JP6997568B2 - ステアリングシステム - Google Patents

Description

この発明は、車両に設けられるステアリングシステムに関するものであり、特に、運転者の操作により車輪を転舵させるステアリング装置の他に、補助転舵用のステアリング装置を備えるステアリングシステムに関する。

自動車に代表される車両においては、ハンドルとステアリング装置とが機械的に接続され、ハンドルに対する回転操作により、ステアリング装置が車輪の転舵を行う。

特開２００９－２２６９７２号公報 独国特許出願公開第１０２０１２２０６３３７号明細書 特開２０１４－０６１７４４号公報 特開２０１６－１４７５１３号公報

しかしながら、ハンドルとステアリング装置とが機械的に接続されている車両においては、路面の凹凸などによる車輪からの逆入力により、ハンドルが取られ、車両がふらついてしまうという問題がある。
また、道路の方向や障害物等の車両周辺状況等をセンサ類により認識して操舵指令を自動生成する操舵指令装置を備えた自動または半自動運転の車両があるが、前記車輪からの逆入力があった場合に、前記の車両のふらつきを生じる恐れがあり、車両進行方向を大きく変更することを可能としたステアリング装置の制御だけでは、車両の走行安定性を維持することが難しい。

この発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、操舵量指令により操舵される車両の向きに対して車両の状態に応じてその補正を可能とし、車両の走行安定性を維持することが可能なステアリングシステムを提供することにある。

この発明のステアリングシステム１０１は、車両１００が備えるステアリングシステムであって、
操舵指令装置２００，２００Ａが出力する操舵の指令に従い前記車両１００の車輪を転舵させる第１のステアリング装置１４０と、
前記車両１００のタイヤハウジング１０５内に設けられ電動モータ２７の駆動により車輪２を転舵させる機構部１５０ａ、および前記電動モータ２７を制御する制御部１５０ｂからなる第２のステアリング装置１５０と、
前記車両１００の状態を表す車両情報を検出する車両情報検出部１１０とを備え、
前記第２のステアリング装置１５０の前記制御部１５０ｂは、前記電動モータ２７を、前記車両情報に基づいて制御する、
ことを特徴とする。

この構成によれば、モータ駆動される第２のステアリング装置１５０を備え、第２のステアリング制御装置１５０の制御部１５０ｂは車両情報に基づいて前記電動モータ２７を制御する。そのため、滑りなどによって車両１００が意図しない方向に移動する場合に、前記車両情報により得られる車両１００の状態に応じて、例えば前記操舵指令装置２００，２００Ａが出力する操舵量や車速に合わせて、車両１００の向きを補正することが可能となる。このため、第１のステアリング装置１４０だけでは対処が困難な車両１００のふらつきを補正することが可能となる。これにより、車両１００の安定性が向上する。

この発明において、前記操舵指令装置２００，２００Ａが、運転者により操舵の操作がなされる手動の装置、例えばハンドル２００であってもよい。
この場合、モータ駆動される第２のステアリング装置１５０を備え、第２のステアリング装置１５０の制御部１５０ｂは車両情報に基づいて前記電動モータ２７を制御するため、滑りなどによって車両１００が意図しない方向に移動する場合に、前記車両情報により得られる車両１００の状態に応じて、例えばハンドル２００の操作量に合わせて、車両１００の向きを補正することが可能となる。このため、運転者がハンドル２００の操作を行わなくても、車両１００のふらつきを補正することが可能となる。これにより、車両１００の安定性が向上する。

この発明において、前記第１のステアリング装置１４０は、左右の車輪２を連動して転舵させる装置であり、前記第２のステアリング装置１５０は、左右の車輪２を独立して転舵可能な装置であってもよい。
第１のステアリング装置１４０が左右の車輪２を連動して転舵させる構成であることで、運転者のハンドル２００の操作による車両１００の向きの調整や、自動の操舵指令装置２００Ａによる車両１００の向きの調整が、従来の車両１００と同様に行える。第２のステアリング装置１５０は、左右の車輪２を独立して転舵可能であるため、トー角を調整することが可能であって、これによりハンドル操作の機敏性や自動の操舵指令装置２００Ａによる制御の機敏性等を車両１００の状態に応じて調整できる。

この発明において、前記第１のステアリング装置１４０と、前記第２のステアリング装置１５０とは、同一の車輪２の転舵を行う装置であってもよい。例えば、第１のステアリング装置１４０で前輪の転舵を行う場合に、第１のステアリング装置１４０の転舵による転舵角に対して、第２のステアリング装置１５０により、その転舵角の微調整を行うようにしてもよい。

この発明において、前記車両情報は、車速の情報、操舵角の情報、車高の情報、実ヨーレートの情報、実横加速度の情報、アクセル指令値、およびブレーキ指令値を含む情報であってもよい。
車両１００の状態の情報として、車速の情報、操舵角の情報、車高の情報、実ヨーレートの情報、実横加速度の情報、アクセル指令値、およびブレーキ指令値を用いると、車両１００の状態に応じた第２のステアリング装置１５０の制御がより一層適切に行え、さらなる車両１００の安定性の向上等が得られる。
なお、以下、車速の情報を「車速情報」、操舵角の情報を「操舵角情報」、車高の情報を「車高情報」、実ヨーレートの情報を「実ヨーレート情報」、実横加速度の情報を「実「横加速度情報」と称する場合がある。

この発明において、前記第１のステアリング装置１４０と、前記第２のステアリング装置１５０とは、互いに異なる車輪２を転舵させる装置であってもよい。
例えば第１のステアリング装置１４０が前輪転舵を行う装置である場合に、第２のステアリング装置１５０が後輪転舵を行う装置であってもよい。
この構成の場合、第１のステアリング装置１４０と第２のステアリング装置１５０とが同じ車輪２を転舵させる構成とする場合に比べて、機構部１５０ａの構成が簡素にできる。

この構成の場合に、前記車両情報は、車速の情報、車高の情報、実ヨーレートの情報、実横加速度の情報、アクセル指令値、およびブレーキ指令値を含む情報であってもよい。 この場合も、車両１００の状態に応じた第２のステアリング制御装置による第２のステアリング装置１５０の制御がより一層適切に行え、さらなる車両１００の安定性の向上等が得られる。

この発明において、前記第２のステアリング装置１５０を２つ備え、
一方の前記第２のステアリング装置１５０_１は、前記第１のステアリング装置１４０とは同一の車輪２の転舵を行い、他方の前記第２のステアリング装置１５０_２は、前記第１のステアリングシステム１４０とは互いに異なる車輪２の転舵を行うものであってもよい。
このように、ステアリングシステム１０１が複数の第２のステアリング装置１５０_１，１５０_２を備えていることにより、より複雑に４輪を独立して転舵することが可能となり、車両１００の走行安定性をより一層向上させることが可能となる。

この発明のステアリングシステムは、車両が備えるステアリングシステムであって、操舵指令装置の操舵量の指令値に従い前記車両の車輪を転舵させる第１のステアリング装置と、前記車両のタイヤハウジング内に設けられ電動モータの駆動により車輪を転舵させる機構部、および前記電動モータを制御する制御部からなる第２のステアリング装置と、前記車両の状態を表す車両情報を検出する車両情報検出部とを備え、前記第２のステアリング装置の前記制御部は、前記電動モータを、前記車両情報に基づいて制御するため、操舵量指令により操舵される車両の向きに対して車両の状態に応じてその補正を可能とし、車両の走行安定性を維持することが可能と言う効果を奏する。

この発明の第１の実施形態に係るステアリングシステムの概念構成の概略を示す説明図である。 同ステアリングシステムの概念構成を示すブロック図である。 同ステアリングシステムの第２のステアリング装置における旋回制御部の概念構成を示すブロック図である。 同ステアリングシステムにおける第２のステアリング装置の機構部の一例を示す垂直断面図である。 横軸加速度／規範横加速度およびタイヤ角度と摩擦係数の関係例を示すグラフである。 第２の実施形態に係るステアリングシステムの概念構成の概略を示す説明図である。 同ステアリングシステムの概念構成を示すブロック図である。 同ステアリングシステムの第２のステアリング装置における旋回制御部の概念構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係るステアリングシステムの概念構成の概略を示す説明図である。 同ステアリングシステムの概念構成を示すブロック図である。 さらに他の実施形態に係るステアリングシステムの概念構成の概略を示す説明図である。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。
図１は、この実施形態に係るステアリングシステム１０１を搭載した自動車等の車両１００の概念構成を示す説明図である。車両１００は、前輪となる左右の車輪２，２と、後輪となる左右の車輪２，２とを有する４輪車両であり、駆動方式は、前輪駆動、後輪駆動、４輪駆動のいずれであってもよい。

このステアリングシステム１０１は、車両１００の転舵を行うためのシステムであり、第１のステアリング装置１４０と、第２のステアリング装置１５０と、車両情報検出部１１０とを備える。
第１のステアリング装置１４０は、ハンドル２００等の操舵指令装置に対する運転者の操作により車両１００の転舵輪となる車輪２，２を転舵させる装置であり、この実施形態では前輪操舵形式とされている。
第２のステアリング装置１５０は、車両状態に応じた制御によって補助的な転舵を行う装置であり、機構部１５０ａと制御部１５０ｂとでなる。機構部１５０ａは、補助転舵の対象となる車輪２，２毎に設けられる機構であり、車両１００のタイヤハウジング１０５内に設けられて電動モータ２７の駆動により車輪２を転舵させる。制御部１５０ｂは、電動モータ２７を、車両情報検出部１１０により検出された車両の状態を表す車両情報に基づいて制御する。
車両情報検出部１１０は、車両の状態を検出する手段であり、各種のセンサ類の群を称している。車両情報検出部１１０の検出した車両情報は、メインのＥＣＵ１３０を介して第２のステアリング装置１５０の制御部１５０ｂに転送される。
ＥＣＵ１３０は、車両１００の全体の協調制御や統括制御を行う制御装置であり、ＶＣＵとも称される。

＜第１のステアリング装置１４０の構成＞
第１のステアリング装置１４０は、上記のように運転者によるハンドル２００に対する入力に応じて、車両１００の前輪となる左右の車輪２，２を連動して転舵させるシステムであり、ステアリングシャフト３２、ラックアンドピニオン（図示せず）、タイロッド３３等、周知の機械的な構成を備える。運転者がハンドル２００に対して回転入力を行うと、ステアリングシャフト３２も連動して回転する。ステアリングシャフト３２が回転すると、ラックアンドピニオンによってステアリングシャフト３２と連結されているタイロッド３３が車幅方向に移動することで、車輪２の向きが変わり、左右の車輪２，２を連動して転舵することが可能である。

＜第２のステアリング装置１５０の構成概略＞
第２のステアリング装置１５０は、左右の車輪２，２を独立して転舵可能な装置であり、その機構部１５０ａとして右輪ハブユニット１８０（図２）および左輪ハブユニット１８５を備える。これら右輪ハブユニット１８０および左輪ハブユニット１８５は、タイヤハウジング１０５内に設けられた補助転舵用アクチュエータ６（図４）の電動モータ２７により車輪の転舵を行う。

＜第２のステアリング装置１５０の機構部１５０ａの具体的構成例＞
第２のステアリング装置１５０の機構部１５０ａは、前記のように右輪ハブユニット１８０および左輪ハブユニット１８５からなるが、これら右輪ハブユニット１８０および左輪ハブユニット１８５は、いずれも、図４に示す補助転舵機能付きのハブユニット１として構成されている。このハブユニット１は、車輪２の支持用のハブベアリング３を有するハブユニット本体４と、ユニット支持部材５と、補助転舵用アクチュエータ６とを備える。ハブユニット本体４は、上下方向に延びる補助転舵軸心Ａ回りに回転自在に、上下２箇所で回転許容支持部品７，７を介してユニット支持部材５に支持されている。補助転舵軸心Ａは、車輪２の回転軸心Ｏとは異なる軸心であり、主な転舵を行うキングピン軸Ｋとも異なっている。車輪２は、ホイール８とタイヤ９とでなる。

この補助転舵機能付ハブユニット１は、前輪となる車輪２，２の第１のステアリング装置１４０（図１参照）による転舵に付加して左右輪個別に微小角転舵させる機構としてナックル２２に設置される。
ユニット支持部材５は、車体に設置された懸架装置２１のナックル２２に取付けられている。ユニット支持部材５は、ナックル２２と一体として、つまりナックル２２の一部として設けられていてもよい。
懸架装置２１は、この例ではダブルウイッシュボーン式であり、ショックアブソーバ（図示せず）を介して接続されたアッパーアーム２３とロアアーム２４とを有し、これらアッパーアーム２３とロアアーム２４の先端間で傾斜したキングピン軸Ｋ回りに回動自在なように前記ナックル２２が設置されている。懸架装置２１は、この他に独立懸架式など、他の種々の形式が採用できる。ナックル２２は、第１のステアリング装置１４０（図１参照）のタイロッド３３に回転可能に連結されている。

ハブベアリング３は、内輪１２と外輪１１とこれら内外輪間に介在したボール等の転動体１３とで構成されている。ハブベアリング３は、図示の例では、外輪１１が固定輪、内輪１２が回転輪となり、転動体１３が複列とされたアンギュラ玉軸受とされている。内輪１２のハブフランジに、車輪２のホイール８がブレーキロータ１４ａと重なり状態でボルト固定されている。内輪１２は、回転軸心Ｏ回りに回転する。ブレーキロータ１４ａは、ブレーキキャリパ（図示せず）とでブレーキを構成する。
なお、補助転舵機能付ハブユニット１を非転舵輪に用いる場合は、ナックル２２に取付ける代わりに、懸架装置における転舵機能を持たない車輪用軸受取付け部材（図示せず）に設置される。

ハブユニット本体４は、この補助転舵機能付きのハブユニット１における補助転舵軸心Ａ周りに回転する部分であり、ハブベアリング３と、前記回転許容支持部品７の回転側部品１５と、補助転舵力受け部（図示せず）とを備える。回転許容支持部品７は、この例では複列アンギュラ玉軸受とされているが、球面滑り軸受等であってもよい。

ハブユニット本体４の補助転舵軸心Ａは、上下方向に延びるが、キングピン軸Ｋとは異なる方向であり、例えば鉛直方向である。この実施形態では、補助転舵軸心Ａは、キングピン軸Ｋの延長線と路面Ｓとの交点位置ＰＫと、補助転舵軸心Ａの延長線と路面Ｓとの交点位置ＰＡが、共にタイヤ接地面９ａ内に位置するように設計されている。これらの交点位置ＰＫ，ＰＡは、互いに一致していることが、タイヤのすべりを最小となるため最適である。

補助転舵用アクチュエータ６は、その直動出力部が進退することで、ハブユニット本体４を前記補助軸心Ａ回りに回転、つまり補助転舵させる。補助転舵用アクチュエータ６は、電動モータ２７と、この電動モータ２７の回転を減速する減速機（図示せず）と、この減速機の正逆の回転出力を往復直線動作に変換する直動機構（図示せず）とで構成される。電動モータ２７は、例えば永久磁石型同期モータとされるが、直流モータであっても、誘導モータであってもよい。前記直動機構は、滑りねじまたはボールねじ等の送りねじ機構、またはラック・ピニオン機構等とされる。

ハブユニット本体４のナックル２２に対する補助転舵の範囲は、ストッパ（図示せず）により規制される。ハブユニット本体４の補助転舵可能角度の許容範囲は、僅かな角度でよく、例えば±５度以下とされる。

＜車両情報検出部１１０の構成＞
図２に示すように、車両情報検出部１１０は、車速検出部１１１、操舵角検出部１１２、車高検出部１１３、実ヨーレート検出部１１４、実横加速度検出部１１５、アクセルペダルセンサ１１６、およびブレーキペダルセンサ１１７を備える。
車速検出部１１１は、例えば車両が備えるトランスミッションの内部に取り付けられたスピードセンサ等のセンサ（図示せず）の出力に基づいて、車速を検出し、ＥＣＵ１３０へ車速情報を出力する。
操舵角検出部１１２は、例えば後述する第１のステアリング装置１４０が備えるモータ部に取り付けられたレゾルバ等のセンサ（図示せず）に基づいて操舵角を検出し、ＥＣＵ１３０へ操舵角情報を出力する。
車高検出部１１３は、車両１００のシャーシと地面との距離をレーザ変位計により測定する方法、あるいは車両１００の懸架装置におけるアッパーアーム２３（図４参照）またはロアアーム２４の角度を角度センサにより検出する方法等により、後述する第２のステアリング装置１５０により転舵される各車輪２の車高を検出する。そして、車高検出部１１３は、検出した車高を車高情報としてＥＣＵ１３０へ出力する。
実ヨーレート検出部１１４は、例えば車両１００に取り付けられたジャイロセンサ等のセンサの出力に基づいて、実ヨーレートを検出し、ＥＣＵ１３０へ実ヨーレート情報を出力する。
実横加速度検出部１１５は、例えば車両１００に取り付けられたジャイロセンサ等のセンサの出力に基づいて、実横加速度を検出し、ＥＣＵ１３０へ実横加速度情報を出力する。

アクセルペダルセンサ１１６は、運転者によるアクセルペダルへの入力を検出し、検出した値をアクセル指令値としてＥＣＵ１３０へ出力する。
ブレーキペダルセンサ１１７は、運転者によるブレーキペダルへの入力を検出し、検出した値をブレーキ指令値としてＥＣＵ１３０へ出力する。

＜第２のステアリング装置１５０の制御部１５０ｂ＞
第２のステアリング装置１５０の制御部１５０ｂは、ＥＣＵ１３０から車両情報として操舵角情報、車高情報、実ヨーレート情報、実横加速度情報、アクセル指令値、およびブレーキ指令値を含む車両情報を取得し、取得した車両情報に基づいて、旋回制御部１５１が右輪モータ制御装置１７０、左輪モータ制御装置１７５を制御することで、右輪ハブユニット１８０、および左輪ハブユニット１８５が備える電動モータ２７を駆動し、左右の車輪を独立して転舵可能な装置である。制御部１５０ｂにおいて、前記車両情報である操舵角情報等の各情報と前記電動モータ２７を駆動する指令値との関係は、例えばマップや演算式等を用いて制御規則として定められており、その制御規則を用いて制御を行う。
上記制御部１５０ｂは、例えば専用のＥＣＵとして設けられるが、メインのＥＣＵ１３０の一部として設けてもよい。

＜旋回制御部１５１＞
旋回制御部１５１が行う制御について説明する。
図３は、旋回速度制御部１５１の構成を示すブロック図である。同図に示すように、旋回制御部１５１は、規範横加速度計算部１５２、右輪タイヤ角度計算部１５３、左輪タイヤ角度計算部１５４、右輪路面摩擦係数計算部１５５、目標ヨーレート計算部１５６、左輪路面摩擦係数計算部１５７、目標ヨーレート補正部１５８、目標左右輪タイヤ角度計算部１５９、右輪指令値計算部１６０、および左輪指令値計算部１６１を備える。

右輪タイヤ角度計算部１５３および左輪タイヤ角度計算部１５４は、所定の周期で、ＥＣＵ１３０から操舵角情報および車高情報を取得する。右輪タイヤ角度計算部１５３および左輪タイヤ角度計算部１５４は、操舵角情報および車高情報を取得すると、取得した操舵角情報および車高情報に基づいて、第２のステアリング装置１５０が転舵を行うタイヤの現在の角度を算出する。そして、右輪タイヤ角度計算部１５３および左輪タイヤ角度計算部１５４は、算出したタイヤ角度情報を規範横加速計算部１５２に出力する。

規範横加速度計算部１５２は、ＥＣＵ１３０から取得した車速情報、ならびに右輪タイヤ角度計算部１５３および左輪タイヤ角度計算部１５４から入力されるタイヤ角度情報に基づいて、規範横加速度の計算を行う。すなわち、規範横加速度計算部１５２は、右輪タイヤ角度計算部１５３および左輪タイヤ角度計算部１５４からタイヤ角度情報が入力されると、タイヤ角度情報で表されるタイヤ角度と、車速情報で表される車速とに基づいて、規範横加速度の計算を行う。そして、規範横加速度計算部１５２は、算出した規範横加速度を規範横加速度情報として右輪路面摩擦係数算出部１５５および左輪路面摩擦係数計算部１５７に出力する。

図５は、右輪路面摩擦係数計算部１５５および左輪路面摩擦係数計算部１５７に記憶されている路面摩擦係数を算出するためのマップを表す図であり、実横加速度／規範横加速度と、タイヤ角度と、摩擦係数との関係を表す図である。
右輪路面摩擦係数計算部１５５および左輪路面摩擦係数計算部１５７は、ＥＣＵ１３０から取得する実横加速度情報および規範横加速度計算部１５２から入力される規範横加速度情報に基づいて、路面摩擦係数の計算を行う。具体的には、右輪路面摩擦係数計算部１５５および左輪路面摩擦係数計算部１５７は、規範横加速度計算部１５２から規範横加速度情報が入力されると、右輪タイヤ角度計算部１５３および左輪タイヤ角度計算部１５４からタイヤ角度情報を取得する。そして、右輪路面摩擦係数計算部１５５および左輪路面摩擦係数計算部１５７は、図５に示されるようなマップに基づいて、実横加速度／規範横加速度とタイヤ角度とから、路面摩擦係数を算出する。そして、右輪路面摩擦係数計算部１５５および左輪路面摩擦係数計算部１５７は、算出した右輪の路面摩擦係数である右輪路面摩擦係数情報と、左輪の路面摩擦係数である左輪路面摩擦係数情報を目標ヨーレート補正部１５８に出力する。

目標ヨーレート計算部１５６は、所定の周期でＥＣＵ１３０から車速情報および操舵角情報を取得し、取得する車速情報および操舵角情報に基づいて、目標ヨーレートを計算する。そして、目標ヨーレート計算部１５６は、算出した目標ヨーレートを目標ヨーレート情報として目標ヨーレート補正部１５８に出力する。

目標ヨーレート補正部１５８は、右輪路面摩擦係数計算部１５５および左輪路面摩擦係数計算部１５７から、右輪路面摩擦係数情報および左輪路面摩擦係数情報が入力されると、目標ヨーレート計算部１５６から目標ヨーレート情報を取得し、右輪路面摩擦係数情報および左輪路面摩擦係数情報で表される路面摩擦係数に応じて目標ヨーレートの補正を行う。そして、目標ヨーレート補正部１５８は、補正後の目標ヨーレートを補正後ヨーレート情報として目標左右輪タイヤ角度計算部１５９へ出力する。

目標左右輪タイヤ角度計算部１５９は、目標ヨーレート補正部１５８から補正後ヨーレート情報が入力されると、ＥＣＵ１３０から実ヨーレート情報、アクセル指令値およびブレーキ指令値を取得し、右輪路面摩擦係数計算部１５５から右輪路面摩擦係数情報を取得し、左輪路面摩擦係数計算部１５７から左輪路面摩擦係数情報を取得し、左右輪のタイヤ角度の目標値である目標左右輪タイヤ角度を計算する。具体的には、目標左右輪タイヤ角度計算部１５９は、下記式（１）に基づいて、左右それぞれのタイヤの目標の角度を算出する。

ここで、θ_ｙは実ヨーレート情報で表される実際の車両のヨーレート量、Ｘ_Ａはアクセル指令値、Ｘ_Ｂはブレーキ指令値、μ_R は右輪路面摩擦係数、μ_Ｌは左輪路面摩擦係数、θ_tR1 は、右輪の目標タイヤ角度、θ_tL1 は、左輪の目標タイヤ角度である。
そして、目標左右輪タイヤ角度計算部１５９は、計算した左右輪それぞれの目標タイヤ角度を目標タイヤ角度情報として、右輪指令値計算部１６０および左輪指令値計算部１６１へ出力する。

右輪指令値計算部１６０および左輪指令値計算部１６１は、目標左右輪タイヤ角度計算部１５９から、目標タイヤ角度情報が入力されると、右輪タイヤ角度計算部１５３および左輪タイヤ角度計算部１５４から、現在のタイヤ角度を表すタイヤ角度情報を取得し、目標タイヤ角度情報で表される目標タイヤ角度と、現在のタイヤ角度とを比較し、偏差がある場合には、右輪ハブユニット１８０および左輪ハブユニット１８５のそれぞれを転舵させる量を表す右輪転舵量情報および左輪転舵量情報を生成する。そして、右輪指令値計算部１６０は、生成した右輪転舵量情報を右輪用モータ制御装置１７０へ出力し、左輪指令値計算部１６１は、生成した左輪転舵量情報を左輪用モータ制御装置１７５へと出力する。

右輪モータ制御装置１７０および左輪モータ制御装置１７５は、インバータを備える。右輪モータ制御装置１７０および左輪モータ制御装置１７５は、旋回制御部１５１の右輪指令値計算部１６０および左輪指令値計算部１６１からの出力に基づいて、右輪ハブユニット１８０、および左輪ハブユニット１８５が備える補助転舵用アクチュエータ６のモータへの電流を制御する。具体的には、右輪モータ制御装置１７０および左輪モータ制御装置１７５は、右輪指令値計算部１６０および左輪指令値計算部１６１から右輪転舵量情報および左輪転舵量情報が入力されると、現在の右輪ハブユニット１８０、および左輪ハブユニット１８５の転舵角を表す補助転舵用アクチュエータ６のモータの位置情報を取得し、右輪転舵量情報および左輪転舵量情報に基づいて当該モータの目標位置を決定し、補助転舵用アクチュエータ６のモータへ流す電流の制御を行う。

＜作用効果＞
このように、第１の実施形態に係るステアリングシステム１０１は、ハンドル２００の操作により車輪２を転舵させる第１のステアリング装置１４０と、車両１００の状態を表す車両情報を検出する車両情報検出部１１０と、車両１００のタイヤハウジング１０５内に設けられた電動モータ２７を駆動することで、車輪２を転舵させる第２のステアリング装置１５０とを備える。そして、第２のステアリング装置１５０は、車両情報検出部１１０が検出した車両情報に基づいて、電動モータ２７の駆動を行う。
上記の構成によれば、第２のステアリング装置１５０を設けることにより、ハンドル２００の操作によらず転舵を行うことが可能となる。すなわち、従来の車両では、車両がわずかにふらついた場合に、運転者がふらつきを補正するために修正転舵を行う必要があったが、この実施形態に係る第２のステアリング装置１５０を備える車両では、運転者が、ハンドル２００の操作を行わなくても、車両１００のふらつきを補正することが可能となる。そのため、車両１００の安定性が向上するという効果を奏する。

〔第２の実施形態〕
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下では、第１の実施形態１と同じ部材については、同じ符号を付す。この実施形態において、特に説明する事項の他は、第１の実施形態と同様である。
図６は、この実施形態に係るステアリングシステム１０１を搭載した車両１００の概念構成を示す説明図、図７は、同ステアリングシステム１０１の構成を示すブロック図である。
この実施形態に係るステアリングシステム１０１は、第１のステアリングシステム１４０と第２のステアリングシステム１５０とが互いに異なる車輪２を転舵する点で、第１の実施形態とは異なる。すなわち、この実施形態に係るステアリングシステム１０１は、第１のステアリングシステム１４０が車両１００の前輪の転舵を行い、第２のステアリングシステム１５０が車両の後輪の転舵を行う。第２のステアリングシステム１５０の機構部１５０ｂは、後輪のタイヤハウス１０５内に設置されている。

図８は、この実施形態に係る旋回速度制御部１５１の構成を示すブロック図である。
そして、旋回制御部１５１は、ＥＣＵ１３０から車両情報として、車速情報、操舵角情報、実ヨーレート情報、実横加速度情報、アクセル指令値、およびブレーキ指令値を取得し、右輪モータ制御装置１７０および左輪モータ制御装置１７５の制御を行う。

この実施形態に係る旋回制御部１５１の目標左右輪タイヤ角度計算部１５９は、下記式（２）に基づいて、左右それぞれのタイヤの目標の角度を算出する。

ここで、θ_ＨＲは、右前輪の操舵角度であり、θ_HLは、左前輪の操舵角度である。

このように、第２のステアリングシステム１５０が第１のステアリングシステム１４０とは異なる車輪の転舵を行う場合であっても、第２のステアリングシステム１５０は、第１のステアリングシステム１４０の操舵角度や車速に応じて転舵させることができ、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。

〔実施形態３〕
図９は、この実施形態に係るステアリングシステム１０１を搭載した車両１００の概念構成を示す説明図、図１０は、同ステアリングシステム１０１の構成を示すブロック図である。この実施形態において、特に説明する事項の他は、第１の実施形態と同様である。 この実施形態に係るステアリングシステム１０２は、２つの第２のステアリング装置１５０_１、１５０_２を備えている点で、第１の実施形態に係るステアリングシステム１００と異なる。
ここで、一方の第２のステアリング装置１５０_１は、第１のステアリング装置１４０と同じ車輪の転舵を行い、他方の第２のステアリング装置１５０_２は、第１のステアリング装置１４０とは異なる車輪の転舵を行う。

すなわち、一方の第２のステアリング装置１５０_２は、第１の実施形態に係る第２のステアリング装置１５０と同様の動作を行い、他方の第２のステアリング装置１５０_２は、第２の実施形態に係る第２のステアリング装置１５０と同様の動作を行う。

このように、ステアリングシステム１０２は、複数の第２のステアリング装置１５０１、１５０２を備えていることにより、より複雑に４輪を独立して転舵することが可能となり、車両１００の走行安定性を向上させることが可能となる。

なお、前記各実施形態は、操舵指令装置がハンドル２００である場合につき説明したが、ハンドル２００以外の手動の操舵指令装置、例えばジョイスティックであってもよく、また例えば図１１に示すような自動の操舵指令装置２００Ａであってもよい。

図１１の操舵指令装置２００Ａは、車両周辺状況検出手段２３０から車両周辺状況等を認識し、操舵指令を自動生成する装置である。車両周辺状況検出手段２３０は、例えばカメラやミリ波のレーダ等のセンサ類である。操舵指令装置２００Ａは、例えば道路上の白線や障害物を認識し、操舵指令を成形して出力する。操舵指令装置２００Ａは、車両１００の自動運転を行う装置の一部であっても、また手動運転による操舵の支援を行う装置であってもよい。このような自動で操舵指令を生成する操舵指令装置２００Ａを備えた車両においても、第２のステアリング装置１５０を備えることで、トー角制御等の第１のステアリング装置１４０では行えない動作が行え、また車両の走行方向の主な操舵第１のステアリング装置１４０で行い、その補正を第２のステアリング装置１５０で行うようにすることもでき、操舵量指令に対して車両の向きの補正を可能とし、車両の走行安定性を維持することが可能となる。図１１の実施形態におけるその他の構成、効果は、第１の実施形成と同様である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…補助転舵機能付きのハブユニット、
２…車輪、
３…ハブベアリング、
４…ハブユニット本体、
５…ユニット支持部材、
６…補助転舵用アクチュエータ、
２２…ナックル、
２１…懸架装置、
２３…アッパーアーム、
２４…ロアアーム、
２７…モータ、
１００…車両、
１０１…ステアリングシステム、
１０５…タイヤハウジング、
１１０…車両情報検出部、
１１１…車速検出部、
１１２…操舵角検出部、
１１３…車高検出部、
１１４…実ヨーレート検出部、
１１５…実横加速度検出部、
１１６…アクセルペダルセンサ、
１１７…ブレーキペダルセンサ、
１３０…ＥＣＵ、
１４０…第１のステアリング装置、
１５０…第２のステアリング装置、
１５０ａ…機構部、
１５０ｂ…制御部、
１５１…旋回制御部、
１５９…目標左右輪タイヤ角度計算部、
１５０_１…第２のステアリング装置、
１５０_２…第２のステアリング装置、
１６０…右輪指令値計算部、
１６１…左輪指令値計算部、
１７０…右輪モータ制御装置、
１７５…左輪モータ制御装置、
１８０…右輪ハブユニット、
１８５…左輪ハブユニット、
２００…ハンドル（操舵指令装置）、
２００Ａ…操舵指令装置、
Ｋ…キングピン軸、
Ａ…補助転舵軸心

Claims (8)

1. 車両が備えるステアリングシステムであって、
   操舵指令装置が出力する操舵量の指令に従い前記車両の車輪を転舵させる第１のステアリング装置と、
   前記車両のタイヤハウジング内に設けられ電動モータの駆動により車輪を転舵させる機構部、および前記電動モータを制御する制御部からなり、前記機構部が、ハブユニット本体における上下方向に延びる補助転舵軸心回りに回転自在に上下２箇所で回転許容支持部品を介してユニット支持部材に支持されている、第２のステアリング装置と、
   前記車両の状態を表す車両情報を検出する車両情報検出部とを備え、
   前記第２のステアリング装置の前記制御部は、前記電動モータを、前記車両情報に基づいて制御し、
   前記ハブユニット本体の回転輪および固定輪の間に介在する複列の転動体において、前記車輪の回転軸方向で、一の列の転動体と他の列の転動体との間に、前記補助転舵軸心が存在する、
   ことを特徴とするステアリングシステム。
2. 請求項１に記載のステアリングシステムにおいて、前記操舵指令装置が、運転者により操舵の操作がなされる手動の装置であるステアリングシステム。
3. 請求項１または請求項２に記載のステアリングシステムにおいて、前記第１のステアリング装置は、左右の車輪を連動して転舵させる装置であり、前記第２のステアリング装置は、左右の車輪を独立して転舵可能な装置であるステアリングシステム。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のステアリングシステムにおいて、前記第１のステアリング装置と、前記第２のステアリング装置とは、同一の車輪の転舵を行う装置であるステアリングシステム。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のステアリングシステムにおいて、前記車両情報は、車速の情報、操舵角の情報、車高の情報、実ヨーレートの情報、実横加速度の情報、アクセル指令値、およびブレーキ指令値を含むステアリングシステム。
6. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のステアリングシステムにおいて、前記第１のステアリング装置と、前記第２のステアリング装置とは、互いに異なる車輪を転舵させる装置であるステアリングシステム。
7. 請求項６に記載のステアリングシステムにおいて、前記車両情報は、車速の情報、車高の情報、実ヨーレートの情報、実横加速度の情報、アクセル指令値、およびブレーキ指令値を含むステアリングシステム。
8. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のステアリングシステムにおいて、前記第２のステアリング装置を２つ備え、一方の前記第２のステアリング装置は前記第１のステアリング装置とは同一の車輪の転舵を行い、他方の前記第２のステアリング装置は前記第１のステアリング装置とは互いに異なる車輪の転舵を行うステアリングシステム。

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