KR20070072583A - 차량의 조타 장치 - Google Patents

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다케시 고토
류우이치 구로사와
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

전자 제어 유닛은, 단계 S11 에서 차체의 사이드 슬립각 (β) 을 입력한다. 다음으로, 전자 제어 유닛은, 단계 S12 에서 운전자에 의해 입력된 보정량 (N) 을 입력한다. 다음으로, 전자 제어 유닛은, 단계 S15 에서 차체의 사이드 슬립각 (β) 에 기인하여 차량에 발생하는 횡력을 저감시키기 위하여, 조타 입력축 (12) 의 회전량과 소정의 관계에 있는 전타 출력축 (13) 의 회전량 (K1·θ) 으로부터 보정항 (N·β) 을 감산함으로써, 목표 전타각 (δa) 을 계산한다. 그리고, 전자 제어 유닛은, 단계 S16, 17 에서 전타 출력축의 회전량이 목표 전타각 (δa) 이 될 때까지, 가변 기어비 액츄에이터의 전동 모터를 구동 제어한다.

Description

차량의 조타 장치{STEERING SYSTEM OF VEHICLE}
본 발명은, 운전자에 의해 회전 운동 조작되는 조타 핸들에 일체적으로 접속되는 조타 입력축과, 전타륜을 전타하기 위한 전타 기구에 접속되는 전타 출력축과, 상기 조타 입력축의 회전량에 대하여 상기 전타 출력축의 회전량을 상대적으로 변화시키는 전기 액츄에이터를 구비한 차량의 조타 장치에 관한 것이다.
최근, 차량의 선회 상태에 있어서의 운동 성능의 향상과 거동 안정성의 향상을 양립시키는 차량의 조타 장치의 개발은, 활발하게 행해지고 있다. 그리고, 예를 들어, 일본 공개특허공보 평2-95982호에 나타내는 바와 같은 4륜 조타 차량의 조타 제어 방법을 채용한 차량의 조타 장치에 있어서는, 전륜 및 후륜의 타력, 횡력 또는 사이드 슬립각 중 어느 하나를 검출하고, 전륜 및 후륜의 타력 또는 횡력이 각각 사이드 슬립각에 비례하는 것으로 하여, 전륜 타각을, 전륜 조타각에 전륜 사이드 슬립각에 비례하는 보정 타각을 가산한 값으로 제어하고, 후륜 타각을 후륜 사이드 슬립각에 비례하여 제어하도록 되어 있다. 이로써, 전륜의 사이드 슬립각 및 후륜의 사이드 슬립각에 대한 비례 계수 즉 전륜 전타 계수 및 후륜 전타 계수를 각각 별개로 가변 제어할 수 있기 때문에, 조타에 대한 요잉 모멘트 발생의 위상 발생 지연을 막을 수 있음과 함께, 전후륜의 코너링 파워의 밸런스를 바꾸어, 스티어 특성을 자유롭게 제어할 수 있게 되어 있다.
발명의 개시
그런데, 차량이 선회하기 위하여 필요한 횡력은, 전후륜에 장착된 타이어와 노면 사이의 마찰력에 의해 주어진다. 이 선회에 필요한 횡력을 상세하게 고찰하면, 동 횡력은, 4륜 조타차의 경우에는 전후륜이 전타 (전륜 전타차의 경우에는 전륜이 전타) 됨에 따라 발생하는 전타각분의 횡력과, 전후륜 (보다 상세하게는, 타이어) 이 사이드 슬립각을 가짐에 따라 발생하는 사이드 슬립각분의 횡력이 합산된 것으로 된다. 그리고, 전후륜은 차체에 장착되어 있기 때문에, 전후륜이 사이드 슬립각을 갖고 차량이 선회 상태에 있으면, 차체에도 사이드 슬립각이 발생하게 된다. 따라서, 차량이 선회하기 위하여 필요한 횡력은, 전타각분의 횡력과, 차체가 사이드 슬립각을 가짐에 따라 발생하는 사이드 슬립각분의 횡력이 합산된 것이라고도 할 수 있다. 여기서, 사이드 슬립각은, 차속이 클수록 크게 발생하기 쉽고, 사이드 슬립각분 횡력은, 전후륜의 타이어의 사이드 슬립각이 클수록 크게 발생한다.
여기서, 상기 종래의 조타 제어 방법을 채용한 차량의 조타 장치에 있어서, 운전자가 조타 핸들을 조타한 경우에는, 전후륜이 전타됨으로써, 전후륜의 타이어의 사이드 슬립각이 증가된다. 이로써, 차량에 작용하는 횡력은, 전타각분의 횡력에 대하여, 전후륜의 증가된 사이드 슬립각분의 횡력이 추가되기 때문에 보다 큰 횡력이 되고, 차량은 보다 선회하기 쉬워진다. 바꾸어 말하면, 운전자가 조타 핸들을 조타하여 전후륜이 전타된 경우에는, 동 전타에 의해 발생한 차체의 사이드 슬립각분의 횡력이 추가되어, 전후륜이 추가 전타된 경우와 동일해진다. 이 경우, 예를 들어, 차량이 고속 주행하고 있는 경우에서는, 상기 종래의 조타 제어 방법은, 전후륜을 동 위상으로 전타함으로써 차체의 사이드 슬립각을 작게 하여, 사이드 슬립각분의 횡력의 발생을 억제하도록 하고 있다. 그러나, 차체의 사이드 슬립각은 작아지지만, 후륜이 전타되는 것에는 변함이 없고, 전후륜에 큰 사이드 슬립각이 발생하여 횡력이 생기기 때문에, 결과적으로, 차량에는 운전자가 의도하지 않은 큰 횡력이 작용하게 된다.
이 점에 관하여, 상기 종래의 조타 제어 방법은, 후륜의 전타를 금지함과 함께, 전륜의 전타각을, 동 륜에 발생한 사이드 슬립각에 비례하는 보정 전타각을 가산함으로써 보정할 수도 있다. 그러나, 이 경우의 보정은, 전륜의 사이드 슬립각분의 횡력을 저감시킬뿐으로서, 차량의 선회에 수반하여 전타가 금지된 후륜측에서 발생하는 사이드 슬립각분의 횡력을 저감시키는 보정은 아니다. 그 결과, 선회 상태에 있는 차량의 차체에 발생한 사이드 슬립각을 보정할 수 없어, 여전히 차량에는 운전자가 의도하지 않은 차체의 사이드 슬립각분의 횡력이 작용하게 된다.
이와 같이, 운전자에 의한 조타 핸들의 조타에 의존하여 발생하는 전타각분의 횡력에 대하여, 운전자가 의도하지 않은 차체의 사이드 슬립각분의 횡력이 부가되는 상황에서는, 조타 핸들을 조타한 이상으로 차량에 횡력이 작용하기 때문에, 키가 지나치게 돌아가는 상태가 된다. 이 결과, 차량의 스티어 특성은, 운전자가 의도하는 선회 반경보다 작은 선회 반경으로 선회하는, 소위, 오버 스티어 특성이 될 가능성이 있다. 이 때문에, 예를 들어, 고속 주행하고 있는 경우나 눈 위, 얼음 위를 주행하고 있는 경우에는, 운전을 숙지한 운전자라도, 차량의 선회시에서의 거동을 안정시키기가 어렵다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 차량의 선회 상태에서, 차량에 작용하는 차체의 사이드 슬립각분의 횡력의 영향을 적극적으로 저감시키고, 차량의 선회시에 있어서의 거동을 안정시키는 차량의 조타 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 특징은, 운전자에 의해 회전 운동 조작되는 조타 핸들에 일체적으로 접속되는 조타 입력축과, 전타륜을 전타하기 위한 전타 기구에 접속되는 전타 출력축과, 상기 조타 입력축의 회전량에 대하여 상기 전타 출력축의 회전량을 상대적으로 변화시키는 전기 액츄에이터를 구비한 차량의 조타 장치에 있어서, 차량이 선회 상태에 있을 때에 발생하는 차체의 사이드 슬립각을 검출하는 사이드 슬립각 검출 수단과, 상기 차체의 사이드 슬립각에 기인하여 차량에 발생하는 횡력의 상기 차량의 선회 상태에 대한 영향을 저감시키기 위하여, 상기 사이드 슬립각 검출 수단에 의해 검출한 차체의 사이드 슬립각에 따라 정한 보정항을 가미하여, 상기 전타 출력축의 목표 회전량을 계산하는 목표 회전량 계산 수단과, 상기 목표 회전량 계산 수단에 의해 계산한 목표 회전량에 기초하여, 상기 전기 액츄에이터의 구동을 제어하는 구동 제어 수단을 구비한 것에 있다. 이 경우, 상기 목표 회전량 계산 수단은, 상기 조타 입력축의 회전량에 대하여 미리 정해진 관계에 있는 상기 전타 출력축의 회전량으로부터, 상기 보정항을 감함으로써 목표 회전량을 계산하면 된다.
이들의 경우, 상기 보정항은, 선회 상태에 있는 차량의 전후륜와 노면 사이에 있어서의 마찰력에 기초하여 차량의 선회 중심 방향으로 작용하는 코너링 포스를 사용하여 계산되는 계수와 상기 검출한 차체의 사이드 슬립각을 곱하여 계산되면 된다. 또, 운전자에 의해 조작되어, 상기 횡력의 차량의 선회 상태에 대한 영향을 저감시키는 정도를 나타내는 조정값을 입력하기 위한 조정값 입력 수단을 구비하고, 상기 보정항은, 상기 조정값 입력 수단을 사용하여 입력된 상기 조정값과 상기 검출한 차체의 사이드 슬립각을 곱하여 계산되면 된다.
이들에 의하면, 예를 들어, 가변 기어 기구를 갖는 조타 장치나 스티어링 바이 와이어 방식의 조타 장치 등, 조타 입력축의 회전량에 대하여 전타 출력축의 회전량을 상대적으로 변화시키는 것이 가능한 조타 장치에 있어서, 목표 회전량 계산 수단은, 차체에 발생하여 사이드 슬립각 검출 수단에 의해 검출된 차체의 사이드 슬립각에 따라 정한 보정항을 가미하여, 전타 출력축의 목표 회전각을 계산할 수 있다. 여기서, 목표 회전량의 계산에 있어서, 보다 구체적으로는, 조타 입력축의 회전량에 대하여 미리 정한 관계 (예를 들어, 조타 입력축의 회전을 전타 출력축으로 전달하는 전달비 등) 에 기초하여 회전된 전타 출력축의 회전량으로부터, 보정항을 감산하여 계산할 수 있다. 그리고, 구동 제어 수단은, 전기 액츄에이터를 구동 제어하여, 전타 출력축이 계산된 목표 회전량으로 회전시킬 수 있고, 전타륜은 전타 기구를 통하여 전달되는 목표 회전량에 대응하는 전타각으로 전타된다.
이와 같이, 전타 출력축의 목표 회전량을, 차체에 발생한 사이드 슬립각에 따라 정한 보정항을 가미하여 계산함으로써, 선회 상태에 있는 차량에 작용하는 운전자가 의도하지 않은 횡력의 영향을 저감시킬 수 있다. 이 결과, 운전자가 조타 핸들을 회전 운동 조작한 경우에는, 외관상, 이 회전 운동 조작에 기초하는 횡력, 즉, 전타각분의 횡력만이 차량에 작용하게 된다. 이로써, 운전자의 조타 핸들의 조작에 일치되어, 바꾸어 말하면, 조타 핸들을 회전 운동 조작한 만큼만 차량을 선회시킬 수 있다. 따라서, 차량의 운전을 숙지하지 않은 운전자가, 고속 주행, 눈 위 혹은 얼음 위를 주행하는 경우라도, 차량의 선회시에 있어서의 거동을 안정시켜, 뜻대로 차량을 운전할 수 있다.
또, 목표 회전량을 계산하기 위한 보정항은, 전후륜의 코너링 포스를 사용하여 계산되는 계수와 차체의 사이드 슬립각을 곱함으로써 계산할 수 있다. 이로써, 차량의 선회 상태에 따라 최적인 보정항을 결정할 수 있고, 차량을 매우 용이하게 또한 안정된 상태에서 선회시킬 수 있다. 나아가서는, 보정항은, 운전자에 의해 입력되고, 차체의 사이드 슬립각에 기인하여 차량의 선회 상태에 영향을 미치는 횡력의 저감 정도를 나타내는 조정값과 차체의 사이드 슬립각을 곱함으로써도 계산할 수 있다. 이에 따르면, 운전자의 취향에 따라 보정의 정도를 결정할 수 있다. 따라서, 선회 상태에 있는 차량의 거동을 안정시킬 수 있음과 함께, 운전자는, 양호한 조타 필링을 확보한 상태에서 뜻대로 차량을 운전할 수 있다.
또한, 차량의 차속을 검출하는 차속 검출 수단과, 상기 차속 검출 수단에 의해 검출된 차속이 소정의 차속 미만일 때, 상기 목표 회전량 계산 수단에 의한 목표 회전량의 계산을 금지하는 금지 수단을 구비할 수도 있다. 이에 따르면, 차속에 따라 목표 회전량 계산이 필요한지 여부를 결정할 수 있기 때문에, 상황에 따른 최적의 차량의 선회 상태를 얻을 수 있다. 이로써도, 운전자는 뜻대로 차량을 운전할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 차량의 조타 장치의 개략도이다.
도 2 는 도 1 의 전자 제어 유닛에 의해 실행되는 목표 전타각 계산 프로그램을 나타내는 플로우 차트이다.
도 3 은 본 발명의 변형예에 관련된 차량의 조타 장치의 개략도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태에 관련된 차량의 조타 장치에 대하여, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 도 1 은 실시형태에 관련된 차량의 조타 장치를 개략적으로 나타내고 있다.
이 조타 장치는, 전타륜으로서의 좌우 전륜 (FW1, FW2) 을 전타하기 위하여, 운전자에 의해 회전 운동 조작되는 조타 핸들 (11) 을 구비하고 있다. 조타 핸들 (11) 은, 조타 입력축 (12) 의 상단에 고정되어 있고, 조타 입력축 (12) 의 하단은, 전기 액츄에이터로서의 가변 기어비 액츄에이터 (20) 에 접속되어 있다. 가변 기어비 액츄에이터 (20) 는, 전동 모터 (21) 및 감속기 (22) 를 구비하고 있 고, 조타 입력축 (12) 의 회전량 (즉 조타각 (θ)) 에 대하여, 감속기 (22) 에 접속된 전타 출력축 (13) 의 회전량 (즉 전타각 (δ)) 을 적절하게 상대적으로 변경하는 것이다.
전동 모터 (21) 는, 그 모터 하우징이 조타 입력축 (12) 과 일체적으로 접속되어 있고, 운전자에 의한 조타 핸들 (11) 의 회전 운동 조작에 따라서 일체적으로 회전하도록 되어 있다. 또, 전동 모터 (21) 의 구동 샤프트 (21a) 는 감속기 (22) 에 접속되어 있고, 동 전동 모터 (21) 의 회전력이 구동 샤프트 (21a) 를 통하여 감속기 (22) 에 전달되도록 되어 있다. 감속기 (22) 는, 소정의 기어 기구 (예를 들어, 유성 기어 기구 등) 에 의해 구성되어 있고, 전타 출력축 (13) 은 이 기어 기구에 접속되어 있다. 이로써, 감속기 (22) 는, 전동 모터 (21) 의 회전력이 구동 샤프트 (21a) 를 통하여 전달되면, 소정의 기어 기구에 의해 구동 샤프트 (21a) 의 회전을 적절하게 감속시켜 전타 출력축 (13) 에 회전을 전달할 수 있다.
이로써, 가변 기어비 액츄에이터 (20) 는, 전동 모터 (21) 의 구동 샤프트 (21a) 및 감속기 (22) 를 통하여, 조타 입력축 (12) 과 전타 출력축 (13) 을 상대 회전 가능하게 연결하고 있고, 조타 입력축 (12) 의 조타각 (θ) 에 대한 전타 출력축 (13) 의 전타각 (δ) 의 비, 즉, 조타 입력축 (12) 에서 전타 출력축 (13) 으로의 회전량의 전달비 (K) 를 적절하게 변경할 수 있다. 따라서, 전타 출력축 (13) 의 전타각 (δ) 은 조타 입력축 (12) 의 조타각 (θ) 을 사용하여 하기 식 1 에 따라서 나타내어진다.
δ=K·θ … 식 1
또, 이 실시형태에 있어서의 조타 장치는, 전타 출력축 (13) 의 하단에 접속된 전타 기어 유닛 (30) 을 구비하고 있다. 전타 기어 유닛 (30) 은, 예를 들어, 랙 앤드 피니언 방식을 채용한 기어 유닛으로, 전타 출력축 (13) 의 하단에 일체적으로 장착된 피니언 기어 (31) 의 회전이 랙바 (32) 에 전달되도록 되어 있다. 이로써, 랙바 (32) 는, 피니언 기어 (31) 로부터의 회전력에 의해 축선 방향으로 변위된다. 따라서, 랙바 (32) 의 양단에 접속된 좌우 전륜 (FW1, FW2) 은, 전타각 (δ) 에 전타되도록 되어 있다.
다음으로, 상기 기술한 가변 기어비 액츄에이터 (20) 의 작동 (보다 상세하게는, 전동 모터 (21) 의 구동) 을 제어하는 전기 제어 장치에 대하여 설명한다. 전기 제어 장치는, 차속 센서 (41), 조타각 센서 (42), 전타각 센서 (43) 및 사이드 슬립각 센서 (44) 를 구비하고 있다. 차속 센서 (41) 는, 차량의 차속 (V) 을 검출하여 출력한다. 조타각 센서 (42) 는, 조타 핸들 (11) 의 중립 위치로부터의 회전 운동 조작량 즉 조타 입력축 (12) 의 회전량을 검출하여 조타각 (θ) 으로서 출력한다. 전타각 센서 (43) 는, 전타 출력축 (13) 의 중립 위치로부터의 회전량을 검출하여 전타각 (δ ; 좌우 전륜 (FW1, FW2) 의 전타각에 대응) 으로서 출력한다. 또한, 조타각 (θ) 및 전타각 (δ) 은, 중립 위치를「0」으로 하고, 좌측 방향의 회전량을 양의 값으로 나타냄과 함께, 우측 방향의 회전량을 음의 값으로 각각 나타낸다.
사이드 슬립각 센서 (44) 는, 선회 상태에 있는 차량의 차체에 발생한 사이 드 슬립각 (β) 을 검출하여 출력한다. 단, 차체의 사이드 슬립각 (β) 은, 차량의 전후 방향에 대하여, 좌측 방향에 발생하는 사이드 슬립각을 음의 값으로 나타내고, 우측 방향에 발생하는 사이드 슬립각을 양의 값으로 나타낸다. 여기서, 차체의 사이드 슬립각 (β) 의 검출에 대해서는, 다양한 방법이 생각되는데, 예를 들어, 이하에 나타내는 바와 같이 검출하면 된다. 즉, 현재, 차량의 전후 방향의 차속을 차속 Vx 으로 하고, 차량의 좌우 방향의 차속을 차속 Vy 로 하면, 차체의 사이드 슬립각 (β) 은, 하기 식 2 에 따라서 계산하여 검출할 수 있다.
β=tan-1(Vy/Vx) … 식 2
또한, 차속 Vx 및 차속 Vy 는, 예를 들어, 광 또는 음향을 이용한 검출기를 사용하여 검출하면 된다.
이들의 센서 (41 ∼ 44) 는, 전자 제어 유닛 (45) 에 접속되어 있다. 전자 제어 유닛 (45) 은, CPU, ROM, RAM 등으로 이루어지는 마이크로 컴퓨터를 주요 구성 부품으로 하는 것으로, 프로그램의 실행에 의해 가변 기어비 액츄에이터 (20) 의 전동 모터 (21) 의 작동을 제어한다. 그리고, 전자 제어 유닛 (45) 의 출력측에는, 전동 모터 (21) 를 구동시키기 위한 구동 회로 (46) 가 접속되어 있다. 구동 회로 (46) 내에는, 전동 모터 (21) 에 흐르는 구동 전류를 검출하기 위한 전류 검출기 (46a) 가 설치되어 있다. 전류 검출기 (46a) 에 의해 검출된 구동 전류는, 전동 모터 (21) 의 구동을 제어하기 위하여, 전자 제어 유닛 (45) 으로 피드백된다.
또한, 전자 제어 유닛 (45) 에는, 운전자에 의해 조작되는 보정량 조정 스위치 (47) 가 접속되어 있다. 이 보정량 조정 스위치 (47) 는, 후술하는 목표 전타각 계산 프로그램의 실행에 의해 전타 출력축 (13 ; 즉 좌우 전륜 (FW1, FW2)) 의 목표 전타각 (δa) 을 계산할 때에 사용되는 보정항의 값의 크기 (정도) 를 조정하기 위한 것이다. 이 때문에, 보정량 조정 스위치 (47) 는, 보정의 정도 (범위) 를 나타내는 보정량 (N) 을, 예를 들어, 0 ∼ 5 까지의 사이에서 임의로 설정할 수 있도록 구성되어 있고, 설정된 보정량 (N) 을 나타내는 신호를 전자 제어 유닛 (45) 에 출력한다.
다음으로, 상기와 같이 구성한 실시형태의 동작에 대하여 상세하게 설명한다. 도시 생략의 이그니션 스위치가 운전자에 의해 온 상태로 되면, 전자 제어 유닛 (45 ; 보다 상세하게는, CPU) 은, 도 2 에 나타내는 목표 전타각 계산 프로그램을 소정의 단시간마다 반복 실행한다.
즉, 전자 제어 유닛 (45) 은, 목표 전타각 계산 프로그램의 실행을 단계 S10에서 개시하고, 단계 S11 에서, 차속 센서 (41), 조타각 센서 (42) 및 사이드 슬립각 센서 (44) 에 의해 검출된 각 검출값, 구체적으로는, 차속 (V), 조타각 (θ) 및 사이드 슬립각 (β) 을 입력한다. 그리고, 전자 제어 유닛 (45) 은, 각 센서로부터 각 검출값을 입력하면, 단계 S12 에서, 보정량 조정 스위치 (47) 를 이용하여 운전자에 의해 설정된 보정량 (N) 을 나타내는 신호를 입력하고, 단계 S13 으로 진행된다.
단계 S13 에 있어서는, 전자 제어 유닛 (45) 은, 상기 단계 S11 에서 조타각 센서 (42) 로부터 입력한 조타각 (θ) 의 절대값이 미리 설정된 양의 작은 조타각 (θo) 보다 큰지의 여부를 판정한다. 여기서, 조타각 (θo) 은, 차량의 직진 상태를 유지할 수 있는 조타 핸들 (11) 의 회전 운동 조작 범위를 결정하기 위한 소정값이다. 따라서, 이 단계 S13 에 있어서의 판정 처리는, 운전자에 의해 입력된 조타 핸들 (11 ; 조타 입력축 (12)) 의 조타각 (θ) 에 기초하여 차량이 선회 상태인지의 여부를 판정하는 것이다. 즉, 입력한 조타각 (θ) 의 절대값이 양의 조타각 (θo) 보다 크면, 운전자에 의해 조타 핸들 (11) 이 적극적으로 회전 운동 조작되고 있고, 차량은 선회 상태에 있다. 이 때문에, 전자 제어 유닛 (45) 은,「Yes」라고 판정하여, 단계 S14 이후의 각 처리를 실행한다.
한편, 입력한 조타각 (θ) 의 절대값이 양의 조타각 (θo) 이하이면, 운전자에 의해 조타 핸들 (11) 이 중립 위치 근방에서 회전 운동 조작되고 있다. 이와 같이, 조타 핸들 (11) 이 중립 위치 근방에서 회전 운동 조작되고 있을 때에는, 좌우 전륜 (FW1, FW2) 은 전타되지 않고, 차량은 직진 상태에 있다. 따라서, 전자 제어 유닛 (45) 은,「No」라고 판정하여 단계 S19 로 진행되고, 목표 전타각 계산 프로그램의 실행을 일단 종료시킨다. 그리고, 소정의 단시간이 경과하면, 전자 제어 유닛 (45) 은, 다시, 목표 전타각 계산 프로그램의 실행을 단계 S10 에서 개시한다.
상기 단계 S13 의 판정 처리에 의해「Yes」라고 판정되면, 전자 제어 유닛 (45) 은, 단계 S14 에서, 상기 단계 S11 에서 차속 센서 (41) 로부터 입력한 차속 (V) 이 미리 설정된 소정의 작은 차속 (Vo) 보다 큰지의 여부를 판정한다. 여 기서, 차속 (Vo) 은, 차량의 선회 상태에서 차체에 큰 사이드 슬립각 (β) 이 발생하지 않는 차속 범위를 결정하는 소정값이다. 그리고, 이 단계 S14 에 있어서의 판정 처리는, 현재의 검출 차속 (V) 에 기초하여, 전타각 (δ) 을 차체에 발생한 사이드 슬립각 (β) 에 따라 보정 즉 후술하는 목표 전타각 (δa) 을 계산할 필요가 있는지의 여부를 판정하는 것이다. 즉, 전자 제어 유닛 (45) 은, 차속 (V) 이 소정의 차속 (Vo) 보다 크면, 차체의 사이드 슬립각 (β) 의 영향을 가미하여 목표 전타각 (δa) 을 계산할 필요가 있기 때문에,「Yes」라고 판정하여 단계 S15 로 진행된다. 한편, 전자 제어 유닛 (45) 은, 차속 (V) 이 소정의 차속 (Vo) 이하이면, 목표 전타각 (δa) 을 계산할 필요가 없기 때문에,「No」라고 판정하여 단계 S19 로 진행되고, 목표 전타각 계산 프로그램의 실행을 일단 종료시킨다. 그리고, 소정의 단시간이 경과하면, 전자 제어 유닛 (45) 은, 다시, 목표 전타각 계산 프로그램의 실행을 단계 S10 에서 개시한다.
여기서, 좌우 전륜 (FW1, FW2) 이, 예를 들어, 전타각 (δc) 으로 전타된 차량의 선회 상태에 대하여, 차체의 사이드 슬립각 (β) 이 주는 영향에 대해 설명해 둔다. 차량은, 운전자에 의해 조타 핸들 (11) 을 통하여 조타각 (θc) 이 입력되면, 상기 식 1 에 따라서 계산되는 전타각 (δc) 에 좌우 전륜 (FW1, FW2) 이 전타된다. 이로써, 차량은 직진 상태에서 선회 상태로 이행하고, 또는, 선회 상태를 유지한다. 이와 같이, 선회 상태에 있는 차량에는, 선회에 수반하여 발생하는 원심력과 선회의 중심 방향으로 발생하는 구심력이 작용하고 있다. 그리고, 선회 상태에 있는 차량에 작용하는 구심력은, 차량의 전후륜 (보다 상세하게 는, 전후륜에 장착된 타이어) 과 노면 사이에서 선회 중심 방향으로 작용하는 횡력 (이하, 이 횡력을 코너링 포스라고 한다) 에 의해 주어진다.
구체적으로 설명하면, 선회 상태에 있는 차량은, 좌우 전륜 (FW1, FW2) 의 전타각 (δc) 에 기초하여 결정되는 소정의 선회원 상을 주행 (이하, 이 주행 방향을 진행 방향이라고 한다) 하는 한편, 관성력의 작용 방향으로 나아가려고 한다. 이 때문에, 선회 상태에 있는 차체에 있어서는, 진행 방향과 관성력의 작용 방향의 각도 차이로 나타나는 차체의 사이드 슬립각 (β) 을 갖게 된다. 그런데, 전후륜은 차체에 일체적으로 장착되어 있기 때문에, 차체가 사이드 슬립각 (β) 을 갖는 상황에 있어서는, 전후륜의 타이어는, 상기 관성력의 작용 방향으로, 노면에 대하여 상대적으로 변위하려고 한다. 그러나, 전후륜의 타이어가 노면에 대하여 상대적으로 변위하려고 하면, 전후륜의 타이어와 노면 사이에 마찰력이 발생하고, 이 결과, 차량은 관성력의 작용 방향이 아니라 선회원 상을 진행 방향으로 주행한다. 바꾸어 말하면, 이 마찰력에 기초하여 코너링 포스가 발생하고, 이 발생한 코너링 포스에 의해 차량을 진행 방향으로 주행시키기 위한 구심력이 발생한다.
따라서, 좌우 전륜 (FW1, FW2 ; 전타 출력축 (13)) 이 전타각 (δc) 으로 전타되고, 선회 상태에 있는 차량의 구심력은, 전후륜에 발생하는 코너링 포스를 사용한 하기 식 3 에 따라서 계산할 수 있다.
M·α=2·Kf·δc+2·(Kf+Kr)·β+ε … 식 3
여기서, 상기 식 3 중의 M 은 차량의 질량이다. 또, 상기 식 3 중의 α 는 선회의 중심 방향으로 작용하는 가속도 (이하, 이 가속도를 구심 가속도라고 한다) 이고, 하기 식 4 와 같이 나타낼 수 있다.
α=V2·(1/R) … 식 4
단, R 은 전타각 (δc) 즉 운전자에 의해 입력된 조타각 (θ) 에 기초하여 결정되는 차량의 선회 반경을 나타내고 있고, 1/R 은 선회원의 곡률 (소위, 선회 곡률) 을 나타내는 것이다.
여기서, 전타각 (δc) 과 선회 곡률 (1/R) 사이에는, 하기 식 5 에 나타내는 관계가 성립한다.
δc=L·(1+A·V2)·(1/R) … 식 5
단, 상기 식 5 중의 L 은 차량의 휠 베이스를 나타내는 미리 정해진 소정값이고, A 는 차량의 거동 안정성을 나타내는 미리 정해진 소정값이다. 그리고, 상기 식 5 를 변형함으로써, 선회 곡률 (1/R) 은, 하기 식 6 에 의해 나타낼 수 있다.
1/R=δc/(L·(1+A·V2)) … 식 6
또한, 상기 식 6 에 대하여, 상기 식 1 을 대입함으로써, 하기 식 7 이 성립한다.
1/R=(K/(L·(1+A·V2)))·θc … 식 7
따라서, 구심 가속도 (α) 는, 상기 식 4 에 대하여, 상기 식 7 을 대입함으 로써, 하기 식 8 에 의해 나타낼 수 있다.
α=(K·V2/(L·(1+A·V2)))·θc … 식 8
그리고, 상기 식 8 에 의하면, 구심 가속도 (α) 는, 운전자가 조타 핸들 (11) 의 회전 운동 조작을 통하여 입력한 조타각 (θc) 에 기초하여 결정되는 것을 이해할 수 있다.
또, 상기 식 3 의 우변에 있어서, Kf 는 좌우 전륜 (FW1, FW2) 에 발생하는 코너링 포스를 나타내는 계수이고, Kr 은 후륜에 발생하는 코너링 포스를 나타내는 계수이다. 또, 차체의 사이드 슬립각 (β) 은, 상기 기술한 바와 같이, 전타각 (δ) 이 양 즉 차량이 좌측 방향으로 선회하고 있으면, 우측 방향에 발생하기 때문에 양의 값을 갖고, 전타각 (δ) 이 음 즉 차량이 우측 방향으로 선회하고 있으면, 좌측 방향에 발생하기 때문에 음의 값을 갖는다. 또한, 상기 식 3 의 우변에 있어서, ε 는, 예를 들어, 차량의 선회시에 발생하는 요 레이트 등에 관련하여 발생하는 매우 작은 힘이기 때문에, 무시할 수 있다. 따라서, 선회 상태에 있는 차량의 구심력은, 상기 식 3 대신에, 하기 식 9 에 나타내는 바와 같이 나타낼 수 있다.
M·α=2·Kf·δc+2·(Kf+Kr)·β … 식 9
상기 식 9 에 의하면, 차량에 발생하는 구심력 (M·α) 은, 좌우 전륜 (FW1, FW2) 의 전타각 (δc) 에 비례하는 횡력 (이하, 이 횡력을 전타 횡력이라고 한다) 과, 차체의 사이드 슬립각 (β) 에 비례하는 횡력 (이하, 이 횡력을 슬립 횡력이라 고 한다) 을 합산하여 계산된다. 그런데, 슬립 횡력은, 상기 식 9 로부터도 분명한 바와 같이, 차체에 사이드 슬립각 (β) 이 발생하는 상황에 있어서 필연적으로 발생하는 횡력으로서, 운전자가 조타 핸들 (11) 을 통하여 직접 제어하기 어려운 횡력이다. 이와 같이 필연적으로 슬립 횡력이 발생함으로써, 운전자가 조타 핸들 (11) 의 회전 운동 조작에 의해 예상한 구심력보다 큰 구심력이 차량에 작용하게 된다.
이로써, 차량은, 운전자가 조타 핸들 (11) 의 회전 운동 조작에 의해 예측한 선회 반경으로 선회하지 못하고, 운전자는, 예측한 선회 반경으로 차량이 선회하도록, 조타 핸들 (11) 을 적절하게 회전 운동 조작 (이하, 이 회전 운동 조작을 수정 조타라고 한다) 하여, 전타각 (δc) 을 수정할 필요가 있다. 즉, 운전자는, 차량의 선회에 수반하여 필연적으로 발생할 슬립 횡력분만큼 구심력 (M·α) 이 작아지도록, 조타 핸들 (11) 을 수정 조타할 필요가 있다. 이와 같이, 필연적으로 발생하는 차체의 사이드 슬립각 (β) 은, 좌우 전륜 (FW1, FW2) 이 전타각 (δc) 으로 전타된 차량의 선회 상태에 대하여 영향을 준다.
따라서, 전자 제어 유닛 (45) 은, 단계 S15 에서, 선회 상태에 있는 차량에 있어서 필연적으로 발생한 슬립 횡력 (보다 상세하게는, 차체의 사이드 슬립각 (β)) 의 영향을 배제하고, 운전자가 조타 핸들 (11) 의 회전 운동 조작에 의해 예측한 선회 반경으로 차량을 선회시키기 위한 목표 전타각 (δa) 을 계산한다. 이하, 이 목표 전타각 (δa) 의 계산에 대하여 상세하게 설명한다.
상기 기술한 바와 같이, 좌우 전륜 (FW1, FW2) 이 전타각 (δc) 으로 전타됨 으로써 차체의 사이드 슬립각 (β) 이 발생하는 상황에 있어서는, 구심력 (M·α) 은, 상기 식 9 에 따라서 전타 횡력에 슬립 횡력이 합산되어 (추가되어) 계산된다. 이 때, 조타 핸들 (11) 의 회전 운동 조작에 기인하여 차량을 선회시키기 위하여 필요한 횡력은 전타 횡력으로, 슬립 횡력은 불필요한 횡력이 된다. 따라서, 운전자가 조타 핸들 (11) 의 회전 운동 조작에 의해 예측한 선회 반경으로 차량을 선회시키기 위해서는, 목표 전타각 (δa) 을 사용하여, 상기 식 9 의 양변으로부터 슬립 횡력을 감한 하기 식 10 에 나타내는 관계가 성립하도록 전타 횡력을 결정하면 된다.
2·Kf·δa=M·α-2·(Kf+Kr)·β … 식 10
이로써, 목표 전타각 (δa) 은, 상기 식 10 을 변형함으로써, 하기 식 11 에 의해 계산할 수 있다.
δa=(M/(2·Kf))·α-(1+Kr/Kf)·β … 식 11
이 식 11 에 의하면, 목표 전타각 (δa) 은, 구심 가속도 (α) 에 비례하는 항 즉 상기 식 8 로부터 분명한 바와 같이 운전자에 의해 입력된 조타각 (θ) 에 기인하는 항으로부터 차체의 사이드 슬립각 (β) 에 비례하는 항 즉 보정항을 감함으로써 결정된다. 이 때문에, 상기 기술한 바와 같이, 운전자가 입력한 조타각 (θ) 에 대하여 차량이 예측한 선회 반경으로 주행하지 않는 경우에 있어서는, 운전자는, 상기 식 11 에 따라서 결정되는 목표 전타각 (δa) 이 되도록 수정 조타를 행하게 된다.
바꾸어 말하면, 운전자에 의해 입력된 조타각 (θ) 과 소정의 관계에 기초하 여 회전 운동하는 전타 출력축 (13) 의 전타각 (δ) 으로부터 차체의 사이드 슬립각 (β) 에 비례하는 보정항을 감하여 목표 전타각 (δa) 을 결정하면, 차량의 선회 상태에 대한 슬립 횡력 즉 차체의 사이드 슬립각 (β) 의 영향을 배제할 수 있고, 구심 가속도 (α) 바꾸어 말하면 조타각 (θ) 에만 기초하여 차량을 선회시킬 수 있다. 이로써, 운전자에 의한 수정 조타가 없어도, 조타 핸들 (11) 의 회전 운동 조작에 일치되어, 차량은 운전자가 예상하는 선회 반경으로 선회할 수 있다.
여기서, 보정량 조정 스위치 (47) 를 이용하여 입력된 보정량 (N) 을, 하기 식 12 에 나타내는 바와 같이, 상기 식 11 에서 차체의 사이드 슬립각 (β) 에 곱해지는 (1+Kr/Kf) 에 대응시켜 설정함과 함께, 상기 식 1 을 사용하여 상기 식 11 을 변형하면, 목표 전타각 (δa) 은 하기 식 13 과 같이 나타낼 수 있다.
N=1+Kr/Kf … 식 12
δa=K1·θ-N·β … 식 13
단, 상기 식 13 중의 보정량 (N) 은, 초기값으로서 N=2, 즉, 상기 식 12 에 따라서 코너링 포스 Kf 와 코너링 포스 Kr 이 동일한 상태로 설정되어 있다. 또, 상기 식 13 중의 K1 은, 가변 기어비 액츄에이터 (20) 의 감속기 (22) 에 의해 적절하게 변경되는 전달비이고, 하기 식 14 와 같이 나타낼 수 있다.
K1=(M/(2·Kf))·(K·V2/(L·(1+A·V2))) … 식 14
그리고, 전자 제어 유닛 (45) 은, 상기 단계 S11 에서 입력한 조타각 (θ) 및 사이드 슬립각 (β) 과, 상기 단계 S12 에서 입력한 보정량 (N) 을 사용하여, 상기 식 13 에 따라서, 목표 전타각 (δa) 을 계산한다.
상기 단계 S15 에서 목표 전타각 (δa) 을 계산하면, 전자 제어 유닛 (45) 은, 단계 S16 및 단계 S17 을 반복 실행하여, 전타 출력축 (13 ; 즉 좌우 전륜 (FW1, FW2)) 이 목표 전타각 (δa) 이 될 때까지, 오버슛시키지 않고 전동 모터 (21) 를 구동 제어한다. 구체적으로 설명하면, 전자 제어 유닛 (45) 은, 단계 S16 에서, 구동 회로 (46) 의 전류 검출기 (46a) 로부터 가변 기어비 액츄에이터 (20) 의 전동 모터 (21) 에 흐르는 구동 전류를 입력하고, 구동 전류가 적절히 전동 모터 (21) 에 흐르도록 피드백 제어한다. 이로써, 전동 모터 (21) 는, 전타 출력축 (13) 을 회전시킨다. 그리고, 전자 제어 유닛 (45) 은, 단계 S17 에서, 전타각 센서 (43) 로부터 입력한 전타 출력축 (13) 의 전타각 (δ) 이 목표 전타각 (δa) 에 일치될 때까지「No」라고 계속 판정하고, 전타각 (δ) 이 보정 목표 전타각 (δa) 과 일치되면,「Yes」라고 판정하여 단계 S18 로 진행된다.
단계 S18 에 있어서는, 전자 제어 유닛 (45) 은 전동 모터 (21) 의 구동을 정지시키고, 단계 S19 에서 프로그램의 실행을 일단 종료시킨다. 그리고, 소정의 단시간이 경과하면, 다시 목표 전타각 계산 프로그램의 실행을 개시한다.
이상의 설명으로부터도 이해할 수 있는 바와 같이, 이 실시형태에 의하면, 전자 제어 유닛 (45) 은, 상기 식 13 에 따라서, 사이드 슬립각 센서 (44) 에 의해 검출된 차체의 사이드 슬립각 (β) 에 따라 정해지는 보정항을 가미하여, 전타 출력축 (13) 의 목표 전타각 (δa) 을 계산할 수 있다. 즉, 전자 제어 유닛 (45) 은, 상기 식 1 에 따라서 계산되는 전타 출력축 (13) 의 전타각 (δ ; =K1·θ) 으 로부터, 보정항 (N·β) 을 감산하여 계산할 수 있다.
이로써, 선회 상태에 있는 차량에 작용하는 운전자가 의도하지 않은 횡력의 영향을 저감시킬 수 있고, 이 결과, 운전자가 조타 핸들 (11) 을 회전 운동 조작한 경우에는, 외관상, 이 회전 운동 조작에 기초하는 횡력, 즉, 전타 횡력만이 차량에 작용하게 된다. 이로써, 운전자의 조타 핸들 (11) 의 조작에 일치되어, 바꾸어 말하면, 조타 핸들 (11) 을 회전 운동 조작한 만큼만 차량을 선회시킬 수 있다. 따라서, 차량의 운전을 숙지하지 않은 운전자가, 고속 주행, 눈 위 혹은 얼음 위을 주행하는 경우라도, 차량의 선회시에 있어서의 거동을 안정시켜, 뜻대로 차량을 운전할 수 있다.
또, 보정항은, 운전자에 의해 입력된 보정량 (N) 과 차체의 사이드 슬립각 (β) 을 곱함으로써 계산할 수 있기 때문에, 운전자의 취향에 따라 보정의 정도를 결정할 수 있다. 이 결과, 선회 상태에 있는 차량의 거동을 안정시킬 수 있음과 함께, 양호한 조타 필링을 확보하여 뜻대로 차량을 운전할 수 있다.
또한, 검출 차속 (V) 에 따라 목표 전타각 (δa) 계산이 필요한지 여부를 결정할 수 있기 때문에, 상황에 따른 최적의 차량의 선회 상태를 얻을 수 있다. 이로써도, 운전자는 뜻대로 차량을 운전할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 실시에 있어서는, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 한에 있어서 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시형태에 있어서는, 가변 기어비 액츄에이터 (20) 를 통 하여 조타 입력축 (12) 과 전타 출력축 (13) 이 연결되어, 조타 입력축 (12) 과 전타 출력축 (13) 을 상대적으로 회전 가능한 조타 장치에 대하여 실시하였다. 그러나, 조타 입력축 (12) 과 전타 출력축 (13) 을 상대적으로 회전 가능한 다른 조타 장치, 예를 들어, 스티어링 바이 와이어 방식의 조타 장치에 상기 기술한 목표 전타각 계산 프로그램을 적용하여 실시하는 것도 가능하다. 이하, 이 변형예에 대하여 설명한다. 또한, 상기 실시형태와 동일 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙여, 그 상세한 설명을 생략한다.
이 변형예에 있어서의 차량의 조타 장치는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 조타 입력축 (12) 과 전타 출력축 (13) 의 기계적인 연결이 해제된 스티어링 바이 와이어 방식을 채용하고 있다. 이 때문에, 조타 입력축 (12) 의 하단에는, 전동 모터 및 감속 기구로 이루어지는 반력 액츄에이터 (50) 가 접속되어 있다. 이 반력 액츄에이터 (50) 는, 운전자의 핸들 (11) 의 회전 운동 조작에 대하여 반력을 부여하는 것이다. 한편, 전타 출력축 (13) 의 상단에는, 전기 액츄에이터로서의 전타 액츄에이터 (60) 를 구비하고 있다. 이 전타 액츄에이터 (60) 는, 전동 모터 (61) 및 감속 기구 (62) 를 구비하고 있고, 전타 출력축 (13) 을 회전 구동시키는 것이다. 그리고, 전타 출력축 (13) 의 회전은, 상기 실시형태와 마찬가지로, 전타 기어 유닛 (30) 에 전달된다. 이로써, 랙바 (32) 가 피니언 기어 (31) 로부터의 회전력에 의해 축선 방향으로 변위됨으로써, 좌우 전륜 (FW1, FW2) 은 좌우로 전타된다.
또, 이 변형예에 있어서의 차량의 조타 장치의 전자 제어 유닛 (45) 은, 그 출력측에, 전타 액츄에이터 (60) 의 전동 모터 (61) 를 구동시키기 위한 구동 회로 (48) 가 접속되어 있다. 이 구동 회로 (48) 내에는, 전동 모터에 흐르는 구동 전류를 검출하기 위한 전류 검출기 (48a) 가 설치되어 있고, 동 검출기 (48a) 에 의해 검출된 구동 전류는, 전자 제어 유닛 (45) 으로 피드백된다.
그리고, 이와 같이 구성된 변형예에 있어서의 차량의 조타 장치에 있어서도, 조타 입력축 (12) 의 회전량 (조타각 (θ)) 에 대하여, 전타 출력축 (13) 의 회전량 (전타각 (δ)) 을 상대적으로 변경할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 운전자에 의해 조타 핸들 (11) 이 회전 운동 조작되면, 조타각 센서 (42) 에 의해 조타 입력축 (12) 의 회전량 즉 조타각 (θ) 이 검출된다. 전자 제어 유닛 (45) 은, 이 검출된 조타각 (θ) 을 입력하면, 조타 입력축 (12) 의 조타각 (θ) 에 대한 전타 출력축 (13) 의 전타각 (δ) 의 비, 즉, 전달비 (K) 를 적절하게 설정하여, 상기 기술한 실시형태와 마찬가지로, 상기 식 1 에 따라서 전타 출력축 (13) 의 전타각 (δ) 을 계산한다. 그리고, 전자 제어 유닛 (45) 은, 전타각 센서 (43) 에 의해 검출되는 전타 출력축 (13) 이 전타각 (δ) 이 될 때까지, 전타 액츄에이터 (60) 의 전동 모터 (61) 를 구동 제어한다.
이로써, 상기 실시형태와 마찬가지로, 운전자가 조타 핸들 (11) 을 통하여 입력한 조타각 (θ) 에 대하여, 미리 정해진 관계에 있는 전타각 (δ) 으로 좌우 전륜 (FW1, FW2) 을 전타할 수 있다. 따라서, 이 변형예에 있어서도, 상기 기술한 목표 전타각 계산 프로그램을 실행함으로써, 상기 실시형태와 동일한 효과를 기대할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 사이드 슬립각 센서 (44) 가, 검출기에 의해 검출한 차속 Vx 및 차속 Vy 를 사용한 상기 식 2 를 계산함으로써, 차체의 사이드 슬립각 (β) 을 검출하도록 실시하였다. 이 대신에, 예를 들어, 차량에 발생한 횡측 가속도 (α ; 구심 가속도 (α) 에 상당) 나 요 레이트 (ω) 를 검출하기 위한 가속도 센서나 요 레이트 센서가, 미리 차량에 탑재되어 있는 경우에는, 이들 센서에 의한 검출값을 사용하여 차체의 사이드 슬립각 (β) 을 검출하여 실시할 수도 있다. 이 경우에는, 차체의 사이드 슬립각 (β) 은, 하기 식 15 에 따라서 계산되어 검출되면 된다.
β=∫(ω-α/V)dt … 식 15
단, 상기 식 15 중의 V 는, 차속 센서 (41) 에 의해 검출되는 차속 (V) 이다.
이에 따르면, 횡측 가속도 (α) 및 요 레이트 (ω) 가 발생할 때까지의 시간적인 지연 등에 의해, 차체의 사이드 슬립각 (β) 의 검출 정밀도가 약간 떨어지지만, 상기 실시형태와 같이, 별도 검출기를 설치할 필요가 없다. 이 때문에, 조타 장치의 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 목표 전타각 계산 프로그램의 단계 S14 에서, 검출 차속 (V) 에 따라, 목표 전타각 (δa) 계산이 필요한지 여부를 판정하도록 실시하였으나, 단계 S14 를 생략하여 실시하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 전체 차속역에서 목표 전타각 (δa) 이 계산되는 것 이외에, 상기 실시형태와 동일하게 실시할 수 있다. 따라서, 이 경우에도, 상기 실시형태와 동일한 효과 를 얻을 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 상기 식 13 에 따라서, 전타 출력축 (13) 의 전타각 (δ ; =K1·θ) 으로부터 보정항으로서의 N·β 를 감함으로써, 목표 전타각 (δa) 을 계산하도록 실시하였다. 그러나, 전기 액츄에이터로서의 가변 기어비 액츄에이터 (20) 에 의해, 전달비 (K) 를 자유롭게 변경할 수 있기 때문에, 상기 식 1 중의 전달비 (K) 에 대하여 보정항 (N·β) 을 가미하여, 동 전달비 (K) 보다 작은 전달비 (K2) 를 결정하여 실시할 수도 있다. 이에 따르면, 전달비 (K2) 는 보정항 (N·β) 이 가미된 것이기 때문에, 상기 식 1 중의 전달비 (K) 를 전달비 (K2) 로 변경하여 계산되는 전타각 (δ) 은, 상기 실시형태의 목표 전타각 (δa) 과 동일하게 할 수 있다. 따라서, 상기 실시형태와 동일한 효과를 기대할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 운전자가 보정량 조정 스위치 (47) 를 이용하여 임의로 입력한 보정량 (N) 과 차체의 사이드 슬립각 (β) 을 곱함으로써 보정항을 계산하도록 실시하였다. 그러나, 보정항을 전후륜의 코너링 포스를 사용한 계수 (1+Kr/Kf) 와 차체의 사이드 슬립각 (β) 을 자동적으로 곱하여, 목표 전타각 (δa) 을 계산하도록 실시 가능한 것은 말할 필요도 없다. 이에 따르면, 차량의 선회 상태에 따라 최적인 보정항을 자동적으로 결정할 수 있어, 차량을 매우 용이하게 또한 안정된 상태에서 선회시킬 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 전타 기어 유닛 (30) 에 랙 앤드 피니언식을 채용하여 실시하였으나, 예를 들어, 볼 나사 기구를 채용하여 실시해도 된다. 또, 가변 기어비 액츄에이터 (20) 를 전동 모터 (21) 와 감속기 (22) 로 구성하여 실시하였으나, 예를 들어, 전동 모터 (21) 에 단계 모터를 채용하여 감속기 (22) 를 생략하는 것도 가능하다.

Claims (8)

  1. 운전자에 의해 회전 운동 조작되는 조타 핸들에 일체적으로 접속된 조타 입력축과, 전타륜을 전타하기 위한 전타 기구에 접속된 전타 출력축과, 상기 조타 입력축의 회전량에 대하여 상기 전타 출력축의 회전량을 상대적으로 변화시키는 전기 액츄에이터를 구비한 차량의 조타 장치에 있어서,
    차량이 선회 상태에 있을 때에 발생하는 차체의 사이드 슬립각을 검출하는 사이드 슬립각 검출 수단과,
    상기 차체의 사이드 슬립각에 기인하여 차량에 발생하는 횡력의 상기 차량의 선회 상태에 대한 영향을 저감시키기 위하여, 상기 사이드 슬립각 검출 수단에 의해 검출한 차체의 사이드 슬립각에 따라 정한 보정항을 가미하여, 상기 전타 출력축의 목표 회전량을 계산하는 목표 회전량 계산 수단과,
    상기 목표 회전량 계산 수단에 의해 계산한 목표 회전량에 기초하여, 상기 전기 액츄에이터의 구동을 제어하는 구동 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 차량의 조타 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 목표 회전량 계산 수단은, 상기 조타 입력축의 회전량에 대하여 미리 정해진 관계에 있는 상기 전타 출력축의 회전량으로부터, 상기 보정항을 감함으로써 목표 회전량을 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 조타 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보정항은, 선회 상태에 있는 차량의 전후륜과 노면 사이에 있어서의 마찰력에 기초하여 차량의 선회 중심 방향으로 작용하는 코너링 포스를 사용하여 계산되는 계수와 상기 검출된 차체의 사이드 슬립각을 곱하여 계산되는 것을 특징으로 하는 차량의 조타 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    운전자에 의해 조작되어, 상기 횡력의 차량의 선회 상태에 대한 영향을 저감시키는 정도를 나타내는 조정값을 입력하기 위한 조정값 입력 수단을 구비하고,
    상기 보정항은, 상기 조정값 입력 수단을 사용하여 입력된 상기 조정값과 상기 검출한 차체의 사이드 슬립각을 곱하여 계산되는 것을 특징으로 하는 차량의 조타 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    차량의 차속을 검출하는 차속 검출 수단과,
    상기 차속 검출 수단에 의해 검출한 차속이 소정의 차속 미만일 때, 상기 목표 회전량 계산 수단에 의한 목표 회전량의 계산을 금지하는 금지 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 차량의 조타 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 사이드 슬립각 검출 수단은, 광 또는 음향을 이용하여 검출한 차량의 전후 방향의 차속과 차량의 좌우 방향의 차속을 사용하여, 상기 차체의 사이드 슬립각을 검출하는 것을 특징으로 하는 차량의 조타 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 사이드 슬립각 검출 수단을,
    차량의 요 레이트를 검출하는 요 레이트 센서와,
    차량의 횡측 가속도를 검출하는 가속도 센서와,
    차량의 차속을 검출하는 차속 센서와,
    상기 검출한 요 레이트, 횡측 가속도 및 차속을 사용하여, 상기 차체의 사이드 슬립각을 계산하는 사이드 슬립각 계산 수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 차량의 조타 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 관계는, 상기 조타 입력축의 회전을 상기 전타 출력축으로 전달하는 전달비를 나타내는 관계인 것을 특징으로 하는 차량의 조타 장치.
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