JP3344465B2 - 車両用操舵制御装置 - 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、操舵ハンドルの操
舵角と車輪の転舵角との間の伝達比を変化させ得る伝達
比可変機構を備えた車両用操舵制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、操舵ハンドルの操舵角と車輪
の転舵角との間の伝達比を変化させ得る伝達比可変機構
を備えた車両用操舵制御装置が知られている。例えば、
特開昭６２−４６７７１号では、車速変化に対する伝達
比変化の応答性を車両の加減速状態に応じて変化させて
いる。具体的には、加速時に伝達比変化の応答性を高く
保つことで操舵に対する車輪転舵の追従性を良好にし、
減速時に伝達比変化の応答性を低く保つことで車速変化
に伴う伝達比の急激な変更を抑制し操縦安定性を向上さ
せている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、スピン傾向や
ドリフトアウト傾向にあるような急旋回中に、車両の加
減速度が変化すると、加減速度に応じて伝達比の変化率
が変化してしまうこととなる。この影響で車輪が転舵さ
れ、車両に限界横加速度を超える横加速度が発生するお
それがある。特開昭６２−４６７７１号では、このよう
な旋回中における車両の挙動状態については何ら考慮さ
れておらず、車両が旋回中であっても、車両の加減速状
態のみに基づいて伝達比の応答性が変化してしまい、旋
回中の車両の挙動状態に合った伝達比の設定が行われて
いない。

【０００４】本発明はこのような課題を解決すべくなさ
れたものであり、その目的は、旋回中の車両の挙動状態
を考慮した好適な伝達比を設定することで、旋回中の車
両安定性を向上させ得る車両用操舵制御装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１にかか
る車両用操舵制御装置は、車輪の転舵角に対する操舵ハ
ンドルの操舵角の伝達比を変化させる伝達比可変機構を
備えた車両用操舵制御装置であって、車両の横方向の運
動状態を検知する運動状態検知手段と、運動状態検知手
段によって検知された運動状態に応じて伝達比の変化率
を設定する変化率設定手段と、車両の走行状態に応じて
伝達比の変化量を設定する変化量設定手段と、変化量設
定手段で設定される変化量と変化率設定手段で設定され
る変化率とをもとに、伝達比可変機構の伝達比を設定す
る伝達比設定手段とを備えて構成する。

【０００６】変化率設定手段では、例えば車両の横方向
の運動状態が大きい場合には、伝達比の変化量を抑制す
るように変化率を設定する。これにより、車速変化に対
する伝達比の変化が抑制されることとなり、車両の横方
向の運動状態が大きい状況下では、車速変化に伴う伝達
比の変更によって車輪が転舵される現象を抑制でき、旋
回中の車両安定性が向上する。

【０００７】請求項２にかかる車両用操舵制御装置は、
請求項１における車両用操舵制御装置において、路面の
傾斜状態を検知する傾斜状態検知手段と、傾斜状態検知
手段で検知された傾斜状態に応じて、変化率設定手段で
設定される変化率を補正する補正手段とをさらに備えて
構成する。

【０００８】一般に、車両の走行状態が一定であれば伝
達比は一定の値に維持され、車両の走行状態として例え
ば車速が変化した場合には、この変化に応じて伝達比が
変更される。一方、車速は、運転者のアクセル操作やブ
レーキ操作などによって変化するが、降坂路や登坂路な
どの路面の傾斜状態によっても変化する。降坂路や登坂
路を走行する場合には、運転者の意志に依らずに車両が
加減速する状況となり、車速変化に伴って伝達比も変化
して操舵感が変化してしまう。そこで、補正手段におい
て、例えば降坂路の場合に変化率を抑制するように補正
することで、平坦路を走行する場合に比べて伝達比の変
化量が抑制され、降坂路を走行する場合における車両安
定性を向上させることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
添付図面を参照して説明する。

【００１０】図１に実施形態にかかる操舵装置１００の
構成を示す。

【００１１】入力軸２０と出力軸４０とは伝達比可変機
構３０を介して連結されており、入力軸２０には操舵ハ
ンドル１０が連結されている。出力軸４０は、ラックア
ンドピニオン式のギヤ装置５０を介してラック軸５１に
連結されており、ラック軸５１の両側には車輪ＦＷ１、
ＦＷ２が連結されている。

【００１２】また、入力軸２０には操舵ハンドル１０の
操舵位置を検出する入力角センサ２１を設け、出力軸４
０には出力軸４０の回転位置を検出する出力角センサ４
１を設けている。この出力軸４０の回転角はラック軸５
１のストローク位置に対応し、さらにラック軸５１のス
トローク位置は車輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角に対応する
ため、出力角センサ４１によって出力軸４０の回転角を
検出することで、車輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角を検出し
ている。

【００１３】伝達比可変機構３０は、入力軸２０と出力
軸４０とを連結するギヤ機構を備えており、このギヤ機
構をアクチュエータ３１で駆動することで、操舵ハンド
ル１０の操舵角と車輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角との間の
伝達比Ｇ（Ｇ＝操舵角／転舵角）を変化させる機能を有
している。

【００１４】この伝達比可変機構３０の駆動制御は操舵
制御装置７０によって実施される。操舵制御装置７０に
は、入力角センサ２１及び出力角センサ４１の検出結果
の他、車速を検出する車速センサ６１及び車両に発生す
る横加速度を検出する横加速度センサ６２の検出信号が
与えられ、これらの信号をもとに伝達比を設定し、設定
した伝達比に応じて伝達比可変機構３０の駆動制御を実
施している。

【００１５】ここで、操舵制御装置７０で実行される処
理について、図２のフローチャートに沿って順に説明す
る。

【００１６】このフローチャートは、イグニションスイ
ッチのオン操作によって起動し、まず、Ｓ１０２に進
み、入力角センサ２１で検出された入力角θｈ、出力角
センサ４１で検出された出力角θｐ、車速センサ６１で
検出された車速Ｖ及び横加速度センサ６２で検出された
横加速度ｇの値をそれぞれ読み込む。

【００１７】続くＳ１０４では、図３に示す車速Ｖと伝
達比Ｇnowとの関係を規定したマップに基づき、Ｓ１０
２で取得した車速Ｖをもとにマップ検索し、車速Ｖに応
じた伝達比Ｇnowを設定する。

【００１８】続くＳ１０６では、Ｓ１０４で設定した伝
達比Ｇnowと前回のルーチンで設定した伝達比Ｇoldとを
もとに、伝達比の変化量ΔＧをΔＧ＝Ｇnow−Ｇoldとし
て演算し、Ｓ１０８に進む。

【００１９】図４に示すように、伝達比の変化量ΔＧを
変化させる割合を示す変化率αの値が、車両に発生する
横加速度ｇの大きさに応じて予め規定されており、横加
速度ｇが大となるほど、変化率αが小となるように規定
されている。Ｓ１０８では、図４のマップに基づき、Ｓ
１０２で取得した横加速度ｇをもとにマップ検索し、横
加速度ｇに応じた変化率αを設定する。

【００２０】そして、続くＳ１１０では、前回のルーチ
ンで設定された伝達比Ｇold、Ｓ１０６で設定された伝
達比の変化量ΔＧ及びＳ１０８で設定された変化率αを
もとに、Ｇ＝Ｇold＋α・ΔＧを演算し、今回のルーチ
ンで設定する伝達比Ｇを決定する。

【００２１】続くＳ１１２では、Ｓ１１０で設定された
伝達比ＧとＳ１０２で読み込まれた入力角θｈとをもと
にθｐｍ＝（１／Ｇ）・θｈを演算し、アクチュエータ
３１の目標回転角を表す出力角目標値θｐｍを設定す
る。

【００２２】続くＳ１１４では、Ｓ１１２で設定された
出力角目標値θｐｍと、Ｓ１０２で読み込んだ出力角θ
ｐとの偏差ｅを、ｅ＝θｐｍ−θｐとして演算する。

【００２３】続くＳ１１６では、オーバーシュートする
ことなく偏差ｅを０にするように、アクチュエータ３１
を制御する制御信号Ｉｓを決定する。この処理の一例と
しては、Ｉｓ＝Ｃ（ｓ）・ｅの演算式に基づいて、ＰＩ
Ｄ制御のパラメータを適切に設定することにより制御信
号Ｉｓを決定することができる。なお、式中の「ｓ」は
ラプラス演算子である。

【００２４】続くＳ１１８では、Ｓ１１６で決定された
制御信号Ｉｓをアクチュエータ３１に出力し、制御信号
Ｉｓに応じてアクチュエータ３１を駆動する。

【００２５】そして続くＳ１２０では、今回のルーチン
で設定した伝達比ＧをＧoldとして記憶する。

【００２６】この後、Ｓ１２２に進み、イグニションス
イッチ（ＩＧ）がオフ操作されたかを判定し、「Ｎｏ」
の場合にはＳ１０２に戻り、Ｓ１２２で「Ｙｅｓ」と判
定されるまで、前述したＳ１０２以降の処理が繰り返し
実行される。

【００２７】例えば図５（ａ）に示すように車速Ｖが変
化する旋回中、変化率αによる調整を行わずに変化率α
＝１に固定した場合を想定すると、横加速度ｇ及び伝達
比Ｇはそれぞれ図５（ｂ）及び図５（ｃ）の実線で示す
ように推移する。これに対し、前述したように車両に発
生する横加速度ｇをもとに変化率αを設定することで、
横加速度ｇ及び伝達比Ｇはそれぞれ図５（ｂ）及び図５
（ｃ）の点線で示すように推移するようになり、伝達比
Ｇの変化量が抑制されることで、車両に発生する横加速
度ｇの急激な増加を抑制することができる。従って、車
両に対して限界横加速度付近の大きさの横加速度が発生
するような旋回状態において車速が変化した場合にも、
伝達比の変化に起因して車両安定性が低下することを十
分に抑制することが可能となる。

【００２８】次に他の実施形態にかかる操舵装置２００
の構成を図６に示す。なお図中、図１と同一の構成要素
には同一の参照番号を付して示す。

【００２９】この操舵装置２００は、操舵装置１００の
構成に加え、シフトレバーのシフト位置を検出するシフ
ト位置センサ６３及びアクセルペダルの開度を検出する
アクセル開度センサ６４を設け、これらのセンサの検出
結果を操舵制御装置７０に与えている。操舵制御装置７
０では、車速Ｖの変化が運転操作によるものか、或いは
降坂路や登坂路などの路面の傾斜状態によるものかを判
断し、その判断結果をもとに伝達比Ｇの設定を行ってい
る。

【００３０】以下、操舵制御装置７０で実行される処理
について、図７のフローチャートに沿って順に説明す
る。

【００３１】このフローチャートは、イグニションスイ
ッチのオン操作によって起動し、まず、Ｓ２０２に進
み、各センサで検出された入力角θｈ、出力角θｐ、車
速Ｖ、横加速度ｇ、シフト位置Ｓ及びアクセル開度θａ
の値をそれぞれ読み込む。

【００３２】続くＳ２０４では、図３のマップに基づ
き、Ｓ２０２で取得した車速Ｖをもとにマップ検索し車
速Ｖに応じた伝達比Ｇnowを設定する。この後、Ｓ２０
６に進み、伝達比の変化量ΔＧをΔＧ＝Ｇnow−Ｇoldと
して演算し、Ｓ２０８に進む。

【００３３】シフトレバーのシフト位置とアクセル開度
とをもとに、車両の走行速度が推定できるため、Ｓ２０
８では、Ｓ２０２で取得したシフト位置Ｓ及びアクセル
開度θａをもとに、このときの車速Ｖｓの大きさを推定
する。

【００３４】続くＳ２１０では、Ｓ２０２で取得した車
速Ｖと、運転操作をもとにＳ２０８で推定した車速Ｖｓ
とを比較し、車速Ｖ＞車速Ｖｓであるかを判断する。こ
の結果、運転操作をもとに推定した車速Ｖｓに比べて検
出した車速Ｖが大である場合には、運転操作以外の加
速、すなわち路面の傾斜に起因する加速であることが分
かり、車両が降坂路を走行中であることが判断できる。

【００３５】そこでＳ２１０の判断で「Ｎｏ」の場合に
はＳ２１２に進み、図８に示す通常マップを選択する。
一方、Ｓ２１０の判断で「Ｙｅｓ」の場合にはＳ２１４
に進み、図８に示す降坂路用マップを選択する。図８か
ら分かるように、通常マップに比べ、降坂路用マップの
方が横加速度ｇに対する変化率αがより小さな値に設定
されるため、降坂路用マップに切り替えることで、変化
量αの値がより小さくなるように補正されることとな
る。

【００３６】続くＳ２１６では、Ｓ２１２或いはＳ２１
４において選択されたマップに基づき、Ｓ２０２で取得
した横加速度ｇをもとにマップ検索し、横加速度ｇに応
じた変化率αを設定する。

【００３７】以降で実行されるＳ２１８〜Ｓ２３０の処
理は、先の図２において説明したＳ１１０〜Ｓ１２２の
処理と同一であり、説明は省略する。

【００３８】このように降坂路を走行中の加速状態の場
合には、横加速度ｇに対して設定される伝達比Ｇの変化
量ΔＧの値が、通常路の場合に比べてより小さな値に補
正される結果となり、路面の傾斜に起因した加速の場合
には、平坦路や登坂路を走行する場合に比べて伝達比の
変化量が抑制され、降坂路を走行する場合における車両
安定性を向上させることができる。

【００３９】以上説明した実施形態では、横加速度ｇと
変化率αとの関係を規定したマップを、降坂路の場合に
切り替える場合を例示したが、登坂路用マップを備える
こともでき、この場合、検出された車速Ｖが運転操作を
もとに推定した車速Ｖｓに比べて小の場合には、車両が
登坂路を走行中であると判断して登坂路用マップに切り
替える。

【００４０】また、このような路面の傾斜状態の他に
も、車両が加速中か減速中かで横加速度ｇと変化率αと
の関係を規定したマップを切り替えることもできる。こ
の場合、図９に示すように、加速中に比べて減速中の変
化率が小となるように設定することで、車輪ＦＷ１、Ｆ
Ｗ２が予想以上に切れ込む、いわゆる巻き込みを抑制す
ることができる。また、減速中の巻き込みを防止するた
め、図９に示すように、変化率α＝０とする横加速度ｇ
の大きさを、加速中に比べ減速中の場合を小さく設定し
ても良い。

【００４１】さらに、横加速度ｇと変化率αとの関係を
規定したマップを、車速Ｖの大きさに応じて備えること
もでき、これにより、車速Ｖの大きさに基づき、横加速
度ｇと変化率αとの関係を規定したマップを切り替える
こともできる。

【００４２】また、車両に発生する横加速度ｇの大きさ
を横加速度センサ６２によって検出する場合を例示した
が、入力角θｈと車速Ｖとをもとに車両に発生する横加
速度ｇの大きさを推定することもできる。

【００４３】さらに他の実施形態としては、変化率αを
設定することなく、伝達比Ｇの変化量ΔＧをローパスフ
ィルタに入力させても良い。この場合、横加速度ｇが大
となるに連れて減衰量が増加するようにローパスフィル
タのフィルタ特性を変化させる。そして、このローパス
フィルタの出力をΔＧｆとすると、伝達比ＧをＧ＝Ｇol
d＋ΔＧｆとして設定する。このように変化量ΔＧに対
して、変化量ΔＧを徐々に変化させるフィルタリング処
理を施すことで、横加速度ｇに応じて伝達比Ｇの変化量
を抑制することもできる。

【００４４】また、各実施形態では、車両の走行状態と
して車速Ｖを検出し、車速Ｖに応じて伝達比Ｇnowを設
定する場合を例示したが、この他にも、車両の走行状態
として車速Ｖ及び入力角θｈを検出し、車速Ｖ及び入力
角θｈに応じて伝達比Ｇnowを設定することもできる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、各請求項にかかる
車両用操舵制御装置によれば、車両の横方向の運動状態
に応じて伝達比の変化率を設定する変化率設定手段を備
えるので、例えば横方向の運動状態が大きい場合には、
伝達比の変化量を抑制するように変化率を設定するな
ど、旋回中の車両の挙動状態を考慮した好適な伝達比を
設定することが可能となり、これにより旋回中の車両安
定性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】操舵装置の全体的な構成を示すブロック図であ
る。

【図２】操舵制御装置で実行される処理を示すフローチ
ャートである。

【図３】車速Ｖと伝達比Ｇnowとの関係を規定したマッ
プである。

【図４】横加速度ｇと伝達比変化量の変化率αとの関係
を規定したマップである。

【図５】（ａ）は車速Ｖの変化を例示したグラフ、
（ｂ）は横加速度の推移を示すグラフ、（ｃ）は伝達比
の推移を示すグラフである。

【図６】他の実施形態にかかる操舵装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図７】図６における操舵制御装置で実行される処理を
示すフローチャートである。

【図８】加減速度ｇと伝達比変化量の変化率αとの関係
を規定したマップである。

【図９】加減速度ｇと伝達比変化量の変化率αとの関係
を規定したマップである。

【符号の説明】

３０…伝達比可変機構、３１…アクチュエータ、６１…
車速センサ、６２…横加速度センサ、７０…操舵制御装
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小城 隆博 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 勝又 良一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−46768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−46770（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−122076（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−46771（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−124533（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−283168（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00 B62D 5/22

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪の転舵角に対する操舵ハンドルの操
   舵角の伝達比を変化させる伝達比可変機構を備えた車両
   用操舵制御装置であって、 車両の横方向の運動状態を検知する運動状態検知手段
   と、 車両の走行状態に応じて伝達比の変化量を設定する変化
   量設定手段と、 前記運動状態検知手段によって検知された運動状態に応
   じて前記変化量の変化率を設定する変化率設定手段と、 前記変化量設定手段で設定される変化量と前記変化率設
   定手段で設定される変化率とをもとに、前記伝達比可変
   機構の伝達比を設定する伝達比設定手段とを備える車両
   用操舵制御装置。
2. 【請求項２】 路面の傾斜状態を検知する傾斜状態検知
   手段と、 前記傾斜状態検知手段で検知された傾斜状態に応じて、
   前記変化率設定手段で設定される変化率を補正する補正
   手段とをさらに備える請求項１記載の車両用操舵制御装
   置。