JP4419932B2 - 車両転舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵操作時に操舵アシスト力及び操舵減衰力を作用させることが可能な車両転舵制御装置に関する。

車両は、通常、ステアリングホイールの操舵によって前輪を転舵させ、これによって旋回を行う。ここで、旋回時を含む車両走行時の操安性を向上させるために、後輪も操舵する四輪操舵車が実用化されている（下記［特許文献１］）。
特開２００３−２２６１２７号公報

［特許文献１］に記載のものでは、後輪の舵角検出手段が異常となったときには、後輪を中立位置に復帰駆動する。この場合、四輪操舵車では後輪を操舵することを前提としてステア特性が設定されているため、後輪が中立位置に固定されると車両はオーバーステア傾向となる（四輪操舵の異常によって、後輪が前輪と同相方向に転舵されなくなるため）。この結果、ステアリングホイールの操舵角に対する操舵トルクの位相進みが減少し、操舵時の手応え感が減少してしまう。従って、本発明の目的は、四輪操舵の後輪操舵異常時においても操安性を安定させ得る車両転舵制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の車両転舵制御装置は、車両の前輪を転舵させるべく操舵操作する前輪操舵手段と、前輪操舵手段の操舵操作時に、操舵アシスト力と、操舵角速度及び速度に基づいた操舵減衰力とを作用させる操舵アシスト制御手段と、車両の後輪を転舵させる後輪転舵制御手段と、後輪転舵制御手段に異常が検知されたときに、後輪を中立方向に転舵する中立方向転舵手段とを備え、操舵アシスト制御手段は、中立方向転舵手段によって後輪の中立方向への転舵が試みられたときに、操舵減衰力の減衰係数を増加させることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、車両の前輪を転舵させるべく操舵操作する前輪操舵手段と、前輪操舵手段の操舵操作時に、操舵アシスト力と、操舵角速度及び速度に基づいた操舵減衰力とを作用させる操舵アシスト制御手段と、車両の後輪を転舵させる後輪転舵制御手段と、後輪転舵制御手段に異常が検知されたときに、後輪を中立方向に転舵する中立方向転舵手段とを備えた車両転舵制御装置において、操舵アシスト制御手段は、中立方向転舵手段によって後輪の中立方向への転舵が試みられたときに、操舵減衰力の減衰係数を増加させるものであり、中立方向転舵手段によって後輪が中立位置にまで復帰されなかったときに、中立位置からの乖離が大きいほど減衰係数を大きく設定することを特徴としている。

請求項１に記載の車両転舵制御装置によれば、四輪操舵車で後輪操舵に異常が生じたとき、後輪を中立方向に戻すとともに、オーバーステア傾向（操舵角に対する操舵トルクの位相は遅れる傾向）となるステアリング特性を、操舵減衰係数（操舵力）を増大させることで、操舵角に対する操舵トルクの位相進みを増大させ、操舵手応え感を向上させる。

請求項２に記載の車両転舵制御装置によれば、中立位置からの乖離が大きいほど減衰係数（減衰力）を大きくすることで手応え感を増し、操舵感をよりしっかりとさせて操安性を向上させる。なお、中立位置からの乖離が大きいほど減衰係数を大きくとは、乖離量に対する減衰係数（減衰力）の変化が、直線的に増加されても良いし、指数関数的に増加されても良いし、飽和曲線状に増加されても良いし、ステップ状に増加されても良い。

以下、図面を参照しつつ本発明の車両転舵制御装置の一実施形態について説明する。図１に、本実施形態の車両転舵制御装置を搭載した車両構成図を示す。車両１は、四つの車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬを備えている。そして、前輪ＦＲ，ＦＬは通常の転舵輪であり、ステアリングギアボックス２と各前輪ＦＲ，ＦＬのハブキャリア３とが接続されている。ギアボックス２内には、ラックバー２ａが内蔵されており、ラックバー２ａの両端が、タイロッド２ｂを介して上述したハブキャリア３に接続されている。

ギアボックス２には、ステアリングコラム（図示せず）内のステアリングシャフト４が挿入されている。ステアリングシャフト４先端のピニオンギアがラックバー２ａのラックと噛み合っており、いわゆるラックアンドピニオン２ｃを構成している。ステアリングシャフト４の他端には、ステアリングホイール５が取り付けられている。また、ステアリングシャフト４には、ステアリングシャフト４の回転角（操舵角）を検出する操舵角センサ６や、ステアリングシャフト４に加わるトルクを検出するステアリングトルクセンサ７も取り付けられている。

本実施形態の電動式パワーステアリング機構は、ステアリングシャフト４に回転力を付与するモータ８を備えており、モータ８の制御量を制御することで、ステアリング系にパワーステアリングのアシスト力や、ステアリング系の振動を減衰させるダンピングトルクを付加させることができる。また、ステアリングギアボックス２内には、ラックバー２ａのストローク量（前輪舵角）を検出するストロークセンサ２ｄも内蔵されている。

また、本実施形態の車両１は、後輪ＲＲ，ＲＬも転舵される四輪操舵車である。後輪ＲＲ，ＲＬの転舵量は前輪ＦＲ，ＦＬほどの舵角量はなく、後輪ＲＲ，ＲＬの転舵は車両進行方向の制御ではなくヨーコントロールによる操安性向上の目的で行われる。このため、後輪ＲＲ，ＲＬのハブキャリア３にもギヤボックス９が接続されている。ギアボックス９内には、シャフト９ａが内蔵されており、シャフト９ａの両端が、タイロッド９ｂを介して上述したハブキャリア３に接続されている。

ギヤボックス９には、シャフト９ａをスライドさせるアクチュエータ１０が組み込まれている。アクチュエータ１０を駆動させることで、シャフト９ａをその軸方向にスライドさせることができ、その結果、後輪ＲＲ，ＲＬを転舵させることができる。また、ギアボックス９内には、シャフト９ａのストローク量（後輪舵角）を検出するストロークセンサ９ｄも内蔵されている。

さらに、ギヤボックス９には、シャフト９ａの位置を中立位置に復帰させるための中立位置復帰機構１１も組み込まれている。この中立位置復帰機構１１は、後輪転舵機構に異常があった場合に、後輪ＲＲ，ＲＬの転舵位置を中立位置に復帰させるものである。中立位置復帰機構１１としては、種々の機構が考えられる。例えば、上述したストロークセンサ９ｄの異常によって後輪転舵角が検出できなくなった場合のような異常時には、アクチュエータ１０を駆動することは可能であるため、アクチュエータ１０を駆動させて後輪ＲＲ，ＲＬを中立位置に復帰させることができる。

あるいは、後輪ＲＲ，ＲＬを常に中立位置に復帰させるように力を作用させるバネのようなものを組み込んでおき、アクチュエータ１０の断線などによってアクチュエータ１０の駆動ができないような場合は、このバネの力を利用して後輪ＲＲ，ＲＬを中立位置に復帰させることができる。また、アクチュエータ１０とは別に、中立位置への復帰用のアクチュエータを組み込んでおいても良い。

さらに、各車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬには、車輪速センサ１２が取り付けられている。上述したセンサ類２ｄ，６，７，１２やアクチュエータ類８，１０は、車両挙動を統合的に制御するＥＣＵ１３に接続されている。ＥＣＵ１３は、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ、入出力部などからなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ１３は、各センサからの出力を受けるとともに、各アクチュエータに制御信号を送出する。また、ＥＣＵ１３は、各アクチュエータやセンサ（例えば、アクチュエータ１０やモータ８、ストロークセンサ２ｄ，９ｄ）の制御信号などから、各アクチュエータやセンサの状態を診断することもできる（異常が生じているか［フェールしているか］否か判断することができる）。

パワーステアリング機構に関して、簡単に説明しておく。モータ８によって、ドライバのステアリング操作力を低減するアシストトルクをステアリング系に付与するのがパワーステアリング機構であるが、モータ８には、ステアリング振動を低減するためのダンピングトルクも付与する役割がある。ここでは、ステアリングトルクセンサ７によって検出した操舵トルク及び車輪速センサ１２によって検出される車速に基づいて、アシストトルク量を算出する。

これと同時に、操舵角センサ６によって検出されるステアリングホイール５の操舵角速度及び車速に基づいて、ステアリング振動を減衰させるためのダンピングトルク量が計算される。このときの減衰係数をＣｓｔとする。また、上述したように、アクティブスタビライザ９の故障時（フェール時）には、この減衰係数を増加させるが、そのための補正係数をＫｓｃとする（Ｃｓｔ←Ｃｓｔ×Ｋｓｃ）。Ｋｓｃ＝１であれば、補正は行われないこととなる。モータ８が出力するトルクは、アシストトルクとダンピングトルクの総和となる。

次に、上述した装置によるステアリング減衰制御の一実施形態について説明する。この制御のフローチャートを図２に示す。図２に示されるように、まず、後輪操舵機構に異常が生じて正常な制御ができない状態（フェール）であるか否かを判定する（ステップ２００）。後輪操舵機構の異常は、上述したストロークセンサ９ｄの異常による後輪転舵角の検出不能や、アクチュエータ１０の故障などである。後輪操舵機構がフェールしていない場合は、Ｋｓｃ＝１とされ（ステップ２０５）、Ｃｓｔ＝Ｃｓｔ×Ｋｓｃとなり（ステップ２１０）、操舵角速度及び車速に基づいて算出されたステアリングダンピングトルク量は補正されない（減衰係数Ｃｓｔが補正されない）。

一方、ステップ２００が肯定される場合は、上述した中立位置復帰機構１１によって後輪ＲＲ，ＲＬの転舵位置を中立位置に復帰させる制御を行う（ステップ２１５）。ステップ２１５の後、後輪ＲＲ，ＲＬの転舵位置が中立位置まで復帰されずに固着状態となっているか否かを判定する（ステップ２２０）。ステップ２２０が否定され、後輪ＲＲ，ＲＬの転舵位置が中立位置にまで復帰されている場合は、Ｋｓｃ＝Ｋｓｃｆ（＞１）とされ（ステップ２２５）、Ｃｓｔ＝Ｃｓｔ×Ｋｓｃにより（ステップ２１５）、操舵角速度及び車速に基づいて算出されたステアリングダンピングトルク量が補正される（減衰係数Ｃｓｔが増加される）。Ｋｓｃｆは、後輪操舵機構がフェールしている場合の補正係数である。

上述したように、後輪操舵機構がフェールして後輪操舵（同相操舵）が行われなくなると、車両の挙動はオーバーステア傾向（操舵角に対する操舵トルクの位相は遅れる傾向）となる。そこで、操舵減衰係数Ｃｓｔ（操舵力）を増大させることで、操舵角に対する操舵トルクの位相進みを増大させ、操舵手応え感を向上させて操安性を向上させる。

一方、ステップ２２０が否定される場合、即ち、後輪操舵機構がフェールし、かつ、後輪ＲＲ，ＲＬを中立位置まで戻せない場合は、Ｋｓｃ＝αｒ×Ｋｓｃｆとする（ステップ２３０）。Ｋｓｃｆは、上述した１より大きい補正係数である。αｒは、固着した状態の後輪転舵角に応じて決定される第二の補正係数であり、この補正係数も１より大きい値をとり、後輪固着転舵角が大きいほど大きい値をとる。

ステップ２３０の後、Ｃｓｔ＝Ｃｓｔ×Ｋｓｃにより（ステップ２１５）、ステアリングダンピングトルク量が補正される（減衰係数Ｃｓｔが増加される：後輪ＲＲ，ＲＬが中立位置に復帰された場合よりもさらに増加される）。このようにすることで、後輪操舵機構がフェールした場合のオーバーステア傾向（操舵角に対する操舵トルクの位相は遅れる傾向）を相殺させて手応え感を増加させる（Ｋｓｃｆの効果）とともに、さらにステアリングダンピングトルクを増加させて手応え感を増し、操舵感をよりしっかりとさせて操安性を向上させる（αｒの効果）。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、アクチュエータ（モータ８）によって発生されたパワーステアリングのアシストトルクやステアリング振動減衰のためのダンピングトルクは、ステアリングシャフト４に対して付与された。しかし、アシストトルクやダンピングトルクを発生させるアクチュエータがステアリングギアボックス２に取り付けられ、ラックバー２ａのスライド動（スライド量）を制御するようなシステムであっても良い。

本発明の車両転舵制御装置の一実施形態を搭載した車両構成図である。 ステアリングダンピングトルク補正制御のフローチャートである。

符号の説明

１…車両、２…ステアリングギアボックス（前輪操舵手段）、２ａ…ラックバー、２ｂ…タイロッド、２ｃ…ラックアンドピニオン、２ｄ…ストロークセンサ、３…ハブキャリア、４…ステアリングシャフト（前輪操舵手段）、５…ステアリングホイール（前輪操舵手段）、６…操舵角センサ、７…ステアリングトルクセンサ、８…モータ（操舵アシスト制御手段）、９…ギアボックス（後輪転舵制御手段）、１０…アクチュエータ（後輪転舵制御手段）、１１…後輪中立位置復帰機構（中立方向転舵手段）、１２…車輪速センサ、１３…ＥＣＵ（操舵アシスト制御手段、中立方向転舵手段）。

Claims (2)

1. 車両の前輪を転舵させるべく操舵操作する前輪操舵手段と、
   前記前輪操舵手段の操舵操作時に、操舵アシスト力と、操舵角速度及び速度に基づいた操舵減衰力とを作用させる操舵アシスト制御手段と、
   車両の後輪を転舵させる後輪転舵制御手段と、
   前記後輪転舵制御手段に異常が検知されたときに、前記後輪を中立方向に転舵する中立方向転舵手段とを備えた車両転舵制御装置において、
   前記操舵アシスト制御手段は、前記中立方向転舵手段によって前記後輪の中立方向への転舵が試みられたときに、前記操舵減衰力の減衰係数を増加させることを特徴とする車両転舵制御装置。
2. 車両の前輪を転舵させるべく操舵操作する前輪操舵手段と、
   前記前輪操舵手段の操舵操作時に、操舵アシスト力と、操舵角速度及び速度に基づいた操舵減衰力とを作用させる操舵アシスト制御手段と、
   車両の後輪を転舵させる後輪転舵制御手段と、
   前記後輪転舵制御手段に異常が検知されたときに、前記後輪を中立方向に転舵する中立方向転舵手段とを備えた車両転舵制御装置において、
   前記操舵アシスト制御手段は、前記中立方向転舵手段によって前記後輪の中立方向への転舵が試みられたときに、前記操舵減衰力の減衰係数を増加させるものであり、前記中立方向転舵手段によって前記後輪が中立位置にまで復帰されなかったときに、中立位置からの乖離が大きいほど前記減衰係数を大きく設定することを特徴とする車両転舵制御装置。
   
   
   

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