JP3821703B2 - 車両の操舵装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータの制御により車両の操舵特性を変更可能な車両の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクチュエータにより操舵補助力を付与することで車両の操舵特性を変更可能なパワーステアリング装置が一般的に用いられている。また、操作部材の操作に応じた操舵用アクチュエータの動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際に、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させることで操舵特性を変更可能な車両の操舵装置も提案されている。そのような操舵装置として、操作部材を車輪に機械的に連結しない所謂ステアバイワイヤシステムを採用したものと機械的に連結したものとがある。ステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置においては、ステアリングホイールを模した操作部材を車輪に機械的に連結することなく、操舵用アクチュエータの動きを、その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達し、その伝達に際して操舵用アクチュエータを制御することで操作量と転舵量との比を変更している。また、操作部材を車輪に機械的に連結した操舵装置においては、ステアリングホイールの操作に応じた入力シャフトの回転を出力シャフトに遊星ギヤ機構等の伝達比可変機構を介して伝達し、その伝達に際して遊星ギヤ機構を構成するリングギヤ等を駆動する操舵用アクチュエータを制御することで操作量と転舵量との比を変更している。
【０００３】
ステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置においては、車輪と路面との間の摩擦に基づく操舵抵抗やセルフアライニングトルクは操作部材に伝達されない。また、ステアリングホイールと車輪とが伝達比可変機構を介して機械的に連結されている操舵装置においては、その操舵抵抗やセルフアライニングトルクは操作部材の操作量に対応しない。そのため、ドライバーに適正な操舵フィーリングを与える手段が必要とされている。そこで、その操作部材を中立位置へ復帰させる方向に作用する反力を発生する操作用アクチュエータを設けている。その操作用アクチュエータにより、走行中においては例えば舵角に比例する反力を付与することで、ドライバーに操舵フィーリングを与えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような操舵装置を備えた車両により、大きな曲率半径でのカーブ走行や、凹凸の大きな悪路の走行を行うような場合、操作部材の動きが大きくならないように保舵して車両の安定性を確保する必要があるのでドライバーの負担が大きくなる。また、山岳道路等においてスラローム走行を行うような場合、操作部材の操作トルクおよび操作角の変動が大きくなるので、操作部材の操作を行うドライバーの負担が大きくなるという問題がある。
本発明は上記問題を解決することのできる車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、操作部材と、その操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータと、その操舵用アクチュエータの動きを舵角変化が生じるように車輪に伝達する機構と、その操作部材の中立位置復帰方向へ作用する反力を発生する操作用アクチュエータと、その操舵用アクチュエータと操作用アクチュエータの制御系とを備え、その操舵用アクチュエータは、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比が変化するように制御可能とされ、その操作用アクチュエータは、反力が変化するように制御可能とされている車両の操舵装置において、その操作部材をその動きが制限されるように保持する保舵必要性の有無を判断する手段が設けられ、その保舵必要性のある時、その制御系により転舵抑制制御と反力抑制制御の中の少なくとも一方が行われる保舵モードとされ、その転舵抑制制御により操作部材の操作量に対する車輪の転舵量の比が保舵必要性のある時はない時よりも小さくされ、その反力抑制制御により操作用アクチュエータの発生反力が保舵必要性のある時はない時よりも小さくされ、車両の挙動変化に対応して変化する値が、設定時間以上にわたり設定値以上である時、保舵必要性があると判断され、その車両の挙動変化に対応して変化する値として、操作部材の操作トルク、操作量、車両のヨーレート、ロールレート、ピッチレート、あるいは車輪の転舵量が用いられる点にある。
この構成によれば、保舵必要性のある時に転舵抑制制御により操作部材の操作量に対する車輪の転舵量の比を小さくすることで、ドライバーにより操作部材の動きを意識的に制限することなく車輪の転舵量を制限できる。また、保舵必要性のある時に反力抑制制御により反力を小さくすることで、操作部材の中立位置への動きを阻止するためにドライバーが作用させる力を低減できる。車両の挙動変化に対応して変化する値が、設定時間以上にわたり設定値以上である時、保舵必要性があると判断されることにより、保舵必要性がある時に迅速に保舵モードにしてドライバーの負担を軽減できる。また、操作部材の操作トルク、操作量、車両のヨーレート、ロールレート、あるいは車輪の転舵量が設定時間以上にわたり設定値以上であるか否かにより、車両が大きな曲率半径でのカーブ走行のような略定常円旋回状態にあるか否かを判断できる。車両のピッチレートが設定時間以上にわたり設定値以上であるか否かにより、車両が凹凸の大きな悪路の走行を行っているか否かを判断できる。
【０００６】
本件発明において、車両の挙動変化に対応して変化する値の、保舵必要性があると判断された時の値に対する減少率が設定値以上である時、その保舵モードが解除されるのが好ましい。これにより、保舵必要性がなくなった時に迅速に保舵モードを解除して適正な操舵が可能になる。
【０００７】
本発明の第２の特徴は、操作部材と、その操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータと、その操舵用アクチュエータの動きを舵角変化が生じるように車輪に伝達する機構と、その操作部材の中立位置復帰方向へ作用する反力を発生する操作用アクチュエータと、その操舵用アクチュエータと操作用アクチュエータの制御系とを備え、その操舵用アクチュエータは、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比が変化するように制御可能とされ、その操作用アクチュエータは、反力が変化するように制御可能とされている車両の操舵装置において、車両がスラローム走行状態であるか否かを判断する手段と、操作部材の操作量、操作トルク、操作速度、操作トルク変化速度の中の少なくとも一つの値を求める手段とが設けられ、その求めた値が設定時間内において、設定値未満の状態から設定値以上になる回数が設定値以上であればスラローム走行状態であると判断され、そのスラローム走行状態である時、その制御系により転舵促進制御と反力抑制制御の中の少なくとも一方が行われるスラローム走行モードとされ、その転舵促進制御により操作部材の操作量に対する車輪の転舵量の比がスラローム走行状態である時はスラローム走行状態でない時よりも大きくされ、その反力抑制制御により操作用アクチュエータの発生反力がスラローム走行状態である時はスラローム走行状態でない時よりも小さくされる点にある。
この構成によれば、スラローム走行状態である時に転舵促進制御により操作部材の操作量に対する車輪の転舵量の比を大きくすることで、ドライバーによる操作部材の操作に対する車輪の転舵量を増大できる。また、スラローム走行状態である時に反力抑制制御により反力を小さくすることで、舵角を大きくするために操作部材にドライバーが作用させる力を低減できる。
【０００８】
その操作部材の操作量、操作トルク、操作速度、操作トルク変化速度の中の少なくとも一つの値が、設定時間以上にわたり設定値未満である時にスラローム走行状態が解除されたとみなしてスラローム走行モードを解除することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に示す実施形態の車両の操舵装置は、ステアリングホイールを模した操作部材１と、その操作部材１の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータ２と、その操舵用アクチュエータ２の動きを、その操作部材１を前部左右車輪４に機械的に連結することなく、舵角変化が生じるように前部左右車輪４に伝達する機構としてステアリングギヤ３とを備える。
【００１０】
その操舵用アクチュエータ２は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は、その操舵用アクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する例えばボールネジ機構等の運動変換機構により構成されている。そのステアリングロッド７の動きがタイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達され、車輪４のトー角が変化する。そのステアリングギヤ３は、公知のものを用いることができ、操舵用アクチュエータ２の動きを舵角が変化するように前部左右車輪４に伝達できれば構成は限定されない。なお、操舵用アクチュエータ２が駆動されていない状態では、前部左右車輪４はセルフアライニングトルクにより直進位置に復帰できるようにホイールアラインメントが設定されている。
【００１１】
その操作部材１は、車体側により回転可能に支持される回転シャフト１０に連結されている。その回転シャフト１０に操作用アクチュエータ１９の出力シャフトが一体化されている。その操作用アクチュエータ１９は操作部材１の中立位置復帰方向へ作用する反力を発生する。その操作用アクチュエータ１９はブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【００１２】
操作部材１の操作量として中立位置からの操作角δｈを検出する角度センサ１１が設けられている。車輪４の転舵量として舵角δを検出する舵角センサ１３が設けられ、本実施形態では、その舵角δとして車輪４の転舵量に対応するステアリングロッド７の移動量を検出する。車速Ｖを検出する速度センサ１４が設けられている。操作部材１の操作トルクＴｈとして回転シャフト１０により伝達されるトルクを検出するトルクセンサ４４が設けられている。その角度センサ１１、舵角センサ１３、速度センサ１４、トルクセンサ４４は、コンピュータにより構成される制御装置２０に接続される。その操作角δｈ、舵角δ、操作トルクＴｈの符号は、左右一方への操舵時は正、左右他方への操舵時は負とされる。
【００１３】
その制御装置２０は駆動回路２２を介して操舵用アクチュエータ２を制御する制御系を構成する。例えば制御装置２０は、操作部材１の操作角δｈと車速Ｖと目標舵角との間の関係を予め定めて記憶し、検出舵角δと目標舵角との偏差をなくすように駆動回路２２を介して操舵用アクチュエータ２の駆動信号を出力する。その操作角δｈと車速Ｖと目標舵角との間の関係は、例えば車速Ｖが大きくなる程に目標舵角が小さくなるものとされている。これにより、操舵用アクチュエータ２の動きを車輪４に舵角が変化するように伝達する際に、操作角δｈと舵角δとの比を変化させることが可能とされている。操作角δｈに対する舵角δの比を低車速で大きくすることで旋回性能を向上し、高車速で小さくすることで走行安定性を向上できる。なお、このような操舵用アクチュエータ２の制御方法は特に限定されず、操作部材１の操作に応じて操舵用アクチュエータ２が駆動されるものであれば良い。
【００１４】
制御装置２０は駆動回路２３を介して操作用アクチュエータ１９を制御する制御系を構成する。本実施形態では、操作角δｈに比例する反力を操作用アクチュエータ１９が発生するものとされ、その比例関係を記憶した制御装置２０により操作用アクチュエータ１９が制御される。なお、その操作用アクチュエータ１９の制御は操作角δｈと反力とが比例するものに限定されず、ドライバーに適正な操舵フィーリングを与えるように反力が変化するように制御されるものであればよい。
【００１５】
制御装置２０は、操作部材１をその動きが制限されるように保持する保舵必要性の有無を判断する。車両の挙動変化に対応して変化する値が、設定時間以上にわたり設定値以上である時、保舵必要性があると判断する。その車両の挙動変化に対応して変化する値として、トルクセンサ４４により検出される操作トルクＴｈ、角度センサ１１により検出される操作角δｈ、あるいは舵角センサ１３により検出される舵角δの値を用いることができる。また、車両のヨーレート、ロールレート、あるいはピッチレートを検出するセンサを設け、その検出値を車両の挙動変化に対応して変化する値として用いてもよい。その設定時間や設定値は適宜定めればよく、例えば操作角δｈが１〜２秒以上にわたって３０度±１０度以上であれば保舵必要性があると判断する。
【００１６】
その保舵必要性のある時、制御装置２０により転舵抑制制御と反力抑制制御とが行われる保舵モードとされる。
その転舵抑制制御により操作角δｈに対する舵角δの比が保舵必要性のある時はない時よりも小さくされる。図２は、操作角δｈに対する舵角δの比δ／δｈと車速Ｖとの関係の一例を、保舵モードでない場合は実線で示し、保舵モードである場合は破線で示す。その比δ／δｈは上記のように車速Ｖに応じて変化すると共に、保舵モードである時は保舵モードでない時よりも小さくされる。この関係が制御装置２０に記憶される。
その反力抑制制御により操作用アクチュエータ１９の発生反力が保舵必要性のある時はない時よりも小さくされる。図３は、操作用アクチュエータ１９の発生反力の目標値Ｒ* と車速Ｖとの関係の一例を、保舵モードでない場合は実線で示し、保舵モードである場合は破線で示す。その反力の目標値Ｒ* は上記のように操作角δｈに応じて変化すると共に、保舵モードである時は保舵モードでない時よりも小さくされる。この関係が制御装置２０に記憶される。
【００１７】
本実施形態では、車両の挙動変化に対応して変化する値の、保舵必要性があると判断された時の値に対する減少率が設定値以上である時、その保舵モードは解除される。例えば操作角δｈが３０度である時に保舵必要性があると判断した場合、その操作角δｈの３０度からの減少率が設定値以上である時に保舵モードを解除する。また、保舵必要性があると判断される条件を充足しなくなった時も保舵モードを解除する。
【００１８】
なお、車両の挙動変化に対応して変化する値の減少率でなく増加率が設定値以上である時、本実施形態では走行安定性を維持するために保舵モードを維持するが、操縦性を向上するために保舵モードを解除してもよい。また、保舵必要性のある時、転舵抑制制御と反力抑制制御の中の何れか一方のみが行われるようにしてもよい。また、保舵モードである時とない時との間の移行に際しては、比δ／δｈや反力目標値Ｒ* は徐々に変化するのが好ましい。
【００１９】
制御装置２０は、車両がスラローム走行状態であるか否かを判断する。例えば、車両の挙動変化に対応して変化する値が、設定時間内において、左右一方への操舵において設定値以上になる状態から左右他方への操舵において設定値以上になる状態に切り替わる時にスラローム走行状態であると判断することができる。その車両の挙動変化に対応して変化する値として、角度センサ１１により検出される操作角δｈ、トルクセンサ４４により検出される操作トルクＴｈ、舵角センサ１３により検出される舵角δ、操作角δｈの変化速度、操作トルクＴｈの変化速度、あるいは舵角δの変化速度を用いることができる。その設定時間や設定値は適宜定めればよく、例えば数秒の間に左右一方への操作角δｈが３０度±１０度以上になった後に左右他方への操作角δｈが３０度±１０度以上になった場合にスラローム走行状態であると判断する。
【００２０】
そのスラローム走行状態である時、制御装置２０により転舵促進制御と反力抑制制御とが行われるスラローム走行モードとされる。
その転舵促進制御により操作角δｈに対する舵角δの比がスラローム走行モードである時はスラローム走行モードでない時よりも大きくされる。図４は、操作角δｈに対する舵角δの比δ／δｈと車速Ｖとの関係の一例を、スラローム走行モードでない場合は上記保舵モードでない場合と同じ関係であって実線で示し、スラローム走行モードである場合は破線で示す。その比δ／δｈは上記のように車速Ｖに応じて変化すると共に、スラローム走行モードである時はスラローム走行モードでない時よりも大きくされる。この関係が制御装置２０に記憶される。
その反力抑制制御により操作用アクチュエータ１９の発生反力がスラローム走行モードである時はスラローム走行モードでない時よりも小さくされる。図５は、操作用アクチュエータ１９の発生反力の目標値Ｒ* と車速Ｖとの関係の一例を、スラローム走行モードでない場合は上記保舵モードでない場合と同じ関係であって実線で示し、スラローム走行モードである場合は破線で示す。スラローム走行モードである場合の反力の目標値Ｒ* は、保舵モードである場合と同じにしてもよいし異なる値にしてもよい。その反力の目標値Ｒ* は上記のように操作角δｈに応じて変化すると共に、スラローム走行モードである時はスラローム走行モードでない時よりも小さくされる。この関係が制御装置２０に記憶される。
【００２１】
車両の挙動変化に対応して変化する値が、設定時間を超えて設定値以上の状態になったり、設定時間を超えて設定値未満の状態になった時にスラローム走行モードは解除される。本実施形態では、上記の保舵必要性があると判断された場合はスラローム走行モードが解除され、また、設定時間を超えて設定値未満の状態になった時にもスラローム走行モードが解除される。
【００２２】
なお、スラローム走行モードである時、転舵促進制御と反力抑制制御の中の何れか一方のみが行われるようにしてもよい。また、スラローム走行モードである時とスラローム走行モードでない時との間の移行に際しては、比δ／δｈや反力目標値Ｒ* は徐々に変化するのが好ましい。また、スラローム走行モードであると判断される条件を充足しなくなった時にスラローム走行モードを解除してもよい。
【００２３】
図６のフローチャートを参照して制御装置２０による操舵用アクチュエータ２と操作用アクチュエータ１９の制御手順を説明する。
まず、各センサによる検出値を読み込み（ステップＳ１）、保舵モードか否かの判断を行う（ステップＳ２）。この判断は、本実施形態では後述の保舵フラグがオンか否かにより行う。ステップＳ２において保舵モードでなければスラローム走行モードであるか否かの判断を行う（ステップＳ３）この判断は、本実施形態では後述のスラローム走行フラグがオンか否かにより行う。ステップＳ２において保舵モードであれば、検出車速Ｖに応じた操作角δｈに対する舵角δの比δ／δｈを、記憶した保舵モードである時の車速Ｖと比δ／δｈとの関係に基づき演算し（ステップＳ４）、その比δ／δｈと検出操作角δｈとから舵角目標値δ* を演算し（比×検出操作角）、その舵角目標値δ* と舵角δとの偏差を低減するように操舵用アクチュエータ２を制御する。これにより、保舵必要性がある場合の転舵抑制制御が行われることになる（ステップＳ５）。また、操作角δｈに対する反力目標値Ｒ* を、記憶した保舵モードである時の操作角δｈと車速Ｖと反力目標値Ｒ* との関係に基づき演算し（ステップＳ６）、その反力目標値Ｒ* と操作トルクＴｈとの偏差を低減するように操作用アクチュエータ１９を制御する。これにより、保舵必要性がある場合の反力抑制制御が行われることになる（ステップＳ７）。ステップＳ３においてスラローム走行モードであれば、検出車速Ｖに応じた操作角δｈに対する舵角δの比δ／δｈを、記憶したスラローム走行モードである時の車速Ｖと比δ／δｈとの関係に基づき演算し（ステップＳ８）、その比δ／δｈと検出操作角δｈとから舵角目標値δ* を演算し（比×検出操作角）、その舵角目標値δ* と舵角δとの偏差を低減するように操舵用アクチュエータ２を制御する。これにより、スラローム走行モードである場合の転舵促進制御が行われることになる（ステップＳ９）。また、操作角δｈに対する反力目標値Ｒ* を、記憶したスラローム走行モードである時の操作角δｈと車速Ｖと反力目標値Ｒ* との関係に基づき演算し（ステップＳ１０）、その反力目標値Ｒ* と操作トルクＴｈとの偏差を低減するように操作用アクチュエータ１９を制御する。これにより、スラローム走行モードである場合の反力抑制制御が行われることになる（ステップＳ１１）。ステップＳ３においてスラローム走行モードでなければ、検出車速Ｖに応じた操作角δｈに対する舵角δの比δ／δｈとして、保舵モードでもなくスラローム走行モードでもない時の値を演算し、その比δ／δｈと検出操作角δｈとから舵角目標値δ* を演算し、その舵角目標値δ* と舵角δとの偏差を低減するように操舵用アクチュエータ２を制御する。また、操作角δｈに対する反力目標値Ｒ* として、保舵モードでもなくスラローム走行モードでもない時の値を演算し、その反力目標値Ｒ* と操作トルクＴｈとの偏差を低減するように操作用アクチュエータ１９を制御する。これにより通常制御が行われる（ステップＳ１２）。そして制御を終了するか否かを判断し（ステップＳ１３）、終了しない場合はステップＳ１に戻る。
【００２４】
図７のフローチャートを参照して上記ステップＳ２における保舵モードか否かの判断手順を説明する。本実施形態では、操作角δｈが設定時間ｔａ以上にわたり設定値α以上である時に保舵必要性があると判断する。まず、検出操作角δｈの大きさが設定値α以上か否かを判断し（ステップＳ１０１）、設定値α以上であれば保舵判定用タイマーをオンし（ステップＳ１０２）、積算時間Σｔが設定時間ｔａ以上か否かを判断し（ステップＳ１０３）、設定時間ｔａ以上であれば保舵必要性があると判断して保舵フラグをオンする（ステップＳ１０４）。これにより上記ステップＳ２において保舵モードであると判断される。その保舵必要性があると判断した時の操作角δｈの値δｈ′を記憶し（ステップＳ１０５）、その記憶した値δｈ′に対する操作角δｈの減少率が設定値β以上か否かを判断し（ステップＳ１０６）、設定値β以上である時は保舵フラグをオフし（ステップＳ１０７）、保舵判定用タイマーをリセットし（ステップＳ１０８）、リターンする。ステップＳ１０１において検出操作角δｈの大きさが設定値α未満であればステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０３において積算時間Σｔが設定時間ｔａ未満であれば、保舵フラグがオンか否かを判断し（ステップＳ１０９）、保舵フラグがオンであればステップＳ１０６に進み、オフであればリターンする。
【００２５】
図８、図９のフローチャートを参照して上記ステップＳ３におけるスラローム走行モードか否かの判断手順を説明する。本実施形態では、設定時間内において、操作角δｈの大きさが設定値未満の状態から設定値以上になる回数が設定値以上であればスラローム走行モードであると判断する。まず、保舵フラグがオンか否かを判断し（ステップＳ２０１）、保舵フラグがオフならスラローム判定用タイマーをオンし（ステップＳ２０２）、検出操作角δｈの大きさが設定値Ｑ以上か否かを判断する（ステップＳ２０３）。検出操作角δｈの大きさが設定値Ｑ以上であればスラローム判定フラグがオンか否かを判定し（ステップＳ２０４）、スラローム判定フラグがオンであればスラローム判定フラグをオフし（ステップＳ２０５）、操舵頻度指標値Ｒに１を加える（ステップＳ２０６）。なお、操舵頻度指標値Ｒの初期値は零とされる。次に、操舵頻度指標値Ｒが設定値Ｙ以上か否かを判断する（ステップＳ２０７）。その設定値Ｙは適宜設定すればよい。ステップＳ２０７において操舵頻度指標値Ｒが設定値Ｙ以上であれば車両がスラローム走行モードであると判断し、スラローム判定用タイマーをリセットし（ステップＳ２０８）、スラローム走行フラグをオンする（ステップＳ２０９）。これにより上記ステップＳ３においてスラローム走行モードであると判断される。ステップＳ２０３において検出操作角δｈの大きさが設定値Ｑ未満である場合、スラローム判定フラグをオンする（ステップＳ２１０）。ステップＳ２０４においてスラローム判定フラグがオフである場合、ステップＳ２０７において操舵頻度指標値Ｒが設定値Ｙ未満である場合、ステップＳ２１０でスラローム判定フラグがオンされた場合、積算時間Σｔが設定時間ｔｂ以上か否かを判断する（ステップＳ２１１）。その設定時間ｔｂは上記保舵モードか否かの判定のための設定時間ｔａ未満とする。ステップＳ２１１において積算時間Σｔが設定時間ｔｂ未満である場合はリターンする。ステップＳ２１１において積算時間Σｔが設定時間ｔｂ以上である場合、スラローム走行フラグをオフし（ステップＳ２１２）、スラローム判定フラグをオフし（ステップＳ２１３）、スラローム判定用タイマーをリセットし（ステップＳ２１４）、操舵頻度指標値Ｒを零に設定し（ステップＳ２１５）、リターンする。ステップＳ２０１において保舵フラグがオンである場合、ステップＳ２１２に進む。
【００２６】
上記構成によれば、保舵必要性のある時に転舵抑制制御により操作角δｈに対する舵角δの比を小さくすることで、ドライバーにより操作部材１の動きを意識的に制限することなく舵角δを制限できる。また、保舵必要性のある時に反力抑制制御により反力を小さくすることで、操作部材１の中立位置への動きを阻止するためにドライバーが作用させる力を低減できる。車両の挙動変化に対応して変化する値が、設定時間以上にわたり設定値以上である時、その保舵必要性があると判断される。これにより、保舵必要性がある時に迅速に保舵モードにしてドライバーの負担を軽減できる。また、車両の挙動変化に対応して変化する値の、保舵必要性があると判断された時の値に対する減少率が設定値以上である時に保舵モードが解除される。これにより、保舵必要性がなくなった時に迅速に保舵モードを解除して適正な操舵が可能になる。その車両の挙動変化に対応して変化する値を操作トルクＴｈ、操作角δｈ、車両のヨーレート、ロールレート、あるいは舵角δとすることにより、車両が大きな曲率半径でのカーブ走行のような略定常円旋回状態にあるか否かを判断できる。その車両の挙動変化に対応して変化する値を車両のピッチレートとすることで、車両が凹凸の大きな悪路の走行を行っているか否かを判断できる。さらに、スラローム走行モードである時に転舵促進制御により操作角δｈに対する舵角δの比を大きくすることで、ドライバーによる操作部材１の操作に対する舵角δを増大できる。また、スラローム走行モードである時に反力抑制制御により反力を小さくすることで、舵角を大きくするために操作部材にドライバーが作用させる力を低減できる。
【００２７】
図１０の変形例に示すように、操作部材であるステアリングホイールＨが車輪（図示省略）に機械的に連結され、且つ、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させることができる操舵装置１０１に本発明を適用してもよい。そのステアリングホイールＨの操作に応じた入力シャフト１０２の回転は、回転伝達機構１３０により出力シャフト１１１に伝達され、その出力シャフト１１１の回転が車輪に舵角が変化するようにステアリングギヤ（図示省略）により伝達される。そのステアリングギヤはラックピニオン式ステアリングギヤやボールスクリュー式ステアリングギヤ等の公知のものを用いることができる。その回転伝達機構１３０の構成要素をモータ（操舵用アクチュエータ）１３９により駆動することで、そのモータ１３９の動きが車輪に舵角が変化するように伝達される。その入力シャフト１０２と出力シャフト１１１は互いに同軸心に隙間を介して配置され、ベアリング１０７、１０８、１１２、１１３を介してハウジング１１０により支持されている。その回転伝達機構１３０は、本変形例では遊星ギヤ機構とされ、サンギヤ１３１とリングギヤ１３２とに噛み合う遊星ギヤ１３３をキャリア１３４により保持する。そのサンギヤ１３１は、入力シャフト１０２の端部に同行回転するように連結されている。そのキャリア１３４は、出力シャフト１１１に同行回転するように連結されている。そのリングギヤ１３２は、入力シャフト１０２を囲むホルダー１３６にボルト３６２を介して固定されている。そのホルダー１３６は、入力シャフト１０２を囲むようにハウジング１１０に固定された筒状部材１３５によりベアリング１０９を介して支持されている。そのホルダー１３６の外周にウォームホイール１３７が同行回転するように嵌め合わされている。そのウォームホイール１３７に噛み合うウォーム１３８がハウジング１１０により支持されている。そのウォーム１３８がハウジング１１０に取り付けられたモータ１３９により駆動される。また、そのステアリングホイールＨの中立位置復帰方向へ作用する反力を発生する操作用アクチュエータ１１９が設けられている。そのモータ１３９と操作用アクチュエータ１１９の制御によって転舵抑制制御および反力抑制制御を行うことができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、カーブ走行、悪路走行、スラローム走行等を行う場合に、操作部材を保持したり操作するドライバーの負担を低減できる車両の操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の車両の操舵装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の車両の操舵装置における保舵モードの有無と、操作角に対する舵角の比と、車速との関係を示す図
【図３】本発明の実施形態の車両の操舵装置における保舵モードの有無と、操作用アクチュエータの発生反力の目標値と車速との関係を示す図
【図４】本発明の実施形態の車両の操舵装置におけるスラローム走行モードの有無と、操作角に対する舵角の比と、車速との関係を示す図
【図５】本発明の実施形態の車両の操舵装置における車速とスラローム走行モードの有無と、操作用アクチュエータの発生反力の目標値Ｒ* との関係を示す図
【図６】本発明の実施形態の車両の操舵装置における操舵用アクチュエータと操作用アクチュエータの制御手順を示すフローチャート
【図７】本発明の実施形態の車両の操舵装置における保舵モードか否かの判断手順を説明するためのフローチャート
【図８】本発明の実施形態の車両の操舵装置におけるスラローム走行モードか否かの判断手順を説明するためのフローチャート
【図９】本発明の実施形態の車両の操舵装置におけるスラローム走行モードか否かの判断手順を説明するためのフローチャート
【図１０】本発明の変形例の車両の操舵装置の構成説明図
【符号の説明】
１ 操作部材
２ 操舵用アクチュエータ
３ ステアリングギヤ
４、１０４ 車輪
１１ 角度センサ
１３ 舵角センサ
１４ 速度センサ
１９、１１９ 操作用アクチュエータ
２０ 制御装置
１３９ モータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータの制御により車両の操舵特性を変更可能な車両の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクチュエータにより操舵補助力を付与することで車両の操舵特性を変更可能なパワーステアリング装置が一般的に用いられている。また、操作部材の操作に応じた操舵用アクチュエータの動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際に、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させることで操舵特性を変更可能な車両の操舵装置も提案されている。そのような操舵装置として、操作部材を車輪に機械的に連結しない所謂ステアバイワイヤシステムを採用したものと機械的に連結したものとがある。ステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置においては、ステアリングホイールを模した操作部材を車輪に機械的に連結することなく、操舵用アクチュエータの動きを、その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達し、その伝達に際して操舵用アクチュエータを制御することで操作量と転舵量との比を変更している。また、操作部材を車輪に機械的に連結した操舵装置においては、ステアリングホイールの操作に応じた入力シャフトの回転を出力シャフトに遊星ギヤ機構等の伝達比可変機構を介して伝達し、その伝達に際して遊星ギヤ機構を構成するリングギヤ等を駆動する操舵用アクチュエータを制御することで操作量と転舵量との比を変更している。
【０００３】
ステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置においては、車輪と路面との間の摩擦に基づく操舵抵抗やセルフアライニングトルクは操作部材に伝達されない。また、ステアリングホイールと車輪とが伝達比可変機構を介して機械的に連結されている操舵装置においては、その操舵抵抗やセルフアライニングトルクは操作部材の操作量に対応しない。そのため、ドライバーに適正な操舵フィーリングを与える手段が必要とされている。そこで、その操作部材を中立位置へ復帰させる方向に作用する反力を発生する操作用アクチュエータを設けている。その操作用アクチュエータにより、走行中においては例えば舵角に比例する反力を付与することで、ドライバーに操舵フィーリングを与えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような操舵装置を備えた車両により、大きな曲率半径でのカーブ走行や、凹凸の大きな悪路の走行を行うような場合、操作部材の動きが大きくならないように保舵して車両の安定性を確保する必要があるのでドライバーの負担が大きくなる。また、山岳道路等においてスラローム走行を行うような場合、操作部材の操作トルクおよび操作角の変動が大きくなるので、操作部材の操作を行うドライバーの負担が大きくなるという問題がある。
本発明は上記問題を解決することのできる車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、操作部材と、その操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータと、その操舵用アクチュエータの動きを舵角変化が生じるように車輪に伝達する機構と、その操作部材の中立位置復帰方向へ作用する反力を発生する操作用アクチュエータと、その操舵用アクチュエータと操作用アクチュエータの制御系とを備え、その操舵用アクチュエータは、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比が変化するように制御可能とされ、その操作用アクチュエータは、反力が変化するように制御可能とされている車両の操舵装置において、その操作部材をその動きが制限されるように保持する保舵必要性の有無を判断する手段が設けられ、その保舵必要性のある時、その制御系により転舵抑制制御と反力抑制制御の中の少なくとも一方が行われる保舵モードとされ、その転舵抑制制御により操作部材の操作量に対する車輪の転舵量の比が保舵必要性のある時はない時よりも小さくされ、その反力抑制制御により操作用アクチュエータの発生反力が保舵必要性のある時はない時よりも小さくされ、車両の挙動変化に対応して変化する値が、設定時間以上にわたり設定値以上である時、保舵必要性があると判断され、その車両の挙動変化に対応して変化する値として、操作部材の操作トルク、操作量、車両のヨーレート、ロールレート、ピッチレート、あるいは車輪の転舵量が用いられる点にある。
この構成によれば、保舵必要性のある時に転舵抑制制御により操作部材の操作量に対する車輪の転舵量の比を小さくすることで、ドライバーにより操作部材の動きを意識的に制限することなく車輪の転舵量を制限できる。また、保舵必要性のある時に反力抑制制御により反力を小さくすることで、操作部材の中立位置への動きを阻止するためにドライバーが作用させる力を低減できる。車両の挙動変化に対応して変化する値が、設定時間以上にわたり設定値以上である時、保舵必要性があると判断されることにより、保舵必要性がある時に迅速に保舵モードにしてドライバーの負担を軽減できる。また、操作部材の操作トルク、操作量、車両のヨーレート、ロールレート、あるいは車輪の転舵量が設定時間以上にわたり設定値以上であるか否かにより、車両が大きな曲率半径でのカーブ走行のような略定常円旋回状態にあるか否かを判断できる。車両のピッチレートが設定時間以上にわたり設定値以上であるか否かにより、車両が凹凸の大きな悪路の走行を行っているか否かを判断できる。
【０００６】
本件発明において、車両の挙動変化に対応して変化する値の、保舵必要性があると判断された時の値に対する減少率が設定値以上である時、その保舵モードが解除されるのが好ましい。これにより、保舵必要性がなくなった時に迅速に保舵モードを解除して適正な操舵が可能になる。
【０００７】
本発明の第２の特徴は、操作部材と、その操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータと、その操舵用アクチュエータの動きを舵角変化が生じるように車輪に伝達する機構と、その操作部材の中立位置復帰方向へ作用する反力を発生する操作用アクチュエータと、その操舵用アクチュエータと操作用アクチュエータの制御系とを備え、その操舵用アクチュエータは、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比が変化するように制御可能とされ、その操作用アクチュエータは、反力が変化するように制御可能とされている車両の操舵装置において、車両がスラローム走行状態であるか否かを判断する手段と、操作部材の操作量、操作トルク、操作速度、操作トルク変化速度の中の少なくとも一つの値を求める手段とが設けられ、その求めた値が設定時間内において、設定値未満の状態から設定値以上になる回数が設定値以上であればスラローム走行状態であると判断され、そのスラローム走行状態である時、その制御系により転舵促進制御と反力抑制制御の中の少なくとも一方が行われるスラローム走行モードとされ、その転舵促進制御により操作部材の操作量に対する車輪の転舵量の比がスラローム走行状態である時はスラローム走行状態でない時よりも大きくされ、その反力抑制制御により操作用アクチュエータの発生反力がスラローム走行状態である時はスラローム走行状態でない時よりも小さくされる点にある。
この構成によれば、スラローム走行状態である時に転舵促進制御により操作部材の操作量に対する車輪の転舵量の比を大きくすることで、ドライバーによる操作部材の操作に対する車輪の転舵量を増大できる。また、スラローム走行状態である時に反力抑制制御により反力を小さくすることで、舵角を大きくするために操作部材にドライバーが作用させる力を低減できる。
【０００８】
その操作部材の操作量、操作トルク、操作速度、操作トルク変化速度の中の少なくとも一つの値が、設定時間以上にわたり設定値未満である時にスラローム走行状態が解除されたとみなしてスラローム走行モードを解除することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に示す実施形態の車両の操舵装置は、ステアリングホイールを模した操作部材１と、その操作部材１の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータ２と、その操舵用アクチュエータ２の動きを、その操作部材１を前部左右車輪４に機械的に連結することなく、舵角変化が生じるように前部左右車輪４に伝達する機構としてステアリングギヤ３とを備える。
【００１０】
その操舵用アクチュエータ２は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は、その操舵用アクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する例えばボールネジ機構等の運動変換機構により構成されている。そのステアリングロッド７の動きがタイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達され、車輪４のトー角が変化する。そのステアリングギヤ３は、公知のものを用いることができ、操舵用アクチュエータ２の動きを舵角が変化するように前部左右車輪４に伝達できれば構成は限定されない。なお、操舵用アクチュエータ２が駆動されていない状態では、前部左右車輪４はセルフアライニングトルクにより直進位置に復帰できるようにホイールアラインメントが設定されている。
【００１１】
その操作部材１は、車体側により回転可能に支持される回転シャフト１０に連結されている。その回転シャフト１０に操作用アクチュエータ１９の出力シャフトが一体化されている。その操作用アクチュエータ１９は操作部材１の中立位置復帰方向へ作用する反力を発生する。その操作用アクチュエータ１９はブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【００１２】
操作部材１の操作量として中立位置からの操作角δｈを検出する角度センサ１１が設けられている。車輪４の転舵量として舵角δを検出する舵角センサ１３が設けられ、本実施形態では、その舵角δとして車輪４の転舵量に対応するステアリングロッド７の移動量を検出する。車速Ｖを検出する速度センサ１４が設けられている。操作部材１の操作トルクＴｈとして回転シャフト１０により伝達されるトルクを検出するトルクセンサ４４が設けられている。その角度センサ１１、舵角センサ１３、速度センサ１４、トルクセンサ４４は、コンピュータにより構成される制御装置２０に接続される。その操作角δｈ、舵角δ、操作トルクＴｈの符号は、左右一方への操舵時は正、左右他方への操舵時は負とされる。
【００１３】
その制御装置２０は駆動回路２２を介して操舵用アクチュエータ２を制御する制御系を構成する。例えば制御装置２０は、操作部材１の操作角δｈと車速Ｖと目標舵角との間の関係を予め定めて記憶し、検出舵角δと目標舵角との偏差をなくすように駆動回路２２を介して操舵用アクチュエータ２の駆動信号を出力する。その操作角δｈと車速Ｖと目標舵角との間の関係は、例えば車速Ｖが大きくなる程に目標舵角が小さくなるものとされている。これにより、操舵用アクチュエータ２の動きを車輪４に舵角が変化するように伝達する際に、操作角δｈと舵角δとの比を変化させることが可能とされている。操作角δｈに対する舵角δの比を低車速で大きくすることで旋回性能を向上し、高車速で小さくすることで走行安定性を向上できる。なお、このような操舵用アクチュエータ２の制御方法は特に限定されず、操作部材１の操作に応じて操舵用アクチュエータ２が駆動されるものであれば良い。
【００１４】
制御装置２０は駆動回路２３を介して操作用アクチュエータ１９を制御する制御系を構成する。本実施形態では、操作角δｈに比例する反力を操作用アクチュエータ１９が発生するものとされ、その比例関係を記憶した制御装置２０により操作用アクチュエータ１９が制御される。なお、その操作用アクチュエータ１９の制御は操作角δｈと反力とが比例するものに限定されず、ドライバーに適正な操舵フィーリングを与えるように反力が変化するように制御されるものであればよい。
【００１５】
制御装置２０は、操作部材１をその動きが制限されるように保持する保舵必要性の有無を判断する。車両の挙動変化に対応して変化する値が、設定時間以上にわたり設定値以上である時、保舵必要性があると判断する。その車両の挙動変化に対応して変化する値として、トルクセンサ４４により検出される操作トルクＴｈ、角度センサ１１により検出される操作角δｈ、あるいは舵角センサ１３により検出される舵角δの値を用いることができる。また、車両のヨーレート、ロールレート、あるいはピッチレートを検出するセンサを設け、その検出値を車両の挙動変化に対応して変化する値として用いてもよい。その設定時間や設定値は適宜定めればよく、例えば操作角δｈが１〜２秒以上にわたって３０度±１０度以上であれば保舵必要性があると判断する。
【００１６】
その保舵必要性のある時、制御装置２０により転舵抑制制御と反力抑制制御とが行われる保舵モードとされる。
その転舵抑制制御により操作角δｈに対する舵角δの比が保舵必要性のある時はない時よりも小さくされる。図２は、操作角δｈに対する舵角δの比δ／δｈと車速Ｖとの関係の一例を、保舵モードでない場合は実線で示し、保舵モードである場合は破線で示す。その比δ／δｈは上記のように車速Ｖに応じて変化すると共に、保舵モードである時は保舵モードでない時よりも小さくされる。この関係が制御装置２０に記憶される。
その反力抑制制御により操作用アクチュエータ１９の発生反力が保舵必要性のある時はない時よりも小さくされる。図３は、操作用アクチュエータ１９の発生反力の目標値Ｒ* と車速Ｖとの関係の一例を、保舵モードでない場合は実線で示し、保舵モードである場合は破線で示す。その反力の目標値Ｒ* は上記のように操作角δｈに応じて変化すると共に、保舵モードである時は保舵モードでない時よりも小さくされる。この関係が制御装置２０に記憶される。
【００１７】
本実施形態では、車両の挙動変化に対応して変化する値の、保舵必要性があると判断された時の値に対する減少率が設定値以上である時、その保舵モードは解除される。例えば操作角δｈが３０度である時に保舵必要性があると判断した場合、その操作角δｈの３０度からの減少率が設定値以上である時に保舵モードを解除する。また、保舵必要性があると判断される条件を充足しなくなった時も保舵モードを解除する。
【００１８】
なお、車両の挙動変化に対応して変化する値の減少率でなく増加率が設定値以上である時、本実施形態では走行安定性を維持するために保舵モードを維持するが、操縦性を向上するために保舵モードを解除してもよい。また、保舵必要性のある時、転舵抑制制御と反力抑制制御の中の何れか一方のみが行われるようにしてもよい。また、保舵モードである時とない時との間の移行に際しては、比δ／δｈや反力目標値Ｒ* は徐々に変化するのが好ましい。
【００１９】
制御装置２０は、車両がスラローム走行状態であるか否かを判断する。例えば、車両の挙動変化に対応して変化する値が、設定時間内において、左右一方への操舵において設定値以上になる状態から左右他方への操舵において設定値以上になる状態に切り替わる時にスラローム走行状態であると判断することができる。その車両の挙動変化に対応して変化する値として、角度センサ１１により検出される操作角δｈ、トルクセンサ４４により検出される操作トルクＴｈ、舵角センサ１３により検出される舵角δ、操作角δｈの変化速度、操作トルクＴｈの変化速度、あるいは舵角δの変化速度を用いることができる。その設定時間や設定値は適宜定めればよく、例えば数秒の間に左右一方への操作角δｈが３０度±１０度以上になった後に左右他方への操作角δｈが３０度±１０度以上になった場合にスラローム走行状態であると判断する。
【００２０】
そのスラローム走行状態である時、制御装置２０により転舵促進制御と反力抑制制御とが行われるスラローム走行モードとされる。
その転舵促進制御により操作角δｈに対する舵角δの比がスラローム走行モードである時はスラローム走行モードでない時よりも大きくされる。図４は、操作角δｈに対する舵角δの比δ／δｈと車速Ｖとの関係の一例を、スラローム走行モードでない場合は上記保舵モードでない場合と同じ関係であって実線で示し、スラローム走行モードである場合は破線で示す。その比δ／δｈは上記のように車速Ｖに応じて変化すると共に、スラローム走行モードである時はスラローム走行モードでない時よりも大きくされる。この関係が制御装置２０に記憶される。
その反力抑制制御により操作用アクチュエータ１９の発生反力がスラローム走行モードである時はスラローム走行モードでない時よりも小さくされる。図５は、操作用アクチュエータ１９の発生反力の目標値Ｒ* と車速Ｖとの関係の一例を、スラローム走行モードでない場合は上記保舵モードでない場合と同じ関係であって実線で示し、スラローム走行モードである場合は破線で示す。スラローム走行モードである場合の反力の目標値Ｒ* は、保舵モードである場合と同じにしてもよいし異なる値にしてもよい。その反力の目標値Ｒ* は上記のように操作角δｈに応じて変化すると共に、スラローム走行モードである時はスラローム走行モードでない時よりも小さくされる。この関係が制御装置２０に記憶される。
【００２１】
車両の挙動変化に対応して変化する値が、設定時間を超えて設定値以上の状態になったり、設定時間を超えて設定値未満の状態になった時にスラローム走行モードは解除される。本実施形態では、上記の保舵必要性があると判断された場合はスラローム走行モードが解除され、また、設定時間を超えて設定値未満の状態になった時にもスラローム走行モードが解除される。
【００２２】
なお、スラローム走行モードである時、転舵促進制御と反力抑制制御の中の何れか一方のみが行われるようにしてもよい。また、スラローム走行モードである時とスラローム走行モードでない時との間の移行に際しては、比δ／δｈや反力目標値Ｒ* は徐々に変化するのが好ましい。また、スラローム走行モードであると判断される条件を充足しなくなった時にスラローム走行モードを解除してもよい。
【００２３】
図６のフローチャートを参照して制御装置２０による操舵用アクチュエータ２と操作用アクチュエータ１９の制御手順を説明する。
まず、各センサによる検出値を読み込み（ステップＳ１）、保舵モードか否かの判断を行う（ステップＳ２）。この判断は、本実施形態では後述の保舵フラグがオンか否かにより行う。ステップＳ２において保舵モードでなければスラローム走行モードであるか否かの判断を行う（ステップＳ３）この判断は、本実施形態では後述のスラローム走行フラグがオンか否かにより行う。ステップＳ２において保舵モードであれば、検出車速Ｖに応じた操作角δｈに対する舵角δの比δ／δｈを、記憶した保舵モードである時の車速Ｖと比δ／δｈとの関係に基づき演算し（ステップＳ４）、その比δ／δｈと検出操作角δｈとから舵角目標値δ* を演算し（比×検出操作角）、その舵角目標値δ* と舵角δとの偏差を低減するように操舵用アクチュエータ２を制御する。これにより、保舵必要性がある場合の転舵抑制制御が行われることになる（ステップＳ５）。また、操作角δｈに対する反力目標値Ｒ* を、記憶した保舵モードである時の操作角δｈと車速Ｖと反力目標値Ｒ* との関係に基づき演算し（ステップＳ６）、その反力目標値Ｒ* と操作トルクＴｈとの偏差を低減するように操作用アクチュエータ１９を制御する。これにより、保舵必要性がある場合の反力抑制制御が行われることになる（ステップＳ７）。ステップＳ３においてスラローム走行モードであれば、検出車速Ｖに応じた操作角δｈに対する舵角δの比δ／δｈを、記憶したスラローム走行モードである時の車速Ｖと比δ／δｈとの関係に基づき演算し（ステップＳ８）、その比δ／δｈと検出操作角δｈとから舵角目標値δ* を演算し（比×検出操作角）、その舵角目標値δ* と舵角δとの偏差を低減するように操舵用アクチュエータ２を制御する。これにより、スラローム走行モードである場合の転舵促進制御が行われることになる（ステップＳ９）。また、操作角δｈに対する反力目標値Ｒ* を、記憶したスラローム走行モードである時の操作角δｈと車速Ｖと反力目標値Ｒ* との関係に基づき演算し（ステップＳ１０）、その反力目標値Ｒ* と操作トルクＴｈとの偏差を低減するように操作用アクチュエータ１９を制御する。これにより、スラローム走行モードである場合の反力抑制制御が行われることになる（ステップＳ１１）。ステップＳ３においてスラローム走行モードでなければ、検出車速Ｖに応じた操作角δｈに対する舵角δの比δ／δｈとして、保舵モードでもなくスラローム走行モードでもない時の値を演算し、その比δ／δｈと検出操作角δｈとから舵角目標値δ* を演算し、その舵角目標値δ* と舵角δとの偏差を低減するように操舵用アクチュエータ２を制御する。また、操作角δｈに対する反力目標値Ｒ* として、保舵モードでもなくスラローム走行モードでもない時の値を演算し、その反力目標値Ｒ* と操作トルクＴｈとの偏差を低減するように操作用アクチュエータ１９を制御する。これにより通常制御が行われる（ステップＳ１２）。そして制御を終了するか否かを判断し（ステップＳ１３）、終了しない場合はステップＳ１に戻る。
【００２４】
図７のフローチャートを参照して上記ステップＳ２における保舵モードか否かの判断手順を説明する。本実施形態では、操作角δｈが設定時間ｔａ以上にわたり設定値α以上である時に保舵必要性があると判断する。まず、検出操作角δｈの大きさが設定値α以上か否かを判断し（ステップＳ１０１）、設定値α以上であれば保舵判定用タイマーをオンし（ステップＳ１０２）、積算時間Σｔが設定時間ｔａ以上か否かを判断し（ステップＳ１０３）、設定時間ｔａ以上であれば保舵必要性があると判断して保舵フラグをオンする（ステップＳ１０４）。これにより上記ステップＳ２において保舵モードであると判断される。その保舵必要性があると判断した時の操作角δｈの値δｈ′を記憶し（ステップＳ１０５）、その記憶した値δｈ′に対する操作角δｈの減少率が設定値β以上か否かを判断し（ステップＳ１０６）、設定値β以上である時は保舵フラグをオフし（ステップＳ１０７）、保舵判定用タイマーをリセットし（ステップＳ１０８）、リターンする。ステップＳ１０１において検出操作角δｈの大きさが設定値α未満であればステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０３において積算時間Σｔが設定時間ｔａ未満であれば、保舵フラグがオンか否かを判断し（ステップＳ１０９）、保舵フラグがオンであればステップＳ１０６に進み、オフであればリターンする。
【００２５】
図８、図９のフローチャートを参照して上記ステップＳ３におけるスラローム走行モードか否かの判断手順を説明する。本実施形態では、設定時間内において、操作角δｈの大きさが設定値未満の状態から設定値以上になる回数が設定値以上であればスラローム走行モードであると判断する。まず、保舵フラグがオンか否かを判断し（ステップＳ２０１）、保舵フラグがオフならスラローム判定用タイマーをオンし（ステップＳ２０２）、検出操作角δｈの大きさが設定値Ｑ以上か否かを判断する（ステップＳ２０３）。検出操作角δｈの大きさが設定値Ｑ以上であればスラローム判定フラグがオンか否かを判定し（ステップＳ２０４）、スラローム判定フラグがオンであればスラローム判定フラグをオフし（ステップＳ２０５）、操舵頻度指標値Ｒに１を加える（ステップＳ２０６）。なお、操舵頻度指標値Ｒの初期値は零とされる。次に、操舵頻度指標値Ｒが設定値Ｙ以上か否かを判断する（ステップＳ２０７）。その設定値Ｙは適宜設定すればよい。ステップＳ２０７において操舵頻度指標値Ｒが設定値Ｙ以上であれば車両がスラローム走行モードであると判断し、スラローム判定用タイマーをリセットし（ステップＳ２０８）、スラローム走行フラグをオンする（ステップＳ２０９）。これにより上記ステップＳ３においてスラローム走行モードであると判断される。ステップＳ２０３において検出操作角δｈの大きさが設定値Ｑ未満である場合、スラローム判定フラグをオンする（ステップＳ２１０）。ステップＳ２０４においてスラローム判定フラグがオフである場合、ステップＳ２０７において操舵頻度指標値Ｒが設定値Ｙ未満である場合、ステップＳ２１０でスラローム判定フラグがオンされた場合、積算時間Σｔが設定時間ｔｂ以上か否かを判断する（ステップＳ２１１）。その設定時間ｔｂは上記保舵モードか否かの判定のための設定時間ｔａ未満とする。ステップＳ２１１において積算時間Σｔが設定時間ｔｂ未満である場合はリターンする。ステップＳ２１１において積算時間Σｔが設定時間ｔｂ以上である場合、スラローム走行フラグをオフし（ステップＳ２１２）、スラローム判定フラグをオフし（ステップＳ２１３）、スラローム判定用タイマーをリセットし（ステップＳ２１４）、操舵頻度指標値Ｒを零に設定し（ステップＳ２１５）、リターンする。ステップＳ２０１において保舵フラグがオンである場合、ステップＳ２１２に進む。
【００２６】
上記構成によれば、保舵必要性のある時に転舵抑制制御により操作角δｈに対する舵角δの比を小さくすることで、ドライバーにより操作部材１の動きを意識的に制限することなく舵角δを制限できる。また、保舵必要性のある時に反力抑制制御により反力を小さくすることで、操作部材１の中立位置への動きを阻止するためにドライバーが作用させる力を低減できる。車両の挙動変化に対応して変化する値が、設定時間以上にわたり設定値以上である時、その保舵必要性があると判断される。これにより、保舵必要性がある時に迅速に保舵モードにしてドライバーの負担を軽減できる。また、車両の挙動変化に対応して変化する値の、保舵必要性があると判断された時の値に対する減少率が設定値以上である時に保舵モードが解除される。これにより、保舵必要性がなくなった時に迅速に保舵モードを解除して適正な操舵が可能になる。その車両の挙動変化に対応して変化する値を操作トルクＴｈ、操作角δｈ、車両のヨーレート、ロールレート、あるいは舵角δとすることにより、車両が大きな曲率半径でのカーブ走行のような略定常円旋回状態にあるか否かを判断できる。その車両の挙動変化に対応して変化する値を車両のピッチレートとすることで、車両が凹凸の大きな悪路の走行を行っているか否かを判断できる。さらに、スラローム走行モードである時に転舵促進制御により操作角δｈに対する舵角δの比を大きくすることで、ドライバーによる操作部材１の操作に対する舵角δを増大できる。また、スラローム走行モードである時に反力抑制制御により反力を小さくすることで、舵角を大きくするために操作部材にドライバーが作用させる力を低減できる。
【００２７】
図１０の変形例に示すように、操作部材であるステアリングホイールＨが車輪（図示省略）に機械的に連結され、且つ、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させることができる操舵装置１０１に本発明を適用してもよい。そのステアリングホイールＨの操作に応じた入力シャフト１０２の回転は、回転伝達機構１３０により出力シャフト１１１に伝達され、その出力シャフト１１１の回転が車輪に舵角が変化するようにステアリングギヤ（図示省略）により伝達される。そのステアリングギヤはラックピニオン式ステアリングギヤやボールスクリュー式ステアリングギヤ等の公知のものを用いることができる。その回転伝達機構１３０の構成要素をモータ（操舵用アクチュエータ）１３９により駆動することで、そのモータ１３９の動きが車輪に舵角が変化するように伝達される。その入力シャフト１０２と出力シャフト１１１は互いに同軸心に隙間を介して配置され、ベアリング１０７、１０８、１１２、１１３を介してハウジング１１０により支持されている。その回転伝達機構１３０は、本変形例では遊星ギヤ機構とされ、サンギヤ１３１とリングギヤ１３２とに噛み合う遊星ギヤ１３３をキャリア１３４により保持する。そのサンギヤ１３１は、入力シャフト１０２の端部に同行回転するように連結されている。そのキャリア１３４は、出力シャフト１１１に同行回転するように連結されている。そのリングギヤ１３２は、入力シャフト１０２を囲むホルダー１３６にボルト３６２を介して固定されている。そのホルダー１３６は、入力シャフト１０２を囲むようにハウジング１１０に固定された筒状部材１３５によりベアリング１０９を介して支持されている。そのホルダー１３６の外周にウォームホイール１３７が同行回転するように嵌め合わされている。そのウォームホイール１３７に噛み合うウォーム１３８がハウジング１１０により支持されている。そのウォーム１３８がハウジング１１０に取り付けられたモータ１３９により駆動される。また、そのステアリングホイールＨの中立位置復帰方向へ作用する反力を発生する操作用アクチュエータ１１９が設けられている。そのモータ１３９と操作用アクチュエータ１１９の制御によって転舵抑制制御および反力抑制制御を行うことができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、カーブ走行、悪路走行、スラローム走行等を行う場合に、操作部材を保持したり操作するドライバーの負担を低減できる車両の操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の車両の操舵装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の車両の操舵装置における保舵モードの有無と、操作角に対する舵角の比と、車速との関係を示す図
【図３】本発明の実施形態の車両の操舵装置における保舵モードの有無と、操作用アクチュエータの発生反力の目標値と車速との関係を示す図
【図４】本発明の実施形態の車両の操舵装置におけるスラローム走行モードの有無と、操作角に対する舵角の比と、車速との関係を示す図
【図５】本発明の実施形態の車両の操舵装置における車速とスラローム走行モードの有無と、操作用アクチュエータの発生反力の目標値Ｒ* との関係を示す図
【図６】本発明の実施形態の車両の操舵装置における操舵用アクチュエータと操作用アクチュエータの制御手順を示すフローチャート
【図７】本発明の実施形態の車両の操舵装置における保舵モードか否かの判断手順を説明するためのフローチャート
【図８】本発明の実施形態の車両の操舵装置におけるスラローム走行モードか否かの判断手順を説明するためのフローチャート
【図９】本発明の実施形態の車両の操舵装置におけるスラローム走行モードか否かの判断手順を説明するためのフローチャート
【図１０】本発明の変形例の車両の操舵装置の構成説明図
【符号の説明】
１ 操作部材
２ 操舵用アクチュエータ
３ ステアリングギヤ
４、１０４ 車輪
１１ 角度センサ
１３ 舵角センサ
１４ 速度センサ
１９、１１９ 操作用アクチュエータ
２０ 制御装置
１３９ モータ
Claims (3)
- 操作部材と、
その操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータと、
その操舵用アクチュエータの動きを舵角変化が生じるように車輪に伝達する機構と、
その操作部材の中立位置復帰方向へ作用する反力を発生する操作用アクチュエータと、
その操舵用アクチュエータと操作用アクチュエータの制御系とを備え、
その操舵用アクチュエータは、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比が変化するように制御可能とされ、
その操作用アクチュエータは、反力が変化するように制御可能とされている車両の操舵装置において、
その操作部材をその動きが制限されるように保持する保舵必要性の有無を判断する手段が設けられ、
その保舵必要性のある時、その制御系により転舵抑制制御と反力抑制制御の中の少なくとも一方が行われる保舵モードとされ、
その転舵抑制制御により操作部材の操作量に対する車輪の転舵量の比が保舵必要性のある時はない時よりも小さくされ、
その反力抑制制御により操作用アクチュエータの発生反力が保舵必要性のある時はない時よりも小さくされ、
車両の挙動変化に対応して変化する値が、設定時間以上にわたり設定値以上である時、保舵必要性があると判断され、
その車両の挙動変化に対応して変化する値として、操作部材の操作トルク、操作量、車両のヨーレート、ロールレート、ピッチレート、あるいは車輪の転舵量が用いられることを特徴とする車両の操舵装置。 - 車両の挙動変化に対応して変化する値の、保舵必要性があると判断された時の値に対する減少率が設定値以上である時、その保舵モードが解除される請求項１に記載の車両の操舵装置。
- 操作部材と、
その操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータと、
その操舵用アクチュエータの動きを舵角変化が生じるように車輪に伝達する機構と、
その操作部材の中立位置復帰方向へ作用する反力を発生する操作用アクチュエータと、
その操舵用アクチュエータと操作用アクチュエータの制御系とを備え、
その操舵用アクチュエータは、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比が変化するように制御可能とされ、
その操作用アクチュエータは、反力が変化するように制御可能とされている車両の操舵装置において、
車両がスラローム走行状態であるか否かを判断する手段と、操作部材の操作量、操作トルク、操作速度、操作トルク変化速度の中の少なくとも一つの値を求める手段とが設けられ、その求めた値が設定時間内において、設定値未満の状態から設定値以上になる回数が設定値以上であればスラローム走行状態であると判断され、
そのスラローム走行状態である時、その制御系により転舵促進制御と反力抑制制御の中の少なくとも一方が行われるスラローム走行モードとされ、
その転舵促進制御により操作部材の操作量に対する車輪の転舵量の比がスラローム走行状態である時はスラローム走行状態でない時よりも大きくされ、
その反力抑制制御により操作用アクチュエータの発生反力がスラローム走行状態である時はスラローム走行状態でない時よりも小さくされることを特徴とする車両の操舵装置。
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