JP3313626B2

JP3313626B2 - 車両用操舵装置

Info

Publication number: JP3313626B2
Application number: JP26805397A
Authority: JP
Inventors: 聡近藤; 真之助石田; 学池谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-09-13
Filing date: 1997-09-13
Publication date: 2002-08-12
Anticipated expiration: 2017-09-13
Also published as: JPH1178952A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両用操舵装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用操舵装置として、本出願人は、例
えば特開平５−１９７４２３号および特開平９−２２１
０５４号公報などにおいて、車両が目標経路に沿って走
行するように操舵角度をアシストする技術を提案してい
る。

【０００３】このように、車両の車線（レーン）逸脱を
防止しつつ微小操舵を補助することによって、運転者の
負担を大幅に軽減することができる。運転者の負担は、
特に高速道路などを長時間走行するとき顕著となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような操舵アシス
ト制御においては、運転者の操舵との干渉を考慮する
と、舵角よりもトルク（操舵力）を介してアシストする
のが望ましい。

【０００５】そのような操舵アシスト制御においては、
本来必要とされる操舵量を適切に算出して与える必要が
あり、さもなければ運転者にかえって違和感を与えてし
まう。

【０００６】従って、この発明の目的は上記した不都合
を解消することにあり、操舵アシストをトルク（操舵
力）で与えると共に、本来必要とされる操舵量を適切に
算出して与えるようにした車両用操舵装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１項にあっては、車両の操舵車輪を転舵
する操向手段と、車両進行方向道路の車線状態を検知す
る第１の手段と、前記車両のヨーレートを含む運動状態
を検知する第２の手段と、前記第１および第２の手段の
出力に基づき、前記車両進行方向道路の車線状態に対す
る車両の位置関係を維持するために必要な操舵力を所定
の特性に基づいて算出する操舵力算出手段と、人的に加
えられた操舵トルクを検知する検知手段と、および、前
記操舵力算出手段が算出した操舵力と前記検知手段が検
知した操舵トルクに基づき、前記操舵トルクを減少させ
る方向に操向手段を操向する操向制御手段とを備える如
く構成した。これによって、操舵アシストをトルク（操
舵力）で与えると共に、目標ヨーレートに対して本来必
要となる操舵トルクを算出することができるので、目標
とする走行路曲率への追従性などの車両の制御性を向上
させることができる。

【０００８】請求項２項にあっては、前記操舵力算出手
段は、前記車両の定常円旋回時のヨーレートに対する操
舵力を規定するモデルを設定し、前記モデル出力に基づ
いて前記操舵力を算出する如く構成した。これによっ
て、本来必要とされる操舵量を一層適切に算出すること
ができる。

【０００９】請求項３項にあっては、前記操舵力算出手
段は、予め設定されたテーブル特性に従って前記操舵力
を算出する如く構成した。これによって、本来必要とさ
れる操舵量を適切かつ簡易に算出することができる。

【００１０】請求項４項にあっては、前記操舵力算出手
段は、車速、前記車両の重量、前記車両に装着されたタ
イヤの有効トレール長の少なくともいずれかを用いて設
定されたテーブル特性に従って前記操舵力を算出する如
く構成した。これによって、本来必要とされる操舵量を
一層適切かつ簡易に算出することができる。

【００１１】請求項５項にあっては、前記操舵力算出手
段は、車速、前記車両の重量、前記車両に装着されたタ
イヤの有効トレール長の少なくともいずれかを用いて前
記車両の定常円旋回時のヨーレートに対する操舵力を規
定するモデルを設定し、前記モデル出力に基づいて前記
操舵力を算出する如く構成した。これによって、本来必
要とされる操舵量を一層適切かつ簡易に算出することが
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に即してこの発明
の実施の形態を説明する。

【００１３】図１はこの出願に係る車両用操舵装置を全
体的に示す概略図であり、図２はその装置を操舵系に焦
点をおいて示す同様の説明図である。

【００１４】以下、図１および図２を併せて参照して説
明すると、車両１０において運転席１２に配置されたス
テアリングホイール１４は、ステアリングシャフト１６
に連結され、ステアリングシャフト１６はユニバーサル
ジョイント１８，２０を介してコネクティングシャフト
２２に連結される。

【００１５】コネクティングシャフト２２は、ラック・
ピニオン型ステアリングギア２４のピニオン２６に連結
される。ピニオン２６はラック２８に噛み合っており、
よってステアリングホイール１４から入力された回転運
動はピニオン２６を介してラック２８の往復運動に変換
され、フロントアクスルの両端に配置されたタイロッド
（ステアリングロッド）３０を介して２個の前輪（操舵
輪）３２を所望の方向に転舵させる。

【００１６】ラック２８上には同軸に電動モータ３８お
よびボールねじ機構４０が配置され、モータ出力はボー
ルねじ機構４０を介してラック２８の往復運動に変換さ
れ、ステアリングホイール１４を介して入力された操舵
力（操舵トルク）を減少する方向にラック２８を駆動す
る。

【００１７】ここで、ステアリングギア２４の付近には
トルクセンサ４２が設けられ、運転者が入力した操舵力
（操舵トルク）の方向と大きさに応じた信号を出力す
る。また、ステアリングシャフト１６の付近にはロータ
リエンコーダなどからなる舵角センサ４４が設けられ、
運転者が入力した操舵角度の方向と大きさに応じた信号
を出力する。

【００１８】２個の前輪３２の付近にはそれぞれ電磁ピ
ックアップなどからなる車輪速センサ４６が配置されて
前輪１回転ごとに信号を出力すると共に、２個の後輪４
８の付近にも同種構造の車輪速センサ５０がそれぞれ配
置されて後輪１回転ごとに信号を出力する（図１で左側
の後輪のみ示す）。尚、車両１０においては内燃機関
（図示せず）は前輪側に配置されており、前輪３２を駆
動輪、後輪４８を従動輪とする。

【００１９】また、２個の前輪３２および２個の後輪の
サスペンション機構（図示せず）の付近には車高センサ
５２，５４がそれぞれ設けられ、前後輪のサスペンショ
ンのストローク（変位）を通じてその部位の車両１０の
高さに応じた信号を出力する。

【００２０】図１に示す如く、運転席１２の上部には、
フロントウィンドウ６０の内面にルームミラー６２と組
み合わされてＣＣＤカメラ６４が１基、取りつけられ
る。また、車両１０のフロントバンパ付近の適宜位置に
は、複数基のミリ波レーダ６６が設けられ（図１で１基
のみ示す）、前方に変調波を発信する。

【００２１】ＣＣＤカメラ６４は車両進行方向道路を単
眼視し、撮像信号を出力する。ＣＣＤカメラ６４の出力
は、図２に示す如く、マイクロコンピュータからなる画
像処理ＥＣＵ６８に送られ、道路上の道路区分線（白
線）が抽出される。ミリ波レーダ６６の出力は同様にマ
イクロコンピュータからなるレーダ出力処理ＥＣＵ７０
に送られ、アンテナ（図示せず）を介して受信された受
信波とミキシングされて車両進行方向に位置する立体物
（先行車）の有無が判別される。

【００２２】この出願に係る車両用操舵装置は、同様に
マイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（「Ｓ
ＡＳＥＣＵ」と示す）７４を備え、画像処理ＥＣＵ６
８、レーダ出力処理ＥＣＵ７０および前記したトルクセ
ンサ４２の出力などはＳＡＳＥＣＵ７４に入力される。

【００２３】また、この装置は第２の電子制御ユニット
（「ＥＰＳＥＣＵ」と示す）７６を備える。ＥＰＳ
ＥＣＵ７６は、いわゆるパワーステアリングに基づく操
舵アシスト量を算出する。前記したトルクセンサ４２の
出力はＥＰＳＥＣＵ７６にも入力される。

【００２４】ＳＡＳＥＣＵ７４とＥＰＳＥＣＵ７６
は信号線７８を介して相互に通信可能に接続される。Ｓ
ＡＳＥＣＵ７４は後述の如く操舵トルクのアシスト量
を算出し、ＥＰＳＥＣＵ７６に送出する。

【００２５】ＥＰＳＥＣＵ７６は受信した操舵トルク
のアシスト量から指令値（ＰＷＭによるデューティ比）
を算出し、モータ駆動回路８０に出力する。モータ駆動
回路８０は４個のパワーＦＥＴスイッチング素子からな
るブリッジ回路（図示せず）を備え、指令値に基づいて
電動モータ３８を駆動する。

【００２６】図１の説明に戻ると、車両１０の重心位置
付近にはヨーレートセンサ８２が配置され、車両重心の
鉛直（重力）軸回りのヨーレート（回転角速度）に応じ
た信号を出力する。

【００２７】また、運転席１２のステアリングホイール
１４には感圧センサ８４が適宜個数配置され、圧力、即
ち、運転者のステアリングホイール操作の有無に応じた
信号を出力すると共に、シート下部には第２の感圧セン
サ８６が適宜個数配置され、圧力、即ち、運転者の着座
の有無に応じた信号を出力する。

【００２８】また、ダッシュボード付近にはナビゲーシ
ョン装置８８が配置される。ナビゲーション装置８８
は、車両１０が走行する地域の走行路位置情報（地図情
報）を記憶した記憶装置を備える。

【００２９】さらに、運転席１２の床面のブレーキペダ
ル（図示せず）にはブレーキセンサ９０が設けられ、運
転者のブレーキペダルの踏み込みに応じた信号を出力す
ると共に、アクセルペダル（図示せず）にはアクセルセ
ンサ９２が設けられ、運転者のアクセルペダルの踏み込
みに応じた信号を出力する。

【００３０】続いて図３フロー・チャートを参照してこ
の出願に係る車両用操舵装置の動作（ＳＡＳＥＣＵ７
４が行う動作）を説明する。尚、図示のプログラムは６
６ｍｓｅｃごとに実行される。図４は、図３フロー・チ
ャートの処理を機能的に示すブロック図である。

【００３１】尚、この出願において操舵トルクは車両を
道路区分線に沿って走行させるようにアシストされ、公
知のいわゆるパワーステアリングによるアシストとは直
接の関連を有しないため、ＥＰＳＥＣＵ７６のアシス
ト動作の説明は省略する。

【００３２】先ず、Ｓ１０において画像処理ＥＣＵ６８
で画像処理から求めた道路区分線を読み込み、Ｓ１２に
進んで読み込んだ道路区分線から目標点列を求める。

【００３３】これについて説明すると、この出願に係る
車両用操舵装置は、本出願人が先に特開平５−１９７４
２３号で提案した、車両が道路区分線に沿って滑らかな
軌跡で走行するよう操舵する技術を前提とする。

【００３４】図５を参照しつつ説明すると、車両１０
（自車）の位置を原点、前後方向をＸ軸、車幅（横）方
向をＹ軸とするＸ−Ｙ座標において読み込んだ左右の道
路区分線の中央を目標点列として表現する。走行路が湾
曲路であるとき、目標点列は旋回半径を持つ曲線として
表現される。

【００３５】続いてＳ１４に進んで前記したセンサ出力
を介して車両情報を読み込み、Ｓ１６に進んで前記した
トルクセンサ４２の出力Ｔｈを読み込む。次いでＳ１８
に進んで車両（自車）１０の位置と目標経路との横方向
の離間距離（目標点横位置）Ｙｍを求め、Ｓ２０に進ん
で目標点列の旋回半径を求めて目標旋回半径Ｒとする。

【００３６】次いでＳ２２に進んで目標点列上に目標点
Ｍを定め、その目標点に到達するためのヨーレートγｍ
を先の提案技術に示した式を用いて求める。より具体的
には、目標点横位置ＹｍにゲインＫγｍを乗じて求め
る。次いでＳ２４に進んで目標点到達ヨーレートγｍか
ら前記したヨーレートセンサ８２の出力から得られた実
ヨーレートγを減算して補正し、目標補正ヨーレートΔ
γを求める。

【００３７】次いでＳ２６に進んで車両状態推定による
変動係数Ｋｍを求め（後述）、Ｓ２８に進んで目標旋回
半径Ｒに所定のゲインＫγｒを乗じて目標（旋回）ヨー
レートγＲを求める。ゲインＫγｒは目標旋回半径Ｒに
対するヨーレート変換係数であり、図６にその特性を示
す如く、車速Ｖから検索自在なテーブル値として設定し
ておく。この目標（旋回）ヨーレートγＲは、車両１０
が目標点Ｍに到達するのに必要なヨーレートを示す。

【００３８】次いでＳ３０に進んで目標（旋回）ヨーレ
ートγＲに所定のゲインＫｒｔを乗じて、より具体的に
は後述するようにモデルを設定し、その出力を用いて目
標旋回トルクＲｔを求める。

【００３９】先に述べたように、操舵アシスト制御にお
いては、本来必要とされる操舵量を適切に算出して与え
る必要があり、さもなければ運転者にかえって違和感を
与えてしまう。そこで、この実施の形態においては、先
に本出願人が特開平５−１９７４２３号および特開平９
−２２１０５４号公報などで提案した車両の挙動に必要
となる車両の角速度（目標ヨーレート）を求める技術を
前提とし、それに従って求めた目標ヨーレートに応じて
操舵に必要となるトルク（出力トルク）を算出するよう
にした。

【００４０】そのとき、目標ヨーレートと出力トルクを
単純に比例関係とみなすこともできるが、比例関係とみ
なすと、車速（車輪速）、車両１０の重量、タイヤ（車
輪３２，４８）といった要素の影響により、本来必要と
なる出力トルクと一致しない場合が生じ、運転者に違和
感を与えることがある。

【００４１】従って、この実施の形態においては、車両
の定常円旋回時のヨーレートに対するトルク（操舵力）
を規定するモデルを設定し、その出力に基づいてトルク
を算出するようにした。

【００４２】以下説明すると、図１、図２に示した車両
１０の操舵系を図７のように簡略化してその力学モデル
を図８のように想定すると、操舵系の挙動はキングピン
回りの回転運動に換算して考えることができ、従って数
１、数２のように記述される。

【００４３】

【数１】

【００４４】

【数２】

【００４５】車両１０が定常円旋回を行ったと考える
と、数１および数２において、ｄ²ａ／ｄｔ²，ｄａ／
ｄｔ，ｄ²δ／ｄｔ²，ｄδ／ｄｔをそれぞれ０と考え
ても良いので、数１，数２から数３を得ることができ
る。

【００４６】

【数３】

【００４７】一方、車体すべり角β、前輪実舵角δとヨ
ーレートγとの関係は、数４および数５のように記述さ
れる。

【００４８】

【数４】

【００４９】

【数５】

【００５０】数４および数５を数３に代入すると、数６
のようになる。

【００５１】

【数６】

【００５２】また、車両のスタビリティファクタＡは、
数７のように与えられるので、数３は数８のように書き
直すことができる。尚、スタビリティファクタは周知の
如く、その正負が車両のステアリング特性を支配し、車
両の定常円旋回の速度による変化の大きさを示す指標で
ある。

【００５３】

【数７】

【００５４】

【数８】

【００５５】従って、Ｓ３０においては、数８に従っ
て、車体重量ｍ、タイヤの有効トレール長（キャスタト
レールとニューマチックトレールを合わせたもの）を求
めると共に、Ｓ２８で求めた目標ヨーレートγＲを用
い、出力トルクＴｈ、より具体的には目標旋回トルクＲ
ｔを求めるようにした。この目標旋回トルクＲｔは、車
両１０が目標点Ｍに到達するのに必要な旋回トルクを示
す。

【００５６】次いでＳ３２に進んで目標補正ヨーレート
Δγに所定のゲインＫγｔを乗じて、より具体的にはＳ
３０の処理と同様に、数８に示すモデル出力を用いて目
標点到達トルクΔγｔを求める。この目標点到達トルク
Δγｔは、車両１０が目標点Ｍに到達するのに必要なト
ルクを示す。

【００５７】次いでＳ３４に進んで運転者の操舵トルク
をアシストするアシストトルクＴＴＯＴＡＬを図示の如
く算出する。即ち、アシストトルクＴＴＯＴＡＬは、目
標旋回トルクＲｔと目標点到達トルクΔγｔを加算した
和に変動係数Ｋｍ（後述）を乗じた積から、運転者の操
舵トルクＴｈに所定のゲインＫτｈを乗じた積を減算す
ることで求める。換言すれば、運転者の操舵入力を加え
た場合には、アシストトルクＴＴＯＴＡＬを低下させ
る。

【００５８】ここで、Ｓ２６に戻り、車両状態推定によ
る変動係数Ｋｍの算出について説明する。

【００５９】図３あるいは図４に示す制御アルゴリズム
においては標準的な摩擦係数に基づいて推定する車両運
動特性を前提として設計するが、走行路が凍結路、砂利
道など摩擦係数が低いとき、目標ヨーレートが実ヨーレ
ートと大きくずれることがある。そのとき、ヨーレート
偏差が零になるようなアシストトルクを与えると、運転
者の意図する挙動と異なってしまい、運転者が違和感を
覚えることがある。

【００６０】従って、車両状態、具体的にはその運動特
性が所期通りか、より具体的には図３あるいは図４に示
す制御アルゴリズムを設計したときに前提とした車両運
動特性か否か判断するようにした。

【００６１】具体的には、路面摩擦係数μ、タイヤ（車
輪３２，４８）の種別、積載量（乗員含む）などが設計
で前提とした運動特性に合致する値か否か判断する。

【００６２】ここで、路面摩擦係数μに関しては、舵角
センサ４４および車輪速センサ４６，５０の出力から車
両１０が直進路を走行していると判定されるとき、駆動
輪（前輪）３２および従動輪４８（後輪）に配置した車
輪速センサ４６，５０の出力を比較し、前輪と後輪の回
転数の差（あるいは比）が所定範囲内か否かで判断す
る。

【００６３】得られた値が所定範囲内にあれば路面摩擦
係数μは所期通りの値であると判断し、所定範囲内にな
ければ路面摩擦係数μは所期の値ではないと推定する。

【００６４】尚、車両１０が装着するタイヤ（車輪３
２，４８）が磨耗しているときも同様の結果が得られよ
うが、その場合も制御アルゴリズムが予定する路面摩擦
係数が得られないことでは同様なので、路面摩擦係数μ
が所期の値ではないと判断する。

【００６５】さらに、タイヤの種別については、舵角セ
ンサ４４の出力とヨーレートセンサ８２の出力を比較
し、転舵されてからヨーレートが検出されるまでの経過
時間を判定することでも判断する。即ち、設計において
ノーマルタイヤを装着した車両を前提とするとき、スタ
ッドレスタイヤを装着していれば、路面半力が発生する
まで遅れがあり、従って、タイヤの種別は、操舵してヨ
ーレートが発生するまでの経過時間を測定することで判
断可能である。

【００６６】積載量については、前記した４個の車輪に
設けた車高センサ５２，５４の出力に基づき、乗員およ
び積載貨物が設計で前提とした重量範囲内にあるか否か
で推定する。

【００６７】尚、変動係数Ｋｍは０から１００％の範囲
で適宜設定される。車両の運動特性（状態）が所期通り
ではないと判断されるときは、設定値を減少補正する。
このとき、変動係数Ｋｍを０とすると、後述する如く、
操舵トルクアシスト量は零となる。

【００６８】図３フロー・チャートにおいては、続いて
Ｓ３６に進み、運転者がステアリングを操作していない
か否か判断する。

【００６９】運転者がステアリングを操作していないか
否かの判断は、運転者がステアリングホイール１４を握
っていないか、運転者が不在か、運転者が居眠りしてい
るかなどを判断することで行う。

【００７０】運転者がステアリングを操作していないか
否かの判断は例えば前記した感圧センサ８４の出力に基
づいて、運転者が不在か否かの判断は例えば前記した第
２の感圧センサ８６の出力に基づいて、運転者が居眠り
しているか否かの判断は例えばステアリングホイールの
操作角の標準偏差に基づいて判断する。

【００７１】図３フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ
３６で肯定されるときはＳ３８に進み、インディケータ
あるいはブザーなど（共に図示せず）を介して運転者に
警報を発し、Ｓ４０に進んでゲインＫｈを算出する。

【００７２】図４に示す如く、出力アシストトルクＴＡ
は、アシストトルクＴＴＯＴＡＬにゲインＫｈを乗じて
決定される。このゲインＫｈは０から１００％の間に適
宜設定されるが、運転者がステアリングを操作していな
いと判断されるときは、前記操向制御手段による制御を
抑制、即ち、ゲインＫｈを０とするか、あるいは設定値
を減少補正する。

【００７３】即ち、この制御においては運転者が操舵し
ていることを前提とし、運転者が目標経路（道路区分
線）に沿って操舵しているとき、その操舵トルクを超え
るトルクをアシストトルクとして与えると共に、運転者
の状態を監視し、運転者が操舵していないときは操舵ア
シスト量を減少するか中止するようにした。

【００７４】次いでＳ４２に進み、ＥＰＳＥＣＵ７６
に出力アシストトルクＴＡを出力してプログラムを終了
する。尚、Ｓ３６で否定されるときはＳ４２にジャンプ
する。

【００７５】この実施の形態は上記の如く構成したの
で、図９に示すように道路区分線に沿った位置をキープ
するためのトルク特性に従って操舵をアシストし、よっ
て道路が湾曲するときもその曲率に沿って走行できるよ
うに操舵をアシストする。舵角に代えてトルクをもって
運転者の操舵をアシストすることから運転者の操舵と干
渉することが少ない。尚、ＥＰＳＥＣＵ７６が行うパ
ワーステアリングでは同図にかっこで示す如く、操舵ト
ルクに応じたアシストがなされる。

【００７６】さらに、アシストトルク（操舵力）を算出
するときも、検知されたヨーレートから所定の特性に基
づいて、より具体的には車両の定常円旋回時のヨーレー
トに対するトルク（操舵力）を規定するモデルを設定
し、その出力に基づいてトルクを算出するようにしたの
で、目標ヨーレートに対して本来必要となる操舵トルク
を算出することができ、目標とする走行路曲率への追従
性など車両の制御性を向上させることができる。

【００７７】尚、操舵アシストを公知のパワーステアリ
ング装置と兼用するようにしたので、装置全体として小
型軽量にすることもできる。

【００７８】図１０はこの出願に係る車両用操舵装置の
第２の実施の形態を示す、図３のフロー・チャートのＳ
３０，Ｓ３２の別の判断手法を示すフロー・チャートで
ある。

【００７９】前記した数８において、車体重量、タイヤ
の有効トレール長の変化量が少ない場合、目標ヨーレー
トと出力トルクはほぼ比例関係にあるとみなすことがで
きる。そこで、第２の実施の形態においては、第１の実
施の形態で用いたモデルを使用せず、目標ヨーレートに
対する出力トルクを規定するテーブルデータ（特性）
を、予め実験を通じて得た計測値に基づいて設定した。
図１１にその特性を示す。目標ヨーレートが８度／ｓｅ
ｃのとき、出力トルクは例えば１２０kgf ・cmである。

【００８０】第２の実施の形態においては、このような
予め設定されたテーブル特性に従ってトルク（操舵力）
を求めるようにした。即ち、Ｓ３０において目標（旋
回）ヨーレートγＲから目標旋回トルクＲｔを求め、Ｓ
３２において目標補正ヨーレートΔγから目標点到達ト
ルクΔγｔを求めるようにした。尚、残余の構成は第１
の実施の形態と異ならない。

【００８１】第２の実施の形態に係る装置はこのように
構成したので、第１の実施の形態に比較すると出力トル
クの算出精度は幾分低下するが、より簡易に出力トルク
を求めることができる。

【００８２】図１２はこの出願に係る車両用操舵装置の
第３の実施の形態を示す図で、そこで用いるテーブルの
特性を示すグラフ図である。

【００８３】第３の実施の形態は第１および第２の実施
の形態の変形例であり、第１の実施の形態で述べたモデ
ルにおいて、車速、車体重量、タイヤの種類（有効トレ
ール長の特性が変わる）によって適切な出力トルクが変
化する場合、それらの一部をパラメータにして（第２の
実施の形態で用いた）テーブルデータ（特性）を切り換
えるようにした。

【００８４】より詳しくは、車速をパラメータとしたテ
ーブル（図１２にその特性を示す）において車速によっ
てテーブルを切り換えて出力トルクを求めるようにし
た。この場合、そのテーブルを用いて有効トレール長を
規定し、そのテーブル検索で得られる値にゲインを乗じ
て出力トルクとした。

【００８５】第３の実施の形態に係る装置はこのように
構成したので、第２の実施の形態と同様に簡易に出力ト
ルクを求めることができる。

【００８６】図１３はこの出願に係る車両用操舵装置の
第４の実施の形態を示す、図１１と同様な目標ヨーレー
トに対する出力トルクを規定するテーブル特性を示すグ
ラフである。

【００８７】第４の実施の形態においては、第３の実施
の形態のように目標ヨーレートおよび車速に応じて求め
た有効トレール長にゲインを乗じて出力トルクを換算す
るのではなく、目標ヨーレートおよび車速に応じて出力
トルクを算出するようにした。

【００８８】従って、図１０フロー・チャートのＳ３０
において目標ヨーレートγＲおよび車速から図１３に示
すテーブル特性を検索して目標旋回トルクＲｔを算出
し、Ｓ３２において目標ヨーレートγＲおよび車速から
図１３に示すテーブル特性を検索して目標点到達トルク
Δγｔを算出する。

【００８９】第４の実施の形態に係る装置はこのように
構成したので、第１の実施の形態に比較すると簡易であ
り、第２、第３の実施の形態に比較すると出力トルクの
算出精度を向上することができる。

【００９０】第１ないし第４の実施の形態においては上
記の如く、車両の操舵車輪（前輪３２）を転舵する操向
手段（ステアリングホイール１４、ステアリングギア２
４）と、車両進行方向道路の車線状態を検知する第１の
手段（ＣＣＤカメラ６４、画像処理ＥＣＵ６８）と、前
記車両のヨーレートを含む運動状態を検知する第２の手
段（ヨーレートセンサ８２）と、前記第１および第２の
手段の出力に基づき、前記車両進行方向道路の車線状態
に対する車両の位置関係を維持するために必要な操舵力
を所定の特性Ｋｒｔ，Ｋγｔに基づいて算出する操舵力
算出手段（ＳＡＳＥＣＵ７４、図３のＳ３０，Ｓ３
２）と、人的に加えられた操舵トルクを検知する検知手
段（トルクセンサ４２）と、および、前記操舵力算出手
段が算出した操舵力と前記検知手段が検知した操舵トル
クに基づき、前記操舵トルクを減少させる方向に操向手
段を操向する操向制御手段（電動モータ３８、ボールね
じ機構４０、ＥＣＵ７６）とを備える如く構成した。

【００９１】また、前記操舵力算出手段は、前記車両の
定常円旋回時のヨーレートに対する操舵力を規定するモ
デルを設定し、前記モデル出力に基づいて前記操舵力を
算出する（図３のＳ３０，Ｓ３２）如く構成した。

【００９２】また、前記操舵力算出手段は、予め設定さ
れたテーブル特性に従って前記操舵力を算出する（図１
０のＳ３０，Ｓ３２）如く構成した。

【００９３】また、前記操舵力算出手段は、車速、前記
車両の重量、前記車両に装着されたタイヤの有効トレー
ル長の少なくともいずれかを用いて設定されたテーブル
特性に従って前記操舵力を算出する（図１０のＳ３０，
Ｓ３２）如く構成した。

【００９４】また、前記操舵力算出手段は、車速、前記
車両の重量、前記車両に装着されたタイヤの有効トレー
ル長の少なくともいずれかを用いて前記車両の定常円旋
回時のヨーレートに対する操舵力を規定するモデルを設
定し、前記モデル出力に基づいて前記操舵力を算出する
（図３のＳ３０，Ｓ３２）如く構成した。

【００９５】上記した第２ないし第４の実施の形態の説
明から明らかな如く、定常円旋回時のモデルにおいて、
車速、車体重量、タイヤの有効トレール長のパラメータ
の少なくとも一部を用いるのみでも良い。

【００９６】上記した第１ないし第４の実施の形態にお
いて、操舵アシスト機構は公知のパワーステアリング機
構と兼用としたが、独立に設けても良い。操舵アシスト
機構は電動型としたが、油圧型であっても良い。

【００９７】また、舵角センサ４４などは開示した構成
以外でも良く、また配置位置も必要とする検出値が得ら
れる限り、どこに配置しても良い。

【００９８】また、上記した実施の形態では操舵アシス
ト装置を例にとってこの発明を記載したが、自動運転車
にも応用可能である。

【００９９】

【発明の効果】請求項１項にあっては、操舵アシストを
トルク（操舵力）で与えると共に、目標ヨーレートに対
して本来必要となる操舵トルクを算出することができる
ので、目標とする走行路曲率への追従性など車両の制御
性を向上させることができる。

【０１００】請求項２項にあっては、本来必要とされる
操舵量を一層適切に算出することができる。

【０１０１】請求項３項にあっては、本来必要とされる
操舵量を適切かつ簡易に算出することができる。

【０１０２】請求項４項にあっては、本来必要とされる
操舵量を一層適切かつ簡易に算出することができる。

【０１０３】請求項５項にあっては、本来必要とされる
操舵量を一層適切かつ簡易に算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明に係る車両用操舵装置の全体を
示す概略図である。

【図２】図１の装置を操舵系に焦点をおいて示す、図１
と同様の全体概略図である。

【図３】図１の装置の動作を示すフロー・チャートであ
る。

【図４】図１の装置の動作を機能的に示すブロック図で
ある。

【図５】図３フロー・チャートの作業を説明する説明図
である。

【図６】図３フロー・チャートの作業で使用するゲイン
Ｋγｒの特性を示す説明グラフである。

【図７】図１と図２に示す車両の操舵系を簡略に示す説
明図である。

【図８】図３フロー・チャートのＳ３０，Ｓ３２で用い
る特性を設定するために、図７に示す車両の操舵系を力
学モデル化を示す説明図である。

【図９】図１の装置の基本的な操舵アシスト特性を示す
説明グラフである。

【図１０】この発明の第２の実施の形態を示す図で、図
３フロー・チャートのＳ３０，Ｓ３２の処理を説明する
説明図である。

【図１１】第２の実施の形態で用いるテーブル特性を示
すグラフである。

【図１２】この発明の第３の実施の形態を示す図で、そ
こで用いるテーブル特性を示すグラフである。

【図１３】この発明の第４の実施の形態を示す図で、図
３フロー・チャートのＳ３０，Ｓ３２の処理で用いるテ
ーブル特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１０車両１４ステアリングホイール（操向手段）２４ステアリングギア（操向手段）２６ピニオン２８ラック３２前輪（操舵輪）３８電動モータ（操向制御手段）４０ボールねじ機構（操向制御手段）４２トルクセンサ４４舵角センサ（舵角検知手段）４６，５０車輪速センサ４８後輪６４ＣＣＤカメラ（第１の手段）６８画像処理ＥＣＵ（第１の手段）７４電子制御ユニット（ＳＡＳＥＣＵ）（操舵力
算出手段）７６第２の電子制御ユニット（ＥＰＳＥＣＵ）
（操向制御手段）８２ヨーレートセンサ（第２の手段）

フロントページの続き (56)参考文献特開平８−263790（ＪＰ，Ａ) 特開平９−207800（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の操舵車輪を転舵する操向手段と、
車両進行方向道路の車線状態を検知する第１の手段と、
前記車両のヨーレートを含む運動状態を検知する第２の
手段と、前記第１および第２の手段の出力に基づき、前
記車両進行方向道路の車線状態に対する車両の位置関係
を維持するために必要な操舵力を所定の特性に基づいて
算出する操舵力算出手段と、人的に加えられた操舵トル
クを検知する検知手段と、および、前記操舵力算出手段
が算出した操舵力と前記検知手段が検知した操舵トルク
に基づき、前記操舵トルクを減少させる方向に操向手段
を操向する操向制御手段とを備えることを特徴とする車
両用操舵装置。
【請求項２】前記操舵力算出手段は、前記車両の定常
円旋回時のヨーレートに対する操舵力を規定するモデル
を設定し、前記モデル出力に基づいて前記操舵力を算出
することを特徴とする請求項１項記載の車両用操舵装
置。
【請求項３】前記操舵力算出手段は、予め設定された
テーブル特性に従って前記操舵力を算出することを特徴
とする請求項１項記載の車両用操舵装置。
【請求項４】前記操舵力算出手段は、車速、前記車両
の重量、前記車両に装着されたタイヤの有効トレール長
の少なくともいずれかを用いて設定されたテーブル特性
に従って前記操舵力を算出することを特徴とする請求項
１項記載の車両用操舵装置。
【請求項５】前記操舵力算出手段は、車速、前記車両
の重量、前記車両に装着されたタイヤの有効トレール長
の少なくともいずれかを用いて前記車両の定常円旋回時
のヨーレートに対する操舵力を規定するモデルを設定
し、前記モデル出力に基づいて前記操舵力を算出するこ
とを特徴とする請求項１項記載の車両用操舵装置。