(57)【要約】【課題】運転操作状態などに応じて運転しやすい操舵特性に変更可能な車両操舵装置を提供すること。【解決手段】車両の操舵力伝達系における操舵特性を機械的に変更可能とした操舵特性可変機構１０を備え、ハンドル２の操作状態に応じて操舵特性を変更する。操舵特性を機械的に変更することによって、ハンドル中立付近における操舵特性の変更が可能であり、ハンドル操作状態に応じて運転しやすい操舵特性に変更することができる。【選択図】図１
2006142912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運転者のハンドルの操作状態を検出するハンドル操作検出手段と、
操舵力伝達系に設けられ、前記操舵力伝達系における操舵特性を機械的に変更可能とした操舵特性可変機構と、
前記ハンドルの操作状態に応じて操舵特性を変更する操舵特性変更手段と、
を備えた車両操舵装置。
【請求項２】
前記操舵特性変更手段は、ハンドル操作が片手で行われている場合に、ハンドル操作が両手で行われている場合に比べて、操舵トルクに対して前記ハンドルの操舵角が大きくなるように操舵特性を変更すること、
を特徴とする請求項１に記載の車両操舵装置。
【請求項３】
車両の走行継続時間を計測する走行時間計測手段と、
操舵力伝達系に設けられ、前記操舵力伝達系における操舵特性を機械的に変更可能とした操舵特性可変機構と、
前記走行継続時間に応じて操舵特性を変更する操舵特性変更手段と、
を備えた車両操舵装置。
【請求項４】
前記操舵特性変更手段は、前記車両の走行継続時間が長いほど、操舵トルクに対して前記ハンドルの操舵角が大きくなるように操舵特性を変更すること、
を特徴とする請求項３に記載の車両操舵装置。
【請求項５】
前記操舵特性可変機構は、前記操舵力伝達系に操舵トルクが伝達される際のクーロン摩擦及び弾性摩擦を任意に変更して操舵特性を変更可能としたこと、
を特徴とする請求項１〜４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、車両の操舵特性を変更可能とした車両操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の操舵力特性を変更可能とした車両操舵装置として、特開２０００−２３８６５４号公報に記載されるように、操舵反力を制御する装置であって、操舵力伝達系に設けられたアクチュエータを駆動制御することにより、ハンドルに作用する操舵反力の位相を制御するものが知られている。この装置は、ハンドルに作用する操舵反力の位相を制御することによって、操舵力伝達系の剛性を高めるなど乗り心地感を犠牲にする機械的手法を用いることなく、操舵特性におけるヒステリシス幅を調整しようとするものである。
【特許文献１】特開２０００−２３８６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような装置においては、車両の運転状態や運転操作状況が変化した場合、その変化に応じて操舵特性を変更するものではない。このため、運転状態などに応じて運転者に運転しやすい操舵特性を実現することが困難である。
【０００４】
そこで本発明は、運転操作状態などに応じて運転しやすい操舵特性に変更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】
【０００５】
すなわち、本発明に係る車両操舵装置は、車両の運転者のハンドルの操作状態を検出するハンドル操作検出手段と、操舵力伝達系に設けられ、前記操舵力伝達系における操舵特性を機械的に変更可能とした操舵特性可変機構と、前記ハンドルの操作状態に応じて操舵特性を変更する操舵特性変更手段とを備えて構成されている。
【０００６】
この発明によれば、操舵特性を機械的に変更することによりハンドル中立付近における操舵特性の変更が可能であり、ハンドル操作状態に応じて運転しやすい操舵特性に変更することができる。
【０００７】
また本発明に係る車両操舵装置は、前記操舵特性変更手段が、ハンドル操作が片手で行われている場合に、ハンドル操作が両手で行われている場合に比べて、操舵トルクに対して前記ハンドルの操舵角が大きくなるように操舵特性を変更することを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、ハンドル操作が片手で行われている場合、ハンドル操作が両手で行われている場合に比べてハンドルの操舵を軽くすることができ、ハンドル操作状態に応じて運転しやすい操舵特性に変更できる。その際、操舵力伝達系に設けられる操舵特性可変機構によって機械的に操舵特性を変更することにより、ハンドル中立付近の操舵特性を適切に変更できる。
【０００９】
また本発明に係る車両操舵装置は、車両の走行継続時間を計測する走行時間計測手段と、操舵力伝達系に設けられ、前記操舵力伝達系における操舵特性を機械的に変更可能とした操舵特性可変機構と、前記走行継続時間に応じて操舵特性を変更する操舵特性変更手段と、
を備えて構成されている。
【００１０】
この発明によれば、操舵特性を機械的に変更することによりハンドル中立付近における操舵特性の変更が可能であり、車両の走行継続時間に応じて運転しやすい操舵特性に変更することができる。
【００１１】
また本発明に係る車両操舵装置は、前記操舵特性変更手段が、前記車両の走行継続時間が長いほど、操舵トルクに対して前記ハンドルの操舵角が大きくなるように操舵特性を変更することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、車両の走行継続時間が長いほどハンドルの操舵を軽くすることができ、走行時間に応じて運転しやすい操舵特性に変更できる。
【００１３】
また本発明に係る車両操舵装置は、前記操舵特性可変機構が、前記操舵力伝達系に操舵トルクが伝達される際のクーロン摩擦及び弾性摩擦を任意に変更して操舵特性を変更可能としたことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、操舵力伝達系に操舵トルクが伝達される際のクーロン摩擦及び弾性摩擦を任意に変更可能とすることにより、ハンドル中立付近の操舵特性を細かく調整することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、運転操作状態などに応じて運転しやすい操舵特性に変更するこができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第一実施形態）
図１は第一実施形態に係る車両操舵装置の構成概要図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係る車両操舵装置１は、車両の操舵力伝達系における操舵特性を機械的に変更する装置であり、電動パワーステアリング（以下、「ＥＰＳ」という。）を備えた車両に搭載されている。操舵力伝達系は、ステアリングシャフト３、ギヤ部４、タイロッド６を主要部品として構成されている。ステアリングシャフト３は、ハンドル２に接続され、ハンドル２の操舵力をギヤ部４及びタイロッド６へ伝達する。
【００１８】
ギヤ部４は、ステアリングシャフト３から伝達される操舵トルクを水平方向の力に変換するものである。ギヤ部４としては、例えばラックアンドピニオン式のものが用いられる。このギヤ部４は、パワーステアリング部５のアシスト力を受け、タイロッド６を移動させて転舵輪７を転舵させる。
【００１９】
ギヤ部４には、トルクセンサ８が設けられている。トルクセンサ８は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段として機能するものである。このトルクセンサ８としては、例えばステアリングシャフト３とピニオンシャフト（図示なし）との間にトーションバー（図示なし）を配置し、操舵トルクに応じてトーションバーの捩れを二つの回転センサ（図示なし）によって検出するものが用いられる。
【００２０】
パワーステアリング部５は、ハンドル２の操舵力をアシストするものであり、例えば操舵トルクに応じたアシスト力を操舵力伝達系に与える。図１では、パワーステアリング部５として、ラックに対してアシスト力を与えるラックアシスト式のものを示したが、コラムアシスト式その他の形式のものであってもよい。
【００２１】
ハンドル２には、操作状態検出センサ９が設けられている。操作状態検出センサ９は、運転者のハンドル２の操作状態を検出するハンドル操作検出手段として機能するものであり、例えばハンドル操作が片手で行われているか両手で行われているかを検出可能なものが用いられる。具体的には、ハンドル２の左右の握り位置にそれぞれ接触検出素子（図示なし）を配置し、接触検出素子の出力によってハンドル操作が片手で行われているか両手で行われているかを検出する。なお、この操作状態検出センサ９としては、接触検出素子を用いるもの以外のものを用いてもよい。
【００２２】
車両操舵装置１には、操舵特性可変機構１０が設けられている。操舵特性可変機構１０は、操舵力伝達系における操舵特性を機械的に変更可能とするものであり、例えばギヤ部５内に設けられる。
【００２３】
また、車両操舵装置１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０が設けられている。ＥＣＵ２０は、装置全体の制御処理を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成される。このＥＣＵ２０は、ハンドル２の操作状態に応じて操舵特性を変更する操舵特性変更手段と機能する。すなわち、操作状態検出センサ９の検出信号を入力してハンドル２の操作状態を検出し、そのハンドル２の操作状態に基づいて制御信号を操舵特性可変機構１０に出力して操舵力伝達系の操舵特性を変更する。
【００２４】
ＥＣＵ２０は、車速センサ２１の検出信号及びトルクセンサ８の検出信号を入力し、これらの検出信号に基づいてパワーステアリング部５に制御信号を出力する。
【００２５】
図２に車両操舵装置１が設置される車両の操舵力伝達系の概念図を示す。
【００２６】
図２に示すように、ハンドル２が操舵されると、操舵トルクＴがステアリングシャフト３に伝達され、その後ギヤ部４、サスペンション３０、タイヤ７１に順次伝達される。このとき、ステアリングシャフト３において、操舵力は、コラム摩擦Ｒ１及びシャフト剛性Ｋ１の影響を受ける。また、ギヤ部４において、操舵力は、ギヤ摩擦Ｒ２及びギヤ剛性Ｋ２の影響を受ける。更に、サスペンション３０において、操舵力は、サスペンション摩擦Ｒ３を受ける。そして、タイヤ７１では、操舵力に対する復元トルクＴ４を生ずる。
【００２７】
本実施形態に係る車両操舵装置１では、ギヤ摩擦Ｒ２の大きさを操舵特性可変機構１０により変更可能とした。
【００２８】
図３に本実施形態に係る車両操舵装置１の操舵特性可変機構１０の説明図を示す。
【００２９】
図３に示すように、操舵特性可変機構１０は、ラック４１とピニオン４２を主要部品として構成されるギヤ部４に設けられ、ギヤ部４におけるギヤ摩擦の大きさを変更可能とするものである。この操舵特性可変機構１０は、モータ１１を備えている。モータ１１は、ギヤ摩擦におけるクーロン摩擦の増減を調整するアクチュエータとして機能するものであり、ラックガイド４３のラック４１への押圧力を調整してクーロン摩擦を増減する。ラックガイド４３は、ラック４１を挟んでピニオン４２の反対側に設置され、ラック４１をピニオン４２側へ押圧して支持する部材である。
【００３０】
モータ１１の回転軸１２は、ベース部材４４を貫通しており、その周面にネジが刻設されている。モータ１１が駆動すると、回転軸１２は回転すると共にラックガイド４３に対し進退する。回転軸１２の先端には、プレート１３が取り付けられている。このプレート１３とラックガイド４３との間には、スプリング４５が縮設されている。スプリング４５は、ラックガイド４３をラック４１側へ付勢する付勢手段である。
【００３１】
モータ１１の駆動によりプレート１３がラックガイド４３に接近するように前進すると、ラックガイド４３がラック４１に対し強く押し付けられ、クーロン摩擦及び弾性摩擦が増加する。一方、モータ１１の駆動によりプレート１３がラックガイド４３から離間するように後退すると、ラック４１に対するラックガイド４３の押圧力が低減し、クーロン摩擦及び弾性摩擦が減少する。
【００３２】
操舵特性可変機構１０には、モータ１４が設けられている。モータ１４は、ギヤ摩擦における弾性摩擦の増減を調整するアクチュエータとして機能するものである。このモータ１４は、ラックガイド４３の外周に配置されるＯリング４６を押圧しラックガイド４３の径クリアランスを調整して弾性摩擦を増減する。モータ１４は、例えばラックガイド４３の周囲に複数設けられる。
【００３３】
モータ１４の回転軸１５は、ギヤ部４のハウジング４７を貫通しており、その周面にネジが刻設されている。モータ１４が駆動すると、回転軸１５は回転すると共にラックガイド４３に対し進退する。回転軸１５の先端には、プレート１６が取り付けられている。このプレート１６は、Ｏリング４６に当接している。
【００３４】
モータ１４の駆動によりプレート１６がラックガイド４３に接近するように前進すると、プレート１６がＯリング４６を強く押し付け、ラックガイド４３の径クリアランスが小さくなり、弾性摩擦が増加する。一方、モータ１４の駆動によりプレート１６がラックガイド４３から離間するように後退すると、プレート１６によるＯリング４６の押圧力が低減し、ラックガイド４３の径クリアランスが大きくなり、弾性摩擦が減少する。
【００３５】
図４に本実施形態に係る車両操舵装置の操舵トルク−ハンドル角特性の説明図、図５に本実施形態に係る車両操舵装置の操舵トルク−タイヤ切れ角特性の説明図を示す。
【００３６】
図４に示すように、ギヤ摩擦特性変更前において、操舵トルクを上げていくと、コラム摩擦、ギヤクーロン摩擦、ギヤ弾性摩擦などを受けてハンドルが回転し、ハンドル角が増加していく。ここで、上述した操舵特性可変機構１０を作動させてギヤクーロン摩擦及びギヤ弾性摩擦を低減させる。すると、ギヤ摩擦特性変更後に示すように、操舵トルクに対しハンドル角が大きくなり、ハンドル２を軽くすることができる。
【００３７】
また、図５に示すように、ギヤ摩擦特性変更前において、操舵トルクを上げていくと、コラム摩擦、ギヤクーロン摩擦、ギヤ弾性摩擦などを受けて操舵力がタイヤに伝達され、タイヤが転舵されタイヤ切れ角が増加する。ここで、上述した操舵特性可変機構１０を作動させてギヤクーロン摩擦及びギヤ弾性摩擦を低減させる。すると、ギヤ摩擦特性変更後に示すように、操舵トルクに対しタイヤ切れ角が大きくなり、タイヤの転舵が軽いハンドル操舵で行えることになる。
【００３８】
図４、図５に示す操舵特性は、操舵トルクをｙとし、ハンドル角及びタイヤ切れ角をｘとし、指数関数ｙ＝ａ・ｘｂを用いて設定することが好ましい。例えば、車両の官能評価と指数関数ｙ＝ａ・ｘｂにおけるａ、ｂとの関係を調べておく。車両の運転者が良いと感じる領域に操舵特性を変化させ、その際のａ、ｂの値を記録し指数関数を決定する。この指数関数に近似するように、操舵特性可変機構１０のモータ１１及びモータ１４の作動量を調整してギヤ部４のギヤ摩擦を調整する。その際、クーロン摩擦のみならず弾性摩擦を調整することにより、所望の操舵特性を得ることができる。
【００３９】
図６に本実施形態に係る車両操舵装置の動作を示すフローチャートを示す。
【００４０】
この図６の制御処理は、例えばＥＣＵ２０により所定の時間ごとに繰り返し実行される。図６のＳ１０に示すように、車両のハンドル操作が片手で行われているか否かが判断される。この判断は、操作状態検出センサ９の検出信号に基づいて行われる。
【００４１】
Ｓ１０にて車両のハンドル操作が片手で行われていないと判断されたときには、制御処理を終了する。一方、車両のハンドル操作が片手で行われていると判断されたときには、操舵力伝達系の操舵特性変更処理が行われる。操舵特性変更処理は、操舵力伝達系の操舵特性を変更する処理であり、ここではハンドル操作が軽くなるように操舵特性が変更される。すなわち、ＥＣＵ２０から操舵特性可変機構１０に駆動制御信号が出力され、モータ１１及びモータ１４が作動し、ギヤ部４のギヤクーロン摩擦及びギヤ弾性摩擦を減少させる。これにより、操舵トルクに対するハンドル角、タイヤ切れ角が大きくなり、ハンドル操作が軽くなる。なお、操舵特性とは、操舵トルク−ハンドル角特性、操舵トルク−タイヤ切れ角特性の少なくとも一方又はそれら双方を意味するものである。
【００４２】
以上のように、本実施形態に係る車両操舵装置１によれば、車両の運転者のハンドルの操作状態（片手操作か否か）を検出し、そのハンドルの操作状態に応じて操舵特性を操舵特性可変機構１０によって機械的に変更する。このように、操舵特性を機械的に変更することによりハンドル中立付近における操舵特性（操舵トルク−ハンドル角特性、操舵トルク−切れ角特性）の変更が可能であり、ハンドル操作状態に応じて運転しやすい操舵特性に変更することができる。
【００４３】
また、本実施形態に係る車両操舵装置１によれば、ハンドル操作が片手で行われている場合、ハンドル操作が両手で行われている場合に比べてハンドルの操舵を軽くすることができ、ハンドル操作状態に応じて運転しやすい操舵特性に変更できる。その際、操舵力伝達系に設けられる操舵特性可変機構によって機械的に操舵特性を変更することにより、ハンドル中立付近の操舵特性を適切に変更することができる。
【００４４】
また、本実施形態に係る車両操舵装置１によれば、操舵力伝達系に操舵トルクが伝達される際のクーロン摩擦及び弾性摩擦を任意に変更して操舵特性を変更することができる。すなわち、操舵特性可変機構１０のモータ１１、モータ１４の作動を制御することにより、操舵力伝達系に操舵トルクが伝達される際のクーロン摩擦及び弾性摩擦を任意に変更することができる。従って、ハンドル中立付近の操舵特性を細かく調整することができる。
（第二実施形態）
次に本発明の第二実施形態に係る車両操舵装置について説明する。
【００４５】
第一実施形態に係る車両操舵装置１はハンドルの操作状態に応じて操舵特性を変更するものであったが、本実施形態に係る車両操舵装置は、車両の走行継続時間に応じて操舵特性を変更するものである。
【００４６】
図７に本実施形態に係る車両操舵装置１ａの構成概要図を示す。図７に示すように、本実施形態に係る車両操舵装置１ａは、図１に示す第一実施形態の車両操舵装置１とほぼ同様なハード構成を備えるものである。車両操舵装置１ａには、走行タイマ２２が設けられている。走行タイマ２２は、車両の走行継続時間を計測する走行時間計測手段として機能するものであり、例えば車両のエンジン始動時から走行継続している時間を計測する。この走行タイマ２２は、例えばＥＣＵ２０に内蔵されて設けられる。
【００４７】
ＥＣＵ２０は、車両の走行継続時間に応じて操舵特性を変更する操舵特性変更手段として機能する。例えば、ＥＣＵ２０は、車両の走行継続時間が長いほど、操舵トルクに対してハンドル角が大きくなるように操舵特性を変更する。
【００４８】
このような車両操舵装置１ａによれば、操舵特性を機械的に変更することによりハンドル中立付近における操舵特性の変更が可能であり、車両の走行継続時間に応じて運転しやすい操舵特性に変更することができる。
【００４９】
また、車両の走行継続時間が長いほどハンドルの操舵を軽くすることができ、走行時間に応じて運転しやすい操舵特性に変更できる。
【００５０】
なお、本実施形態では、車両の走行継続時間に応じて操舵特性を変更するものについて説明したが、車両の走行継続距離に応じて操舵特性を変更するものであってもよい。例えば、ＥＣＵ２０にて車両のエンジン始動時からの走行継続距離を計測し、車両の走行継続距離が長くなるほど、操舵トルクに対してハンドル角が大きくなるように操舵特性を変更する。このような車両操舵装置によれば、操舵特性を機械的に変更することによりハンドル中立付近における操舵特性の変更が可能であり、車両の走行継続距離に応じて運転しやすい操舵特性に変更することができる。また、車両の走行継続距離が長いほどハンドルの操舵を軽くすることができ、走行継続距離に応じて運転しやすい操舵特性に変更できる。
【００５１】
また、大気温に応じて操舵特性を変更するものであってもよい。例えば、大気温センサを設け、大気温が常温時に比べて所定以下の低温時には、操舵特性可変機構１０を作動させてギヤ摩擦を小さくし、操舵トルクに対してハンドル角が大きくなるように操舵特性を変更する。このような車両操舵装置によれば、操舵特性を機械的に変更することによりハンドル中立付近における操舵特性の変更が可能であり、大気温度に対応して運転しやすい操舵特性に変更することができる。
【００５２】
また、車両の走行距離に応じて操舵特性を変更するものであってもよい。ここでいう走行距離とは、上述した走行継続距離と異なり、車両の製造時から現在までの走行距離を意味する。例えば、ＥＣＵ２０にて車両の走行距離を計測し、車両の走行距離が長くなるほど、操舵トルクに対してハンドル角が小さくなるように操舵特性を変更する。このような車両操舵装置によれば、操舵特性を機械的に変更することによりハンドル中立付近における操舵特性の変更が可能であり、車両の走行距離が長くなりハンドルが軽くなりすぎないように操舵特性に変更することができる。
【００５３】
また、上述した各本実施形態では、パワーステアリング装置を備えた車両に適用した場合について説明したが、本発明に係る車両操舵装置はそのような車両にのみ適用されるものではなく、パワーステアリング装置を装備しない車両に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る車両操舵装置の構成概略図である。
【図２】図１の車両操舵装置が搭載される車両の操舵力伝達系の概念図である。
【図３】図１の車両操舵装置の操舵特性可変機構の説明図である。
【図４】図１の車両操舵装置における操舵特性変更の説明図である。
【図５】図１の車両操舵装置における操舵特性変更の説明図である。
【図６】図１の車両操舵装置の動作についてのフローチャートである。
【図７】本発明の第二実施形態に係る車両操舵装置の構成概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…車両操舵装置、２…ハンドル、３…ステアリングシャフト、４…ギヤ部、５…パワーステアリング部、６…タイロッド、７…転舵輪、８…トルクセンサ、９…操作状態検出センサ、１０…操舵特性可変機構、１１…モータ、１４…モータ、２０…ＥＣＵ、２１…車速センサ、４１…ラック、４２…ピニオン、４３…ラックガイド、４６…Ｏリング。
【図１】
2006142912.tif 000003
【図２】
2006142912.tif 000004
【図３】
2006142912.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006142912.tif 000008
【図７】
2006142912.tif 000009