(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールと操舵輪との間の操舵系に設けられ前記ステアリングホイールに対し相対的に前記操舵輪を補助転舵し自動操舵する補助転舵手段と、前記操舵系に設けられ前記操舵輪の転舵を補助する補助転舵力を発生する補助転舵力発生手段と、前記補助転舵手段及び前記補助転舵力発生手段を制御する制御手段とを有するセミステアバイワイヤ式の車輌用自動操舵装置にして、前記制御手段は前記補助転舵手段の目標補助転舵量を演算する目標補助転舵量演算手段と、前記操舵系のトルクを検出する手段と、前記検出されたトルクに基づき前記ステアリングホイールに作用するトルクを非自動操舵時の目標トルクに制御するための第一の目標補助転舵力を演算する第一の目標補助転舵力演算手段と、前記目標補助転舵量及び車輌の走行状態に基づき前記ステアリングホイールに作用するトルクを自動操舵時の目標トルクに制御するための第二の目標補助転舵力を演算する第二の目標補助転舵力演算手段と、前記第一及び第二の目標補助転舵力の重み和として最終目標補助転舵力を演算する最終目標補助転舵力演算手段と、前記目標補助転舵量に基づいて前記補助転舵手段を制御する補助転舵制御手段と、前記最終目標補助転舵力に基づいて前記補助転舵力発生手段を制御する補助転舵力制御手段と、自動操舵時には非自動操舵時に比して前記第一の目標補助転舵力の重みを小さくすると共に前記第二の目標補助転舵力の重みを大きくする重み制御手段とを有することを特徴とする車輌用自動操舵装置。
【請求項２】
前記重み制御手段は非自動操舵時には前記第二の目標補助転舵力の重みを０に設定し、自動操舵時には前記第一の目標補助転舵力の重みを０に設定し、非自動操舵時と自動操舵時との間の変化時には前記第一及び第二の目標補助転舵力の重みを徐々に変化させることを特徴とする請求項１に記載の車輌用自動操舵装置。
【請求項３】
前記制御手段は前記操舵輪が路面より受けるセルフアライニングトルクを求める手段を有し、前記重み制御手段はセルフアライニングトルクの大きさが大きいほど前記第一及び第二の目標補助転舵力の重みの変化勾配を小さくすることを特徴とする請求項２に記載の車輌用自動操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車輌の操舵装置に係り、更に詳細には必要に応じて操舵輪を自動的に操舵する自動操舵装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開平１１−７８９４９号公報に記載されている如く、電動式パワーステアリング装置の電動機の駆動トルクにより、運転者による操舵時に操舵アシストを行うと共に、必要に応じてステアリングホイールに対し相対的に操舵輪を転舵して自動操舵を行うよう構成された電動式パワーステアリング装置が従来より知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公開公報に記載された電動式パワーステアリング装置によれば、一つの電動機により操舵アシストを行うと共に必要に応じて自動操舵を行うことができるが、電動式パワーステアリング装置が操舵輪を転舵する際に発生する反力トルクがステアリングホイールに伝達されること及びこれに起因して運転者が違和感を感じることを防止することが困難であり、また運転者による操舵と自動操舵との間に操舵モードが変化する際に運転者がステアリングホイールより感じるトルクが急激に変化するという問題がある。
【０００４】
この問題を解消すべく、例えば特開平５−７７７７５１号公報に記載されている如く、ステアリングホイールと操舵輪との間の操舵系に設けられ、ステアリングホイールに対し相対的に操舵輪を転舵駆動する転舵駆動手段としての伝達比可変装置（転舵角可変機構）と、操舵系に設けられた操舵補助力発生手段としての動力操舵装置とを有し、伝達比可変装置によって操舵輪を転舵駆動することにより操舵輪を自動操舵すると共に、自動操舵時に伝達比可変装置により発生される反力トルクを動力操舵装置による操舵補助力により打ち消すよう構成された自動操舵装置が従来より知られている。
【０００５】
しかしこの種の自動操舵装置に於いては、自動操舵時に伝達比可変装置により発生される反力トルクを正確に推定することが困難であるため、動力操舵装置による操舵補助力によって反力トルクを正確に打ち消すことが困難であり、そのため運転者が違和感を感じることを効果的に防止することが困難であり、また運転者による操舵と自動操舵との間に操舵モードが変化する際に運転者がステアリングホイールより感じるトルクが変化することを効果的に防止することも困難である。
【０００６】
本発明は、ステアリングホイールと操舵輪との間の操舵系に設けられステアリングホイールに対し相対的に操舵輪を補助転舵する補助転舵手段と、操舵系に設けられ操舵輪の転舵を補助する補助転舵力を発生する補助転舵力発生手段とを有するセミステアバイワイヤ式の車輌用自動操舵装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、自動操舵時にはステアリングホイールに作用するトルクが自動操舵時の目標トルクになるよう補助転舵力発生手段を制御することにより、自動操舵時に運転者が違和感を感じることを効果的に防止すると共に、運転者による操舵と自動操舵との間に操舵モードが変化する際に運転者がステアリングホイールより感じるトルクの変化を効果的に低減することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ちステアリングホイールと操舵輪との間の操舵系に設けられ前記ステアリングホイールに対し相対的に前記操舵輪を補助転舵し自動操舵する補助転舵手段と、前記操舵系に設けられ前記操舵輪の転舵を補助する補助転舵力を発生する補助転舵力発生手段と、前記補助転舵手段及び前記補助転舵力発生手段を制御する制御手段とを有するセミステアバイワイヤ式の車輌用自動操舵装置にして、前記制御手段は前記補助転舵手段の目標補助転舵量を演算する目標補助転舵量演算手段と、前記操舵系のトルクを検出する手段と、前記検出されたトルクに基づき前記ステアリングホイールに作用するトルクを非自動操舵時の目標トルクに制御するための第一の目標補助転舵力を演算する第一の目標補助転舵力演算手段と、前記目標補助転舵量及び車輌の走行状態に基づき前記ステアリングホイールに作用するトルクを自動操舵時の目標トルクに制御するための第二の目標補助転舵力を演算する第二の目標補助転舵力演算手段と、前記第一及び第二の目標補助転舵力の重み和として最終目標補助転舵力を演算する最終目標補助転舵力演算手段と、前記目標補助転舵量に基づいて前記補助転舵手段を制御する補助転舵制御手段と、前記最終目標補助転舵力に基づいて前記補助転舵力発生手段を制御する補助転舵力制御手段と、自動操舵時には非自動操舵時に比して前記第一の目標補助転舵力の重みを小さくすると共に前記第二の目標補助転舵力の重みを大きくする重み制御手段とを有することを特徴とする車輌用自動操舵装置によって達成される。
【０００８】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記重み制御手段は非自動操舵時には前記第二の目標補助転舵力の重みを０に設定し、自動操舵時には前記第一の目標補助転舵力の重みを０に設定し、非自動操舵時と自動操舵時との間の変化時には前記第一及び第二の目標補助転舵力の重みを徐々に変化させるよう構成される（請求項２の構成）。
【０００９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項２の構成に於いて、前記制御手段は前記操舵輪が路面より受けるセルフアライニングトルクを求める手段を有し、前記重み制御手段はセルフアライニングトルクの大きさが大きいほど前記第一及び第二の目標補助転舵力の重みの変化勾配を小さくするよう構成される（請求項３の構成）。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１の構成によれば、検出された操舵系のトルクに基づきステアリングホイールに作用するトルクを非自動操舵時の目標トルクに制御するための第一の目標補助転舵力が演算され、補助転舵手段の目標補助転舵量及び車輌の走行状態に基づきステアリングホイールに作用するトルクを自動操舵時の目標トルクに制御するための第二の目標補助転舵力が演算され、第一及び第二の目標補助転舵力の重み和として最終目標補助転舵力が演算され、目標補助転舵量に基づいて補助転舵手段が制御されると共に、最終目標補助転舵力に基づいて補助転舵力発生手段が制御され、自動操舵時には非自動操舵時に比して第一の目標補助転舵力の重みを小さくされると共に第二の目標補助転舵力の重みが大きくされるので、非自動操舵時にはステアリングホイールに作用するトルクを非自動操舵時の目標トルクに近い値に制御し、自動操舵時にはステアリングホイールに作用するトルクを自動操舵時の目標トルクに近い値に制御することができ、従って自動操舵時の目標トルクを補助転舵手段の目標補助転舵量及び車輌の走行状態に基づいて適宜に設定することにより、自動操舵時に運転者が違和感を感じることを効果的に防止することができる。
【００１１】
特に上記請求項２の構成によれば、非自動操舵時には第二の目標補助転舵力の重みが０に設定され、自動操舵時には第一の目標補助転舵力の重みが０に設定され、非自動操舵時と自動操舵時との間の変化時には第一及び第二の目標補助転舵力の重みが徐々に変化されるので、運転者による操舵と自動操舵との間に操舵モードが変化する際に運転者がステアリングホイールより感じるトルクの変化を効果的に低減することができる。
【００１２】
また一般に、上記請求項１の構成に従って補助転舵力発生手段が制御される場合には、操舵輪が路面より受けるセルフアライニングトルクの大きさが大きいほど自動操舵と非自動操舵との間に操舵モードが変化する際に運転者がステアリングホイールより感じるトルクの変化が大きくなる。
【００１３】
上記請求項３の構成によれば、操舵輪が路面より受けるセルフアライニングトルクが求められ、セルフアライニングトルクの大きさが大きいほど第一及び第二の目標補助転舵力の重みの変化勾配が小さくされるので、セルフアライニングトルクの大きさが大きいほど自動操舵と非自動操舵との間に操舵モードが変化する際に於ける第一及び第二の目標補助転舵力の重みの変化がゆっくりと行われるので、セルフアライニングトルクの大きさに拘わらず自動操舵と非自動操舵との間に操舵モードが変化する際に運転者がステアリングホイールより感じるトルクが急激に変化することを確実に且つ効果的に低減することができる。
【００１４】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、制御手段は操舵輪のセルフアライニングトルクを求める手段と、運転者の操舵状況を検出する手段とを有し、第二の目標補助転舵力演算手段は補助転舵手段が目標補助転舵量に基づいて操舵輪を補助転舵し自動操舵する際の反力がステアリングホイールに作用することを防止する力と、セルフアライニングトルクを相殺してセルフアライニングトルクがステアリングホイールへ伝達されることを防止する力と、運転者の操舵状況に応じて発生することが望ましい操舵トルクを発生させる力とに基づき第二の目標補助転舵力を演算するよう構成される（好ましい態様１）。
【００１５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様２の構成に於いて、運転者の操舵状況を検出する手段は操舵角を検出する手段であり、第二の目標補助転舵力演算手段は操舵角に基づき運転者の操舵状況に応じて発生することが望ましい操舵トルクを発生させる力を演算するよう構成される（好ましい態様２）。
【００１６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、重み制御手段は目標補助転舵量に基づいて自動操舵時であるか非自動操舵時であるかを判定するよう構成される（好ましい態様３）。
【００１７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の何れかの構成に於いて、第一の目標補助転舵力の重み及び第二の目標補助転舵力の重みの和は一定であるよう構成される（好ましい態様４）。
【００１８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、第一の目標補助転舵力の重み及び第二の目標補助転舵力の重みの和は一定であり、重み制御手段は目標補助転舵量の大きさが大きくなるにつれて第二の目標補助転舵力の重みが漸次大きくなるよう、目標補助転舵量の大きさに応じて第二の目標補助転舵力の重みを可変設定するよう構成される（好ましい態様５）。
【００１９】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、第一の目標補助転舵力の重み及び第二の目標補助転舵力の重みの和は一定であり、重み制御手段は操舵輪が路面より受ける力に起因するセルフアライニングトルクを検出する手段を有し、目標補助転舵量の大きさが大きくなるにつれて第二の目標補助転舵力の重みが漸次大きくなるよう、目標補助転舵量の大きさに応じて第二の目標補助転舵力の重みを可変設定すると共に、セルフアライニングトルクの大きさが大きいほど目標補助転舵量の変化量に対する第二の目標補助転舵力の重みの変化量の大きさが小さくなるよう、セルフアライニングトルクの大きさに応じて第二の目標補助転舵力の重みを可変設定するよう構成される（好ましい態様６）。
【００２０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、補助転舵力発生手段は補助転舵手段と操舵輪との間の操舵系に設けられるよう構成される（好ましい態様７）。
【００２１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様７の構成に於いて、操舵系はステアリングホイールに連結された第一のステアリングシャフト及び第二のステアリングシャフトを含み、補助転舵手段は第一及び第二のステアリングシャフトの一方に連結されたハウジングと第一及び第二のステアリングシャフトの他方に連結されハウジングに対し相対回転する回転子とを有する補助転舵用電動機を含み、第一のステアリングシャフトに対し相対的に第二のステアリングシャフトを回転駆動するよう構成される（好ましい態様８）。
【００２２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様８の構成に於いて、目標補助転舵量演算手段は第一のステアリングシャフトに対する第二のステアリングシャフトの目標相対回転角度として補助転舵手段の目標補助転舵量を演算するよう構成される（好ましい態様９）。
【００２３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、転舵力発生手段は電動式パワーステアリング装置であるよう構成される（好ましい態様１０）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２５】
図１は転舵角可変装置及び電動式パワーステアリング装置を備えたセミステアバイワイヤ式の車輌に適用された本発明による車輌用自動操舵装置の一つの実施形態を示す概略構成図である。
【００２６】
図１に於て、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ車輌の左右の後輪を示している。操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型の電動式パワーステアリング装置１６によりラックバー１８及びタイロッド２０L及び２０Rを介して転舵される。
【００２７】
図示の実施形態に於いては、電動式パワーステアリング装置１６はラック同軸型の電動式パワーステアリング装置であり、電動機２２と、電動機２２の回転トルクをラックバー１８の往復動方向の力に変換する例えばボールねじ式の変換機構２４とを有し、ハウジング２６に対し相対的にラックバー１８を駆動する補助転舵力を発生することにより、運転者の操舵負担を軽減する補助転舵力発生手段として機能する。尚補助転舵力発生手段は当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよく、また後述の転舵角可変装置３０より左右前輪側に於いて補助転舵力を発生することが好ましいが、転舵角可変装置３０よりステアリングホイール１４の側に於いて補助転舵力を発生するよう配設されてもよい。
【００２８】
ステアリングホイール１４は第一のステアリングシャフトとしてのアッパステアリングシャフト２８Ａ、転舵角可変装置３０、第二のステアリングシャフトとしてのロアステアリングシャフト２８Ｂ、ジョイント３２を介して電動式パワーステアリング装置１６のピニオンシャフト３４に駆動接続されている。図示の実施形態に於いては、転舵角可変装置３０はハウジング３６Ａの側にてアッパステアリングシャフト２８Ａの下端に連結され、回転子３６Ｂの側にてロアステアリングシャフト２８Ｂの上端に連結された補助転舵駆動用の電動機３６を含んでいる。
【００２９】
かくして転舵角可変装置３０は第一のステアリングシャフトに対し相対的に第二のステアリングシャフトを回転駆動することにより、操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRをステアリングホイール１４に対し相対的に補助転舵駆動する補助転舵手段として機能する。
【００３０】
特に転舵角可変装置３０は、通常時にはハウジング３６Ａ及び回転子３６Ｂの相対回転を阻止する保持電流が電動機３６に通電されることにより、アッパステアリングシャフト２２Ａに対するロアステアリングシャフト２２Ｂの相対回転角度（単に相対回転角度という）を０に維持するが、自動操舵時には電動機３６によりアッパステアリングシャフト２２Ａに対し相対的にロアステアリングシャフト２２Ｂを積極的に回転させ、これにより運転者の操舵操作に依存せずに左右の前輪１０FL及び１０FRを自動操舵する。
【００３１】
図示の実施形態に於ては、アッパステアリングシャフト２２Ａには該アッパステアリングシャフトの回転角度を操舵角θsとして検出する操舵角センサ４０及び操舵トルクＴsを検出するトルクセンサ４２が設けられており、ロアステアリングシャフト２２Ｂには該ロアステアリングシャフトの回転角度を左右前輪の実操舵角θaとして検出する操舵角センサ４４が設けられており、これらのセンサの出力は操舵制御装置４６へ供給される。操舵制御装置４６には車速センサ４８により検出された車速Ｖを示す信号及びヨーレートセンサ５０により検出された車輌のヨーレートγを示す信号も入力される。
【００３２】
尚操舵角θaを示す信号及び車速Ｖを示す信号は操舵制御装置４６より転舵角可変装置３０を制御する転舵角可変制御装置５２にも入力され、操舵トルクＴsを示す信号及び車速Ｖを示す信号は操舵制御装置４６より電動式パワーステアリング装置１６を制御する電動パワーステアリング（電動ＰＳ）制御装置５４にも入力される。また操舵角センサ４４により検出される操舵角θaを示す信号は自動操舵完了後に左右の前輪１０FL及び１０FRの直進位置をステアリングホイール１４の中立位置に合せるために使用される。
【００３３】
後述の如く、操舵制御装置４６は車輌の目標ヨーレートγtを演算すると共に、目標ヨーレートγtとヨーレートセンサ５０により検出された車輌のヨーレートγとの偏差Δγを低減するための転舵角可変装置３０の目標補助転舵量としてアッパステアリングシャフト２２Ａに対するロアステアリングシャフト２２Ｂの目標相対回転角度θrを演算し、目標相対回転角度θrを示す指令信号を転舵角可変制御装置５２へ出力する。
【００３４】
また操舵制御装置４６は左右前輪の路面反力によるセルフアライニングトルクＴsatを演算し、操舵角θsに基づきステアリングホイールの目標トルクＴswを演算し、目標相対回転角度θr、セルフアライニングトルクＴsat、目標トルクＴswに基づき自動操舵時の目標トルクＴtcを演算し、目標トルクＴtcに基づき自動操舵時に於ける電動パワーステアリング制御装置５４の電動機２２に対するトルク制御用目標電流Ｉtcを第二の目標補助転舵力に対応する目標電流として演算し、トルク制御用目標電流Ｉtcを示す指令信号を電動パワーステアリング制御装置５４へ出力する。
【００３５】
転舵角可変制御装置５２は運転者による通常操舵時には転舵角可変装置３０の相対回転角度を０に維持し、操舵制御装置４６より目標相対回転角度θrを示す信号が入力されたときには、ロアステアリングシャフト２２Ｂがアッパステアリングシャフト２２Ａに対し相対的に目標相対回転角度θr回転するよう目標相対回転角度θrに基づき転舵角可変装置３０の電動機３６を制御し、これにより左右の前輪１０FL及び１０FRを自動操舵し、車輌のヨーレート偏差Δγを低減して車輌の旋回時の走行安定性を向上させる。
【００３６】
電動パワーステアリング制御装置５４は操舵トルクＴs及び車速Ｖに応じて運転者の操舵負荷を軽減するための電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２に対する補助転舵用目標電流Ｉpsを第一の目標補助転舵力に対応する目標電流として演算し、目標相対回転角度θrに基づきトルク制御用目標電流Ｉtcの重みωを演算し、重みωに基づく補助転舵用目標電流Ｉps及びトルク制御用目標電流Ｉtcの重み和として最終目標電流Ｉtを演算し、最終目標電流Ｉtに基づき電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２を制御する。
【００３７】
特に図示の実施形態に於いては、電動パワーステアリング制御装置５４は補助転舵用目標電流Ｉpsの重みを（１−ω）とし、トルク制御用目標電流Ｉtcの重みをωとして最終目標電流Ｉtを演算し、非自動操舵時には重みωを０に設定し、自動操舵時には重みωを１に設定し、目標相対回転角度θrの大きさが大きいほど重みωが１に近づくよう目標相対回転角度θrの大きさに応じて重みωを可変設定することにより、操舵モードが非自動操舵時と自動操舵時との間に変化する際には重みωを徐々に変化させる。
【００３８】
また電動パワーステアリング制御装置５４はセルフアライニングトルクＴsatの大きさが大きいほど目標相対回転角度θrの変化量に対する重みωの変化量の比を小さくすることにより、セルフアライニングトルクＴsatの大きさが大きいほど操舵モードが非自動操舵時と自動操舵時との間に変化する際に於ける重みωの変化速度を小さくする。
【００３９】
尚図１には詳細に示されていないが、操舵制御装置４６、転舵角可変制御装置５２、電動パワーステアリング制御装置５４はそれぞれＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータ及び駆動回路よりなっていてよい。また操舵角センサ４０及び４４、トルクセンサ４２、ヨーレートセンサ５０はそれぞれ車輌の左旋回方向への操舵の場合を正として操舵角θs及びθa、操舵トルクＴs、ヨーレートγを検出する。
【００４０】
次に図２に示されたフローチャートを参照して図示の実施形態に於いて操舵制御装置４６により達成される目標相対回転角度演算及びトルク制御用目標電流演算ルーチンについて説明する。尚図２に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。
【００４１】
まずステップ１０に於いては操舵角θsを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いては操舵角θsに基づき前輪の実舵角δが演算され、Ｈを車輌のホイールベースとし、Ｋhをスタビリティファクタとして下記の式１に従って車輌の目標ヨーレートγtが演算され、目標ヨーレートγtと検出ヨーレートγとの偏差Δγ（＝γt−γ）が演算される。
γt＝Ｖ・δ／（１＋Ｋh・Ｖ2）Ｈ    ……（１）
【００４２】
ステップ３０に於いてはヨーレート偏差Δγに基づき図３に示されたグラフに対応するマップより転舵角可変装置３０の目標補助転舵量、即ちアッパステアリングシャフト２２Ａに対するロアステアリングシャフト２２Ｂの目標相対回転角度θrが演算される。
【００４３】
ステップ４０に於いては当技術分野に於いて公知のＦｉａｌａモデルに基づく理論式に従って左右の前輪が路面より受ける力に起因するセルフアライニングトルクＴsatが演算される。尚セルフアライニングトルクＴsatは電動式パワーステアリング装置１６のアシストトルクＴapsとピニオン３４又はロアステアリングシャフト２８Ｂに於いて検出されるトルクＴpとの和として演算されてもよく、また例えばタイロッド２０L及び２０Rに於いて検出される軸力に基づき推定されてもよい。
【００４４】
ステップ５０に於いては例えば本願出願人の出願にかかる特開２０００−１０８９１７号公報に記載されている如く、Ｋp、Ｋd、Ｋddをそれぞれ正の定数とし、θsd及びθstdをそれぞれ操舵角θsの微分値及び二階微分値として、操舵角θsに基づくステアリングホイールの目標トルクＴsw（操舵角θsに応じて演出したいトルク）が下記の式２に従って演算される。
Ｔsw＝Ｋpθs＋Ｋdθsd＋Ｋddθstd    ……（２）
【００４５】
ステップ６０に於いてはＩを転舵角可変装置３０の電動機３６等の慣性モーメントとし、Ｃを転舵角可変装置３０等の粘性係数とし、θrd及びθrtdをそれぞれ目標相対回転角度θrの微分値及び二階微分値とし、Ｋsatを正の係数として、下記の式３に従って自動操舵時のステアリングホイールの目標トルクＴtcが演算される。尚下記の式３の第１項及び第２項は転舵角可変装置３０による自動操舵を補助し、自動操舵の反力トルクがステアリングホイールに作用しないようにするためのトルクである。
Ｔtc＝Ｉθrtd＋Ｃθrd＋ＫsatＴsat＋Ｔsw    ……（３）
【００４６】
ステップ７０に於ては目標トルクＴtcを変数として電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２に対する自動操舵時のトルク制御用目標電流Ｉtcを演算する関数をｆ（Ｔtc）として、下記の式４に従って自動操舵時のトルク制御用目標電流Ｉtcが演算される。
Ｉtc＝ｆ（Ｔtc）    ……（４）
【００４７】
ステップ８０に於ては転舵角可変制御装置５２へ目標相対回転角度θrを示す指令信号が送信されると共に、電動パワーステアリング制御装置５４へ目標相対回転角度θrを示す信号、セルフアライニングトルクＴsatを示す信号、自動操舵時のトルク制御用目標電流Ｉtcを示す指令信号が送信される。
【００４８】
尚図には示されていないが、転舵角可変制御装置５２は操舵制御装置４６より目標相対回転角度θrを示す指令信号を受信すると、電動機３６を制御することによりロアステアリングシャフト２２Ｂをアッパステアリングシャフト２２Ａに対し相対的に目標相対回転角度θr回転させ、これにより左右の前輪１０FL及び１０FRを自動操舵する。
【００４９】
次に図４に示されたフローチャートを参照して図示の実施形態に於いて電動パワーステアリング制御装置５４により達成される補助転舵力制御ルーチンについて説明する。尚図４に示されたフローチャートによる制御も図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。
【００５０】
まずステップ１１０に於いてはトルクセンサ４２により検出された操舵トルクＴsを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ１２０に於いては操舵トルクＴs及び車速Ｖに基づき図５に示されたグラフに対応するマップより運転者の操舵負担を軽減するための電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２に対する補助転舵用目標電流Ｉpsが演算される。この場合図５より解る如く、補助転舵用目標電流Ｉpsの大きさは、操舵トルクＴsの大きさが大きいほど大きくなり、同一の操舵トルクＴsについて見て車速Ｖが高いほど小さくなるよう演算される。
【００５１】
ステップ１３０に於いては操舵制御装置４６より送信された目標相対回転角度θrを示す信号、セルフアライニングトルクＴsatを示す信号、自動操舵時のトルク制御用目標電流Ｉtcを示す指令信号の読み込みが行われる。
【００５２】
ステップ１４０に於いては図６に示されている如くセルフアライニングトルクＴsatの絶対値に応じて重みωを演算するためのマップが選択されると共に、選択されたマップより重みωが演算される。この場合図６より解る如く、何れのマップに於いても重みωは目標相対回転角度θrの絶対値が大きくなるにつれて０より漸次１に近づくよう設定される。またセルフアライニングトルクＴsatの絶対値が大きいほど、目標相対回転角度θrの大きさが小さい領域に於ける重みωが小さくなるマップが選択される。
【００５３】
ステップ１５０に於いては下記の式５に従って電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２に対する最終目標電流Ｉtが補助転舵用目標電流Ｉps及び自動操舵時のトルク制御用目標電流Ｉtcの重み和として演算され、ステップ１６０に於いては最終目標電流Ｉtに基づき電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２が制御される。
Ｉt＝（１−ω）Ｉps＋ω・Ｉtc    ……（５）
【００５４】
かくして図示の実施形態によれば、ステップ２０及び３０に於いて車輌のヨーレートγを目標ヨーレートγtにして車輌を安定的に旋回走行させるべく左右前輪を自動操舵するための目標制御量として転舵角可変装置３０の目標補助転舵量、即ちアッパステアリングシャフト２２Ａに対するロアステアリングシャフト２２Ｂの目標相対回転角度θrが演算され、ステップ４０〜６０に於いて目標相対回転角度θrに基づく転舵角可変装置３０の駆動トルク、セルフアライニングトルクＴsat、操舵角θsに基づくステアリングホイールの目標トルクＴswに基づき自動操舵時のステアリングホイールの目標トルクＴtcが演算され、ステップ７０に於て電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２に対する自動操舵時のトルク制御用目標電流Ｉtc、即ち自動操舵時にステアリングホイール１４に作用するトルクを自動操舵時の目標トルクに制御するための第二の目標補助転舵力に対応する目標電流が演算される。
【００５５】
そしてステップ１２０に於いて運転者の操舵負担を軽減するための補助転舵トルクに対応する値として電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２に対する補助転舵用目標電流Ｉps、即ち非自動操舵時にステアリングホイール１４に作用するトルクを非自動操舵時の目標トルクに制御するための第一の目標補助転舵力に対応する目標電流が演算され、ステップ１４０に於いてトルク制御用目標電流Ｉtcの重みωが目標相対回転角度θrの絶対値が大きいほど大きい値になるよう演算され、ステップ１５０に於いて補助転舵用目標電流Ｉps及び自動操舵時のトルク制御用目標電流Ｉtcの重みをそれぞれ（１−ω）及びωとして電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２に対する最終目標電流Ｉtがこれらの目標電流Ｉps及びＩtcの重み和として演算され、ステップ１６０に於いて最終目標電流Ｉtに基づき電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２が制御される。
【００５６】
この場合自動操舵時のステアリングホイールの目標トルクＴtcは、上述の式３に従って、転舵角可変装置３０による自動操舵を補助しステアリングホイール１４に自動操舵の反力が作用することを防止するトルク（Ｉθrtd＋Ｃθrd）、左右前輪のセルフアライニングトルクに起因してステアリングホイール１４に作用するトルクを相殺するトルク（ＫsatＴsat）、操舵角θsに応じて演出したいトルク（Ｔsw）の和として演算され、補助転舵用目標電流Ｉpsは目標トルクＴtcに基づき演算される。
【００５７】
上記トルク（Ｉθrtd＋Ｃθrd）は自動操舵の反力トルクがステアリングホイール１４に作用することを防止し、トルク（ＫsatＴsat）は自動操舵時に左右前輪の実際の転舵角に応じて発生するセルフアライニングトルクがステアリングホイール１４に作用することを防止し、トルク（Ｔsw）は操舵角θs、即ち運転者のステアリングホイール１４の操作に応じて演出したいトルクをステアリングホイール１４に与えるので、自動操舵時に自動操舵の反力ステアリングホイール１４に作用すること及び左右前輪の実際の転舵角が操舵角θsに対応せず実際のセルフアライニングトルクが操舵角θsに対応するセルフアライニングトルクとは異なることに起因して運転者が違和感を感じることを効果的に防止することができる。
【００５８】
特に図示の実施形態によれば、操舵モードが非自動操舵より自動操舵へ変化する際には、目標相対回転角度θrの絶対値の増大につれて補助転舵用目標電流Ｉpsの重み（１−ω）が１より漸次減少すると共にトルク制御用目標電流Ｉtcの重みωが０より漸次増大し、操舵モードが自動操舵より非自動操舵へ変化する際には、目標相対回転角度θrの絶対値の減少につれてトルク制御用目標電流Ｉtcの重みωが１より漸次減少すると共に補助転舵用目標電流Ｉpsの重み（１−ω）が０より漸次増大するので、操舵モードが非自動操舵と自動操舵との間に変化する際に電動式パワーステアリング装置１６の補助転舵力が急激に変化すること及びこれに起因して運転者が違和感を感じることを確実に且つ効果的に防止することができる。
【００５９】
また図示の実施形態によれば、セルフアライニングトルクＴsatの絶対値が大きいほど、目標相対回転角度θrの大きさが小さい領域に於ける重みωが小さくなるマップが選択されるので、セルフアライニングトルクＴsatの絶対値が大きく操舵輪が受ける路面反力が高いほど操舵モードが非自動操舵と自動操舵との間に変化する際に於ける補助転舵用目標電流Ｉps及びトルク制御用目標電流Ｉtcの重みの変化が穏やかになり、従って操舵モードが非自動操舵と自動操舵との間に変化する際に最終目標電流Ｉtが急激に変化しステアリングホイール１４に作用するトルクが急激に変化することに起因して運転者が違和感を感じることを確実に且つ効果的に防止することができる。
【００６０】
また前述の特開平５−７７７７５１号公報に記載されている如く、補助転舵力発生手段が補助転舵手段としての転舵角可変装置３０に対しステアリングホイール１４の側に設けられている場合には、補助転舵力発生手段の補助転舵力により操舵アシストも行おうとすると、補助転舵力は転舵角可変装置３０を介して操舵輪へ伝達されなければならず、転舵角可変装置に比較的大きい負荷がかかるため、転舵角可変装置は高強度のものでなければならず、転舵角可変装置として小型の歯車装置を使用することができず、また操舵系を小型化することができない。またこの問題を解消しようとすると、転舵角可変装置３０に対しステアリングホイール１４の側に設けられる補助転舵力発生手段に加えて転舵角可変装置に対し操舵輪の側に操舵アシスト用の補助転舵力発生手段が設けられなければならない。
【００６１】
図示の実施形態によれば、補助転舵力発生手段としての電動式パワーステアリング装置１６は補助転舵手段としての転舵角可変装置３０に対し操舵輪の側に設けられているので、補助転舵手段に対しステアリングホイールの側に他の補助転舵力発生手段を設ける必要がなく、電動式パワーステアリング装置１６を非自動操舵時には操舵アシストトルクを発生するための手段として機能させ、自動操舵時には転舵角可変装置３０と共働して操舵輪を自動操舵すると共にステアリングホイールに作用するトルクを目標トルクに制御するための手段として機能させることができる。
【００６２】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００６３】
例えば上述の実施形態に於いては、自動操舵時の第二の目標補助転舵力に対応するステアリングホイールの目標トルクＴtcは上述の式３に従って演算されるようになっているが、目標補助転舵量及び車輌の走行状態に基づきステアリングホイールに作用するトルクを自動操舵時の目標トルクに制御するための第二の目標補助転舵力に対応する目標電流として演算される限り、好ましくは目標補助転舵量に基づいて操舵輪を補助転舵し自動操舵する際の反力がステアリングホイールに作用することを防止する力と、セルフアライニングトルクを相殺してセルフアライニングトルクがステアリングホイールへ伝達されることを防止する力と、運転者の操舵状況に応じて発生することが望ましい操舵トルクを発生させる力とに基づき演算される第二の目標補助転舵力に対応する目標電流として演算される限り、任意の態様にて演算されてよい。
【００６４】
また上述の実施形態に於いては、セルフアライニングトルクＴsatの絶対値が大きいほど、目標相対回転角度θrの大きさが小さい領域に於ける重みωが小さくなるマップが選択されることにより、重みωはセルフアライニングトルクＴsatの絶対値によっても可変設定されるようになっているが、セルフアライニングトルクＴsatの絶対値に応じた重みωの可変設定は省略されてもよい。
【００６５】
また上述の実施形態に於いては、重みωは目標相対回転角度θrの絶対値に基づき可変設定され、目標相対回転角度θrの絶対値に基づき自動操舵時であるか非自動操舵時であるかが判定されるようになっているが、重みωは転舵角可変装置３０による自動操舵の目標転舵量に相当する値である限り任意の値により可変設定されてもよく、例えば図６のグラフの横軸が上記式３の第１項と第２項との和に置き換えられてもよい。
【００６６】
また上述の実施形態に於いては、目標トルクＴtcに基づき上述の式４に従って演算されるトルク制御用目標電流Ｉtcが電動パワーステアリング制御装置５４へ出力されるようになっているが、目標相対回転角度θrを示す指令信号が転舵角可変制御装置５２及び電動パワーステアリング制御装置５４へ出力され、電動パワーステアリング制御装置５４に於いて上記式３及び４に従ってトルク制御用目標電流Ｉtcが演算されるよう修正されてもよい。
【００６７】
また上述の実施形態に於いては、転舵角可変制御装置５２は運転者による通常操舵時には転舵角可変装置３０の相対回転角度を０に維持するようになっているが、転舵角可変装置３０は自動操舵が行われない通常操舵時にはアッパステアリングシャフト２２Ａの回転角度に対するロアステアリングシャフト２２Ｂの回転角度の比が例えば車速Ｖが高いほど小さくなるよう、車輌の走行状況に応じてギヤ比可変装置として使用されてもよい。
【００６８】
また上述の実施形態に於いては、操舵輪の目標転舵量は車輌の実ヨーレートと車輌の目標ヨーレートとの偏差を低減するための目標転舵量であるが、例えば前述の特開平１１−７３５９７号公報に記載されている如く、車輌を走行車線に沿って走行させるための目標転舵量や、例えば特開平１０−３１７９９号公報に記載されている如く、レーザレーダ等により車輌前方の障害物が検出される場合には、車輌前方の障害物を回避するための目標転舵量であってよく、更にはこれら以外の任意の目標転舵量であってもよい。
【００６９】
また上述の実施形態に於いては、転舵角可変装置３０は転舵角可変制御装置５２により制御され、電動式パワーステアリング装置１６は電動パワーステアリング制御装置５４により制御され、転舵角可変制御装置５２及び電動パワーステアリング制御装置５４は操舵制御装置４６により制御されるようになっているが、これらの少なくとも二つの制御装置が一つの制御装置に統合されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】転舵角可変装置及び電動式パワーステアリング装置を備えたセミステアバイワイヤ式の車輌に適用された本発明による車輌用自動操舵装置の一つの実施形態を示す概略構成図である。
【図２】実施形態に於ける操舵制御装置により達成される目標相対回転角度演算及びトルク制御用目標電流演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】ヨーレート偏差Δγと目標相対回転角度θrとの間の関係を示すグラフである。
【図４】実施形態に於ける電動パワーステアリング制御装置により達成される補助転舵力制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】非自動操舵時に於ける車速Ｖ及び操舵トルクＴsと補助転舵用目標電流Ｉpsとの間の関係を示すグラフである。
【図６】目標相対回転角度θrの絶対値及びセルフアライニングトルクＴsatの絶対値と重みωとの間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０FR〜１０RL…車輪
１６…電動式パワーステアリング装置
２８Ａ…アッパステアリングシャフト
２８Ｂ…ロアステアリングシャフト
３０…転舵角可変装置
４０、４４…操舵角センサ
４２…トルクセンサ
４６…操舵制御装置
４８…車速センサ
５０…ヨーレートセンサ
５２…転舵角可変制御装置
５４…電動パワーステアリング（電動ＰＳ）制御装置
【図１】
0003705227.tif 000002
【図２】
0003705227.tif 000003
【図３】
0003705227.tif 000004
【図４】
0003705227.tif 000005
【図５】
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【図６】
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