(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部材と、
その操作部材の操作により駆動される操舵用アクチュエータと、
その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その操舵用アクチュエータの動きに応じて舵角が変化するように、その動きを車輪に伝達する手段と、
その操作部材の操作量を検出する手段と、
車速を検出する手段と、
車両の横加速度を検出する手段と、
車両のヨーレートを検出する手段と、
その検出した操作量と車速とに応じた第１舵角設定値を、その操作量と車速と第１舵角設定値との間の記憶した関係に基づき演算する手段と、
その演算した第１舵角設定値と検出した車速とに応じた第１目標ヨーレートを、その第１舵角設定値と車速と第１目標ヨーレートとの間の記憶した関係に基づき演算する手段と、
その検出した横加速度と車速とに応じた第２目標ヨーレートを、その横加速度と車速と第２目標ヨーレートとの間の記憶した関係に基づき演算する手段と、
その演算した第１目標ヨーレートの絶対値と第２目標ヨーレートの絶対値とを比較する手段と、
その第１目標ヨーレートと第２目標ヨーレートの中で絶対値が小さい方の目標ヨーレートと検出したヨーレートとの偏差に応じた第２舵角設定値を、その偏差と第２舵角設定値との間の記憶した関係に基づき演算する手段と、
前記舵角が、その演算した第１舵角設定値と第２舵角設定値との和である目標舵角に対応するように、前記操舵用アクチュエータを制御する手段とを備える車両用操舵装置。
【請求項２】
前記第１目標ヨーレートと第２目標ヨーレートの中で絶対値が小さい方の目標ヨーレートと検出したヨーレートとの偏差を打ち消すように、車輪の制動力および車輪の駆動力の中の少なくとも一方を制御する手段を備える請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記第１目標ヨーレートと検出したヨーレートとの偏差を打ち消すように、その車両の走行系動力発生用エンジンの出力を制御する手段を備える請求項１または２に記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるステアバイワイヤシステムを採用した車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアバイワイヤシステムを採用した車両用操舵装置においては、ステアリングホイールを模した操作部材の操作に応じた操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、舵角が変化するようにその車輪に伝達する。そのようなステアバイワイヤシステムを採用した車両において、車両挙動が安定化するように、その操作部材の操作量に応じた目標ヨーレートを演算し、その目標ヨーレートが実際のヨーレートに一致するように操舵用アクチュエータを制御することが提案されている。さらに、路面凍結等により路面と車輪との間の摩擦係数が低下したような場合に、車両挙動が不安定になるのを防ぐため、その操作部材の操作量や車速に応じて演算された目標ヨーレートと検出ヨーレートとの偏差をなくすように、車両の制動力や駆動力を制御することも提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
路面と車輪との間の摩擦係数が低下したような場合、車両のヨーレートが目標ヨーレートに達することのない飽和状態になり、舵角が発散して車両挙動が不安定になるおそれがある。さらに、操舵用アクチュエータの制御と、制動力や駆動力の制御とが干渉すると、車両挙動を安定化することができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用操舵装置は、操作部材と、その操作部材の操作により駆動される操舵用アクチュエータと、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その操舵用アクチュエータの動きに応じて舵角が変化するように、その動きを車輪に伝達する手段と、その操作部材の操作量を検出する手段と、車速を検出する手段と、車両の横加速度を検出する手段と、車両のヨーレートを検出する手段と、その検出した操作量と車速とに応じた第１舵角設定値を、その操作量と車速と第１舵角設定値との間の記憶した関係に基づき演算する手段と、その演算した第１舵角設定値と検出した車速とに応じた第１目標ヨーレートを、その第１舵角設定値と車速と第１目標ヨーレートとの間の記憶した関係に基づき演算する手段と、その検出した横加速度と車速とに応じた第２目標ヨーレートを、その横加速度と車速と第２目標ヨーレートとの間の記憶した関係に基づき演算する手段と、その演算した第１目標ヨーレートの絶対値と第２目標ヨーレートの絶対値とを比較する手段と、その第１目標ヨーレートと第２目標ヨーレートの中で絶対値が小さい方の目標ヨーレートと検出したヨーレートとの偏差に応じた第２舵角設定値を、その偏差と第２舵角設定値との間の記憶した関係に基づき演算する手段と、前記舵角が、その演算した第１舵角設定値と第２舵角設定値との和である目標舵角に対応するように、前記操舵用アクチュエータを制御する手段とを備えることを特徴とする。
本発明の構成によれば、操作部材を操作しても路面と車輪との間の摩擦係数の低下により車両のヨーレートが変化しない場合、操作部材の操作量と車速に対応する第１目標ヨーレートは、検出した横加速度と車速とに対応する第２目標ヨーレートよりも大きくなる。この場合、その第１目標ヨーレートと第２目標ヨーレートの中で絶対値が小さい方の第２目標ヨーレートと検出したヨーレートとの偏差に応じて第２舵角設定値が演算される。すなわち、その第２舵角設定値は、実際の車両挙動を反映したものとなる。よって、その第２舵角設定値と、操作部材の操作量と車速とに応じた第１舵角設定値との和を目標舵角とすることで、舵角の発散を防止して車両挙動の安定化を図ることができる。
また、そのような路面と車輪との間の摩擦係数の低下がなく、第１目標ヨーレートが第２目標ヨーレートよりも小さくなる場合、第２舵角設定値は、第１目標ヨーレートと検出されたヨーレートとの偏差に応じて演算されるので、ドライバーによる操作部材の操作量と車速とを反映したものとなる。よって、その第２舵角設定値と、操作部材の操作量と車速とに応じた第１舵角設定値との和を目標舵角とすることで、操作部材の操作量と車速とに応じて車両挙動を最適に変化させることができる。
【０００６】
前記第１目標ヨーレートと第２目標ヨーレートの中で絶対値が小さい方の目標ヨーレートと検出したヨーレートとの偏差を打ち消すように、車輪の制動力および車輪の駆動力の中の少なくとも一方を制御する手段を備えるのが好ましい。
これにより、舵角と、車両の制動力および駆動力の中の少なくとも一方とは、共に第１目標ヨーレートと第２目標ヨーレートの中で絶対値が小さい方の目標ヨーレートと検出したヨーレートとの偏差を打ち消すように制御されることになり、それぞれの制御が互いに干渉するのを防止できる。
【０００７】
前記第１目標ヨーレートと検出したヨーレートとの偏差を打ち消すように、その車両の走行系動力発生用エンジンの出力を制御する手段を備えるのが好ましい。路面と車輪との間の摩擦係数の低下により車両挙動が不安定になり易い場合、第１目標ヨーレートは第２目標ヨーレートよりも大きくなるので、その第１目標ヨーレートと検出したヨーレートとの偏差は、第２目標ヨーレートと検出したヨーレートとの偏差よりも大きくなる。その大きな偏差が打ち消されるようにエンジン出力を制御することで、そのエンジン出力の抑制量は大きくなる。これにより、路面と車輪との間の摩擦係数が低下する場合に、エンジン出力の抑制量を大きくして車両挙動の安定化を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示す車両用操舵装置は、ステアリングホイール（操作部材）１の回転操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータＭの動きを、そのステアリングホイール１を車輪４に機械的に連結することなく、ステアリングギヤ３により舵角が変化するように前部左右車輪４に伝達する。
【０００９】
その操舵用アクチュエータＭは、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は、その操舵用アクチュエータＭの出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのステアリングロッド７の動きは、タイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達される。このステアリングギヤ３は公知のものを用いることができ、操舵用アクチュエータＭの動きにより舵角を変更できれば構成は限定されず、例えば操舵用アクチュエータＭの出力シャフトにより回転駆動されるナットと、そのナットに螺合すると共にステアリングロッド７に一体化されるスクリューシャフトとを有するものにより構成できる。なお、操舵用アクチュエータＭが駆動されていない状態では、車輪４がセルフアライニングトルクにより直進操舵位置に復帰できるようにホイールアラインメントが設定されている。
【００１０】
そのステアリングホイール１は、車体側により回転可能に支持される回転シャフト１０に連結されている。そのステアリングホイール１を操作するのに要する操作反力を作用させるため、その回転シャフト１０にトルクを付加する反力アクチュエータＲが設けられている。その反力アクチュエータＲは、例えば回転シャフト１０と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【００１１】
そのステアリングホイール１を直進操舵位置に復帰させる方向の弾力を付与する弾性部材３０が設けられている。この弾性部材３０は、例えば、回転シャフト１０に弾力を付与する渦巻きバネにより構成できる。上記反力アクチュエータＲが回転シャフト１０にトルクを付加していない時、その弾力によりステアリングホイール１は直進操舵位置に復帰する。
【００１２】
そのステアリングホイール１の操作量として、その回転シャフト１０の回転角に対応する操作角を検出する角度センサ１１が設けられている。そのステアリングホイール１の操作トルクとして、その回転シャフト１０により伝達されるトルクを検出するトルクセンサ１２が設けられている。
【００１３】
車両の舵角として、そのステアリングロッド７の作動量を検出する舵角センサ１３が設けられている。その舵角センサ１３はポテンショメータにより構成できる。
【００１４】
その角度センサ１１とトルクセンサ１２と舵角センサ１３は、コンピュータにより構成されるステアリング系制御装置２０に接続される。その制御装置２０に、車両の横加速度を検出する横加速度センサ１５と、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ１６と、車速を検出する速度センサ１４が接続されている。その制御装置２０は、駆動回路２２、２３を介して上記操舵用アクチュエータＭと反力アクチュエータＲを制御する。
【００１５】
車両の前後左右車輪４を制動するための制動システムが設けられている。その制動システムは、ブレーキペダル５１の踏力に応じた制動用油圧をマスターシリンダ５２により発生させる。その制動用油圧は、制動用油圧制御ユニットＢにより増幅されると共に各車輪４のブレーキ装置５４に分配され、各ブレーキ装置５４が各車輪４に制動力を作用させる。その制動用油圧制御ユニットＢは、コンピューターにより構成される走行系制御装置６０に接続される。この走行系制御装置６０に、ステアリング系制御装置２０と、各車輪４それぞれの制動用油圧を個別に検出する制動圧センサ６１と、各車輪４それぞれの回転速度を個別に検出する車輪速センサ６２が接続される。この走行系制御装置６０は、その車輪速センサ６２により検知される各車輪４の回転速度と制動圧センサ６１によるフィードバック値に応じて、制動用油圧を増幅すると共に分配することができるように制動用油圧制御ユニットＢを制御する。これにより、前後左右車輪４それぞれの制動力を個別に制御することが可能とされている。その制動用油圧制御ユニットＢは、ブレーキペダル５１の操作がなされていない場合でも、走行系制御装置６０からの制動用油圧指示信号により、内蔵するポンプにより制動用油圧を発生することが可能とされている。
【００１６】
その走行系制御装置６０に、車両の走行系動力発生用エンジンのスロットルバルブ駆動用アクチュエータＥが接続されている。そのアクチュエータＥが走行系制御装置６０からの信号により駆動されてスロットルバルブの開度を変更することで、そのエンジン出力を制御することが可能とされている。
【００１７】
図２は、上記操舵装置の制御ブロック図を示す。その制御ブロック図における記号は以下の通りである。
δｈ：操作角
δ：舵角
δ* ：目標舵角
δａ* ：第１舵角設定値
δγ* ：第２舵角設定値
β：車両１００の横滑り角
Ｔ：操作トルク
Ｔ* ：目標操作トルク
γ：ヨーレート
γ１* ：第１目標ヨーレート
γ２* ：第２目標ヨーレート
Ｇｙ：横加速度
Ｖ：車速
ω：車輪速
ｉｍ* ：操舵用アクチュエータＭの目標駆動電流
ｉｅ* ：スロットルバルブ駆動用アクチュエータＥの目標駆動電流
ｉｈ* ：反力アクチュエータＲの目標駆動電流
ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４：指示制動用油圧
【００１８】
また、Ｋ１は操作角δｈに対する第１舵角設定値δａ* のゲインであり、δａ* ＝Ｋ１・δｈの関係と検出された操作角δｈとから第１舵角設定値δａ* が演算される。そのＫ１は車速Ｖの関数とされ、例えば操作角δｈに対する車両１００のヨーレートの比率が車速に関わらず略一定となるように、図３に示すように車速の増加に従い小さくなるものとされている。すなわち制御装置２０は、その操作角δｈと車速Ｖと第１舵角設定値δａ* との間の予め定められた関係を表すゲインＫ１を記憶し、その関係に基づき検出した操作角δｈと車速Ｖとに応じた第１舵角設定値δａ* を演算する。
【００１９】
Ｋ２は操作角δｈに対する目標操作トルクＴ* のゲインであり、Ｔ* ＝Ｋ２・δｈの関係と検出された操作角δｈとから目標操作トルクＴ* が演算される。すなわち、制御装置２０は、その目標操作トルクＴ* と操作角δｈとの間の予め定められた関係を表すゲインＫ２を記憶し、その関係と検出した操作角δｈとに基づき目標操作トルクＴ* を演算する。そのＫ２は最適な制御を行えるように調整される。なお、操作角δｈに代えて操作トルクＴを用い、目標操作トルクＴ* と操作トルクＴとの関係を予め定めて記憶し、その関係と操作トルクＴとから目標操作トルクＴ* を演算するようにしてもよい。
【００２０】
Ｋ３は第１舵角設定値δａ* に対する第１目標ヨーレートγ１* のゲインであり、γ１* ＝Ｋ３・δａ* の関係と上記演算された第１舵角設定値δａ* とから第１目標ヨーレートγ１* が演算される。本実施形態では、そのＫ３は舵角に対するヨーレートの定常ゲインとされ、Ｋ３＝Ｖ／｛（１＋ＳＦ・Ｖ2 ）Ｌ｝とされる。ここでＳＦはスタビリティファクタ、Ｌはホイールベースであって、それぞれ車両１００に固有の値である。すなわち制御装置２０は、その第１舵角設定値δａ* と第１目標ヨーレートγ１* と車速Ｖとの間の予め定められた関係を表すゲインＫ３を記憶し、その関係に基づき演算した第１舵角設定値δａ* と検出した車速Ｖとに応じた第１目標ヨーレートγ１* を演算する。
【００２１】
Ｋ４は横加速度Ｇｙに対する第２目標ヨーレートγ２* のゲインであり、γ２* ＝Ｋ４・Ｇｙの関係と検出した横加速度Ｇｙとから第２目標ヨーレートγ２* が演算される。図４において矢印４０で示す方向に車速Ｖで旋回する車両１００に、矢印４１で示す方向に作用する横加速度Ｇｙと、矢印４２で示す方向に作用するヨーレートγとの関係は、車両１００が定常円旋回状態であるとみなすとγ＝Ｇｙ／Ｖであることから、本実施形態ではＫ４＝１／Ｖとされている。すなわち、制御装置２０は、その第２目標ヨーレートγ２* と横加速度Ｇｙと車速Ｖとの間の予め定められた関係を表すゲインＫ４を記憶し、その関係に基づき検出された横加速度Ｇｙと車速Ｖとに応じた第２目標ヨーレートγ２* を演算する。
【００２２】
制御装置２０は、その演算した第１目標ヨーレートγ１* の絶対値と第２目標ヨーレートγ２* の絶対値とを比較し、その第１目標ヨーレートγ１* と第２目標ヨーレートγ２* の中で絶対値が小さい方の目標ヨーレートｍｉｎ（γ１* ，γ２* ）と検出したヨーレートγとの偏差を演算する。
【００２３】
Ｇ１は、そのｍｉｎ（γ１* ，γ２* ）とヨーレートγとの偏差に対する第２舵角設定値δγ* の伝達関数であり、δγ* ＝Ｇ１・｛ｍｉｎ（γ１* ，γ２* ）−γ｝の関係と演算した偏差｛ｍｉｎ（γ１* ，γ２* ）−γ｝とから第２舵角設定値δγ* が求められる。その伝達関数Ｇ１は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインをＫａ、ラプラス演算子をｓ、時定数をＴａとして、Ｇ１＝Ｋａ〔１＋１／（Ｔａ・ｓ）〕になる。そのゲインＫａ及び時定数Ｔａは最適な制御を行えるように調整される。すなわち、制御装置２０は、その偏差｛ｍｉｎ（γ１* ，γ２* ）−γ｝と第２舵角設定値δγ* との間の予め定められた関係を表す伝達関数Ｇ１を記憶し、その関係に基づき演算した偏差｛ｍｉｎ（γ１* ，γ２* ）−γ｝に応じた第２舵角設定値δγ* を演算する。
【００２４】
Ｇ２は、上記演算した第１舵角設定値δａ* と第２舵角設定値δγ* との和である目標舵角δ* から検出した舵角δを差し引いた偏差に対する操舵用アクチュエータＭの目標駆動電流ｉｍ* の伝達関数である。すなわち、ｉｍ* ＝Ｇ２・（δａ* ＋δγ* −δ）の関係と、演算した第１舵角設定値δａ* と第２舵角設定値δγ* 、および検出した舵角δとから目標駆動電流ｉｍ* が求められる。その伝達関数Ｇ２は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインをＫｂ、ラプラス演算子をｓ、時定数をＴｂとして、Ｇ２＝Ｋｂ〔１＋１／（Ｔｂ・ｓ）〕になる。そのゲインＫｂ及び時定数Ｔｂは最適な制御を行えるように調整される。すなわち制御装置２０は、第１舵角設定値δａ* と第２舵角設定値δγ* との和である目標舵角δ* から検出した舵角δを差し引いた偏差と目標駆動電流ｉｍ* との間の予め定められた関係を表す伝達関数Ｇ２を記憶し、その関係に基づき、演算した第１舵角設定値δａ* 、第２舵角設定値δγ* と、検出した舵角δとに基づき目標駆動電流ｉｍ* を演算する。その目標駆動電流ｉｍ* に応じてアクチュエータＭが駆動される。これにより、舵角δが目標舵角δ* に対応するように操舵用アクチュエータＭが制御される。
【００２５】
Ｇ３は、上記演算した目標操作トルクＴ* から検出した操作トルクＴを差し引いた偏差に対する反力アクチュエータＲの目標駆動電流ｉｈ* の伝達関数である。すなわち、ｉｈ* ＝Ｇ３・（Ｔ* −Ｔ）の関係と、演算した目標操作トルクＴ* と検出した操作トルクＴとから目標駆動電流ｉｈ* が求められる。その伝達関数Ｇ３は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインをＫｃ、ラプラス演算子をｓ、時定数をＴｃとして、Ｇ３＝Ｋｃ〔１＋１／（Ｔｃ・ｓ）〕になる。そのゲインＫｃおよび時定数Ｔｃは最適な制御を行えるように調整される。すなわち制御装置２０は、目標操作トルクＴ* から検出した操作トルクＴを差し引いた偏差と目標駆動電流ｉｈ* との間の予め定められた関係を表す伝達関数Ｇ３を記憶し、その関係に基づき、演算した目標操作トルクＴ* と、検出した操作トルクＴとに応じた目標駆動電流ｉｈ* を演算する。その目標駆動電流ｉｈ* に応じてアクチュエータＲが駆動される。
【００２６】
Ｇ４は、上記演算した第２目標ヨーレートγ２* から検出したヨーレートγを差し引いた偏差に対する車両の横滑り角βの伝達関数である。すなわち、β＝Ｇ４・（γ２* −γ）の関係と、演算した第２目標ヨーレートγ２* と検出したヨーレートγとから横滑り角βが求められる。図５の（１）に示すようにオーバーステア状態の横滑りした車両１００や、図５の（２）に示すようにアンダーステア状態の横滑りした車両１００において、その車両１００の前後方向に沿う１点鎖線で示す車体中心線と、横滑りがないとした場合に車両１００が進行する破線で示す方向とがなす角を車両の横滑り角βとした場合、横滑り角βは近似的に（Ｇｙ／Ｖ−γ）の時間積分値、すなわち、β＝∫（Ｇｙ／Ｖ−γ）ｄｔにより求められる。また、上記のようにγ２* ＝Ｋ４・Ｇｙ＝Ｇｙ／Ｖであるから、（γ２* −γ）は横滑り角βの微分値ｄβ／ｄｔとなる。よって本実施形態では、（γ２* −γ）の積分値が横滑り角βとなるように、ラプラス演算子をｓとして、Ｇ４＝１／ｓとしている。すなわち制御装置２０は、第２目標ヨーレートγ２* から検出したヨーレートγを差し引いた偏差と横滑り角βとの間の予め定められた関係を表す伝達関数Ｇ４を記憶し、その関係に基づき、演算した第２目標ヨーレートγ２* と、検出したヨーレートγとに応じた横滑り角βを演算する。
【００２７】
Ｇ５は、上記演算したｍｉｎ（γ１* ，γ２* ）と検出したヨーレートγとの偏差に対する前後左右車輪４への指示制動用油圧ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４の伝達関数である。各指示制動用油圧ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４は制動圧センサ６１により検出された制動用油圧との偏差として求められる。各指示制動用油圧ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４の相対比率は検出された各車輪４の車輪速ωに応じて定められる。ΔＰ＝Ｇ５・｛ｍｉｎ（γ１* ，γ２* ）−γ｝の関係に基づき、演算したｍｉｎ（γ１* ，γ２* ）と、検出したヨーレートγと制動用油圧と車輪速ωとから指示制動用油圧ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４が求められる。その伝達関数Ｇ５は、従来の目標ヨーレートと検出ヨーレートとの偏差をなくすように車両の制動圧を制御する場合と同様にして定めることができる。すなわち制御装置６０は、その｛ｍｉｎ（γ１* ，γ２* ）−γ｝と指示制動用油圧ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４と制動用油圧と車輪速ωとの間の予め定められた関係を表す伝達関数Ｇ５を記憶し、その関係に基づき、演算したｍｉｎ（γ１* ，γ２* ）と、検出したヨーレートγと制動油圧と車輪速ωとに応じた指示制動用油圧ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４を演算する。その指示制動用油圧ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４に応じた制動用油圧指示信号が印可されることで、制動用油圧制御ユニットＢは制動用油圧を発生させ、各ブレーキ装置５４が各車輪４に制動力を作用させる。これにより、第１目標ヨーレートγ１* と第２目標ヨーレートγ２* の中で絶対値が小さい方の目標ヨーレートとヨーレートγとの偏差を打ち消すように、前後左右の車輪４の制動力を制御できる。
さらに制御装置６０は、上記演算された横滑り角βの符号から車両１００の横滑り方向を判断し、その判断に基づき、演算した指示制動用油圧ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４に基づき作用する制動力により、その横滑りが助長されるか否かを判断する。例えば、右側前後車輪の制動力が左側前後車輪の制動力よりも大きい場合、車両１００は右旋回しようとするため、横滑り方向が右方向である場合は横滑りが助長される。そのように横滑りが助長される場合は、車両１００の挙動が不安定になることがないように、制御装置６０は制動用油圧指示信号を出力することがないものとされている。
【００２８】
Ｇ６は、上記演算した第１目標ヨーレートγ１* と検出したヨーレートγとの偏差に対するスロットルバルブ駆動用アクチュエータＥの目標駆動電流ｉｅ* の伝達関数である。すなわち、ｉｅ* ＝Ｇ６・（γ１* −γ）の関係と、演算した第１目標ヨーレートγ１* と、検出したヨーレートγとから目標駆動電流ｉｅ* が求められる。その伝達関数Ｇ６は、例えばＰＩ制御を行う場合、ゲインをＫｅ、ラプラス演算子をｓ、時定数をＴｅとして、Ｇ６＝Ｋｅ〔１＋１／（Ｔｅ・ｓ）〕になる。そのゲインＫｅ及び時定数Ｔｅは最適な制御を行えるように調整される。すなわち制御装置６０は、その偏差（γ１* −γ）と目標駆動電流ｉｅ* との間の予め定められた関係を表す伝達関数Ｇ６を記憶し、その関係に基づき、演算した第１目標ヨーレートγ１* と検出したヨーレートγとの偏差に応じた目標駆動電流ｉｅ* を演算する。その目標駆動電流ｉｅ* に応じた信号によりスロットルバルブ駆動用アクチュエータＥが駆動される。これにより、その第１目標ヨーレートγ１* とヨーレートγとの偏差を打ち消すように車両１００の走行系動力発生用エンジンの出力が制御される。
【００２９】
図６、図７のフローチャートを参照して上記操舵装置の制御手順を説明する。
まず、各センサ１１〜１６、６１、６２による操作角δｈ、操作トルクＴ、舵角δ、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγ、車速Ｖ、制動用油圧、車輪速ωの検出データが読み込まれる（ステップ１）。次に、操作角δｈに応じてゲインＫ２に基づき求められる目標操作トルクＴ* から、操作トルクＴを差し引いた偏差が零になるように、伝達関数Ｇ３に基づき反力アクチュエータＲの目標駆動電流ｉｈ* が求められる（ステップ２）。その目標駆動電流ｉｈ* が印加されることで反力アクチュエータＲが駆動される。次に、操作角δｈと車速Ｖに応じゲインＫ１に基づき第１舵角設定値δａ* が求められる（ステップ３）。その第１舵角設定値δａ* と車速Ｖに応じてゲインＫ３に基づき第１目標ヨーレートγ１* が演算され、横加速度Ｇｙと車速Ｖに応じてゲインＫ４に基づき第２目標ヨーレートγ２* が演算され（ステップ４）、その第１目標ヨーレートγ１* の絶対値と第２目標ヨーレートγ２* の絶対値とが比較され、その小さい方のヨーレートの目標値ｍｉｎ（γ１* ，γ２* ）とヨーレートγとの偏差が演算される（ステップ５）。その偏差と伝達関数Ｇ１とに応じて第２舵角設定値δγ* が演算される（ステップ６）。その第１舵角設定値δａ* と第２舵角設定値δγ* との和から求められる目標舵角δ* から舵角δを差し引いた偏差が零になるように、伝達関数Ｇ２に基づき操舵用アクチュエータＭの目標駆動電流ｉｍ* が求められる（ステップ７）。その目標駆動電流ｉｍ* が印加されることで操舵用アクチュエータＭが舵角変化を生じるように制御される。次に、その第２目標ヨーレートγ２* からヨーレートγを差し引いた偏差に応じて伝達関数Ｇ４に基づき横滑り角βが演算され（ステップ８）、上記ｍｉｎ（γ１* ，γ２* ）とヨーレートγとの偏差と車輪速ωと制動用油圧とに応じて伝達関数Ｇ５に基づき指示制動用油圧ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４が求められる（ステップ９）。その演算された横滑り角βの符号から判断される方向の車両１００の横滑り方向が、その演算した指示制動用油圧ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４に基づき作用する制動力により助長されるか否かが判断される（ステップ１０）。その横滑りが助長されない場合、その指示制動用油圧ΔＰに応じた制動用油圧指示信号が印可されることで、制動用油圧制御ユニットＢは制動力変化により車両挙動が安定化するように制動力を制御する（ステップ１１）。その横滑りが助長される場合は制動用油圧指示信号を出力することがないものとされる。次に、その第１目標ヨーレートγ１* からヨーレートγを差し引いた偏差に応じて伝達関数Ｇ６に基づきスロットルバルブ駆動用アクチュエータＥの目標駆動電流ｉｅ* が求められる（ステップ１２）。その目標駆動電流ｉｅ* が印加されることで、スロットルバルブ駆動用アクチュエータＥはエンジン出力変化により車両挙動が安定化するようにスロットルバルブの開度を変化させる。次に、制御を終了するか否かを判断し（ステップ１３）、終了しない場合はステップ１に戻る。その終了判断は、例えば車両の始動用キースイッチがオンか否かにより判断できる。
【００３０】
上記実施形態によれば、ステアリングホイール１を操作しても路面と車輪４との間の摩擦係数の低下によりヨーレートγが変化しない場合、操作角δｈと車速Ｖに対応する第１目標ヨーレートγ１* は、検出した横加速度Ｇｙと車速Ｖとに対応する第２目標ヨーレートγ２* よりも大きくなる。この場合、その第１目標ヨーレートγ１* と第２目標ヨーレートγ２* の中で絶対値が小さい方の第２目標ヨーレートγ２* と検出ヨーレートγとの偏差に応じて第２舵角設定値δγ* が演算される。すなわち、その第２舵角設定値δγ* は実際の車両挙動を反映したものとなる。よって、その第２舵角設定値δγ* と、検出された操作角δｈと車速Ｖとに応じた第１舵角設定値δａ* との和を目標舵角δ* とすることで、舵角の発散を防止して車両挙動の安定化を図ることができる。
また、そのような路面と車輪４との間の摩擦係数の低下がなく、第１目標ヨーレートγ１* が第２目標ヨーレートγ２* よりも小さくなる場合、第２舵角設定値δγ* は、第１目標ヨーレートγ１* と検出されたヨーレートγとの偏差に応じて演算されるので、操作角δｈと車速Ｖとを反映したものとなる。よって、その第２舵角設定値δγ* と、検出された操作角δｈと車速Ｖとに応じた第１舵角設定値δａ* との和を目標舵角δ* とすることで、その操作角δｈと車速Ｖとに応じて車両挙動を最適に変化させることができる。
また、舵角と車両の制動力は、共に第１目標ヨーレートγ１* と第２目標ヨーレートγ２* の中で絶対値が小さい方の目標ヨーレートと検出されたヨーレートγとの偏差を打ち消すように制御されるので、それぞれの制御が互いに干渉するのを防止できる。
さらに、路面と車輪４との間の摩擦係数の低下により車両挙動が不安定になり易い場合、第１目標ヨーレートγ１* は第２目標ヨーレートγ２* よりも大きくなるので、その第１目標ヨーレートγ１* と検出ヨーレートγとの偏差は、第２目標ヨーレートγ２* と検出ヨーレートγとの偏差よりも大きくなる。その大きな偏差が打ち消されるようにスロットルバルブ駆動用アクチュエータＥを駆動してエンジン出力を制御することで、そのエンジン出力の抑制量は大きくなる。これにより、路面と車輪４との間の摩擦係数が低下する場合に、エンジン出力の抑制量を大きくして車両挙動の安定化を図ることができる。
【００３１】
本発明は上記実施形態や各変形例に限定されない。例えば、操作角δｈに代えて操作トルクＴが操作量に対応するものとし、第１舵角設定値δａ* と検出操作トルクＴと車速Ｖとの間の関係を予め定めて記憶し、その関係に基づき検出操作トルクＴと車速Ｖとに応じた第１舵角設定値δａ* を演算するようにしてもよい。また、第１目標ヨーレートγ１* と第２目標ヨーレートγ２* の中で絶対値が小さい方の目標ヨーレートと検出したヨーレートγとの偏差を打ち消すように、車輪の制動力だけでなく車輪の駆動力を制御したり、あるいは制動力に代えて車輪の駆動力を制御するようにしてもよい。また、操舵用アクチュエータＭとして上記のような電動アクチュエータに代えて油圧アクチュエータを用いてもよく、この場合、その油圧アクチュエータを駆動する油圧を制動用油圧制御ユニットＢにより発生させ、車輪４の制動用油圧と発生源を共用することで、車両全体のシステムを簡単化し、エネルギー効率を向上し、実用的な車両姿勢制御システムにできる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、ステアバイワイヤシステムを採用した車両において、路面と車輪との間の摩擦係数が低下した場合に、舵角が発散することがなく、また、車輪の制動力、駆動力の制御と干渉することがないように操舵用アクチュエータを制御でき、さらに、走行系動力発生用エンジンの出力を制御することで車両挙動の安定化を効果的に図ることができる車両用操舵装置を提供できる。
【００３３】
【他の技術の開示】
ステアリングホイールと車輪とが機械的に連結された車両においては、助手席や後部座席の乗員は、ドライバーによるステアリングホイールの操作の遅れやミスに気付いたとしても、ステアリングホイールの操作はドライバーに委ねるしかなく、事故等を未然に防ぐことができなかった。また、未熟なドライバーにとっては、後進時のステアリングホイールの操作は難しく、しばしば接触事故を引き起こす結果となっているが、同乗者はドライバーの補助をすることができなかった。
そこで、運転席の乗員によるステアリングホイールの操作に応じて制御装置により制御される操舵用アクチュエータの動きを、そのステアリングホイールを車輪に機械的に連結することなく、その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達するステアバイワイヤシステムを採用した車両において、そのステアリングホイールとは別に、助手席や後部座席の乗員により操作可能な補助ステアリングホイールを設け、その補助ステアリングホイールの操作に応じて操舵用アクチュエータを制御装置により制御可能にすることが考えられる。この場合、その制御装置に、ステアリングホイールの操作と補助ステアリングホイールの操作の中の何れを優先するかを選択するためのスイッチを接続したり、あるいは、ステアリングホイールと補助ステアリングホイールの操作速度や操作トルク等に基づき操舵の緊急性を判断する機能を持たせ、そのスイッチ操作により選択された側の操作や緊急性の高い側の操作に応じて操舵用アクチュエータを駆動するようにするのが、実用的な車両姿勢制御システムを提供する上で好ましい。
【００３４】
従来、車両にアクティブサスペンションシステムを搭載することでローリングやピッチングを抑制して走行時における安定性を向上することが行われている。しかし、アクティブサスペンションシステムは高価であるため高級車にしか搭載されていない。そのようなアクティブサスペンションシステムを搭載していない車両、特に車高が大きく重心位置が高いＲＶ車などでは、ワインディングロード等の走行中における車体の遠心方向への傾きが大きくなり、タイヤのグリップ力が低下して走行時における安定性が低下し、ドライバーも遠心方向に傾くために運転し難くなるという問題がある。
そこで、ステアリングホイールの操作に応じて制御装置により制御される操舵用アクチュエータの動きを、そのステアリングホイールを車輪に機械的に連結することなく、その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達するステアバイワイヤシステム、ブレーキペダルの操作に応じて制御装置により制御される制動用油圧発生装置により、そのブレーキペダルを制動用油圧発生装置に配管接続することなく、車輪の制動用油圧を発生させるブレーキバイワイヤシステム、アクセルペダルの操作に応じて制御装置により制御されるエンジンにより、そのアクセルペダルをエンジンに機械的に接続することなく、車輪の駆動用出力を発生させるアクセルバイワイヤシステムを採用した車両において、図８に示すように、ステアリングホイールＨ、ブレーキペダル、アクセルペダルが配置されるボディ１０１が、操舵用アクチュエータ、制動用油圧発生装置、エンジンが配置されるシャーシー１０２に対して、ガイドレール１０３を介してロール回転自在になるように構成し、そのボディ１０１側に重心Ｇを配置する。これにより、ボディ１０１がローリングしても車輪１０４それぞれに作用する荷重は殆ど変化せず、タイヤのグリップ力低下を防止でき、また、ドライバーの遠心方向への傾きを防止できるので、簡単で安価な構成により走行時における安定性を向上できると共に運転し易い車両を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の操舵装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の操舵装置の制御ブロック図
【図３】操作角に対する第１舵角設定値のゲインと車速との関係を示す図
【図４】定常円旋回状態の車両状態を示す図
【図５】（１）はオーバーステア状態の横滑りした車両を示す図、（２）はアンダーステア状態の横滑りした車両を示す図
【図６】本発明の実施形態の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【図７】本発明の実施形態の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【図８】シャーシーに対してボディがロール回転自在に構成された車両を示す図
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
３  ステアリングギヤ
４  車輪
１１  角度センサ
１３  舵角センサ
１４  速度センサ
１５  横加速度センサ
１６  ヨーレートセンサ
２０  ステアリング系制御装置
６０  走行系制御装置
１００  車両
Ｂ  制動用油圧制御ユニット
Ｅ  スロットルバルブ駆動用アクチュエータ
Ｍ  操舵用アクチュエータ
【図１】
0003650714.tif 000002
【図２】
0003650714.tif 000003
【図３】
0003650714.tif 000004
【図４】
0003650714.tif 000005
【図５】
0003650714.tif 000006
【図６】
0003650714.tif 000007
【図７】
0003650714.tif 000008
【図８】
0003650714.tif 000009