(57)【要約】【課題】運転者が走行中に自車の後輪のトー角状態を把握でき、後輪トー角の制御に運転者の意図を反映することが可能な車両操舵装置を提供する。【解決手段】少なくとも前輪の転舵角及び車速に基づいて左右の後輪のトー角を変更可能とするトー角制御装置を備えた車両操舵装置において、左右の後輪のトー角状態を運転者に視覚的に提示する提示手段を備え、機能中の後輪トー角の制御モードを説明するメッセージを出力する機能を備えた。さらに、運転者が後輪トー角を手動で操作する操作手段を備えた。【選択図】図３
2010120494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも前輪の転舵角及び車速に基づいて左右の後輪のトー角を変更可能とするトー角制御装置を備えた車両操舵装置において、
前記左右の後輪のトー角状態を視覚的に運転者に提示する提示手段
を備えたことを特徴とする車両操舵装置。
【請求項２】
運転者が前記左右の後輪のトー角を操作する操作手段
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両操舵装置に関するものであり、特に、後輪のトー角を制御可能な車両操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の旋回性などを向上させる目的で、後輪のトー角を制御する４輪操舵装置が種々提案されている。例えば、低速走行時には、前輪と後輪のトー角を逆位相にして最小回転半径を小さくすることができ、高速走行時には、前輪と後輪のトー角を同位相にして車線変更などの際の操縦性を高めることができる操舵装置の技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平６−４７３８８号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の操舵装置においては、車速や前輪操舵角によって後輪トー角が自動的に設定される方式となっており、例えば、低速走行時には前輪と後輪のトー角を逆位相にし、高速走行時には前輪と後輪のトー角を同位相にするように、制御が行われていた。
【０００４】
そのため、運転者は走行中に自車の後輪トー角がどのような状態になっているかを把握できず、自車の走行特性を掌握するのに時間がかかったり、操舵中に違和感を覚える場合があるという不都合があった。
【０００５】
また、例えば、運転者が同じ時速４０ｋｍ／ｈで走行している場合であっても、車線変更するのか右左折をするのかによって、前輪と後輪のトー角を同位相にするか逆位相にするかを切り換えられれば操舵性が向上するが、そのような運転者の意図を反映させることができないという不都合があった。
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、運転者が走行中に自車の後輪トー角の状態を把握でき、後輪トー角の制御に運転者の意図を反映することが可能な車両操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、少なくとも前輪の転舵角及び車速に基づいて左右の後輪のトー角を変更可能とするトー角制御装置を備えた車両操舵装置において、左右の後輪のトー角状態を視覚的に運転者に提示する提示手段を備えたことを特徴とする。
請求項１の発明によれば、運転者は走行中に自車の後輪のトー角状態を把握することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の車両操舵装置において、運転者が左右の後輪のトー角を操作する操作手段を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明によれば、運転者は必要に応じて後輪のトー角を手動で操作することができ、車両の操舵性が向上する。
【０００９】
なお、前記提示手段は、後輪トー角の制御モードを説明するメッセージを出力する機能をさらに備えることが好ましい。これによれば、運転者は走行中に自車の後輪トー角の制御モードを把握することができる。
【００１０】
また、前記提示手段は、左右の後輪タイヤを有する車両の画像を画面上に表示するものであることが好ましい。これによれば、運転者が自車の後輪のトー角状態を容易に把握することができる。
【００１１】
また、前記操作手段は、前記画像中の後輪タイヤ部分に運転者が指で触れることによって操作するものであることが好ましい。これによれば、運転者が後輪トー角を容易に操作することができる。
【００１２】
また、前記提示手段は、左右の後輪タイヤを有するミニチュア化された車両の立体模型であって、前記操作手段は、前記立体模型の後輪タイヤ部分を運転者が手動で操作するものであることも好ましい。これによれば、運転者が自車の後輪のトー角状態を容易に把握できるとともに、後輪トー角を容易に操作することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、運転者は走行中に自車の後輪のトー角状態を把握でき、必要に応じて後輪トー角を操作することができるので、後輪トー角の制御に運転者の意図を反映することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図を用いて詳細に説明する。
【００１５】
《第１実施形態》
図１は本発明の第１実施形態に係る車両操舵装置を搭載した４輪自動車の概念図である。
【００１６】
図１に示すように、車両操舵装置１００は、前輪１Ｌ、１Ｒを転舵させる操向ハンドル３、操向ハンドル３の操作角と車速とに応じて後輪２Ｌ、２Ｒのトー角をそれぞれ独立に電動アクチュエータによって変更させるトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒ、トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒを制御する操舵制御装置１３０（以下、操舵制御ＥＣＵと称する）、操作角センサＳＨ、車速センサＳＶ、ブレーキスイッチＳＷＢＫなどを含んで構成されている。
【００１７】
そして、操向ハンドル３の近くには、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角を視覚的に運転者に提示する提示手段として後輪トー角表示装置４が載置されている。この後輪トー角表示装置４は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）のような薄型のディスプレイによって構成され、図２に示すような画面を表示する。
【００１８】
図２において、トー角表示部４１は、車両の画像とともに左右の後輪タイヤの画像を表示するものであり、後輪２Ｌ、２Ｒの実際のトー角の値αＬ、αＲに応じてリアルタイムに前記左右の後輪タイヤの画像の角度が変更され表示される。
【００１９】
また、メッセージ表示部４２は、後記する後輪トー角の制御モードに対応する説明のメッセージを表示する領域であり、後輪トー角の制御モードの変更に伴ってメッセージの更新が行われる。これら表示の詳細については後記する。
【００２０】
図３は、後輪トー角表示装置４の運転席付近への搭載場所の例を示した概略レイアウト図である。図３に示すように、後輪トー角表示装置４は、メータパネル内に搭載するか、ステアリングパッド内に搭載するのが好ましい。ステアリングパッド内に搭載する場合には、内蔵されるエアバッグの膨張展開を妨げないように、軽量の有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイを使用するのが好ましい。また、ヘッドアップディスプレイに表示させてもよい。
【００２１】
以下、操舵制御ＥＣＵ１３０による後輪トー角の制御方法と後輪トー角表示装置４への表示方法について図４及び図５を参照しながら説明する。  
操舵制御ＥＣＵ１３０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータ及び周辺回路などから構成されている。図４に示すように、操舵制御ＥＣＵ１３０は、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角の目標値を演算する目標トー角演算部７１と、目標トー角テーブル７２と、表示制御部７３と、制御モード判定部７４と、制御モードテーブル７５とを備えて構成される。
【００２２】
目標トー角演算部７１は、操作角センサＳＨから出力される操向ハンドル３の操作角信号θＨと、車速センサＳＶから出力される車速信号ＶＳと、ブレーキスイッチＳＷＢＫから出力されるブレーキ信号ＢＫとから、目標トー角テーブル７２を参照して左右の後輪２Ｌ、２Ｒのそれぞれの目標トー角αＴＬ、αＴＲを生成し、左右それぞれのトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒに出力する。
この目標トー角αＴＬ、αＴＲの生成は、予め左右の後輪２Ｌ、２Ｒごとに設定された目標トー角テーブル７２を、操作角θＨ、操作角θＨの角速度ωＨ、車速ＶＳ、及びブレーキ信号ＢＫにもとづいて参照することによって行なわれる。
なお、角速度ωＨは、目標トー角演算部７２内で操作角θＨを微分して求める。
【００２３】
目標トー角αＴＬ、αＴＲは例えば、次式（１）、（２）によって生成される。
αＴＬ＝ＫＬ（θＨ，ωＨ，ＶＳ，ＢＫ）・θＨ ・・・・（１）
αＴＲ＝ＫＲ（θＨ，ωＨ，ＶＳ，ＢＫ）・θＨ ・・・・（２）
ここで、ＫＬ（θＨ，ωＨ，ＶＳ，ＢＫ）、ＫＲ（θＨ，ωＨ，ＶＳ，ＢＫ）は操作角θＨ、操作角θＨの角速度ωＨ、車速ＶＳ、及びブレーキ信号ＢＫに依存する前後輪操舵比であり、例えば、車速が所定の低速の範囲では小回りがしやすいように、操向ハンドル３の操作角θＨに応じて後輪２Ｌ、２Ｒが前輪１Ｌ、１Ｒに対して逆位相となるように目標トー角αＴＬ、αＴＲが生成される。
【００２４】
また、前記所定の低速の範囲を超える高速の範囲では、例えば、角速度ωＨの絶対値が所定値以下で、かつ、操作角θＨが左右の所定範囲以内の場合は、操作角θＨに応じて後輪２Ｌ、２Ｒが前輪１Ｌ、１Ｒに対して同位相となるように目標トー角αＴＬ、αＴＲが設定される。つまり、車線変更時の横すべりを小さくするように目標トー角αＴＬ、αＴＲが設定される。
一方、前記所定の低速の範囲を超える高速の範囲で、角速度ωＨの絶対値が所定値を超えるか、または、操作角θＨが左右の所定範囲を超える場合は、操作角θＨに応じて後輪２Ｌ、２Ｒが前輪１Ｌ、１Ｒに対して逆位相となるように目標トー角αＴＬ、αＴＲが設定される。
【００２５】
トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒは、車両の左右の後輪２Ｌ、２Ｒにそれぞれ取り付けられ、例えば、トーイン、トーアウトの舵角（トー角）を変更するためのロッドを電動アクチュエータによって伸縮させることによって、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角が目標トー角演算部７１で生成されたαＴＬ、αＴＲとなるように制御する。このとき、前記ロッドの伸縮量は電動アクチュエータに内蔵されるストロークセンサによって検出され、その伸縮量が不図示のトー角変換テーブルを参照してそれぞれの後輪２Ｌ、２Ｒの実際のトー角αＬ、αＲに変換され、それらの値が電動アクチュエータの制御に使用されるとともに、操舵制御ＥＣＵ１３０に出力される。
【００２６】
そして、操舵制御ＥＣＵ１３０に備えられた表示制御部７３が、トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒから出力される後輪２Ｌ、２Ｒの実際のトー角αＬ、αＲの値に基づいて、後輪タイヤの画像の角度を変更して後輪トー角表示装置４のトー角表示部４１（図２）に表示する。
【００２７】
なお、運転者の視認性を高めるために、表示する画像のタイヤの角度を、実際のタイヤのトー角の値αＬ、αＲよりも大きく表示するようにしてもよい。また、後輪２Ｌ、２Ｒの実際のトー角αＬ、αＲの値の代わりに、目標トー角演算部７１で生成された目標トー角αＴＬ、αＴＲの値を使用してもよい。
【００２８】
制御モード判定部７４は、制御モードテーブル７５を参照して、現在機能中の後輪トー角の制御モードを判定し、対応するメッセージを後輪トー角表示装置４のメッセージ表示部４２（図２）に出力する。制御モードテーブル７５には、図５の例に示すように、制御モードの判定条件とそのときに表示すべきメッセージの組が複数個格納されており、例えば、車速ＶＳが３０ｋｍ／ｈ以下で後輪トー角が前輪に対して逆位相であれば、「小回りを補助しています」なるメッセージを表示すべきことを表している。図２には、制御モード判定部７４により、車速が５０ｋｍ／ｈ以上で後輪トー角が前輪に対して同位相であると判定された場合の表示例が示されている。
【００２９】
なお、前記メッセージを後輪トー角表示装置４に表示する代わりに、スピーカ等から音声で出力するようにしてもよい。
【００３０】
以上説明したように、本発明の第１実施形態に係る車両操舵装置１００によれば、運転者に走行中車両の後輪のトー角状態を画像で提示することができ、また、運転者に現在機能中の後輪トー角の制御モードを分かりやすい言葉で説明することができる。
【００３１】
《第２実施形態》
次に、本発明の第２実施形態に係る車両操舵装置について説明する。基本的な装置の構成等は前記の第１実施形態とほぼ同様であるので、第１実施形態との差異を中心に説明する。
【００３２】
図１及び図４に括弧書きで示すように、第２実施形態に係る車両操舵装置１００ｂは、前記の第１実施形態に係る車両操舵装置１００における、後輪トー角表示装置４を、運転者が左右の後輪のトー角を操作する操作手段としての機能も有する後輪トー角表示操作装置５に入れ替えたものである。
【００３３】
後輪トー角表示操作装置５は、例えば、タッチセンサ式のディスプレイにより構成され、運転者が画面表示される車両の画像の後輪部分に指先で触れながら指を動かすと、その情報がタッチセンサにより検出され、指先で触れる部位と指を動かす速度や方向によって、各種のコマンドを入力することができる。つまり、ＧＵＩ（Graphical User Interface）が実装されている。
【００３４】
例えば、図６（ａ）に示す状態から、図６（ｂ）の矢印で示すように、運転者が、左右２つの後輪の画像に２本の指で同時に触れながら、同一の方向に移動させた場合には、左右の後輪のトー角をいずれも指の移動方向に回転させ、運転者が、図６（ｃ）の矢印で示すように、左右２つの後輪の画像に２本の指で同時に触れながら、互いの指を近づけた場合には、２つの後輪のトー角をいずれもトーイン方向に回転させ、逆に互いの指を遠ざけた場合（不図示）には、２つの後輪のトー角をいずれもトーアウト方向に回転させる、というようなトー角操作コマンドを入力することができる。
【００３５】
後輪トー角表示操作装置５によって、運転者が前記のようなトー角操作コマンドを入力すると、そのコマンドは後輪トー角表示操作装置５から操舵制御ＥＣＵ１３０ｂ（図４）に送信され、操舵制御ＥＣＵ１３０ｂは、後輪のトー角制御モードを自動モードから手動モードに切り換える。手動モードにおいては、目標トー角演算部７１は前記した目標トー角テーブル７２の参照を行わず、代わりに後輪トー角表示操作装置５から送信されたトー角操作コマンドに基づいて、現在のトー角αＬ、αＲからの回転方向を定めて目標トー角αＴＬ、αＴＲを生成し、トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒに出力する。これにより、運転者が入力したトー角操作コマンドに対応して後輪トー角の変更が行われる。
【００３６】
また、図６（ｂ）、（ｃ）に示した「自動」キーは、運転者による後輪トー角の手動操作を終了して自動制御モードに戻すときに押下するキーである。
【００３７】
以上説明したように、本発明の第２実施形態に係る車両操舵装置１００ｂによれば、運転者は必要な場合には走行中車両の後輪のトー角制御モードを自動から手動に切り換えて後輪トー角の操作を行うことができるので、操舵性が向上する。
【００３８】
《変形例》
以上説明した第１及び第２実施形態における後輪トー角を視覚的に提示する提示手段は、左右の後輪タイヤを有するミニチュア化された車両の立体模型であってもよく、第２実施形態における後輪トー角の操作手段は、前記立体模型の後輪タイヤ部分を運転者が手動で操作するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１（２）実施形態に係る車両操舵装置を搭載した四輪自動車の概念図である。
【図２】後輪トー角表示装置の表示例である。
【図３】後輪トー角表示装置の搭載場所の例を示す概略レイアウト図である。
【図４】操舵制御ＥＣＵのブロック構成図である。
【図５】制御モードテーブルのデータ例である。
【図６】後輪トー角表示操作装置における表示及び操作例である。
【符号の説明】
【００４０】
１Ｌ，１Ｒ  前輪
２Ｌ，２Ｒ  後輪
３  操向ハンドル
４  後輪トー角表示装置
５  後輪トー角表示操作装置
４１  トー角表示部
４２  メッセージ表示部
７１  目標トー角演算部
７２  目標トー角テーブル
７３  表示制御部
７４  制御モード判定部
７５  制御モードテーブル
１００，１００ｂ  車両操舵装置
１２０Ｌ、１２０Ｒ トー角変更装置
１３０，１３０ｂ  操舵制御ＥＣＵ
ＳＨ  操作角センサ
ＳＶ  車速センサ
ＳＷＢＫ  ブレーキスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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