JPH0577751A - 車両用ステアリング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】横風等の外乱による車両挙動の変化を打ち消す
よう自動操舵を行うと共に、該自動操舵に伴う操舵反力
をなくす。 【構成】操舵補助力を与える電動モータ６と伝達率可変
制御装置９を備えた車両において、外乱横ｇコントロー
ラ１８を、タイヤ転舵角および車速から算出した横ｇと
車体に作用する慣性力の横方向成分とから外乱横ｇを算
出する外乱横ｇ算出回路１８ｂと、該外乱横ｇに基づく
車体挙動の変化を予測しその変化を打ち消すのに必要な
補正操舵角を算出する補正操舵角算出回路１８ｃと、該
補正操舵角に基づき伝達率可変制御装置９の電動モータ
１４を回転させたとき発生する操舵反力を打ち消すに必
要な操舵補助力の補正量を算出する補正舵力算出回路１
８ｅとから構成し、上記補正操舵角に基づき電動モータ
１４を回転させると共に、上記操舵補助力の補正量に基
づき操舵補助力を与える電動モータ６を回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車用ステアリング制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の操舵装置として、操舵角に応じ
てステアリングギヤ比を可変とする装置を採用したもの
は既に従来より種々実用化されており、又車速感応型の
ステアリングギヤ比可変操舵装置も、例えば特開昭６１
−９２９６４号公報等にて公開されている。

【０００３】又横風や傾斜路，わだち路等の路面形状に
よる外乱を受けたときドライバが操舵しなくてもタイヤ
を外部入力によりアクテイブ操舵を行うことで車両の安
定性向上が図れることは広く知られている（例えば自動
車技術会学術講演会前刷集９０１ １９９０−５Ｎ0.９
０１０３８号参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の前輪直結式のス
テアリング機構ではアクテイブ操舵による反力がステア
リングホイールを伝ってドライバの意志とは異なる操舵
トルクが発生しドライバに違和感を与えてしまうという
課題を有している。そこで本発明では伝達率可変制御装
置と操舵補助力を与える動力操舵装置とを用いることに
より、アクテイブ操舵を行って横風等の外乱による車体
挙動の変化を防止し修正操舵の負担から運転者を解放す
ると共にトルク，舵角変化等にて表わされるステアリン
グホイールへの操舵反力の影響をなくすようにした装置
を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ステアリング
ホイールからステアリングギヤボックスに至る操舵系統
に、遊星歯車装置等の複数の歯車と該複数の歯車のうち
の１つの歯車を回転させる電動モータとからなり、該電
動モータを回転させることにより伝達率を可変的に制御
するようにした伝達率可変制御装置を備えた車両におい
て、タイヤ転舵角および車速から算出した横加速度と車
体に作用する慣性力の横方向成分とから外乱による横加
速度を演算にて求める外乱横ｇ算出回路と、該外乱横ｇ
算出回路が算出した外乱による横加速度に基づく車両挙
動の変化を予測しその変化を打ち消すのに必要な補正操
舵角を演算にて求める補正操舵角算出回路とからなる外
乱横ｇコントローラを設け、該外乱横ｇコントローラの
補正操舵角算出回路が演算にて求めた補正操舵角に基づ
き伝達率可変制御装置の電動モータを回転させ外乱によ
る横加速度に基づく車両挙動の変化を打ち消すようにし
たことを第１の特徴とし、上記車両に操舵補助力を与え
る動力操舵装置を設けたものにおいて、上記補正操舵角
算出回路が演算にて求めた補正操舵角に基づき伝達率可
変制御装置の電動モータを回転させたときに発生する操
舵反力を打ち消すのに必要な操舵補助力の補正量を演算
にて求める補正舵力算出回路を上記外乱横ｇコントロー
ラに設け、該外乱横ｇコントローラの補正舵力算出回路
が演算にて求めた操舵補助力の補正量に基づき動力操舵
装置を作動させ上記補正操舵角に応じて発生する操舵反
力を打ち消すようにしたことを第２の特徴とするもので
ある。

【０００６】

【作用】上記により、横風や路面状態（ワンダリングや
ニブリング）等の外乱に対してそれに伴なう車両挙動の
変化をキャンセルするよう自動操舵して走行安全性の向
上をはかると共に、該自動操舵に伴なう操舵反力を打ち
消すことにより運転者に操舵時の異和感を与えるのを防
ぐことができる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の実施例を示す全体図で、１は
一端がステアリングハンドルに結合されたステアリング
シャフト等の入力シャフト、２は一端がラックピニオン
式ギヤボックスのピニオン軸に結合された出力シャフト
で、該入力シャフト１と出力シャフト２との間には所定
角度（例えば３０°）相対的に回転的に回転したとき拘
止するストッパ用係合部３が設けられると共に、上記入
力シャフト１には操舵角θH および操舵角速度ωH を検
出する操舵角センサ４と、操舵トルクＴH を検出する操
舵トルクセンサ５と、該操舵トルクセンサ５より下流側
に設けられ操舵トルクＴH に応じたパワアシストを行う
電動式パワステアリング装置の電動モータ６に噛み合う
パワステアリング用歯車１ａと、後述の伝達率可変制御
装置９を構成する遊星歯車キャリヤ９の外周に設けられ
た入力側歯車９ａと噛み合う歯車１ｂとが設けられ、上
記出力シャフト２には実タイヤ側転舵角θS と転舵角速
度ωS を検出する転舵角センサ７と、実負荷トルクＴT
を検出する転舵トルクセンサ８と、伝達率可変制御装置
９を構成する出力側リングギヤ１１の外周に設けられた
出力側歯車１１ａと噛み合う歯車２ａとが設けられてい
る。

【０００８】９は伝達率可変制御装置で、該伝達率可変
制御装置９は、上記入力シャフト１に設けられた歯車１
ｂと噛み合う入力側歯車１０ａを備えた遊星歯車キャリ
ヤ１０と、上記出力シャフト２に設けられた歯車２ａと
噛み合う出力側歯車１１ａおよび上記遊星歯車キャリヤ
１０に回動可能に支持された遊星歯車１０ｂと噛み合う
内歯車１１ｂを備えた出力側リングギヤ１１と、上記遊
星歯車キャリヤ１０に回動可能に支持された遊星歯車１
０ｂと噛み合う外歯車１２ａを備えると共に可逆回転ギ
ヤ機構１３を介して伝達率可変制御用の電動モータ１４
にギヤ結合された太陽歯車１２とから構成されている。
１５は伝達率可変制御装置９の太陽歯車１２の回転角θ
E を検出する回転角センサである。

【０００９】上記の伝達率可変制御装置および電動式パ
ワステアリング装置を備えた車両は公知のものなのでそ
の制御態様の詳細は省略する。

【００１０】上記のような伝達率可変制御装置および電
動式パワステアリング装置を備えた車両において、本発
明は、アクテイブ操舵を行い横風等の外乱による車体挙
動の変化を防止すると共に、上記アクテイブ操舵のステ
アリングハンドルの影響をなくすようにした外乱横ｇコ
ントローラ１８を、操舵角センサ４等の各センサからの
センサ信号をデジタル化するセンサ信号処理回路１８ａ
と、タイヤ転舵角および車速から算出した横加速度と車
体に作用する慣性力の横方向成分とから外乱による横加
速度を演算にて求める外乱横ｇ算出回路１８ｂと、該外
乱横ｇ算出回路１８ｂが算出した外乱による横加速度に
基づく車両挙動の変化を予測しその変化を打ち消すのに
必要な補正舵角を演算にて求める補正操舵角算出回路１
８ｃと、該補正操舵角算出回路１８ｃが算出した補正操
舵角に基づき伝達率可変制御装置９の電動モータ１４を
駆動し外乱による横加速度に基づく車両挙動の変化を打
ち消す補正操舵角駆動部１８ｄと、上記補正操舵角算出
回路１８ｃが算出した補正操舵角に基づき伝達可変制御
装置９の電動モータ１４を回転させたときに発生する操
舵反力を打ち消すのに必要な操舵補助力の補正量を演算
にて求める補正舵力算出回路１８ｅと、該補正舵力算出
回路１８ｅが算出した操舵補助力の補正量に基づき電動
パワステアリング装置の電動モータ６を駆動し補正操舵
角に応じて発生する操舵反力を打ち消す補正舵力駆動部
１８ｆとから構成したものである。

【００１１】図２は外乱横ｇ算出回路１８ｂ，補正操舵
角算出回路１８ｃ，補正操舵角駆動部１８ｄの動作態様
の一例を示すブロック図である。

【００１２】即ち転舵角センサ７が検出した出力シャフ
ト２の転舵角θS をステアリングギヤ比Ｎで除算して得
られた実タイヤ側舵角δと車速センサ１６が検出した車
速Ｖと予め登録されている車両諸元とから計算上の発生
横ｇを演算にて求める。次に車体に取付けられ車体に作
用する慣性力の横方向成分から横加速度（以下横ｇと称
す）に相当する出力を発生する横ｇセンサ１７の該横ｇ
から上記計算上の発生横ｇを減算して次式に示すような
外乱により発生したと判断される横加速度（以下外乱横
ｇと称す）を求める。

【００１３】

【数１】

【００１４】上記外乱横ｇを打ち消すために必要なタイ
ヤ補正舵角△δは次式にて表わされる。

【００１５】

【数２】

【００１６】ステアリングホイール側を固定したときに
タイヤ補正舵角△δを与えるために伝達率可変制御装置
９の電動モータ１４にて駆動される太陽歯車１２の回転
目標角は次式にて与えられる。

【００１７】

【数３】

【００１８】次に上記太陽歯車１２が上記回転目標角に
達するよう回転角センサ１５が検出した太陽歯車１２の
回転角θE との差に応じて伝達率可変制御装置９の電動
モータ１４による駆動制御を行う。

【００１９】このとき伝達率可変制御装置９の電動モー
タ１４を回転させると、その反力はタイヤ側だけでなく
ステアリングホイール側にも伝わるので、このままだと
上記反力による操舵トルクの増減が運転者に違和感を与
えたり、或はステアリングホイールを全く保持していな
いときは、タイヤ側の負荷が大きいためタイヤ側は全く
操舵されないでステアリングホイール側だけが反力によ
り回転してしまうといったタイヤ舵角の補正とは全く異
なった動作となり、システムの狙いから離れてしまうだ
けでなく運転者への違和感が発生する。

【００２０】そこで本発明では、ステアリングホイール
側の操舵トルクをステアリングホイール舵角に応じた値
に保つよう補正舵力算出回路１８ｅが算出した操舵補助
力の補正量に基づき電動式パワステアリング装置の電動
モータ６を作動させトルク補正を行うようにしたもので
ある。

【００２１】図３は補正舵力算出回路１８ｅの動作態様
の一例を示すブロック図である。

【００２２】図３においてブロックＡは操舵トルクセン
サ５が検出した操舵トルクＴH ，転舵角センサ７が検出
した転舵角θS および車速センサ１６が検出した車速Ｖ
に基づき電動モータ６による車速に応じたアシスト方向
および戻し方向の制御を行う通常の電動式パワステアリ
ング装置の動作態様を示す部分なので詳細な説明は省略
する。

【００２３】図３の補正舵力算出回路１８ｅの動作態様
を示すブロックＢにおいて、先ずＢ１にて操舵角センサ
４が検出したステアリングホイール側の操舵角θH と、
転舵角センサ７が検出した実タイヤ側転舵角θS との偏
差に相当する操舵トルクを図４（Ａ）に示すような舵角
差補正トルク関数を基に補正操舵トルク△ＴH として決
定する。

【００２４】次にＢ２にて操舵角センサ４が検出したス
テアリングホイール側の操舵角速度ωH と転舵角センサ
７が検出した実タイヤ側転舵角速度ωSとの比に相当す
る操舵トルクを図４（Ｂ）に示すような舵角速度比補正
トルク関数を基に補正操舵トルク△ＴH として決定す
る。

【００２５】次にＢ３およびＢ４にて図４（Ｃ）の実線
或は点線にて示すように車速Ｖが大となるにつれて次第
に小となる車速補正関数を乗算して上記Ｂ１およびＢ２
にて求めた舵角差補正および舵角速度比補正トルク値を
減少させ、車速によるタイヤ側転舵トルクの変化に対応
させる。

【００２６】次にＢ５にて、前もって計測した車速Ｖ，
実タイヤ側転舵角θS，実負荷トルクＴT を基にタイヤ
負荷状態が路面摩擦係数に比例すると想定して図４
（Ｄ）に示すような車速Ｖ1 およびＶ2 をパラメータと
し実タイヤ側転舵角θS に応じて決まる標準負荷トルク
ＴTBに対する実負荷トルクＴT の比で定義される路面対
応タイヤ負荷補正関数Ｋμを乗算して上記Ｂ１およびＢ
２にて求めた舵角差補正および舵角速度比補正トルク値
を減少させ、路面摩擦係数の変化に対応させる。

【００２７】上記のようにそれぞれ車速補正関数および
路面対応タイヤ負荷補正関数を用いて補正された舵角差
補正トルク値および舵角速度比補正トルク値を加算した
値を上記Ａブロックに求められた値にさらに加算して電
動式パワステアリング装置の電動モータ６を駆動するこ
とにより、該電動モータ６による操舵補助力を補正して
伝達率可変制御装置の電動モータ１４を回転させたとき
に発生するステアリングホイール側への操舵反力の影響
をなくすことができる。

【００２８】尚上記の実施例では伝達率可変制御装置９
の太陽歯車１２を電動モータ１４にて回転させる例を示
したが遊星歯車キャリヤを回転させるようにしてもよ
く、又遊星歯車装置の代りに差動歯車装置を用いること
ができることは言うまでもない。

【００２９】又動力操舵装置として電動式パワステアリ
ング装置を用いた例を述べたが油圧式或は油圧式に電動
モータを組み合わせたもの等任意のものを用いてもよい
ことは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】上記のように本発明によれば、ステアリ
ングホイールからステアリングギヤボックスに至る操舵
系統に伝達率可変制御装置を備えた車両において、タイ
ヤ転舵角および車速から算出した横加速度と車体に作用
する慣性力の横方向成分とから演算により求めた外乱に
よる横加速度に基づく車両挙動の変化を予測しその変化
を打ち消すのに必要な補正操舵角を演算にて求め、該補
正操舵角に基づき伝達率可変制御装置の電動モータを回
転させ外乱による横加速度に基づく車両挙動の変化を打
ち消すようにしたことにより、直進走行時における横風
等の外乱に対する修正操舵を不要とすると共に、上記補
正操舵角に基づき伝達率可変制御装置の電動モータを回
転させたときに発生する操舵反力を打ち消すのに必要な
操舵補助力の補正量を演算にて求め、該操舵補助力の補
正量に基づき動力操舵装置を作動させ上記補正操舵角に
応じて発生する操舵反力を打ち消すようにしたことによ
り、ステアリングハンドル側の操舵反力の発生を防ぎ安
全で快適な走行を行うことができるもので、構成の簡単
なることと相俟って実用上多大の効果をもたらし得るも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す車両用ステアリング制御
装置の全体図である。

【図２】外乱横ｇ算出回路および補正操舵角算出回路の
実施例を示すブロック図である。

【図３】補正舵力算出回路の実施例を示すブロック図で
ある。

【図４】図に示す補正舵力算出回路の各部における制御
態様を示す各種特性図で、（Ａ）はコラム回転角に対す
る補正操舵トルク特性図、（Ｂ）は角速度比に対する補
正操舵トルク特性図、（Ｃ）は車速に対する車速補正関
数特性図、（Ｄ）は実タイヤ側転舵角に対する標準負荷
トルク特性図である。

【符号の説明】

１ 入力シャフト ２ 出力シャフト ３ ストッパ用係合部 ４ 操舵角センサ ５ 操舵トルクセンサ ６ 電動モータ ７ 転舵角センサ ８ 転舵トルクセンサ ９ 伝達率可変制御装置 １０ 遊星歯車キャリヤ １１ 出力側リングギヤ １２ 太陽歯車 １３ 可逆回転ギヤ機構 １４ 電動モータ １５ 回転角センサ １６ 車速センサ １７ 横ｇセンサ １８ 外乱横ｇコントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールからステアリング
   ギヤボックスに至る操舵系統に、遊星歯車装置等の複数
   の歯車と該複数の歯車のうちの１つの歯車を回転させる
   電動モータとからなり、該電動モータを回転させること
   により伝達率を可変的に制御するようにした伝達率可変
   制御装置を備えた車両において、タイヤ転舵角および車
   速から算出した横加速度と車体に作用する慣性力の横方
   向成分とから外乱による横加速度を演算にて求める外乱
   横ｇ算出回路と、該外乱横ｇ算出回路が算出した外乱に
   よる横加速度に基づく車両挙動の変化を予測しその変化
   を打ち消すのに必要な補正操舵角を演算にて求める補正
   操舵角算出回路とからなる外乱横ｇコントローラを設
   け、該外乱横ｇコントローラの補正操舵角算出回路が演
   算にて求めた補正操舵角に基づき伝達率可変制御装置の
   電動モータを回転させ外乱による横加速度に基づく車両
   挙動の変化を打ち消すようにしたことを特徴とする車両
   用ステアリング制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両に操舵補助力を与
   える動力操舵装置を設けたものにおいて、上記補正操舵
   角算出回路が演算にて求めた補正操舵角に基づき伝達率
   可変制御装置の電動モータを回転させたときに発生する
   操舵反力を打ち消すのに必要な操舵補助力の補正量を演
   算にて求める補正舵力算出回路を上記外乱横ｇコントロ
   ーラに設け、該外乱横ｇコントローラの補正舵力算出回
   路が演算にて求めた操舵補助力の補正量に基づき動力操
   舵装置を作動させ上記補正操舵角に応じて発生する操舵
   反力を打ち消すようにしたことを特徴とする車両用ステ
   アリング制御装置。