(57)【要約】【課題】  より適切な操舵アシストを実現可能とすること。【解決手段】  前後輪のグリップ状態に基づいて不安定挙動抑制トルクを設定し（操舵アシストコントローラ３）、その不安定挙動抑制トルクをアシストトルクから減じた補正後アシストトルクを付加するようにした（操舵アシストモータ４）。すなわち、前後輪のグリップ状態に着目してアシストトルクを補正するので、車両挙動が限界に達していることをより正確に把握でき、より適切な操舵アシストを実現することができる。【選択図】  図１
2008056048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後輪のグリップ状態を検出するグリップ状態検出手段と、前記グリップ状態検出手段による検出結果に基づいて前後輪のグリップ状態に応じたアシストトルクを操舵系に付加するアシストトルク付加手段と、を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
運転者の操舵操作に基づいて操舵系に付加するアシストトルクを設定するアシストトルク設定手段を備え、
前記アシストトルク付加手段は、前記前記グリップ状態検出手段で検出された前後輪のグリップ状態に基づいて、車両の不安定挙動を抑制するための不安定挙動抑制トルクを設定する不安定挙動抑制トルク設定手段と、前記アシストトルク設定手段で設定されたアシストトルクから前記不安定挙動抑制トルク設定手段で設定された不安定挙動抑制トルクを減じた補正後トルクを前記操舵系に付加する補正後トルク付加手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記不安定挙動抑制トルク設定手段は、前記グリップ状態検出手段で検出された前後輪のグリップ状態に基づき、前後輪のグリップ状態と不安定挙動抑制トルクとの関係を示す制御マップに従って前記不安定挙動抑制トルクを設定することを特徴とする請求項２に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記不安定挙動抑制トルク設定手段は、前記グリップ状態検出手段で検出された前輪のグリップ状態が後輪のグリップ状態よりも不安定な場合には、操舵角を中立位置に戻す方向の不安定挙動抑制トルクを設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
前記不安定挙動抑制トルク設定手段は、前記操舵角を中立位置に戻す方向の不安定挙動抑制トルクを減じたトルクの付加中に、前輪のグリップ状態が安定状態に回復した場合には、前記不安定挙動抑制トルクを減じていないアシストトルクを操舵系に付加することを特徴とする請求項４に記載の車両用操舵装置。
【請求項６】
前記不安定挙動抑制トルク設定手段は、前記グリップ状態検出手段で検出された後輪のグリップ状態が前輪のグリップ状態よりも不安定な場合には、ヨーレイトを打ち消す方向の不安定挙動抑制トルクを設定するようにしたことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項７】
前記アシストトルク付加手段は、前記ヨーレイトを打ち消す方向の不安定挙動抑制トルクの付加中に、後輪のグリップ状態が安定状態に回復した場合、若しくはヨーレイトが０又はほぼ０となった場合には、前記不安定挙動抑制トルクを減じていないアシストトルクを操舵系に付加することを特徴とする請求項６に記載の車両用操舵装置。
【請求項８】
前記不安定挙動抑制トルク設定手段は、前記ヨーレイトを打ち消す方向の不安定挙動抑制トルクの付加中に、ヨーレイトの方向が左右逆転した場合には、前記不安定挙動抑制トルクの方向も逆転させて設定することを特徴とする請求項６又は７に記載の車両用操舵装置。
【請求項９】
車両の横加速度又はヨーレイトを検出する車両状態量検出手段を備え、
前記不安定挙動抑制トルク設定手段は、前記不安定挙動抑制トルクの大きさとして、前記車量状態量検出手段で検出された横加速度又はヨーレイトに比例する値を設定することを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項１０】
前記グリップ状態検出手段で検出されたグリップ状態が不安定なほど大きな値となる不安定度を前後輪それぞれで設定する不安定度設定手段を備え、
前記不安定挙動抑制トルク設定手段は、前記不安定挙動抑制トルクの大きさとして、前輪と後輪の不安定度の和に応じた値を設定することを特徴とする請求項３から９のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項１１】
前記不安定挙動抑制トルク設定手段は、前後輪のグリップ状態に基づいて車両の不安定挙動を検出する不安定挙動検出手段と、前記不安定挙動検出手段で検出された不安定挙動がアンダーステア傾向である場合には前輪の操舵角を中立位置に戻す方向の不安定挙動抑制トルクを設定し、前記不安定挙動検出手段で検出された不安定挙動がオーバーステア傾向である場合にはヨーレイトを打ち消す方向の不安定挙動抑制トルクを設定し、前記不安定挙動検出手段で検出された不安定挙動がアンダーステア傾向で且つ４輪ドリフト状態である場合には前輪の操舵角を中立位置に戻す方向のトルク及び操舵角速度に応じたダンピングトルクを要素とする不安定挙動抑制トルクを設定し、前記不安定挙動検出手段で検出された不安定挙動がオーバーステア傾向で且つ４輪ドリフト状態である場合にはヨーレイトを打ち消す方向のトルク及び操舵角速度に応じたダンピングトルクを要素とする不安定挙動抑制トルクを設定し、前記不安定挙動検出手段で検出された不安定挙動がアンダーステア傾向で且つ制御不能状態である場合には操舵角を中立位置に戻す方向のトルク及び操舵角速度に応じたダンピングトルクを要素とする不安定挙動抑制トルクを設定し、前記不安定挙動検出手段で検出された不安定挙動がオーバーステア傾向で且つ制御不能状態である場合にはヨーレイトを打ち消す方向のトルク及び操舵角速度に応じたダンピングトルクを要素とする不安定挙動抑制トルクを設定する挙動対応トルク設定手段と、を備えたことを特徴とする請求項２から１０のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項１２】
前記グリップ状態検出手段で検出されたグリップ状態が不安定なほど大きな値となる不安定度を前後輪それぞれで設定する不安定度設定手段を備え、
前記挙動対応トルク設定手段は、前記ダンピング要素として、前記不安定度設定手段で設定された後輪の不安定度に対して前輪の不安定度が大きくなるほど操舵角速度を遅くするものを設定することを特徴とする請求項１１に記載の車両用操舵装置。
【請求項１３】
操舵速度を検出する操舵速度検出手段を備え、
前記挙動対応トルク設定手段は、前輪の不安定度Ｆに対応する軸と後輪の不安定度Ｒに対応する軸との互いに直交する２軸の座標で表された制御マップ上に、前後輪の不安定度（Ｆ、Ｒ）がそれぞれ（０、０）の点と（１、１）の点とを通る直線ＮＳと直交し、前記不安定度設定手段で設定された前後輪の不安定度（Ｆ’，Ｒ’）の点を通る直線上にあって前輪の不安定度Ｆが０となる点と後輪の不安定度Ｒが０となる点で両端が区切られた線分を設けたときに、その線分上における前記点（Ｆ’、Ｒ’）と前輪の不安定度Ｆが０となる点との間の距離を当該線分の長さで除した除算結果をダンピングゲインとするダンピングゲイン設定手段と、そのダンピングゲイン設定手段で設定されたダンピングゲインを前記操舵速度検出手段で検出された操舵速度に乗じた乗算結果を前記ダンピング要素とするダンピング要素設定手段と、を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の車両用操舵装置。
【請求項１４】
車両が急制動状態であるか否かを判定する急制動判定手段と、
前記アシストトルク付加手段は、前記急制動判定手段で車両が急制動状態であると判定されると、前記不安定挙動検出手段で検出された不安定挙動がアンダーステア傾向で且つ制御不能状態である場合には切り増し方向にフル転舵するトルクを操舵系に付加し、オーバーステア傾向で且つ制御不能状態である場合には切り戻し方向にフル転舵するトルクを操舵系に付加することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項１５】
車体の前側及び後側に設けられた前後輪と、前記前後輪のグリップ状態を検出するグリップ状態検出手段と、前記グリップ状態検出手段による検出結果に基づいて前記前後輪のグリップ状態に応じたアシストトルクを操舵系に付加するアシストトルク付加手段と、を備えたことを特徴とする自動車。
【請求項１６】
前後輪のグリップ状態に応じたアシストトルクを操舵系に付加することを特徴とする車両用操舵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵アシストを行う車両用操舵装置、自動車及び車両用操舵方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、例えば、操舵角と車速とに基づき車両の線形モデルに従って発生が予測されるヨーレイト（基準ヨーレイト）を算出し、その基準ヨーレイトより実際のヨーレイトが設定閾値以上小さい場合には車両がアンダーステア傾向にあると推定し、前記基準ヨーレイトより実際のヨーレイトが設定閾値以上大きい場合には車両がオーバーステア傾向にあると推定することで、車両挙動が限界に達しているか否か（タイヤのグリップ力が限界状態に達しているか否かを判定する）を判定し、その判定結果に基づいて、操舵アシストを行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−４４９５４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、上記従来の技術にあっては、車両旋回中、タイヤのグリップ力が限界状態となると、グリップ力の変化により車両のヨーレイトに変化が現れてから、グリップ力の限界が検出されるので、グリップ力が限界状態に達していると判定されるまでに時間がかかってしまい、適切な操舵アシストを行うことが困難であった。
本発明は、上記従来の技術に鑑みてなされたものであって、より適切な操舵アシストを実現可能な車両用操舵装置、自動車及び車両用操舵方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の車両用操舵装置は、前後輪のグリップ状態を検出するグリップ状態検出手段と、前記グリップ状態検出手段による検出結果に基づいて前後輪のグリップ状態に応じたアシストトルクを操舵系に付加するアシストトルク付加手段と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の自動車は、車体の前側及び後側に設けられた前後輪と、前記前後輪のグリップ状態を検出するグリップ状態検出手段と、前記グリップ状態検出手段による検出結果に基づいて前記前後輪のグリップ状態に応じたアシストトルクを操舵系に付加するアシストトルク付加手段と、を備えたことを特徴とする。
さらに、本発明の車両用操舵方法は、前後輪のグリップ状態に応じたアシストトルクを操舵系に付加することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
したがって、本発明の車両用操舵装置にあっては、前後輪のグリップ状態に着目してアシストトルクを設定するので、車両挙動が限界に達していることをより正確に把握でき、より適切な操舵アシストを実現することができる。
また、本発明の自動車にあっては、前後輪のグリップ状態に着目してアシストトルクを設定するので、車両挙動が限界に達していることをより正確に把握でき、より適切な操舵アシストを実現することができる。
さらに、本発明の車両用操舵方法にあっては、前後輪のグリップ状態に着目してアシストトルクを設定するので、車両挙動が限界に達していることをより正確に把握でき、より適切な操舵アシストを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
＜車両用操舵装置の構成＞
図１は、本実施形態の車両用操舵装置の概略構成を示す構成図である。この図１に示すように、車両用操舵装置は、操舵系１、センサ群２、操舵アシストコントローラ３及び操舵アシストモータ４を含んで構成される。
【０００７】
操舵系１は、ステアリングホイール５、ステアリングシャフト６、ステアリングラック７及びサイドロッド８を含んで構成される。
ステアリングホイール５は、ステアリングシャフト６の上端に設けられ、運転者によって加えられた操舵トルクをステアリングシャフト６に伝達する。
ステアリングシャフト６は、車体（不図示）に回転自在に支持され、ステアリングホイール５を介して伝達される操舵トルクによって回転される。また、ステアリングシャフト６の下端には、ピニオンギア９が設けられている。
【０００８】
ステアリングラック７は、ピニオンギア９と噛合し、ピニオンギア９の回転（ステアリングシャフト６の回転）によって車幅方向に移動する。
サイドロッド８は、ステアリングラック７の両端それぞれに一端が連結され、左右の前輪（車体の前側に設けられた操向輪）１０のナックルアーム（不図示）それぞれに他端が連結され、ステアリングラック７の車幅方向の移動によって前輪１０が転舵される。
センサ群２は、操舵角センサ１１、トルクセンサ１２、ヨーレイトセンサ１３、横加速度センサ１４、前後加速度センサ１５、車輪速センサ１６及びブレーキ踏度センサ１７を含んで構成される。
【０００９】
操舵角センサ１１は、ステアリングホイール５の操舵角を検出し、その検出結果を操舵アシストコントローラ３に出力する。
トルクセンサ１２は、運転者の操舵トルクを検出し、その検出結果を操舵アシストコントローラ３に出力する。
ヨーレイトセンサ１３は、車両のヨーレイトを検出し、その検出結果を操舵アシストコントローラ３に出力する。
横加速度センサ１４は、車両の横加速度を検出し、その検出結果を操舵アシストコントローラ３に出力する。
【００１０】
前後加速度センサ１５は、車両の前後加速度を検出し、その検出結果を操舵アシストコントローラ３に出力する。
車輪速センサ１６は、各車輪の車輪速を検出し、その検出結果を操舵アシストコントローラ３に出力する。
ブレーキ踏度センサ１７は、ブレーキペダルの踏み込み度合いを検出し、その検出結果を操舵アシストコントローラ３に出力する。
【００１１】
操舵アシストコントローラ３は、トルクセンサ１２で検出された運転者の操舵トルクにゲインを乗じることで、適切な応答が得られるように操舵系１（ステアリングシャフト６）に付加するアシストトルクを設定し、そのアシストトルクをステアリングシャフト６に付加させる指令を操舵アシストモータ４に出力する。
また、操舵アシストコントローラ３は、操舵角センサ１１、トルクセンサ１２、ヨーレイトセンサ１３、横加速度センサ１４、前後加速度センサ１５、車輪速センサ１６及びブレーキ踏度センサ１７から出力される検出結果に基づいて前後輪のグリップ状態を検出し、車両に不安定挙動が発生したときや不安定挙動の発生が予想されたときに、そのグリップ状態に基づいて、車両の不安定挙動を抑制するための不安定挙動抑制トルクを設定し、その不安定挙動抑制トルクを付加させる指令を操舵アシストモータ４に出力する不安定挙動抑制トルク算出処理（後述）を実行する。
【００１２】
具体的には、操舵アシストコントローラ３は、車輪速センサ１６から出力される車輪速VFR〜VRL、左右輪の中間地点から右輪までの距離ＬR、左右輪の中間地点から左輪までの距離ＬLに基づき、下記（１）式に従って前後輪の車輪速比ＯＦ、ＯＲ（前後輪がグリップ状態にあるときに、ヨーレイトγによって左右輪に発生する車輪速差（γ・（ＬR＋ＬL））に対する実際の車輪速差（ＶFR−ＶFL）の比）を算出する。
ＯＦ＝（ＶFR−ＶFL）/（γ・（ＬR＋ＬL））
ＯR＝（ＶRR−ＶRL）/（γ・（ＬR＋ＬL））  ・・・（１）
【００１３】
ここで、前後輪の車輪速比ＯＦ、ＯRは、タイヤのグリップ力が十分に大きい場合には、「１」となり、グリップ力が低下している場合には、タイヤのグリップ力が限界状態に近づくにつれてタイヤのスリップ量が増加し、「１」より大きい又は小さい値となる。
また、操舵アシストコントローラ３は、その算出された前後輪の車輪速比ＯＦ、ＯRに基づき、図２の制御マップに従って前後輪の不安定度Ｆ、Ｒ（０〜１の値をとり、数値が大きいほどグリップ状態が不安定ことを表す値）を算出する。
【００１４】
ここで、図２の制御マップは、車輪速比ＯＦ、ＯRと不安定度Ｆ、Ｒとの関係を示すマップであり、それらの関係を、車輪速比ＯＦ（又はＯR）が１、不安定度Ｆ（又はＲ）が０の点を頂点とし、車輪速比ＯＦ（又はＯR）が０、不安定度Ｆ（又はＲ）が１の点を通る下向きに凸の二次曲線（連続性を持つ曲線）で表している。
なお、不安定度の算出方法としては、例えば、ＧＰＳ(Global Positioning System)で絶対車速を検出し、その検出結果と各輪の車輪速を比較することで各輪のスリップ率を算出し、そのスリップ率に応じた値を前後輪の不安定度とする方法も挙げられる。
また、β推定を行ってタイヤスリップ角を算出し、そのタイヤスリップ角に基づいて推定される前後輪のタイヤ横力(モデル値)と、運動方程式から算出される前後輪のタイヤ横力(実測値)とを比較し、その比較結果に基づいてタイヤの不安定度を求めてもよい。
【００１５】
具体的には、図３に示すように、β推定結果β^、ヨーレイトγ、車速Ｖ、操舵角δ、前後輪のコーナーリングパワーＣpf、Ｃprに基づき、下記（２）式に従って前後輪のタイヤ横力(モデル値)Ｆf_Model、Ｆr_Modelを算出する。
Ｆf_Model＝β^ｆ・Ｃpf＝（β^＋γ・Ｌf/V―δ）・Ｃpf
Ｆr_Model＝β^r・Ｃpr＝（β^＋γ・Ｌr/V）・Ｃpr  ・・・（２）
【００１６】
また、横加速度Ａy、車重Ｍ、ヨー軸回りのモーメントＩzに基づき、下記（３）式（運動方程式である下記（４）式を連立することで生成される数式）に従って前後輪のタイヤ横力(実測値)Ｆf_Motion、Fr_Motionを算出する。
Ff_Motion＝（Ａy・Ｌf・Ｍ―Ｉz・ｄγ/ｄt）/（Ｌf＋Ｌr）
Fr_Motion＝（Ａy・Ｌr・Ｍ＋Ｉz・ｄγ/ｄt）/（Ｌf＋Ｌr）  ・・・（３）
Ｍ・Ａy＝Ｆf＋Ｆr
Ｉz・ｄγ/ｄt＝Ｆf・Ｌf−Ｆr・Ｌr  ・・・（４）
【００１７】
そして、それらタイヤ横力（モデル値）Ｆf_Modelとタイヤ横力（実測値）Ｆf_Motionとを比較し、その差が閾値より大きくなった場合にタイヤ特性が非線形領域に入ったと判定することで、タイヤの不安度の増加を判断するための指標とすることができる。
さらに、操舵アシストコントローラ３は、その算出された前後輪の不安定度Ｆ、Ｒに基づき、図５の制御マップに従って車両の不安定挙動を推定する。
ここで、図５の制御マップは、前後輪それぞれの不安定度Ｆ、Ｒと車両の不安定挙動との関係を表すマップであり、車両毎に、さまざまな前後輪の不安定度Ｆ、Ｒを組み合わせて走行実験を行い、発生する車両の不安定挙動を検出することで生成される。
【００１８】
具体的には、この制御マップは、前輪の不安定度Ｆが０〜比較的大きい値（例えば、０．８）の範囲にあり且つ後輪の不安定度Ｒが０〜比較的小さい値（例えば、０．２）の範囲にある場合には（１領域）車両がアンダーステア傾向であることを表し、前輪の不安定度Ｆが０〜比較的小さい値（例えば、０．２）の範囲にあり且つ後輪の不安定度Ｒが０〜比較的大きい値（例えば、０．８）の範囲にある場合には（２領域）車両がオーバーステア傾向であることを表し、前後輪の不安定度Ｆ、Ｒが比較的小さい値（例えば、０．２）〜比較的大きい値（例えば、０．８）の範囲にあり且つＦ＞Ｒである場合には（３領域）車両がアンダーステア傾向で且つ４輪ドリフト状態であることを表し、前後輪の不安定度Ｆ、Ｒが比較的小さい値（例えば、０．２）〜比較的大きい値（例えば、０．８）の範囲にあり且つＦ＜Ｒである場合には（４領域）車両がオーバーステア傾向で且つ４輪ドリフト状態であることを表し、前輪の不安定度Ｆが１未満の比較的大きい値（例えば、０．８）以上であり且つＦ＞Ｒである場合又は後輪の不安定度Ｒが１未満の比較的大きい値（例えば、０．８）以上であり且つＦ＞Ｒである場合には（５領域）車両がアンダーステア傾向で且つ制御不能状態であることを表し、前輪の不安定度Ｆが１未満の比較的大きい値（例えば、０．８）以上であり且つＦ＜Ｒである場合又は後輪の不安定度Ｒが１未満の比較的大きい値（例えば、０．８）以上であり且つＦ＜Ｒである場合には（６領域）車両がオーバーステア傾向で且つ制御不能状態であることを表す。
【００１９】
また、操舵アシストコントローラ３は、その推定された車両の不安定挙動及びブレーキ踏度センサ１７から出力される検出結果に基づき、図６の制御マップに従って不安定挙動抑制トルクを設定する。
ここで、図６の制御マップは、車両の不安定挙動がアンダーステア傾向である場合には（１領域）前輪１０の操舵角を中立位置に戻す方向の不安定挙動抑制トルクを付加することを表し、オーバーステア傾向である場合には（２領域）ヨーレイトを打ち消す方向(カウンタステア方向、ヨーレイトを打ち消す方向の不安定挙動抑制トルクの付加中に、ヨーレイトの方向が左右逆転した場合には、不安定挙動抑制トルクの方向も左右逆転させて設定する)に不安定挙動抑制トルクを付加することを表し、アンダーステア傾向で且つ４輪ドリフト状態である場合には（３領域）前輪１０の操舵角を中立位置に戻す方向のトルク及び操舵角速度に応じたダンピングトルク（操舵角センサ１１の検出結果に基づいて算出される操舵速度にダンピングゲインを乗じて算出され、操舵方向と反対方向に作用する要素）を要素とする不安定挙動抑制トルクを付加することを表し、オーバーステア傾向で且つ４輪ドリフト状態である場合には（４領域）ヨーレイトを打ち消す方向のトルク及び操舵角速度に応じたダンピングトルクを要素とする不安定挙動抑制トルクを付加することを表し、アンダーステア傾向で且つ制御不能状態である場合には（５領域）操舵角を中立位置に戻す方向のトルク及び操舵角速度に応じたダンピングトルクを要素とする不安定挙動抑制トルクを付加することを表し、オーバーステア傾向で且つ制御不能状態である場合には（６領域）ヨーレイトを打ち消す方向のトルク及び操舵角速度に応じたダンピングトルクを要素とする不安定挙動抑制トルクを付加することを表す。
【００２０】
なお、不安定挙動抑制トルクの大きさは、前後輪の不安定度の和（Ｆ＋Ｒ）に横加速度センサ１４から出力される横加速度Ａy（又はヨーレイトγ）を乗じて算出する。
また、ダンピングゲインとしては、図７の制御マップに示すように、前後輪の不安定度（Ｆ、Ｒ）がそれぞれ（０、０）の点と（１、１）の点とを通る直線ＮＳと直交し、図２の制御マップに従って設定された前後輪の不安定度（Ｆ，Ｒ）の点（設定点）を通る直線上にあって前輪の不安定度Ｆが０となる点と後輪の不安定度Ｒが０となる点で両端が区切られた線分を設けたときに、その線分上における設定点と前輪の不安定度Ｆが０となる点との間の距離を当該線分の長さで除した除算結果を用いる。すなわち、ダンピングゲインは、後輪の不安定度Ｒに対して前輪の不安定度Ｆが大きくなるほど操舵速度が遅くなるように設定される。
【００２１】
さらに、操舵アシストコントローラ３は、ブレーキ踏度センサ１７から出力されるブレーキペダルの踏み込み度合いの増加速度に基づいて急制動状態（減速度が閾値以上である状態）であるか否かを判定し、急制動状態である場合には、車両の不安定挙動が図６の制御マップの５領域又は６領域にあるかを判定する。そして、５領域にある場合にはヨーレイトが増大する方向（切り増し方向）にフル転舵する（比較的大きい角速度で最大転舵角まで転舵する）不安定挙動抑制トルクを設定し、６領域にある場合にはヨーレイトを打ち消す方向（切り戻し方向）にフル転蛇する不安定挙動抑制トルクを設定する。
【００２２】
すなわち、タイヤがグリップ力を失った不安定な状態において制動を行う場合（操舵のみで不安定挙動から復帰することが困難な場合）、いち早く車体を静止状態にすることが求められる。また、スピン等の大きな不安定挙動が発生しにくい状態にすることも求められる。そこで、アンダーステア傾向にある場合には曲がりたい方向にフル転舵してタイヤ横力を制動と回頭とに使えるようにし、オーバーステア傾向にある場合にはカウンタステア方向にフル転舵してタイヤの横力を制動とスピン抑制とに使えるようにする。
【００２３】
操舵アシストモータ４は、操舵アシストコントローラ３から出力される指令に応じたアシストトルクから当該指令に応じた不安定挙動抑制トルクを減じた補正後アシストトルクを発生してステアリングシャフト６に伝達する。
なお、操舵アシストモータ４は、操舵アシストコントローラ３から出力される指令に応じた不安定挙動抑制トルクがフル転蛇を行わせるものである場合には、前記補正後アシストトルクに代え、不安定挙動抑制トルクを発生してステアリングシャフト６に伝達する。
【００２４】
＜コントローラの動作＞
次に、操舵アシストコントローラ３で実行される不安定挙動抑制トルク算出処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。この不安定挙動抑制トルク算出処理は実行されると、まず、そのステップＳ１で、車輪速センサ１６から出力される車輪速VFR〜VRLに基づき、下記（３）式に従って前後輪の左右車輪速差ΔＶF、ΔＶRを算出する。
ΔＶF＝（ＶFR−ＶFL）
ΔＶR＝（ＶRR−ＶRL）  ・・・（３）
【００２５】
次にステップＳ２に移行して、前記ステップＳ１で算出された前後輪の左右車輪速差ΔＶFに基づき、下記（４）式に従って前後輪の車輪速比ＯＦ、ＯＲを算出する。
ＯＦ＝ΔＶF /（γ・（ＬR＋ＬL））
ＯＲ＝ΔＶR /（γ・（ＬR＋ＬL））  ・・・（４）
次にステップＳ３に移行して、前記ステップＳ２で算出された前後輪の車輪速比ＯＦ、ＯＲに基づき、図２の制御マップに従って前後輪の不安定度Ｆ、Ｒを算出する。また、その前後輪の不安定度Ｆ、Ｒに基づき、図５の制御マップに従って車両挙動を推定する。
【００２６】
次にステップＳ４に移行して、前記ステップＳ３で推定された車両挙動に対応する領域（１領域〜６領域）を判定する。そして、１領域である場合には（１）ステップＳ５に移行し、２領域である場合には（２）ステップＳ６に移行し、３領域である場合には（３）ステップＳ７に移行し、４領域である場合には（４）ステップＳ８に移行し、５領域である場合には（５）ステップＳ９に移行し、６領域である場合には（６）ステップＳ１１に移行する。
【００２７】
前記ステップＳ５では、前輪１０の操舵角を中立位置に戻す方向の不安定挙動抑制トルクを付加させる指令を操舵アシストコントローラ３に出力してから、前記ステップＳ１に移行する。
前記ステップＳ６では、ヨーレイトを打ち消す方向(カウンタステア方向)に不安定挙動抑制トルクを付加させる指令を操舵アシストコントローラ３に出力してから、前記ステップＳ１に移行する。
【００２８】
前記ステップＳ７では、前輪１０の操舵角を中立位置に戻す方向のトルク及び操舵角速度に応じたダンピングトルク（転蛇速度にダンピングゲインを乗じて算出され、操舵方向と反対方向に作用する要素）を要素とする不安定挙動抑制トルクを付加させる指令を操舵アシストコントローラ３に出力してから、前記ステップＳ１に移行する。
前記ステップＳ８では、ヨーレイトを打ち消す方向のトルク及び操舵角速度に応じたダンピングトルクを要素とする不安定挙動抑制トルクを付加させる指令を操舵アシストコントローラ３に出力してから、前記ステップＳ１に移行する。
【００２９】
前記ステップＳ９では、ブレーキ踏度センサ１７から出力されるブレーキペダルの踏み込み度合いの増加速度に基づいて急制動状態であるか否かを判定する。そして、急制動状態である場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ１０に移行し、急制動状態でない場合には（Ｎｏ）前記ステップＳ７に移行する。
前記ステップＳ１０では、ヨーレイトが増大する方向にフル転舵する（比較的大きい角速度で最大転舵角まで転舵する）不安定挙動抑制トルクを付加させる指令を操舵アシストコントローラ３に出力してから、前記ステップＳ１に移行する。
【００３０】
前記ステップＳ１１では、ブレーキ踏度センサ１７から出力されるブレーキペダルの踏み込み度合いの増加速度に基づいて急制動状態であるか否かを判定する。そして、急制動状態である場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ１２に移行し、急制動状態でない場合には（Ｎｏ）前記ステップＳ８に移行する。
前記ステップＳ１２では、ヨーレイトを打ち消す方向にフル転蛇する不安定挙動抑制トルクを付加させる指令を操舵アシストコントローラ３に出力してから、前記ステップＳ１に移行する。
【００３１】
＜車両用操舵装置の具体的動作＞
次に、本実施形態の車両用操舵装置の動作を具体的状況に基づいて説明する。
まず、車両旋回中、運転者がアクセルペダルを踏んで車両を加速させ、前輪１０のタイヤのグリップ力が限界状態に近づき、前輪１０のスリップ量が増加し（グリップ力が低下し）、ヨーレイトγの増加量に比べ、前左右輪１０の車輪速差の変化量が低下したとする。すると、操舵アシストコントローラ３で実行される不安定挙動抑制トルク算出処理によって、図８に示すように、まず、そのステップＳ１で、車輪速センサ１６から出力される車輪速VFR〜VRLに基づき前記（３）式に従って前後輪の左右車輪速差ΔＶF、ΔＶRが算出され、ステップＳ２で、その前後輪の左右車輪速差ΔＶFに基づき前記（４）式に従って前輪の車輪速比ＯＦが比較的小さい値とされ、後輪の車輪速比ＯRがほぼ１とされる。
【００３２】
また、ステップＳ３で、その前後輪の車輪速比ＯＦ、ＯRに基づき図２の制御マップに従って前輪の不安定率Ｆが比較的小さい値（例えば、０．４）とされ、後輪の不安定率Ｒがほぼ０とされ、その前後輪の不安定率Ｆ、Ｒに基づき図５の制御マップに従って、アンダーステア傾向であると推定され、ステップＳ４の判定が「１」となり、ステップＳ５で、前輪１０の操舵角を中立位置に戻す方向の不安定挙動抑制トルクを付加させる指令が操舵アシストコントローラ３に出力された後、前記ステップＳ１に移行する。
そして、操舵アシストモータ４は、その指令に応じた不安定挙動抑制トルクをアシストトルクから減じた補正後アシストトルクを発生してステアリングシャフト６に伝達する。
【００３３】
以上、上記実施形態では、図１の操舵アシストコントローラ３、図８のステップＳ２〜Ｓ３が特許請求の範囲に記載のグリップ状態検出手段を構成し、以下同様に、図１の操舵アシストコントローラ３、操舵アシストモータ４及びトルクセンサ１２、図８のステップＳ３〜Ｓ１２がアシストトルク付加手段を構成し、図１の操舵アシストコントローラ３及びトルクセンサ１２がアシストトルク設定手段を構成し、図１の操舵アシストコントローラ３、図８のステップＳ３〜Ｓ１２が不安定挙動抑制トルク設定手段を構成し、図１の操舵アシストモータ４がアシストトルク付加手段を構成し、図１のヨーレイトセンサ１３及び横加速度センサ１４が車両状態量検出手段を構成し、図１の操舵アシストコントローラ３、図８のステップＳ３が不安定度設定手段を構成し、図１の操舵アシストコントローラ３、図８のステップＳ３が不安定挙動検出手段を構成し、図１の操舵アシストコントローラ３、図８のステップＳ４〜Ｓ１２が挙動対応トルク設定手段を構成し、図１の操舵アシストコントローラ３及びブレーキ踏度センサ１７は急制動判定手段を構成する。
【００３４】
（１）このように、本実施形態の車両用操舵装置にあっては、前後輪のグリップ状態に応じたアシストトルクを操舵系に付加するようにした。すなわち、前後輪のグリップ状態に着目してアシストトルクを設定するので、車両挙動が限界に達していることをより正確に把握でき、より適切な操舵アシストを実現することができる。
（２）また、前後輪のグリップ状態に基づいて不安定挙動抑制トルクを設定し、その不安定挙動抑制トルクを運転者の操舵操作に応じたアシストトルクから減じた補正後アシストトルクを付加するようにした。すなわち、前後輪のグリップ状態に着目してアシストトルクを補正するので、車両挙動が限界に達していることをより正確に把握でき、より適切な操舵アシストを実現することができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、操舵系に付加するアシストトルクのみを制御することで、図９に示すように、前後輪の不安定度Ｆ、Ｒをともに減少させる例を示したが、例えば、オーバーステア傾向である場合には（前輪の不安定度Ｆよりも後輪の不安定度Ｒが大きい場合には）、図１０に示すように、各輪の制駆動力も制御することで、まず、後輪の不安定度Ｒのみを低減させ、後輪の不安定度Ｒが前輪の不安定度Ｆよりも小さくなった後に、前後輪の不安定度Ｆ、Ｒを共に減少させるようにすることもできる。
【００３６】
また、実際の車両によって圧雪路面で加速円旋回を行った検証試験の結果、図１１及び図１２に示すように、操舵角と車速とに基づき線形モデルに従って算出される基準ヨーレイト（基準ヨーレイト換算）と実際のヨーレイト（実ヨーレイト換算）との比較結果から推定されるタイヤのグリップ状態に基づいて操舵アシストを行う従来の方法にあっては、不安定挙動は発生から２．６sec.経過後に検出されるため、不安定挙動発生後の対処しかできないが、本実施形態の方法にあっては、不安定挙動は発生する２．７sec.前に検出することができるため、不安定挙動発生前から予防的に制御を行うことができ、その結果、不安定挙動抑制効果を格段に向上させることができる。
【００３７】
（３）また、前後輪のグリップ状態に基づき、前後輪のグリップ状態と不安定挙動抑制トルクとの関係を示す制御マップ（図６の制御マップ）に従って不安定挙動抑制トルクを設定するようにした。そのため、前後輪のグリップ状態に応じた２次元マップを用意することで、車両の状態に合わせた適切な操舵アシストを実現することができる。
（４）さらに、前輪のグリップ状態が後輪のグリップ状態よりも不安定な場合には（前輪の不安定度Ｆが後輪の不安定度Ｒよりも大きい場合には）、操舵角を中立位置に戻す方向の不安定挙動抑制トルクを設定するようにした。そのため、前輪がグリップを失うことでアンダーステア傾向が発生したときに、操舵を戻して直進状態とすることができ、前輪のグリップ状態を回復することができる。
【００３８】
（５）また、その操舵角を中立位置に戻す方向の不安定挙動抑制トルクを減じたトルクの付加中に、前輪のグリップ状態が安定状態に回復した場合には、前記不安定挙動抑制トルクを減じていないアシストトルクを操舵系に付加するようにしてもよい。そのようにすれば、グリップ状態の回復後に、運転者の操舵操作に合わせた適切な操舵アシストを実現できる。
（６）さらに、後輪のグリップ状態が前輪のグリップ状態よりも不安定な場合には（後輪の不安定度Ｒが前輪の不安定度Ｆよりも大きい場合には）、ヨーレイトを打ち消す方向の不安定挙動抑制トルクを設定するようにした。そのため、後輪がグリップを失うことでオーバーステア傾向が発生したときに、カウンタステアを行うことで、後輪のグリップ状態を回復することができ、スピンの発生を抑制することができる。
【００３９】
（７）また、そのヨーレイトを打ち消す方向の不安定挙動抑制トルクの付加中に、後輪のグリップ状態が安定状態に回復した場合（後輪の不安定度Ｒが０又はほぼ０となった場合）、若しくはヨーレイトが０又はほぼ０になった場合には、前記不安定挙動抑制トルクを減じていないアシストトルクを操舵系に付加するようにしてもよい。そのようにすれば、後輪のグリップ状態の回復後に、運転者の操舵操作に合わせた適切な操舵アシストを実現できる。
（８）さらに、前記ヨーレイトを打ち消す方向の不安定挙動抑制トルクの付加中に、ヨーレイトの方向が左右逆転した場合には、不安定挙動抑制トルクの方向も左右逆転させるようにしたため、車両の状態に合わせた適切な操舵アシストを実現することができる。
【００４０】
（９）また、不安定挙動抑制トルクの大きさとして、横加速度又はヨーレイトに比例する値を設定するようにした。すなわち、不安定挙動抑制トルクの方向やタイミングは、制御マップ等を用いて前後輪の不安定度より決まるが、不安定挙動抑制トルクの大きさは、車両挙動の大きさ（ヨーレイトや横加速度）に応じて決定することで、その時々の走行シーンに適した操舵アシストを実現することができる。そのようにすれば、例えば、車両がアンダーステア傾向であると判定されたとしても、路面がドライアスファルトである場合と氷結路である場合とでは必要となる不安定挙動抑制トルクの大きさは異なるが、そのとき発生する横加速度の大きさは路面μに依存するため、横加速度をアシストトルクの大きさ決定に用いることで、走行シーンに適した操舵アシストを実現することができる。
【００４１】
（１０）さらに、グリップ状態が不安定なほど大きな値となる不安定度（Ｆ、Ｒ）を前後輪それぞれに設定し、不安定挙動抑制トルクの大きさとして、前後輪の不安定度の和に比例する値を設定するようにした。そのため、グリップ状態が不安定なほど大きな不安定挙動抑制トルクを設定することができ、より適切な操舵アシストを実現することができる。
【００４２】
（１１）また  前後輪のグリップ状態に基づいて車両の不安定挙動を検出し、その不安定挙動がアンダーステア傾向である場合には（１領域）前輪１０の操舵角を中立位置に戻す方向の不安定挙動抑制トルクを設定し、オーバーステア傾向である場合には（２領域）ヨーレイトを打ち消す方向の不安定挙動抑制トルクを設定し、アンダーステア傾向で且つ４輪ドリフト状態である場合には（３領域）前輪１０の操舵角を中立位置に戻す方向のトルク及び操舵角速度に応じたダンピングトルクを要素とする不安定挙動抑制トルクを設定し、オーバーステア傾向で且つ４輪ドリフト状態である場合には（４領域）ヨーレイトを打ち消す方向のトルク及び操舵角速度に応じたダンピングトルクを要素とする不安定挙動抑制トルクを設定し、アンダーステア傾向で且つ制御不能状態である場合には（５領域）操舵角を中立位置に戻す方向のトルク及び操舵角速度に応じたダンピングトルクを要素とする不安定挙動抑制トルクを設定し、オーバーステア傾向で且つ制御不能状態である場合には（６領域）ヨーレイトを打ち消す方向のトルク及び操舵角速度に応じたダンピングトルクを要素とする不安定挙動抑制トルクを設定するようにした。そのため、前後輪のグリップ状態がともに悪化し、操舵の影響で車両の不安定挙動（オーバーステア傾向、アンダーステア傾向）が急変する恐れがあるときに、不用意な操舵を抑制することができる。
【００４３】
（１２）また、ダンピング要素として、後輪の不安定度（Ｒ）に対して前輪の不安定度（Ｆ）が大きくなるほど操舵角速度を遅くするものを設定するようにした。すなわち、アンダーステア傾向である場合とオーバーステア傾向である場合とで、適切な対処の仕方が最も異なる点が操舵速度である。例えば、アンダーステア傾向である場合には、操舵はなるべくゆっくりで且つ舵を切り過ぎないことが重要であるが、オーバーステア傾向である場合には、スピンの発生が近いため、素早いカウンタステア入力が要求される。そのため、上述したようにダンピング要素を制御することで、それらを両立するように不安定挙動抑制トルクを制御することができ、操舵速度を適切に抑制することができる。
【００４４】
（１３）また、ダンピング要素は、前輪の不安定度Ｆに対応する軸と後輪の不安定度Ｒに対応する軸との互いに直交する２軸の座標で表された制御マップ（図２の制御マップ）上に、前後輪の不安定度（Ｆ、Ｒ）がそれぞれ（０、０）の点と（１、１）の点とを通る直線ＮＳと直交し、図２の制御マップに従って設定された前後輪の不安定度（Ｆ，Ｒ）の点（設定点）を通る直線上にあって前輪の不安定度Ｆが０となる点と後輪の不安定度Ｒが０となる点で両端が区切られた線分を設けたときに、その線分上における設定点と前輪の不安定度Ｆが０となる点との間の距離を当該線分の長さで除した除算結果をダンピングゲインとし、そのダンピングゲインを操舵速度に乗じた乗算結果を前記ダンピング要素とするようにしたため、汎用性の高い操舵アシストを実現することができる。
【００４５】
（１４）さらに、車両が急制動状態である場合には、アンダーステア傾向で且つ制御不能状態である場合には（５領域）切り増し方向にフル転舵するトルクを操舵アシストモータ３で操舵系に付加し、オーバーステア傾向で且つ制御不能状態である場合には（６領域）切り戻し方向にフル転舵するトルクを操舵系に付加するようにした。すなわち、タイヤ横力も制動要素として用い且つ急に前輪のグリップが安定状態に回復した場合でも、安全方向(スピンの発生等大きな車両挙動の乱れが起きない方向)に車両を動かすことができる。
【００４６】
（１５）また、本実施形態の自動車にあっては、前後輪のグリップ状態に応じたアシストトルクを操舵系に付加するようにした。すなわち、前後輪のグリップ状態に着目してアシストトルクを設定するので、車両挙動が限界に達していることをより正確に把握でき、より適切な操舵アシストを実現することができる。
（１６）さらに、本実施形態の車両用操舵方法にあっては、前後輪のグリップ状態に応じたアシストトルクを操舵系に付加するようにした。すなわち、前後輪のグリップ状態に着目してアシストトルクを設定するので、車両挙動が限界に達していることをより正確に把握でき、より適切な操舵アシストを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の車両用操舵装置の一実施形態の概略構成を示す構成図である。
【図２】車輪速比と不安定度との関係を示す制御マップである。
【図３】タイヤの不安定度の推定方法の変形例を説明するための説明図である。
【図４】タイヤの不安定度の推定方法の変形例を説明するための説明図である。
【図５】タイヤの不安定度の推定方法の変形例を説明するための説明図である。
【図６】不安定挙動抑制トルクの設定に用いられる制御マップである。
【図７】ダンピングゲインの設定に用いられる制御マップである。
【図８】不安定挙動抑制トルク算出処理を示すフローチャートである。
【図９】車両用操舵装置の動作を説明するためのマップである。
【図１０】車両用操舵装置の変形例の動作を説明するためのマップである。
【図１１】車両用操舵装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１２】従来の方法の動作を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１は操舵系、２はセンサ群、３は操舵アシストコントローラ、４は操舵アシストモータ、５はステアリングホイール、６はステアリングシャフト、７はステアリングラック、８はサイドロッド、９はピニオンギア、１０は前輪、１１は操舵角センサ、１２はトルクセンサ、１３はヨーレイトセンサ、１４は横加速度センサ、１５は前後加速度センサ、１６は車輪速センサ、１７はブレーキ踏度センサ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008056048.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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