(57)【要約】【課題】  制駆動力の急変に伴う急峻な車両挙動変化に対応した最適な操舵特性が得られるステアリング装置を提供する。【解決手段】  前輪５，５の転舵角に対するステアリングホイール１の操舵角の比であるステアリングギア比を、操舵角情報と車速情報とに応じて可変に制御するステアリング装置において、ステアリングＣＵ８は、ＥＣＵ９からの駆動力情報と、ＡＴＣＵ１０からの変速情報とに基づいて変速動作開始を予測し、切り戻し側のステアリングギア比よりも切り増し側のステアリングギア比を大きくする。【選択図】      図１
2006007923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操向輪転舵角に対するステアリング操舵角の比であるステアリングギア比を、走行状態に応じて可変に制御するステアリング装置において、
車両の制駆動力変化を予測する制駆動力変化予測手段と、
前記予測された制駆動力変化に応じてステアリングギア比を変更するステアリングギア比変更手段と、
を設けたことを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステアリング装置において、
前記ステアリングギア比変更手段は、前記制駆動力変化予測手段で駆動力の減少が予測されたとき、切り戻し側のステアリングギア比よりも切り増し側のステアリングギア比を大きくすることを特徴とするステアリング装置。
【請求項３】
請求項２に記載のステアリング装置において、
現在の制駆動力を検出する制駆動力検出手段を設け、
前記ステアリングギア比変更手段は、現在の制駆動力が大きいほどステアリングギア比の変更量をより大きくすることを特徴とするステアリング装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のステアリング装置において、
運転者により操作される変速機の変速レバーのシフト位置を検出するシフト位置検出手段を設け、
前記制駆動力変化予測手段は、シフト位置の変化に基づいて駆動力の減少を予測することを特徴とするステアリング装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のステアリング装置において、
前記変速機は、自動変速機制御手段からの変速指令に応じて自動的に変速を実施する自動変速機であり、
前記制駆動力変化予測手段は、自動変速機制御手段が出力する変速指令に基づいて駆動力の減少を予測することを特徴とするステアリング装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のステアリング装置において、
前記変速機のクラッチの連結・解除の状態を検出するクラッチ作動検出手段を設け、
前記制駆動力変化予測手段は、前記クラッチの解除が検出されたとき、駆動力が減少すると予測することを特徴とするステアリング装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のステアリング装置において、
前記ステアリングギア比変更手段は、前記制駆動力変化予測手段で、駆動力の減少後、駆動力の増加が予測されたとき、変更したステアリングギア比を通常時ギア比に戻すことを特徴とするステアリング装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のステアリング装置において、
前記ステアリングギア比変更手段は、車両が前輪駆動車である場合には、後輪駆動車の場合よりもステアリングギア比の変更量をより大きくすることを特徴とするステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操向輪転舵角に対するステアリング操舵角の比であるステアリングギア比を、走行状態に応じて可変するステアリング装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来のステアリング装置では、ステアリング操舵角と車速とから算出した目標ヨー角速度と、検出された実際のヨー角速度との偏差がゼロとなるようにステアリングギア比を制御している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−５６０４８号公報
【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、上記従来技術にあっては、実際の車両挙動（実ヨー角速度）をフィードバックしてステアリングギア比を制御しているため、例えば、タックイン（駆動トルク抜けに伴い車両が旋回内側へ巻き込んでしまう現象）のように急峻な車両挙動変化が発生した場合、実際の車両挙動にステアリングギア比制御が追従できず、最適な操舵特性が得られないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、制駆動力の急変に伴う急峻な車両挙動変化に対応した最適な操舵特性が得られるステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明では、
操向輪転舵角に対するステアリング操舵角の比であるステアリングギア比を、走行状態に応じて可変に制御するステアリング装置において、
車両の制駆動力変化を予測する制駆動力変化予測手段と、
前記予測された制駆動力変化に応じてステアリングギア比を変更するステアリングギア比変更手段と、
を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にあっては、制駆動力変化により車両挙動が変化する前にステアリングギア比を変更することで、車両挙動を検出してフィードバック制御を行う従来技術に比して、より速くステアリングギア比を変更できる。よって、車両挙動の過渡的な、あるいは急峻な変化に対応した最適な操舵特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１，２に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１のステアリング装置を適用した車両のシステムブロック図である。
ステアリングホイール１は、図示しない車室内部に運転者と対向するように、アッパコラム３ａの上端に連結されている。ステアリングホイール１とアッパコラム３ａとの間には、ステアリング操舵角を検出する操舵角センサ４が設けられている。
【０００９】
舵取り機構２は、ロアコラム３ｂの下端に一体形成されたピニオンと、これに噛合するラック軸とを備えるラック&ピニオン式の舵取り装置により構成される。ラック軸は、図示しない車両前部に、左右方向摺動可能に固定され、ラック軸の両端は、左右のタイロッドを介して前輪（操向輪）５，５に連結されている。
【００１０】
ステアリングアクチュエータ６は、例えば、減速器を備えたDCブラシレスモータを備え、アッパコラムシャフト３ａとロアコラムシャフト３ｂとの間の位置に配置されている。このステアリングアクチュエータ６は、アッパコラムシャフト３ａを介して入力される回転を、ステアリングギア比により変速してロアコラムシャフト３ｂへ出力する。これにより、前輪転舵角δに対するステアリング操舵角θの比であるステアリングギア比（θ／δ）を変化させる。
【００１１】
操舵角センサ４は、ステアリングホイール１の操舵角θを検出し、ステアリングコントロールユニット（以下、ステアリングＣＵ）８へ出力する。車速センサ７は、各車輪の回転速度から車速を算出し、ステアリングＣＵ８へ出力する。
【００１２】
ステアリングＣＵ８は、操舵角センサ４からの操舵角情報と、車速センサ７からの車速情報と、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵ）９からの駆動力情報と、トランスミッションコントロールユニット（以下、ＡＴＣＵ）１０からの変速情報とを入力する。そして、ステアリングＣＵ８は、操舵角と車速に基づいて目標となるステアリングギア比（通常時ギア比）を算出し、この通常時ギア比を得る制御電流をステアリングアクチュエータ６に出力する。また、ステアリングＣＵ８は、変速情報から変速動作開始を予測し、変速動作開始から変速動作終了までの間、駆動力情報に応じて通常時ギア比を変更する制御を実施する。
【００１３】
ここで、ＥＣＵ９からの駆動力情報には、エンジンの駆動トルクが含まれる。また、ＡＴＣＵ１０からの変速情報には、セレクトレバー１２に設けられたインヒビタスイッチ（シフト位置検出手段）１１により検出されるレンジ位置情報（マニュアルモードの場合にはシフト位置情報を含む）、ＡＴＣＵ１０から図外の自動変速機に出力される変速指令情報、現在のトランスミッションモード（オートモードとマニュアルモード）を示すモード情報、クラッチの連結・解除状態を示すクラッチ作動情報等が含まれる。
【００１４】
通常時ギア比は、車速に応じてあらかじめ設定されたステアリングギア比マップに基づいて設定される。ステアリングギア比特性は、低〜中速域ではステアリングギア比を小さくして操舵応答をクイックにし、高速域ではステアリングギア比を大きくして操舵応答をスローにすることで、低〜中速域における軽く良好な操舵感と、高速域における緩やかで安定感のある操舵感を両立できるように設定されている。
【００１５】
次に、作用を説明する。
［トランスミッションモード別の変速動作開始予測］
実施例１では、トランスミッションモードがマニュアルモードかオートモードかにより、異なる変速動作開始予測を行う。
【００１６】
a)マニュアルモードのとき
マニュアルモード（実施例１では、ドライバがセレクトレバー１２を操作して変速を行う場合であり、MTの場合には、ドライバがシフトレバーを操作して変速を行う場合）では、セレクトレバー１２に設けたインヒビタスイッチ１１を用いてシフト位置を検出し、これからドライバの操作による変速動作が実行されることにより駆動トルク抜けが発生して、駆動力が減少することを予測し、ステアリングギア比を変更する。
【００１７】
b)オートモードのとき
オートモード（ＡＴＣＵ１０により変速自体を自動で行う場合）では、ＡＴＣＵ１０からの変速指令情報から、これから変速動作が実行されることにより駆動トルク抜けが発生して、駆動力が減少することを予測し、ステアリングギア比を変更する。
【００１８】
［ステアリングギア比変更制御処理］
図２は、ステアリングＣＵ８で実行される、ステアリングギア比変更制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。
【００１９】
ステップS1では、エンジンＣＵ９から駆動力情報（駆動トルク）を入力し、ステップS2へ移行する。
【００２０】
ステップS2では、ステップS1で読み込んだ駆動トルクに応じて、切り増し操舵のステアリングギア比（切り増し側ギア比）と、切り戻し操舵のステアリングギア比（切り戻し側ギア比）とを算出し、ステップS3へ移行する。なお、切り増し側ギア比は通常時ギア比よりも大きく、切り戻し側ギア比は通常時ギア比よりも小さく設定する。そして、駆動トルクが大きいほど、変速動作時に発生する駆動力の減少が大きくなるので、通常時ギア比からの変更量を大きくする。
【００２１】
ステップS3では、ＡＴＣＵ１０からモード情報を入力し、現在のトランスミッションモードを判定する。オートモードである場合にはステップS4へ移行し、マニュアルモードである場合にはステップS6へ移行する。
【００２２】
ステップS4では、ＡＴＣＵ１０から変速指令情報を入力し、変速が開始したかどうかを判定する（制駆動力変化予測手段に相当）。YESの場合にはステップS8へ移行し、NOの場合にはステップS5へ移行する。
【００２３】
ステップS5では、通常時ギア比に基づく通常制御を継続し、リターンへ移行する。
【００２４】
ステップS6では、ＡＴＣＵ１０からレンジ位置情報を入力し、変速が開始したかどうかを判定する（制駆動力変化予測手段に相当）。YESの場合にはステップS8へ移行し、NOの場合にはステップS7へ移行する。ここで、手動クラッチのマニュアルトランスミッションを搭載した車両では、クラッチ作動情報でクラッチ解除となったら、変速が開始したと判定する（制駆動力変化予測手段に相当）。
【００２５】
ステップS7では、ステップS5と同様に、通常制御を継続し、リターンへ移行する。
【００２６】
ステップS8では、ステアリングギア比を、ステップS2で算出した切り増し側ギア比と切り戻し側ギア比に切り替え（ステアリングギア比変更手段に相当）、ステップS9へ移行する。
【００２７】
ステップS9では、ＡＴＣＵ１０から変速指令情報およびレンジ位置情報を入力し、変速が終了したかどうかを判定し、駆動力が減少後、駆動力が増加するか予測する。YESの場合にはステップS10へ移行し、NOの場合にはステップS8へ移行する。ここで、クラッチ作動情報でクラッチ連結となったら、変速が終了したと判定することもできる。
【００２８】
ステップS10では、駆動力が減少後、増加すると予測され、車両が旋回内輪に巻き込む挙動が無くなるため、ステップS8で切り替えたステアリングギア比を、通常時ギア比に戻し、リターンへ移行する。
【００２９】
［ステアリングギア比変更制御作動］
変速が開始された場合には、図２のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3へと進み、オートモードの場合には、ステップS3からステップS4→ステップS5→ステップS8へと進み、マニュアルモードの場合には、ステップS3からステップS6→ステップS8へと進む流れとなる。
【００３０】
すなわち、ステップS2において、駆動トルクに応じたステアリングギア比を算出し、ステップS8において、ステアリングギア比を通常時ギア比から切り替え、通常時ギア比よりも切り増し側をより大きく、切り戻し側をより小さくする。よって、切り増し操舵時には、通常制御時よりも操舵応答がよりスローとなり、切り戻し操舵時には、通常制御時よりも操舵応答がよりクイックとなる。
【００３１】
上述のステアリングギア比変更制御は、変速が終了するまで継続され、変速が終了したとき、ステップS8→ステップS9→ステップS10へと進み、ステップS10において、ステアリングギア比が通常時ギア比に戻される。
【００３２】
変速が開始されない場合には、図２のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5またはステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS6→ステップS7へと進む流れとなり、ステップS5またはステップS7において、通常時ギア比による制御が継続される。
【００３３】
［変速動作開始予測時のステアリングギア比変更作用］
図３に示すように、タックインの車両挙動は、目標ラインよりも車両が旋回内側（イン側）に巻き込む挙動であり、これは旋回時の変速等による駆動トルク抜けに起因し、タイヤ横力が急増することに起因している。
【００３４】
この変速に伴う駆動トルク抜けに対し、実施例１のステアリング装置では、図４に示すように、変速動作を予測したとき、切り増し側（左旋回中の左側操舵）には、ステアリング操舵角に対するタイヤ切れ角がより小さく、切り戻し側（左旋回中の右側操舵）には、ステアリング操舵角に対するタイヤ切れ角がより大きくなるようにステアリングギア比を変更する。
【００３５】
これにより、切り増し側の操舵応答はよりスローとなり、切り戻し側の操舵応答はよりクイックとなるため、前輪５，５は、切り増し側に転舵されにくく、切り戻し側に転舵されやすくなる。よって、駆動トルク抜けが発生したとき、過剰なイン側への切れ込みが抑制され、通常時ギア比の場合と比較して、走行ラインを目標ラインにより近づけることができる。
【００３６】
また、駆動トルク抜けに伴うタイヤ横力の急増は、エンジンの駆動トルクが大きいほど大きくなるのに対し、実施例１では、エンジンの駆動トルクが大きいほど、ステアリングギア比の変更量を大きくするため、タイヤ横力の変化量に応じたステアリングギア比を設定でき、タックイン挙動を効果的に抑制できる。
【００３７】
図５は、実施例１のステアリングギア比変更作用を示すタイムチャートであり、時点t1において、自動変速機の変速開始動作が予測されると、ステアリングギア比の変更が開始される。
【００３８】
時点t2では、自動変速機の変速動作が開始されるが、このとき、すでにステアリングギア比の変更は終了し、切り増し側ギア比が通常時ギア比よりも大きく、切り戻し側が通常時ギア比よりも小さく設定されているため、変速動作中に駆動トルク抜けが発生しているにもかかわらず、タックイン挙動によるヨーレイトの過大な増加が抑えられている。
【００３９】
時点t3では、変速動作が終了したため、ステアリングギア比が通常時ギア比に戻される。
【００４０】
次に、効果を説明する。
実施例１のステアリング装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
【００４１】
(1) 車両の制駆動力変化を予測する制駆動力変化予測手段と、予測された制駆動力変化に応じてステアリングギア比を変更するステアリングギア比変更手段と、を設けたため、車両挙動を検出してフィードバック制御を行う従来装置に比して、より速くステアリングギア比を変更でき、車両挙動の過渡的な、あるいは急峻な変化に対応した最適な操舵特性が得られる。
【００４２】
(2) ステアリングギア比変更手段は、制駆動力変化予測手段で駆動力の減少が予測されたとき、切り戻し側のステアリングギア比よりも切り増し側のステアリングギア比を大きくするため、駆動トルク抜けに伴うタックイン挙動を抑制できる。
【００４３】
(3) ステアリングギア比変更手段は、現在の制駆動力が大きいほどステアリングギア比の変更量をより大きくするため、駆動トルク抜けに伴うタイヤ横力の増加に応じたステアリングギア比を設定でき、タックイン挙動を効果的に抑制できる。
【００４４】
(4) 運転者により操作される変速機のセレクトレバー１２のシフト位置を検出するインヒビタスイッチ１１を設け、ステアリングギア比変更手段は、シフト位置の変化に基づいて駆動力の減少を予測するため、マニュアルモード時の駆動力の減少を正確に予測できる。
【００４５】
(5) ステアリングギア比変更手段は、ＡＴＣＵ１０が出力する変速指令情報に基づいて駆動力の減少を予測するため、オートモード時の駆動力の減少を正確に予測できる。
【００４６】
(6) ＡＴＣＵ１０が出力するクラッチ作動情報で、クラッチが解除状態となったとき、駆動力が減少すると予測するため、手動クラッチのマニュアルトランスミッションを搭載した車両で、駆動力の減少を正確に予測できる。
(7) ステアリングギア比変更手段は、制駆動力変化予測手段で駆動力の減少後、駆動力の増加が予測されたとき、変更したステアリングギア比を通常時ギア比に戻すため、変速による駆動トルク抜けのおそれがない場合には、ステアリングギア比を通常時ギア比に戻すことで、切り増しと切り戻しで操舵特性が異なることに起因する違和感を防止できる。
【実施例２】
【００４７】
実施例２のステアリング装置は、車両の駆動方式に応じてステアリングギア比の変更量を異ならせる例である。なお、実施例２の構成は、図１に示した実施例１の構成と同じであるため、同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００４８】
次に、作用を説明する。
［駆動方式に応じたステアリングギア比変更作用］
タックイン自体は、どのような駆動方式の車両においても発生するが、上述したように、タックインの要因は、駆動トルク抜けに起因するタイヤ横力の増加である。このため、駆動と転舵の両方を前輪で担っているFF車（フロントエンジン・前輪駆動車）等の前輪駆動車の方が、FR車（フロントエンジン・後輪駆動車）等の後輪駆動車と比較して、タックイン挙動は顕著にあらわれる。
【００４９】
よって、実施例２では、車両の駆動方式を考慮し、図６に示すように、変速動作開始を予測してステアリングギア比を変更するとき、車両がFF車の場合、その変更量をFR車よりも大きく設定する。すなわち、FF車の場合には、切り増し側のステアリングギア比を、FR車の場合よりも大きく、切り戻し側のステアリングギア比を、FR車の場合よりも小さく設定する。
【００５０】
次に、効果を説明する。
実施例２のステアリング装置は、実施例１の効果(1)〜(6)に加え、以下の効果が得られる。
【００５１】
(8) ステアリングギア比変更手段は、車両がFF車等の前輪駆動車である場合には、FR車等の後輪駆動車の場合よりもステアリングギア比の変更量を大きくするため、FR車よりもタックイン挙動が顕著となるFF車において、タックイン挙動をより効果的に抑制できる。
【００５２】
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１，２に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例１，２に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００５３】
例えば、実施例１では、車速情報に応じてステアリングギア比を可変に制御する例を示したが、車速以外の走行状態を含むステアリングギア比可変制御としてもよい。
【００５４】
実施例１では、自動変速機を搭載した車両において、トランスミッションモード別（オートモード，マニュアルモード）に変速開始予測を行う例を示したが、オートモード無しの自動クラッチのマニュアルトランスミッションを搭載した車両の場合には、常にシフト位置情報に応じて変速開始判定を行うため、図２のフローチャートでは、常にステップS3からステップS6へと進む流れとなる。
また、ステアリングギア比の変更量をエンジンの駆動トルクに応じて設定する例を示したが、その他、エンジン回転数や、制駆動力制御装置を搭載している場合には、制駆動力制御量や制駆動力検出値を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例１のステアリング装置を適用した車両のシステムブロック図である。
【図２】ステアリングＣＵ８で実行される、ステアリングギア比変更制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】タックインの車両挙動を示す説明図である。
【図４】実施例１のステアリングギア比変更方法を示すステアリング操舵角に対するタイヤ切れ角を表す図である。
【図５】実施例１のステアリングギア比変更作用を示すタイムチャートである。
【図６】実施例２のステアリングギア比変更作用を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１  ステアリングホイール
２  舵取り機構
３ａ  アッパコラム
３ｂ  ロアコラム
４  操舵角センサ
５  前輪
６  ステアリングアクチュエータ
７  車速センサ
８  ステアリングコントロールユニット
９  エンジンコントロールユニット
１０  トランスミッションコントローラ
１１  インヒビタスイッチ
１２  セレクトレバー
【図１】
2006007923.tif 000003
【図２】
2006007923.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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