JP7303719B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、ステアバイワイヤ式の操舵機構を備える車両に関する。

ステアバイワイヤ式の操舵機構では、ステアリングホイール（ハンドル）と操舵輪（車輪）とが機械的に切り離されており、操舵輪を転舵する転舵アクチュエータをステアリングホイールの操舵角にしたがって駆動させることで操舵輪が転舵する（例えば、特許文献１）。

特開２０１５－１６０４９６号公報

ステアバイワイヤ式の操舵機構では、転舵アクチュエータに異常が生じた場合、ステアリングホイールと操舵輪とを機械的に連結させ、操舵輪をステアリングホイールで直接的に転舵可能としている。転舵アクチュエータに異常が生じるタイミングによっては、ステアリングホイールは、直進方向に対応する基準操舵角に対して回転した状態で、操舵輪と連結されることがある。ここで、ステアリングホイールの操舵角に対する操舵輪の転舵角の関係は、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に切り離されている場合には操舵角が小さくなるほど転舵角の変化量を小さくしているが、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結された場合には操舵角に依らず転舵角の変化量が一定となる。このため、基準操舵角に対して回転した状態で操舵輪と連結されたステアリングホイールの操舵角を基準操舵角に戻したとき、操舵輪は、直進方向に対応する基準転舵角から傾斜した状態となることがある。そうすると、ステアリングホイールを通じて直進を指示しているにも拘わらず車両が旋回するようになり、運転者は、車両を運転し難くなってしまう。

そこで、本発明は、転舵アクチュエータに異常が生じたとしても、操舵に関する性能の低下を抑制することが可能な車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両は、ステアリングホイールと、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサと、ステアリングホイールに接続されるクラッチと、クラッチを介してステアリングホイールと機械的に連結可能な左右の操舵輪と、操舵輪の転舵を行う転舵アクチュエータと、操舵角センサで検出された操舵角に基づいて転舵アクチュエータに操舵輪を転舵させる操舵制御部と、転舵アクチュエータの異常を検知する異常検知部と、左右の操舵輪の各々を互いに異なるトルクで駆動可能な操舵輪駆動部と、を備え、操舵制御部は、転舵アクチュエータの異常が検知されていない場合、クラッチを開放させ、転舵アクチュエータに操舵輪を転舵させ、転舵アクチュエータの異常が検知された場合、クラッチを締結させ、ステアリングホイールによって自車両に要求される進行方向である要求方向に対して操舵輪が向く方向側に位置する操舵輪のトルクを相対的に高くさせ、要求方向に対して操舵輪が向く方向とは反対方向側に位置する操舵輪のトルクを相対的に低くさせる。

また、操舵制御部は、クラッチが締結された後、右側の操舵輪の現在の回転速度に対する左側の操舵輪の現在の回転速度の比率である回転速度比が、右側の操舵輪の目標回転速度に対する左側の操舵輪の目標回転速度の比率である目標回転速度比に等しくなるように、左右の操舵輪におけるトルクの配分比を制御してもよい。

また、操舵制御部は、自車両が直進走行している状態において、操舵輪の転舵角が直進方向を示す基準転舵角となっていなければ、クラッチを半締結にさせてもよい。

また、操舵制御部は、自車両が停止している状態において、操舵輪の転舵角が直進方向を示す基準転舵角となっていなければ、クラッチを開放させ、左右の操舵輪を互いに逆方向に回転させてもよい。

本発明によれば、転舵アクチュエータに異常が生じたとしても、操舵に関する性能の低下を抑制することが可能となる。

図１は、第１実施形態による車両の構成を示す概略図である。 図２は、操舵角と転舵角との関係を説明する図である。 図３は、操舵輪が要求方向に対して右方向を向いている場合における操舵輪のトルクについて説明する図である。図３Ａは、要求方向が直進方向である場合の一例を示している。図３Ｂは、要求方向が右旋回方向である場合の一例を示している。図３Ｃは、要求方向が左旋回方向である場合の一例を示している。 図４は、操舵輪が要求方向に対して左方向を向いている場合における操舵輪のトルクについて説明する図である。図４Ａは、要求方向が直進方向である場合の一例を示している。図４Ｂは、要求方向が右旋回方向である場合の一例を示している。図４Ｃは、要求方向が左旋回方向である場合の一例を示している。 図５は、操舵制御部の動作の流れを説明するフローチャートである。 図６は、通常操舵制御の流れを説明するフローチャートである。 図７は、ベクタリング制御の流れを説明するフローチャートである。 図８は、第２実施形態による車両の構成を示す概略図である。 図９は、第２実施形態の操舵制御部の動作を説明するフローチャートである。 図１０は、第３実施形態による車両の構成を示す概略図である。 図１１は、第３実施形態の操舵制御部の動作を説明するフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による車両１の構成を示す概略図である。以下では、第１実施形態に関係する構成や処理について詳細に説明し、第１実施形態と無関係の構成や処理については説明を省略する。

車両１は、ステアリングホイール１０、ステアリングシャフト１２、操舵角センサ１４、ピニオンシャフト１６、ステアリングロッド１８、アーム２０、左操舵輪２２Ｌ、右操舵輪２２Ｒ、クラッチ２４、転舵アクチュエータ２６、転舵角センサ２８、左駆動モータ３０Ｌ、右駆動モータ３０Ｒ、車輪速センサ３２、速度センサ３４、車両制御部３６を含む。以後、車両１を自車両と呼ぶ場合がある。

ステアリングホイール１０には、運転者によって操舵角が入力される。操舵角は、ステアリングホイール１０の回転角度を示す。操舵角の基準となる基準操舵角（操舵角ゼロ）は、車両１の直進方向に対応するステアリングホイール１０の回転角度を示す。ステアリングホイール１０は、ステアリングシャフト１２に連結されている。ステアリングシャフト１２は、ステアリングホイール１０の回転に従って軸周りに回転する。ステアリングシャフト１２には、ステアリングホイール１０の操舵角を検出する操舵角センサ１４が設けられている。

ピニオンシャフト１６は、ラックアンドピニオン機構によってステアリングロッド１８に連結されている。ステアリングロッド１８の一端は、アーム２０を通じて左操舵輪２２Ｌに接続され、ステアリングロッド１８の他端は、アーム２０を通じて右操舵輪２２Ｒに接続される。左操舵輪２２Ｌは、車両１の前方左側に位置し、右操舵輪２２Ｒは、車両１の前方右側に位置する。以後、左操舵輪２２Ｌおよび右操舵輪２２Ｒを総称して、操舵輪２２と呼ぶ場合がある。

クラッチ２４は、ステアリングシャフト１２とピニオンシャフト１６との間に設けられる。クラッチ２４は、例えば、電磁クラッチである。クラッチ２４は、励磁電流が流れていないときにステアリングシャフト１２とピニオンシャフト１６との間を開放する。換言すると、クラッチ２４は、ステアリングホイール１０と左右の操舵輪２２とを機械的に切り離す。また、クラッチ２４は、励磁電流が流れるとステアリングシャフト１２とピニオンシャフト１６とを締結する。換言すると、クラッチ２４は、ステアリングホイール１０と左右の操舵輪２２とを機械的に連結可能である。

転舵アクチュエータ２６は、例えば、モータであり、回転軸がラックアンドピニオン機構によってステアリングロッド１８に連結されている。転舵アクチュエータ２６は、回転軸を回転させることでステアリングロッド１８を左右方向に移動させる。ステアリングロッド１８が左右方向に移動すると、アーム２０を通じて操舵輪２２が転舵する。つまり、転舵アクチュエータ２６は、操舵輪２２の転舵を行う。なお、転舵は、操舵輪２２の向きを変えることを示す。

転舵角センサ２８は、操舵輪２２の転舵角を検出する。転舵角は、操舵輪２２の鉛直軸周りの回転角度を示す。すなわち、転舵角は、操舵輪２２の左右方向の向きを示す。転舵角の基準となる基準転舵角（転舵角ゼロ）は、操舵輪２２が自車両の直進方向を向いているときの操舵輪２２の鉛直軸周りの回転角度である。転舵角センサ２８は、例えば、ステアリングロッド１８の左右方向の位置に基づいて転舵角を検出してもよいし、転舵アクチュエータ２６の回転角度に基づいて転舵角を検出してもよい。

左駆動モータ３０Ｌは、左操舵輪２２Ｌに連結され、左操舵輪２２Ｌを駆動する。右駆動モータ３０Ｒは、右操舵輪２２Ｒに連結され、右操舵輪２２Ｒを駆動する。以後、左駆動モータ３０Ｌおよび右駆動モータ３０Ｒを総称して、駆動モータ３０と呼ぶ場合がある。駆動モータ３０は、左右の操舵輪２２の各々を互いに異なるトルクで駆動可能な操舵輪駆動部として機能する。

車輪速センサ３２は、左操舵輪２２Ｌおよび右操舵輪２２Ｒの各々に設けられる。車輪速センサ３２は、操舵輪２２の回転速度（車輪速）を検出する。速度センサ３４は、自車両の速度（車速）を検出する。

車両制御部３６は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路から構成される。車両制御部３６は、プログラムを実行することで異常検知部４０および操舵制御部４２として機能する。

異常検知部４０は、転舵アクチュエータ２６の異常を検知する。例えば、異常検知部４０は、操舵角センサ１４で検出された操舵角、および、転舵角センサ２８で検出された転舵角を取得する。異常検知部４０は、操舵角が変化しているにも拘わらず転舵角が変化していない場合、転舵アクチュエータ２６に異常が生じていると判断する。なお、転舵アクチュエータ２６の異常の具体的な検知方法は、この例に限らない。

操舵制御部４２は、転舵アクチュエータ２６に異常が生じていない通常時、クラッチ２４に励磁電流を流さず、クラッチ２４を開放状態に維持させる。このとき、左右の操舵輪２２は、クラッチ２４によってステアリングホイール１０とは機械的に切り離されている。この状態において、操舵制御部４２は、操舵角センサ１４で検出された操舵角に基づいて転舵アクチュエータ２６に操舵輪２２を転舵させる。

つまり、車両１は、ステアリングホイール１０と操舵輪２２とが機械的に切り離されており、ステアリングホイール１０の操舵角にしたがって転舵アクチュエータ２６を駆動させることで操舵輪２２を転舵させるステアバイワイヤ式の操舵機構を備える。以後、転舵アクチュエータ２６に操舵輪２２を転舵させる操舵制御を、通常操舵制御と呼ぶ場合がある。

ここで、転舵アクチュエータ２６に異常が生じた場合、転舵アクチュエータ２６は、操舵輪２２を適切に転舵することができなくなる。

そこで、車両１は、転舵アクチュエータ２６の異常に対処するフェールセーフ機能を有している。具体的には、異常検知部４０によって転舵アクチュエータ２６の異常が検知された場合、操舵制御部４２は、クラッチ２４に励磁電流を流し、クラッチ２４を締結させる。そうすると、ステアリングホイール１０は、クラッチ２４を介して操舵輪２２と機械的に連結される。これにより、運転者は、ステアリングホイール１０およびクラッチ２４を通じて操舵輪２２を直接的に転舵可能となる。その結果、転舵アクチュエータ２６に異常が生じても、運転者は、車両１を操舵できる。

図２は、操舵角と転舵角との関係を説明する図である。図２において、実線Ａ１０は、クラッチ２４が開放状態のときの操舵角と転舵角との関係の一例を示している。一点鎖線Ａ１２は、操舵角が基準操舵角のときにクラッチ２４が締結された場合の操舵角と転舵角との関係の一例を示している。破線Ａ１４は、操舵角が基準操舵角ではないときにクラッチ２４が締結された場合の操舵角と転舵角の関係の一例を示している。

実線Ａ１０で示すように、クラッチ２４が開放状態のとき、すなわち、通常操舵制御を行っているとき、操舵角に対する転舵角の関係は曲線的としている。具体的には、操舵角が小さいほど、操舵角に対する転舵角の増加量を少なくし、操舵角が大きくなるほど、操舵角に対する転舵角の増加量を多くしている。このようにしている理由は、直進しているときにステアリングホイール１０の少しの操作で自車両が蛇行することを防止するためである。

操舵制御部４２は、通常操舵制御時、操舵角センサ１４で検出された操舵角を、実線Ａ１０で示すテーブルや関係式に適用して転舵角を導出する。そして、操舵制御部４２は、導出された転舵角に対応する分だけ転舵アクチュエータ２６を駆動させる。

一方、一点鎖線Ａ１２で示すように、クラッチ２４が締結されると、操舵角に対する転舵角の関係は直線的となる。具体的には、クラッチ２４が締結されると、ピニオンシャフト１６は、ステアリングホイール１０の操舵角に同期して回転する。ピニオンシャフト１６とステアリングロッド１８とのラックアンドピニオン機構におけるギア比は、一定とされている。これらより、操舵角に対する転舵角の増加量は、操舵角に依らず一定とされる。

ところで、転舵アクチュエータ２６の異常は、車両１の旋回中にも生じる可能性がある。このような状況でクラッチ２４が締結されると、ステアリングホイール１０は、基準操舵角に対して回転した状態で操舵輪２２と連結される。

例えば、図２に示すように、基準操舵角（操舵角ゼロ）より大きな操舵角Ａ２０のタイミングでクラッチ２４が締結されたとする。この場合、操舵角に対する転舵角の関係は、操舵角Ａ２０と実線Ａ１０との交点Ａ２２において曲線的な関係から直線的な関係に切り替わる。そして、交点Ａ２２を通る破線Ａ１４に沿って操舵角が基準操舵角（操舵角ゼロ）に戻されたとき、丸印Ａ２４で示すように、転舵角は、基準転舵角（転舵角ゼロ）に一致しなくなる。つまり、ステアリングホイール１０の操舵角が基準操舵角であるにも拘わらず、操舵輪２２は、直進方向に対してずれた方向を向いてしまう。そうすると、ステアリングホイール１０を通じて直進を指示しているにも拘わらず自車両が旋回するようになり、運転者は、車両１を運転し難くなってしまう。

そこで、操舵制御部４２は、転舵アクチュエータ２６の異常が検知された場合、クラッチ２４を締結することに加え、要求方向に車両１が進行するように、左右の操舵輪２２のトルクをそれぞれ制御する。要求方向は、ステアリングホイール１０によって自車両に要求される進行方向である。

図３は、操舵輪２２が要求方向に対して右方向を向いている場合における操舵輪２２のトルクについて説明する図である。図３Ａは、要求方向が直進方向である場合の一例を示している。図３Ｂは、要求方向が右旋回方向である場合の一例を示している。図３Ｃは、要求方向が左旋回方向である場合の一例を示している。図３Ａ～図３Ｃでは、要求方向を実線の矢印で示し、操舵輪２２の向きに従った進行方向である操舵輪方向を一点鎖線の矢印で示している。また、図３Ａ～図３Ｃでは、左操舵輪２２Ｌおよび右操舵輪２２Ｒの相対的なトルクを白抜き矢印で示しており、トルクの高低を白抜き矢印の長さで示している。

通常操舵制御では、左操舵輪２２Ｌおよび右操舵輪２２Ｒに互いに等しいトルクを与えている。このため、図３Ａで示すように、左操舵輪２２Ｌおよび右操舵輪２２Ｒが要求方向に対して右方向を向いていると、車両１は、要求方向に対して右方向を向く操舵輪方向（一点鎖線の矢印の方向）に進行してしまう。

そこで、操舵制御部４２は、要求方向に対して操舵輪２２が向く方向側に位置する操舵輪２２（図３Ａでは、右操舵輪２２Ｒ）のトルクを相対的に高くさせ、要求方向に対して操舵輪２２が向く方向とは反対方向側に位置する操舵輪２２（図３Ａでは、左操舵輪２２Ｌ）のトルクを相対的に低くさせる。そうすると、操舵輪２２は要求方向に対して右方向を向いているが、左操舵輪２２Ｌに対して右操舵輪２２Ｒのトルクが高いため、車両１は、操舵輪方向に対して左方向にずれた方向に進行することとなる。そして、左操舵輪２２Ｌのトルクの配分に対して右操舵輪２２Ｒのトルクの配分を適切に高くすることで、車両１は、要求方向に一致する方向に進行可能となる。

左右の操舵輪２２のトルクの配分をこのように変えると、操舵角が基準操舵角のときの転舵角が基準転舵角に一致していなくても、図３Ａで示すように、要求方向である直進方向に車両１を進行させることができる。

また、ステアリングホイール１０によって右旋回が要求されたとしても、左操舵輪２２Ｌのトルクの配分に対して右操舵輪２２Ｒのトルクの配分を適切に高くすることで、図３Ｂで示すように、要求される旋回半径で車両１を右旋回させることができる。

また、ステアリングホイール１０によって左旋回が要求されたとしても、左操舵輪２２Ｌのトルクの配分に対して右操舵輪２２Ｒのトルクの配分を適切に高くすることで、図３Ｃで示すように、要求される旋回半径で車両１を左旋回させることができる。

図４は、操舵輪２２が要求方向に対して左方向を向いている場合における操舵輪２２のトルクについて説明する図である。図４Ａは、要求方向が直進方向である場合の一例を示している。図４Ｂは、要求方向が右旋回方向である場合の一例を示している。図４Ｃは、要求方向が左旋回方向である場合の一例を示している。図４Ａ～図４Ｃでは、要求方向を実線の矢印で示し、操舵輪２２の向きに従った進行方向である操舵輪方向を一点鎖線の矢印で示している。また、図４Ａ～図４Ｃでは、左操舵輪２２Ｌおよび右操舵輪２２Ｒの相対的なトルクを白抜き矢印で示しており、トルクの高低を白抜き矢印の長さで示している。

上述のように、通常操舵制御では、左操舵輪２２Ｌおよび右操舵輪２２Ｒに互いに等しいトルクを与えている。このため、図４Ａで示すように、左操舵輪２２Ｌおよび右操舵輪２２Ｒが要求方向に対して左方向を向いていると、車両１は、要求方向に対して左方向を向く操舵輪方向（一点鎖線の矢印の方向）に進行してしまう。

そこで、操舵制御部４２は、要求方向に対して操舵輪２２が向く方向側に位置する操舵輪２２（図４Ａでは、左操舵輪２２Ｌ）のトルクを相対的に高くさせ、要求方向に対して操舵輪２２が向く方向とは反対方向側に位置する操舵輪２２（図４Ａでは、右操舵輪２２Ｒ）のトルクを相対的に低くさせる。そうすると、操舵輪２２は要求方向に対して左方向を向いているが、右操舵輪２２Ｒに対して左操舵輪２２Ｌのトルクが高いため、車両１は、操舵輪方向に対して右方向にずれた方向に進行することとなる。そして、右操舵輪２２Ｒのトルクの配分に対して左操舵輪２２Ｌのトルクの配分を適切に高くすることで、車両１は、要求方向に一致する方向に進行可能となる。

左右の操舵輪２２のトルクの配分をこのように変えると、操舵角が基準操舵角のときの転舵角が基準転舵角に一致していなくても、図４Ａで示すように、要求方向である直進方向に車両１を進行させることができる。

また、ステアリングホイール１０によって右旋回が要求されたとしても、右操舵輪２２Ｒのトルクの配分に対して左操舵輪２２Ｌのトルクの配分を適切に高くすることで、図４Ｂで示すように、要求される旋回半径で車両１を右旋回させることができる。

また、ステアリングホイール１０によって左旋回が要求されたとしても、右操舵輪２２Ｒのトルクの配分に対して左操舵輪２２Ｌのトルクの配分を適切に高くすることで、図４Ｃで示すように、要求される旋回半径で車両１を左旋回させることができる。

また、操舵制御部４２は、操舵角が基準操舵角であるときの転舵角と基準転舵角との差分の絶対値が大きいほど、左右の操舵輪２２のトルク差を大きくする。例えば、操舵制御部４２は、図３Ａ～図３Ｃのように、要求方向に対する転舵角の絶対値が右方向に大きくなるほど、右操舵輪２２Ｒの相対的なトルクを、より高くさせ、左操舵輪２２Ｌの相対的なトルクを、より低くさせる。また、操舵制御部４２は、図４Ａ～図４Ｃのように、要求方向に対する転舵角の絶対値が左方向に大きくなるほど、左操舵輪２２Ｌの相対的なトルクを、より高くさせ、右操舵輪２２Ｒの相対的なトルクを、より低くさせる。

ところで、一般的に、旋回中における外側に位置する操舵輪２２は、旋回中における内側に位置する操舵輪２２よりも回転速度（車輪速）が高くなる。例えば、車両１が右旋回する場合、左操舵輪２２Ｌの回転速度が、右操舵輪２２Ｒの回転速度より高くなり、車両１が左旋回する場合、右操舵輪２２Ｒの回転速度が、左操舵輪２２Ｌの回転速度より高くなる。

例えば、要求方向が直進方向であるにも拘らず、左操舵輪２２Ｌの回転速度が右操舵輪２２Ｒの回転速度より高ければ、車両１は、図３Ａの一点鎖線の矢印で示すように、意図せず右旋回していることを示す。また、要求方向が直進方向であるにも拘らず、右操舵輪２２Ｒの回転速度が左操舵輪２２Ｌの回転速度より高ければ、車両１は、図４Ａの一点鎖線の矢印で示すように、意図せず左旋回していることを示す。

ここで、右操舵輪２２Ｒの現在の回転速度に対する左操舵輪２２Ｌの現在の回転速度の比率を、回転速度比と定義する（回転速度比＝左操舵輪２２Ｌの現在の回転速度／右操舵輪２２Ｒの現在の回転速度）。また、車両１が要求方向に進行するときの左操舵輪２２Ｌの回転速度を、左操舵輪２２Ｌの目標回転速度と呼び、車両１が要求方向に進行するときの右操舵輪２２Ｒの回転速度を、右操舵輪２２Ｒの目標回転速度と呼ぶ場合がある。また、右操舵輪２２Ｒの目標回転速度に対する左操舵輪２２Ｌの目標回転速度の比率を、目標回転速度比と定義する（目標回転速度比＝左操舵輪２２Ｌの目標回転速度／右操舵輪２２Ｒの目標回転速度）。

回転速度比が目標回転速度比より大きい場合、左操舵輪２２Ｌの回転速度の比率が想定より高くなっているため、図３Ａ～図３Ｃで示すように、車両１は、要求方向に対して意図せず右方向にずれて進行する。そこで、操舵制御部４２は、回転速度比が目標回転速度比より大きい場合、操舵輪２２が要求方向に対して右方向に向いているとし、左操舵輪２２Ｌのトルクを相対的に所定量分だけ減少させ、右操舵輪２２Ｒのトルクを相対的に所定量分だけ増加させる。操舵制御部４２は、回転速度比が目標回転速度比に等しくなるように、所定制御周期毎に、左右の操舵輪２２のトルクの増減を繰り返す。これにより、左操舵輪２２Ｌのトルクの配分に対して右操舵輪２２Ｒのトルクの配分が適切に高くなり、自車両を要求方向に進行させることができる。

また、回転速度比が目標回転速度比より小さい場合、右操舵輪２２Ｒの回転速度の比率が想定より高くなっているため、図４Ａ～図４Ｃで示すように、車両１は、要求方向に対して意図せず左方向にずれて進行する。そこで、操舵制御部４２は、回転速度比が目標回転速度比より小さい場合、操舵輪２２が要求方向に対して左方向に向いているとし、左操舵輪２２Ｌのトルクを相対的に所定量分だけ増加させ、右操舵輪２２Ｒのトルクを相対的に所定量分だけ減少させる。操舵制御部４２は、回転速度比が目標回転速度比に等しくなるように、所定制御周期毎に、左右の操舵輪２２のトルクの増減を繰り返す。これにより、右操舵輪２２Ｒのトルクの配分に対して左操舵輪２２Ｌのトルクの配分が適切に高くなり、自車両を要求方向に進行させることができる。

図５は、操舵制御部４２の動作の流れを説明するフローチャートである。操舵制御部４２は、所定制御周期の割り込みタイミング毎に図５の一連の処理を繰り返す。

まず、操舵制御部４２は、異常検知部４０の検知結果が転舵アクチュエータ２６の異常を示すものであるか否かを判断する（Ｓ１００）。

転舵アクチュエータ２６の異常を示すものではない場合（Ｓ１００におけるＮＯ）、操舵制御部４２は、通常操舵制御を行い（Ｓ１１０）、一連の処理を終了する。通常操舵制御の流れについては、後述する。

転舵アクチュエータ２６の異常を示すものである場合（Ｓ１００におけるＹＥＳ）、操舵制御部４２は、クラッチ２４を締結する（Ｓ１２０）。次に、操舵制御部４２は、左右の操舵輪２２におけるトルクの配分を制御するベクタリング制御を行い（Ｓ１３０）、一連の処理を終了する。ベクタリング制御の流れについては、後述する。

図６は、通常操舵制御の流れを説明するフローチャートである。まず、操舵制御部４２は、操舵角センサ１４から操舵角を取得する（Ｓ２００）。次に、操舵制御部４２は、取得された操舵角に基づいて目標転舵角を導出する（Ｓ２１０）。具体的には、操舵制御部４２は、取得された操舵角を、操舵角と転舵角とが関連付けられたテーブルや関係式に適用して目標転舵角を導出する。次に、操舵制御部４２は、転舵角が目標転舵角となるように転舵アクチュエータ２６を駆動させ（Ｓ２２０）、一連の処理を終了する。

図７は、ベクタリング制御の流れを説明するフローチャートである。まず、操舵制御部４２は、左操舵輪２２Ｌの車輪速センサ３２から左操舵輪２２Ｌの回転速度を取得し、右操舵輪２２Ｒの車輪速センサ３２から右操舵輪２２Ｒの回転速度を取得する（Ｓ３００）。次に、操舵制御部４２は、左操舵輪２２Ｌの回転速度および右操舵輪２２Ｒの回転速度に基づいて回転速度比を導出する（Ｓ３１０）。

次に、操舵制御部４２は、操舵角センサ１４から操舵角を取得する（Ｓ３２０）。次に、操舵制御部４２は、取得された操舵角に基づいて、左操舵輪２２Ｌの目標回転速度および右操舵輪２２Ｒの目標回転速度を導出する（Ｓ３３０）。具体的には、操舵制御部４２は、取得された操舵角に正規に対応する目標転舵角を、操舵角と転舵角との関係を示すテーブルや関係式を用いて導出する。操舵制御部４２は、目標転舵角に対応する左操舵輪２２Ｌの目標回転速度および右操舵輪２２Ｒの目標回転速度を、転舵角と左右の操舵輪２２の回転速度との関係を示すテーブルや関係式を用いて導出する。

次に、操舵制御部４２は、左操舵輪２２Ｌの目標回転速度および右操舵輪２２Ｒの目標回転速度に基づいて目標回転速度比を導出する（Ｓ３４０）。

次に、操舵制御部４２は、回転速度比が目標回転速度比に等しいか否かを判断する（Ｓ３５０）。

回転速度比が目標回転速度比に等しい場合（Ｓ３５０におけるＹＥＳ）、操舵制御部４２は、右操舵輪２２Ｒに対する左操舵輪２２Ｌのトルクの配分比を維持させる（Ｓ３６０）。その後、操舵制御部４２は、維持されたトルクの配分比および要求トルクに従って、左操舵輪２２Ｌの目標トルクおよび右操舵輪２２Ｒの目標トルクを導出する（Ｓ３７０）。そして、操舵制御部４２は、左操舵輪２２Ｌのトルクが目標トルクとなるように左駆動モータ３０Ｌを駆動させつつ、右操舵輪２２Ｒのトルクが目標トルクとなるように右駆動モータ３０Ｒを駆動させ（Ｓ３８０）、一連の処理を終了する。

また、回転速度比が目標回転速度比に等しくない場合（Ｓ３５０におけるＮＯ）、操舵制御部４２は、回転速度比が目標回転速度比より大きいか否かを判断する（Ｓ３９０）。つまり、ここでは、左操舵輪２２Ｌの現在の回転速度の比率が、左操舵輪２２Ｌの目標回転速度の比率より大きいか否かが判断される。

回転速度比が目標回転速度比より大きい場合（Ｓ３９０におけるＹＥＳ）、操舵制御部４２は、自車両が要求方向に対して右方向にずれて進行しているとして、左操舵輪２２Ｌのトルクの比率を相対的に所定量分だけ減少させ、右操舵輪２２Ｒのトルクの比率を相対的に所定量分だけ増加させる（Ｓ４００）。

また、回転速度比が目標回転速度比より大きくない場合（Ｓ３９０におけるＮＯ）、操舵制御部４２は、自車両が要求方向に対して左方向にずれて進行しているとして、左操舵輪２２Ｌのトルクの比率を相対的に所定量分だけ増加させ、右操舵輪２２Ｒのトルクの比率を相対的に所定量分だけ減少させる（Ｓ４１０）。

ステップＳ４００またはステップＳ４１０の後、操舵制御部４２は、変更後のトルクの配分比および要求トルクに従って、左操舵輪２２Ｌの目標トルクおよび右操舵輪２２Ｒの目標トルクを導出する（Ｓ３７０）。そして、操舵制御部４２は、左操舵輪２２Ｌのトルクが目標トルクとなるように左駆動モータ３０Ｌを駆動させつつ、右操舵輪２２Ｒのトルクが目標トルクとなるように右駆動モータ３０Ｒを駆動させ（Ｓ３８０）、一連の処理を終了する。

以上のように、第１実施形態の車両１では、転舵アクチュエータ２６に異常が生じた場合、クラッチ２４が締結される。そして、操舵制御部４２は、要求方向に対して操舵輪２２が向く方向側に位置する操舵輪２２のトルクを相対的に高くさせ、要求方向に対して操舵輪２２が向く方向とは反対方向側に位置する操舵輪２２のトルクを相対的に低くさせる。これにより、操舵角が基準操舵角に戻ったときに転舵角が基準転舵角から傾斜する状態でステアリングホイール１０と操舵輪２２とが連結されているとしても、自車両を要求方向に進行させることが可能となる。

したがって、第１実施形態の車両１によれば、転舵アクチュエータ２６に異常が生じたとしても、操舵に関する性能の低下を抑制することが可能となる。

また、第１実施形態の車両１の操舵制御部４２は、回転速度比が目標回転速度比に等しくなるように、左右の操舵輪２２におけるトルクの配分比を制御する。このため、第１実施形態の車両１では、左操舵輪２２Ｌおよび右操舵輪２２Ｒのトルクの配分を適切に行うことができ、自車両を的確に要求方向に進行させることが可能となる。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態による車両１００の構成を示す概略図である。第２実施形態の車両１００は、転舵アクチュエータ２６の異常を検知した後の制御の一部が、第１実施形態の車両１と異なる。以下では、第１実施形態と共通する構成および動作については説明を省略し、異なる構成および動作について詳述する。

例えば、操舵角が基準操舵角ではないときに転舵アクチュエータ２６の異常が生じてクラッチ２４が締結されたとする。そして、要求方向が直進方向となったとき、操舵輪２２の向きは、直進方向（要求方向）に対して右方向にずれているとする。この状態において、操舵制御部４２は、右操舵輪２２Ｒのトルクを相対的に高くさせ、左操舵輪２２Ｌのトルクを相対的に低くさせるようなベクタリング制御を行う。この場合、自車両を要求方向に進行させることはできるが、操舵輪２２は、要求方向に対して右方向にずれた状態で維持されたままである。

ところで、旋回などのように、転舵角が基準転舵角に対して傾斜している（操舵輪２２が直進方向を向いていない）状態で走行すると、操舵輪２２には、操舵輪２２の向きを直進方向に戻そうとする力が働く。以後、操舵輪２２の向きを直進方向に戻そうとする作用をセルフステアと呼ぶ場合がある。

第２実施形態の操舵制御部４２は、ベクタリング制御を行うことに加え、操舵角が基準操舵角のときの転舵角のずれを、セルフステアを利用して直進走行中に修正する。具体的には、操舵制御部４２は、自車両が所定速度以上で直進走行している場合、クラッチ２４を半締結にする。

図８の二点鎖線のようにセルフステアが操舵輪２２に作用すると、ステアリングロッド１８は左右方向の中心に戻ろうとし、ピニオンシャフト１６は、ステアリングロッド１８の戻りに従って回転しようとする。クラッチ２４が半締結にされると、ステアリングシャフト１２に対してピニオンシャフト１６が滑って回転可能となる。そうすると、ステアリングホイール１０の操舵角が基準操舵角に維持された状態で、操舵輪２２の向きが直進方向となるように徐々に修正される。その結果、操舵角が基準操舵角のときの転舵角が基準転舵角に修正される。

操舵制御部４２は、所定制御周期毎にベクタリング制御を行うため、操舵輪２２の向きが修正される過程においても、左操舵輪２２Ｌと右操舵輪２２Ｒとのトルクの配分を逐次調整することができる。このため、車両１００では、転舵角の修正中においても、要求方向への進行が妨げられない。

また、操舵制御部４２は、クラッチ２４が半締結の状態で、操舵角が基準操舵角から変化した場合、クラッチ２４を半締結から締結状態に変化させてもよい。これにより、車両１００では、転舵角の修正中に旋回の要求があった場合には、転舵角の修正を中断させて、自車両を旋回させることができる。

また、操舵制御部４２は、転舵角の修正が完了した場合、クラッチ２４を半締結から締結状態に戻してもよい。

図９は、第２実施形態の操舵制御部４２の動作を説明するフローチャートである。操舵制御部４２は、異常検知部４０の検知結果が転舵アクチュエータ２６の異常を示すものである場合、図９の一連の処理を所定制御周期毎に繰り返す。

まず、操舵制御部４２は、速度センサ３４から自車両の速度を取得する（Ｓ５００）。次に、操舵制御部４２は、取得された自車両の速度が所定速度以上であるか否かを判断する（Ｓ５１０）。所定速度は、例えば、１０ｋｍ／ｈなどのように、セルフステアが適切に作用する速度に設定される。

自車両の速度が所定速度以上である場合（Ｓ５１０におけるＹＥＳ）、操舵制御部４２は、操舵角センサ１４から操舵角を取得する（Ｓ５２０）。次に、操舵制御部４２は、操舵角が基準操舵角（操舵角ゼロ）であるか否かを判断する（Ｓ５３０）。

操舵角が基準操舵角である場合（Ｓ５３０におけるＹＥＳ）、操舵制御部４２は、転舵角センサ２８から転舵角を取得する（Ｓ５４０）。次に、操舵制御部４２は、転舵角が基準転舵角（転舵角ゼロ）であるか否かを判断する（Ｓ５５０）。

転舵角が基準転舵角ではない場合（Ｓ５５０におけるＮＯ）、操舵制御部４２は、クラッチ２４を半締結にさせる（Ｓ５６０）。これにより、セルフステアが作用することとなる。そして、操舵制御部４２は、第１実施形態の図７と同様のベクタリング制御を行う（Ｓ１３０）。

また、自車両の速度が所定速度以上ではない場合（Ｓ５１０におけるＮＯ）、操舵制御部４２は、クラッチ２４を締結させ（Ｓ５８０）、ベクタリング制御（Ｓ１３０）を行い、一連の処理を終了する。この場合、セルフステアが適切に作用しないため、クラッチ２４を半締結にさせず締結させる。

操舵角が基準操舵角ではない場合（Ｓ５３０におけるＮＯ）、操舵制御部４２は、クラッチ２４を締結させ（Ｓ５８０）、ベクタリング制御を行い（Ｓ１３０）、一連の処理を終了する。この場合、自車両が直進走行していないため、クラッチ２４を半締結にさせず締結させる。

転舵角が基準転舵角である場合（Ｓ５５０におけるＹＥＳ）、操舵制御部４２は、クラッチ２４を締結させ（Ｓ５８０）、ベクタリング制御を行い（Ｓ１３０）、一連の処理を終了する。この場合、転舵角の修正が完了しているため、クラッチ２４を半締結にさせず締結させる。なお、この場合、転舵角の修正が完了しているため、ベクタリング制御を省略してもよい。

以上のように、第２実施形態の車両１００の操舵制御部４２は、第１実施形態と同様にベクタリング制御を行う。したがって、第２実施形態の車両１００によれば、第１実施形態と同様に、転舵アクチュエータ２６に異常が生じたとしても、操舵に関する性能の低下を抑制することが可能となる。

また、第２実施形態の車両１００の操舵制御部４２は、自車両が直進走行している状態において、操舵輪２２の転舵角が直進方向を示す基準転舵角となっていなければ、クラッチ２４を半締結にさせる。これにより、第２実施形態の車両１００では、操舵角が基準操舵角のときの転舵角が基準転舵角に修正される。このため、第２実施形態の車両１００では、転舵角の修正後、ベクタリング制御を省略したとしても、自車両の進行方向を確実に要求方向とすることができる。

（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態による車両２００の構成を示す概略図である。以下では、第１実施形態および第２実施形態と共通する構成および動作については説明を省略し、異なる構成および動作について詳述する。

図１０で示すように、車両２００は、車輪２１０および制動装置２１２を含む。車輪２１０は、操舵輪２２以外の車輪であり、例えば、後輪である。制動装置２１２は、車輪２１０に設けられており、車輪２１０の制動を行う。

例えば、操舵角が基準操舵角ではないときに転舵アクチュエータ２６の異常が生じてクラッチ２４が締結されたとする。その後、運転者は、操舵角を基準操舵角として車両２００を停止させたとする。このとき、左右の操舵輪２２は、直進方向に対して右方向を向いているとする。第３実施形態の操舵制御部４２は、自車両の停止中（停車中）において、左右の操舵輪２２の向き（転舵角）を修正する。

具体的には、操舵制御部４２は、制動装置２１２に車輪２１０を制動させて自車両の停止を確実に維持させる。この状態で、操舵制御部４２は、クラッチ２４を開放させる。そして、操舵制御部４２は、左右の操舵輪２２を互いに逆方向に回転させる。これにより、ステアリングホイール１０を回転させることなく、自車両を停止させた状態で、左右の操舵輪２２が据え切りされる。以後、左右の操舵輪２２を互いに逆方向に回転させて据え切りさせる制御を、据え切り修正制御と呼ぶ場合がある。

例えば、操舵輪２２におけるキングピンオフセットが操舵輪２２の幅方向中心に対して内側にあるとする。キングピンオフセットは、操舵輪２２の連結部分におけるキングピン軸と操舵輪２２の接地面との交点と、操舵輪２２の幅方向中心とのずれを示す。操舵制御部４２は、キングピンオフセットを予め記憶している。

キングピンオフセットが内側にあり、左右の操舵輪２２が右方向を向いている場合、操舵制御部４２は、直進方向に対して操舵輪２２が向く方向側に位置する右操舵輪２２Ｒを前転させ、直進方向に対して操舵輪２２が向く方向とは反対方向側に位置する左操舵輪２２Ｌを後転させる。そうすると、左操舵輪２２Ｌおよび右操舵輪２２Ｒは、各々におけるアーム２０との連結部を中心に、水平方向時計回りに回転される。これにより、自車両が停止した状態で、左操舵輪２２Ｌおよび右操舵輪２２Ｒは、向きが左方向に変化していく。その結果、左操舵輪２２Ｌおよび右操舵輪２２Ｒの向きが直進方向に修正される。つまり、操舵角が基準操舵角のときの転舵角が、基準転舵角に修正される。

なお、キングピンオフセットが内側にあり、左右の操舵輪２２が左方向を向いている場合、操舵制御部４２は、左操舵輪２２Ｌを前転させ、右操舵輪２２Ｒを後転させる。また、キングピンオフセットが外側にある場合、操舵制御部４２は、左操舵輪２２Ｌおよび右操舵輪２２Ｒを、キングピンオフセットが内側にあるときの回転方向とは反対方向に各々回転させる。

また、操舵制御部４２は、自車両が停止しており、かつ、シフトポジションがＰレンジである場合に据え切り修正制御を行ってもよい。この態様では、より安全に転舵角の修正を行うことができる。また、操舵制御部４２は、転舵角の修正中において、シフトポジションがＤレンジなどに変化した場合や自車両の速度がゼロではなくなった場合、据え切り修正制御を中断してクラッチ２４を締結させてもよい。

また、操舵制御部４２は、所定の条件を満たした場合に自動で据え切り修正制御を行う態様に限らず、運転者による実行指示に応じて据え切り修正制御を行ってもよい。また、操舵制御部４２は、据え切り修正制御を開始する旨や実行中である旨を、音声や表示などで報知することで、運転者に対して注意を喚起してもよい。

図１１は、第３実施形態の操舵制御部４２の動作を説明するフローチャートである。操舵制御部４２は、異常検知部４０の検知結果が転舵アクチュエータ２６の異常を示すものである場合、図１１の一連の処理を所定制御周期毎に繰り返す。

まず、操舵制御部４２は、自車両の速度を取得する（Ｓ６００）。次に、操舵制御部４２は、自車両の速度がゼロであるか否かを判断する（Ｓ６１０）。自車両の速度がゼロである場合（Ｓ６１０におけるＹＥＳ）、操舵制御部４２は、操舵角センサ１４から操舵角を取得する（Ｓ６２０）。次に、操舵制御部４２は、操舵角が基準操舵角（操舵角ゼロ）であるか否かを判断する（Ｓ６３０）。

操舵角が基準操舵角である場合（Ｓ６３０におけるＹＥＳ）、操舵制御部４２は、転舵角センサ２８から転舵角を取得する（Ｓ６４０）。次に、操舵制御部４２は、転舵角が基準転舵角（転舵角ゼロ）であるか否かを判断する（Ｓ６５０）。

転舵角が基準転舵角ではない場合（Ｓ６５０におけるＮＯ）、操舵制御部４２は、制動装置２１２に操舵輪２２以外の車輪２１０を制動させる（Ｓ６６０）。次に、操舵制御部４２は、クラッチ２４を開放させる（Ｓ６６０）。

次に、操舵制御部４２は、左右の操舵輪２２を互いに逆回転させる据え切り修正制御を行い（Ｓ６７０）、一連の処理を終了する。この際、操舵制御部４２は、ステップＳ６４０で取得された転舵角の符号（例えば、正符号が右方向を示し、負符号が左方向を示す）によって、操舵輪２２が右方向を向いているか、あるいは、左方向を向いているかを認識してもよい。操舵制御部４２は、キングピンオフセットの方向と、操舵輪２２の向いている方向（転舵角の符号）とに基づいて、左右の操舵輪２２の回転方向を各々決定する。そして、操舵制御部４２は、左右の操舵輪２２が各々決定された回転方向に回転するように左右の駆動モータ３０を駆動させる。

また、自車両の速度がゼロではない場合（Ｓ６１０におけるＮＯ）、操舵制御部４２は、クラッチ２４を締結させ（Ｓ６８０）、ベクタリング制御を行い（Ｓ１３０）、一連の処理を終了する。この場合、車両２００が停止していないため、据え切り修正制御は行われない。なお、ベクタリング制御は、第１実施形態の図７と同様である。

操舵角が基準操舵角ではない場合（Ｓ６３０におけるＮＯ）、操舵制御部４２は、クラッチ２４を締結させ（Ｓ６８０）、ベクタリング制御を行い（Ｓ１３０）、一連の処理を終了する。この場合、操舵角が基準操舵角ではないため、据え切り修正制御を行ったとしても操舵角に対する転舵角が適切に修正されない。このため、この場合、据え切り修正制御は行われない。

転舵角が基準転舵角である場合（Ｓ６５０におけるＹＥＳ）、操舵制御部４２は、クラッチ２４を締結させ（Ｓ６８０）、ベクタリング制御を行い（Ｓ１３０）、一連の処理を終了する。この場合、転舵角の修正が完了しているため、据え切り修正制御は行われない。なお、この場合、転舵角の修正が完了しているため、ベクタリング制御を省略してもよい。

以上のように、第３実施形態の車両２００の操舵制御部４２は、第１実施形態と同様にベクタリング制御を行う。したがって、第３実施形態の車両２００によれば、第１実施形態と同様に、転舵アクチュエータ２６に異常が生じたとしても、操舵に関する性能の低下を抑制することが可能となる。

また、第３実施形態の車両２００の操舵制御部４２は、自車両が停止している状態において、操舵輪２２の転舵角が直進方向を示す基準転舵角となっていなければ、クラッチ２４を開放させ、左右の操舵輪２２を互いに逆方向に回転させる。これにより、第３実施形態の車両２００では、操舵角が基準操舵角のときの転舵角が基準転舵角に修正される。このため、第３実施形態の車両２００では、転舵角の修正後、ベクタリング制御を省略したとしても、自車両の進行方向を確実に要求方向とすることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記各実施形態では、左操舵輪２２Ｌを駆動する左駆動モータ３０Ｌと、右操舵輪２２Ｒを駆動する右駆動モータ３０Ｒとが設けられていた。しかし、左右の操舵輪２２の各々を互いに異なるトルクで駆動可能とする構成は、この例に限らない。例えば、左右の操舵輪２２にドライブシャフトを通じて共通の駆動モータ３０が接続され、ドライブシャフトにクラッチが設けられ、このクラッチの締結力を変化させることで、左右の操舵輪２２におけるトルクの配分を変化させてもよい。また、例えば、左右の操舵輪２２に共通の駆動モータ３０が接続され、左操舵輪２２Ｌを制動する制動装置と右操舵輪２２Ｒを制動する制動装置とを個別に制御することで、左右の操舵輪２２におけるトルクの配分を変化させてもよい。

また、上記各実施形態では、操舵輪２２の現在の回転速度比が目標回転速度比に等しくなるように、左右の操舵輪２２におけるトルクの配分比を調整していた。しかし、トルクの配分比を調整する具体的な方法は、この例に限らない。例えば、操舵制御部４２は、操舵角から自車両の将来の要求経路を予測し、現在の転舵角から自車両の将来の進行経路を予測し、将来の進行経路が将来の要求経路に一致するように、左右の操舵輪２２におけるトルクの配分比を調整してもよい。

本発明は、ステアバイワイヤ機能を備える車両に利用できる。

１ 車両
１０ ステアリングホイール
１４ 操舵角センサ
２２ 操舵輪
２４ クラッチ
２６ 転舵アクチュエータ
３０ 駆動モータ
４０ 異常検知部
４２ 操舵制御部

Claims (4)

1. ステアリングホイールと、
   前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサと、
   前記ステアリングホイールに接続されるクラッチと、
   前記クラッチを介して前記ステアリングホイールと機械的に連結可能な左右の操舵輪と、
   前記操舵輪の転舵を行う転舵アクチュエータと、
   前記操舵角センサで検出された操舵角に基づいて前記転舵アクチュエータに前記操舵輪を転舵させる操舵制御部と、
   前記転舵アクチュエータの異常を検知する異常検知部と、
   左右の前記操舵輪の各々を互いに異なるトルクで駆動可能な操舵輪駆動部と、
   を備え、
   前記操舵制御部は、
   前記転舵アクチュエータの異常が検知されていない場合、前記クラッチを開放させ、前記転舵アクチュエータに前記操舵輪を転舵させ、
   前記転舵アクチュエータの異常が検知された場合、前記クラッチを締結させ、前記ステアリングホイールによって自車両に要求される進行方向である要求方向に対して前記操舵輪が向く方向側に位置する前記操舵輪のトルクを相対的に高くさせ、前記要求方向に対して前記操舵輪が向く方向とは反対方向側に位置する前記操舵輪のトルクを相対的に低くさせる車両。
2. 前記操舵制御部は、前記クラッチが締結された後、右側の前記操舵輪の現在の回転速度に対する左側の前記操舵輪の現在の回転速度の比率である回転速度比が、右側の前記操舵輪の目標回転速度に対する左側の前記操舵輪の目標回転速度の比率である目標回転速度比に等しくなるように、左右の前記操舵輪におけるトルクの配分比を制御する請求項１に記載の車両。
3. 前記操舵制御部は、自車両が直進走行している状態において、前記操舵輪の転舵角が直進方向を示す基準転舵角となっていなければ、前記クラッチを半締結にさせる請求項１または２に記載の車両。
4. 前記操舵制御部は、自車両が停止している状態において、前記操舵輪の転舵角が直進方向を示す基準転舵角となっていなければ、前記クラッチを開放させ、左右の前記操舵輪を互いに逆方向に回転させる請求項１から３のいずれか１項に記載の車両。

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