通常である時よりも小さくしている。したがっ
て、操舵輪の空気圧が低下している場合における、車両
を直進状態から旋回状態に移行させるために運転者に必
要とされる力は、空気圧通常時よりも大きくなるので、
車両は旋回状態になりにくくなる。また、本実施例にお
いては、車両を旋回状態から直進状態に移行させる時
に、タイヤのセルフアライニングトルクに起因して、急
激にステアリングホイールが中立方向に回転しないよう
にするために、操舵アシスト力をステアリングホイール
が中立方向に回転するのを抑制する方向、つまり、運転
者のステアリング操作がしにくくなる方向に、常に加え
ている。その結果、操舵輪の空気圧が低下している場合
において、このような運転者のステアリング操作がしに
くくなる方向の操舵アシスト力が小さくなるので、車両
は直進状態になり易くなる。よって、操舵輪の空気圧が
低下した場合の車両の走行安定性は良くなる。

【００１９】次に本発明の第２実施例について、図５の
フローチャートに基づいて以下に説明するが、第１実施
例と重複する説明は避け、できるだけ簡単に説明する。
まず、ステップ１１０至ステップ１５０は第１実施例の
ステップ１０至ステップ５０と同様であるので省略す
る。ステップ１６０では運転者が現在行っている操舵方
向が右方向であるか否かを前述のように操舵角を検出す
ることで判定し、右方向である場合はステップ１９０に
進み、発生させるべき操舵アシスト力の方向と大きさ
を、右方向で、かつ図３の車速−操舵アシスト力マップ
の一点鎖線（ｃ）上の車速に対する操舵アシスト力に決
定し、このルーチンを終了する。操舵方向が右方向でな
い場合、つまり左方向である場合はステップ２００に進
み、操舵アシスト力の方向と大きさを、左方向で、かつ
破線（ｂ）上の車速に対する操舵アシスト力に決定し、
このルーチンを終了する。

【００２０】ステップ１７０では運転者が現在行ってい
る操舵方向が右方向であるか否かをステップ１６０と同
様にして判定し、右方向である場合はステップ２１０に
進み、ステップ２１０では発生させるべき操舵アシスト
力の方向と大きさを、右方向で、かつ破線（ｂ）上の車
速に対する操舵アシスト力に決定し、このルーチンを終
了する。操舵方向が右方向でない場合、つまり左方向で
ある場合はステップ２２０に進み、ステップ２２０では
発生させるべき操舵アシスト力を、左方向で、かつ一点
鎖線（ｃ）上の車速に対する操舵アシスト力に決定し、
このルーチンを終了する。ステップ１８０、ステップ２
３０およびステップ２４０においては、第１実施例のス
テップ６０、ステップ９０およびステップ１００と同様
であるので説明は省略する。

【００２１】上述のように本発明の第２実施例において
は、車両を旋回状態から直進状態へ操舵する際に、発生
させるべき操舵アシスト力の方向が、第１実施例では車
両を直進状態から旋回状態に移行させる方向、つまり運
転者がステアリングホイールを操作しにくい方向である
のに対して、第２実施例では旋回状態から直進状態に移
行させる方向となっている。したがって、第１実施例よ
りも車両は旋回状態から直進状態に移行し易くなってい
るため、操舵輪の空気圧が低下した場合の車両の走行安
定性は、さらに良くなる。

【００２２】続いて、本発明の第３実施例について、図
６のフローチャートに基づいて以下に説明するが、第１
実施例と重複する説明は避け、できるだけ簡単に説明す
る。まず、ステップ３１０至３５０は第１実施例のステ
ップ１０至５０と同様であるので説明は省略する。ステ
ップ３６０では旋回外輪である右前輪の空気圧が低下し
ているか否かの判定が前述のように行われ、低下してい
ると判定された場合はステップ３９０に進み、発生させ
るべき操舵アシスト力の方向および大きさを、左方向
で、かつ図３の車速−操舵アシスト力マップの破線
（ｂ）上の車速に対する操舵アシスト力に決定し、この
ルーチンを終了する。右前輪の空気圧が低下していな
い、つまり左前輪の空気圧が低下している場合はステッ
プ４００に進み、ステップ４００では発生させるべき操
舵アシスト力の方向および大きさを、左方向で、かつ実
線（ａ）上の車速に対する操舵アシスト力に決定し、こ
のルーチンを終了する。

【００２３】また、ステップ３７０では旋回外輪である
左前輪の空気圧が低下しているか否かの判定が前述のよ
うに行われ、低下していると判定された場合は、ステッ
プ４１０に進み、ステップ４１０では発生させるべき操
舵アシスト力の方向および大きさを右方向で、かつ破線
（ｂ）上の車速に対する操舵アシスト力に決定し、この
ルーチンを終了する。左前輪の空気圧が低下していな
い、つまり右前輪の空気圧が低下している場合はステッ
プ４２０に進み、ステップ４２０では発生させるべき操
舵アシスト力の方向および大きさを、右方向で、かつ実
線（ａ）上の車速に対する操舵アシスト力に決定し、こ
のルーチンを終了する。ステップ３８０、ステップ４３
０およびステップ４４０においては、第１実施例のステ
ップ６０、ステップ９０およびステップ１００と同様で
あるので説明は省略する。

【００２４】上述のように本発明の第３実施例において
は、車両が旋回状態にある時に、操舵輪の空気圧が低下
した場合、発生させるべき操舵アシスト力の大きさを、
操舵輪の空気圧が通常である時よりも小さくしているの
で、第１実施例と同様に、操舵輪の空気圧が低下した場
合の車両の走行安定性は良くなる。さらに本実施例にお
いては、空気圧が低下している車輪が旋回外側の車輪で
あるか否かを判定して操舵アシスト力の大きさを決定し
ている。一般に、空気圧の低下にともなうコーナーリン
グフォースの減少の車両への影響は、大きな荷重がかか
る旋回外側の車輪について顕著であることが知られてい
る。したがって、第１実施例のように旋回外側の操舵輪
であるか旋回内側の操舵輪であるかにかかわらず、操舵
輪の空気圧の低下を検出して操舵アシスト力を小さくす
る場合に比べて、コーナーリングフォースの減少の車両
への影響に応じた操舵アシスト力制御をしていることに
なり、操舵フィーリングは良くなるという特有の効果が
ある。

【００２５】ここで、図５のフローチャートとこの発明
の構成との対応関係を説明する。すなわち、図１のステ
ップ１３０がこの発明の空気圧検出手段に相当し、ステ
ップ１４０、ステップ１６０、ステップ１７０、ステッ
プＳ１９０、ステップ２００、ステップ２１０、ステッ
プ２２０がこの発明の操舵アシスト力調整手段に相当
し、ステップ１４０、ステップ１５０、ステップ１６
０、ステップ１７０、ステップＳ１９０、ステップ２０
０、ステップ２１０、ステップ２２０、ステップ２３
０、ステップ２４０がこの発明の操舵アシスト力発生手
段に相当する。以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明の実施例はこれに限らず、以下の如くの変形
を施してもよい。

【００２６】まず、本発明の各実施例においては、操舵
輪の空気圧が通常の空気圧よりも低い場合、旋回状態お
よび操舵方向によって操舵アシスト力を変化させる時の
操舵アシスト力の大きさは、図３における破線（ｂ）上
の値あるいは一点鎖線（ｃ）上の値というように固定さ
れているが、空気圧の低下分あるいは操舵輪の操舵角等
に応じて連続的に変化する操舵アシスト力を演算にて求
め、その操舵アシスト力を採用してもよい。

【００２７】また、本発明の各実施例においては、操舵
輪として前輪の空気圧の低下を検出して操舵アシスト力
制御を行っているが、四輪操舵の場合には、前輪および
後輪の空気圧低下を検出して操舵アシスト力制御を行う
ことは勿論である。さらに、四輪操舵でない場合にも前
輪および後輪の空気圧低下を検出して操舵アシスト力を
制御しても良い。

【００２８】さらに、本発明の各実施例においては、各
車輪に配置された車輪速センサより操舵輪の空気圧の低
下を相対的に検出したが、以下に述べるような方法によ
り操舵輪の空気圧の絶対値の低下を検出してもよい。即
ち、車両が路面から受ける振動成分を車輪速センサで検
出し、この振動成分からバネ下共振による共振周波数を
求めて車輪の空気圧を検出する方法、あるいは、各車輪
に空気圧センサを設けて空気圧の低下を検出する方法等
である。これらの方法を用いると、全ての車輪の空気圧
が低下した場合も空気圧の低下が検出できる。

【００２９】さらに、本発明の各実施例においては、操
舵アシスト力を発生させる手段として、モータを用いた
が、ポンプで油圧を発生させて、この油圧により操舵ア
シスト力を発生させても良い。

【００３０】また、操舵アシスト力の決定に際して、本
発明の各実施例では、図３の如くのマップを用いて操舵
アシスト力の決定を行ったが、図３の関係を関数の形で
記憶しておき、その関数を用いて演算しても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明からわかるように、本発明の
操舵アシスト力制御装置においては、車輪の空気圧が所
定の空気圧よりも低い状態で、車両を直進状態から旋回
状態に移行させる操舵がおこなわれた場合は、操舵アシ
スト力を、空気圧が前記所定の空気圧以上の時の操舵ア
シスト力よりも小さくすることで、車両を直進状態から
旋回状態に移行させるために必要とされる力が大きくな
る。したがって、車両は操舵されている状態になりにく
くなり、車両の走行安定性が良くなる。また、車輪の空
気圧が所定の空気圧よりも低い状態で、車両を旋回状態
から直進状態に移行する操舵をおこなう場合も操舵アシ
スト力が発生する。したがって、車両が旋回状態から直
進状態に移行し易くなり、車両の走行安定性が一層向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例における操舵アシスト力制御
装置を示す概略構成図である。

【図２】本発明の各実施例における操舵アシスト力発生
手段の構成を示す図である。

【図３】本発明の各実施例における操舵輪の空気圧およ
び旋回状態および操舵方向による車速に対する操舵アシ
スト力を示す図である。

【図４】本発明の第１実施例の操舵アシスト力制御を示
すフローチャートである。

【図５】本発明の第２実施例の操舵アシスト力制御を示
すフローチャートである。

【図６】本発明の第３実施例の操舵アシスト力制御を示
すフローチャートである。

【図７】タイヤと路面との間に発生するコーナーリング
フォースを説明するための図である。

【図８】スリップ角に対するコーナーリングフォースの
関係を示す図である。

【符号の説明】

１、２、３、４・・・車輪速センサ ５・・・・・・・・・ステアリングセンサ ６・・・・・・・・・マイクロコンピュータ ７・・・・・・・・・操舵アシスト力発生装置 ９・・・・・・・・・モータ １１・・・・・・・・モータ極性切換回路 １２・・・・・・・・回転トルク伝達機構 １４・・・・・・・・電磁パウダクラッチ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00 - 6/04 B62D 5/00 - 5/30 B60C 23/00 - 23/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵アシスト力を発生させる操舵アシス
   ト力発生手段と、車輪の空気圧を検出する空気圧検出手
   段と、該記空気圧検出手段により検出された空気圧が所
   定の空気圧よりも低い状態で、車両を直進状態から旋回
   状態に移行する操舵をおこなう場合は、前記操舵アシス
   ト力発生手段で発生させる操舵アシスト力を、空気圧が
   前記所定の空気圧以上の時の操舵アシスト力よりも小さ
   く調整し、かつ、前記空気圧検出手段により検出された
   空気圧が所定の空気圧よりも低い状態で、前記車両を旋
   回状態から直進状態に移行する操舵をおこなう場合も、
   前記操舵アシスト力発生手段により操舵アシスト力を発
   生させる操舵アシスト力調整手段とを有することを特徴
   とする操舵アシスト力制御装置。