(57)【要約】【課題】  簡単な操作で運転者の意思に応じて車輪の転舵角を増減できる車両用ステアリング装置を提供する。【解決手段】  運転者がステアリングホイール７を操作すると、その操舵角に応じて車輪の転舵角が変化する。ステアリングホイール７の操作と同時並行してステアリングホイール本体８に設けたグリップ９Ｌ，９Ｒを操作すると、グリップ回転角センサＳｄＬ，ＳｄＲで検出したグリップ９Ｌ，９Ｒの操作量に応じてステアリングホイール７の操舵角と車輪の転舵角との関係が変更されるので、車両の旋回を補助あるいは抑制することができる。このとき、グリップ９Ｌ，９Ｒがステアリングホイール本体８に設けられているので、それらが別個に設けられている場合に比べて運転者の操作負担が軽減される。【選択図】        図２
2008168840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者により操作されるステアリングホイール（７）の操舵角に応じて車輪（ＷＦＬ，ＷＦＲ）の転舵角を変化させる車両用ステアリング装置において、
ステアリングホイール本体（８）に設けられて運転者により操作されるグリップ（９Ｌ，９Ｒ）と、
前記ステアリングホイール（７）の操舵角と前記車輪（ＷＦＬ，ＷＦＲ）の転舵角との関係を前記グリップ（９Ｌ，９Ｒ）の操作量に応じて変更するステアリングアクチュエータ（５）と、
を備えたことを特徴とする車両用ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者により操作されるステアリングホイールの操舵角に応じて車輪の転舵角を変化させる車両用ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールにモータを固定し、このモータの出力軸に固定した第１ギヤとステアリングシャフトに固定した第２ギヤとを噛合させ、運転者によるステアリングホイールの操舵時に、モータを駆動することでステアリングホイールの操舵角と車輪の転舵角との関係を変更可能にしたものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開２００５−３５３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで従来のものは、車両の運動状態や車両の操作系の状態から運転者の求める車両挙動を電子制御ユニットが予測し、それを規範としてモータを制御することでステアリングホイールの操舵角と車輪の転舵角との関係を変更しているが、道路の状況などにより運転者の求める車両挙動が電子制御ユニットが予測するものと必ずしも一致せず、意図する車輪の転舵角を得ることができないために運転者が違和感を感じる可能性があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、簡単な操作で運転者の意思に応じて車輪の転舵角を増減できる車両用ステアリング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】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、運転者により操作されるステアリングホイールの操舵角に応じて車輪の転舵角を変化させる車両用ステアリング装置において、ステアリングホイール本体に設けられて運転者により操作されるグリップと、前記ステアリングホイールの操舵角と前記車輪の転舵角との関係を前記グリップの操作量に応じて変更するステアリングアクチュエータとを備えたことを特徴とする車両用ステアリング装置が提案される。
【０００６】
尚、実施の形態の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲは本発明の車輪に対応する。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の構成によれば、運転者がステアリングホイールを操作すると、その操舵角に応じて車輪の転舵角が変化する。ステアリングホイールの操作と同時並行してステアリングホイール本体に設けたグリップを操作すると、その操作量に応じてステアリングホイールの操舵角と車輪の転舵角との関係が変更されるので、車両の旋回を補助あるいは抑制することができる。このとき、グリップがステアリングホイール本体に設けられているので、それらが別個に設けられている場合に比べて運転者の操作負担が軽減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図３は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１はステアリング装置を搭載した車両の全体構成を示す図、図２はステアリングホイールの斜視図、図３は制御系のブロック図である。
【００１０】
図１に示すように、本実施の形態のステアリング装置を搭載した四輪の車両は、エンジンＥの駆動力がトランスミッションＴを介して伝達される駆動輪たる左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと、車両の走行に伴って回転する従動輪たる左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとを備える。左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲはＳＢＷ（ステア・バイ・ワイヤ）により転舵される。即ち、ステアリングホイール７とステアリングギヤボックス６とは機械的に連結されておらず、運転者によるステアリングホイール７の操作を電機信号に変換し、ステアリングアクチュエータ５でステアリングギヤボックス６を作動させることで前輪ＷＦＬ，ＷＦＲを転舵する。ステアリングアクチュエータ５の作動を制御する電子制御ユニットＵには、ステアリングホイール７の操舵角を検出する操舵角センサＳａと、車速を検出する車速センサＳｂと、横加速度を検出する横加速度センサＳｃと、後述するグリップ回転角センサＳｄＬ，ＳｄＲとが接続される。
【００１１】
尚、車速センサＳｂおよび横加速度センサＳｃは第１の実施の形態では使用されず、第２の実施の形態で使用される。
【００１２】
図２に示すように、ステアリングホイール７は環状のステアリングホイール本体８を備えており、運転者が左右の手で握る２カ所が別部材のグリップ９Ｌ，９Ｒで構成される。各グリップ９Ｌ，９Ｒはその接線方向に延びる回転軸１０，１０まわりに回転可能であり、その回転角が前記グリップ回転角センサＳｄＬ，ＳｄＲにより検出される。グリップ９Ｌ，９Ｒは、図示せぬリターンスプリングで中立位置に向けて付勢される。
【００１３】
図３に示すように、電子制御ユニットＵは、基本転舵角指令値算出手段Ｍ１と、左重畳転舵角指令値算出手段Ｍ２Ｌと、右重畳転舵角指令値算出手段Ｍ２Ｒと、第１加算手段Ｍ３と、第２加算手段Ｍ４と、アクチュエータ制御手段Ｍ５とを備える。基本転舵角指令値算出手段Ｍ１には操舵角センサＳａが接続され、左重畳転舵角指令値算出手段Ｍ２Ｌおよび右重畳転舵角指令値算出手段Ｍ２Ｒには左右のグリップ回転角センサＳｄＬ，ＳｄＲがそれぞれ接続され、アクチュエータ制御手段Ｍ５にはステアリングアクチュエータ５が接続される。
【００１４】
次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。
【００１５】
運転者がステアリングホイール７を左右に操舵した操舵角は操舵角センサＳａにより検出され、その操舵角が入力された基本転舵角指令値算出手段Ｍ１は、操舵角に比例した基本転舵角の指令値を算出する。運転者がグリップ９Ｌ、９Ｒを操作しないとき、アクチュエータ制御手段Ｍ５は前記基本転舵角の指令値を目標値としてステアリングアクチュエータ５を駆動し、左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの転舵角を基本転舵角に一致させる。これにより、ステアリングホイール７とステアリングギヤボックス６とが機械的に接続されていなくても、ステアリングホイール７の操舵角に比例する転舵角で左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲを転舵することができる。
【００１６】
運転者が通常ステアリングホイール本体８を左手で握る位置に設けられた左グリップ９Ｌを回転させると、左グリップ回転角センサＳｄＬにより検出された左グリップ９Ｌの回転角が電子制御ユニットＵの左重畳転舵角指令値算出手段Ｍ２Ｌに入力される。左重畳転舵角指令値算出手段Ｍ２Ｌは左グリップ９Ｌの回転角に応じた左重畳転舵角の指令値を算出する。運転者が通常ステアリングホイール本体８を右手で握る位置に設けられた右グリップ９Ｒを回転させると、右グリップ回転角センサＳｄＲにより検出された右グリップ９Ｒの回転角が電子制御ユニットＵの右重畳転舵角指令値算出手段Ｍ２Ｒに入力される。右重畳転舵角指令値算出手段Ｍ２Ｒは右グリップ９Ｒの回転角に応じた右重畳転舵角の指令値を算出する。
【００１７】
左右の重畳転舵角指令値算出手段Ｍ２Ｌ，Ｍ２Ｒで算出した左右の重畳転舵角の指令値は第１加算手段Ｍ３で加算される。通常、左右のグリップ９Ｌ，９Ｒはその一方だけが操作されるが、左右のグリップ９Ｌ，９Ｒが同時に操作された場合には、左重畳転舵角指令値算出手段Ｍ２Ｌが算出した左重畳転舵角の指令値と、右重畳転舵角指令値算出手段Ｍ２Ｒが算出した右重畳転舵角の指令値とが加算されて相殺され、その差分の重畳転舵角の指令値が第１加算手段Ｍ３から出力される。
【００１８】
第１加算手段Ｍ３が出力する重畳転舵角の指令値と前記基本転舵角の指令値とは第２加算手段Ｍ４で加算されて最終的な転舵角の指令値が算出され、その指令値に基づいてアクチュエータ制御手段Ｍ５がステアリングアクチュエータ５を作動させることで、前記最終的な転舵角の指令値に対応する転舵角を発生させる。
【００１９】
例えば、右旋回中にアンダーステア傾向だと判断した運転者が右グリップ９Ｒを回転させると、右方向の転舵角が増加してアンダーステア傾向を解消させることができる。逆に右旋回中にオーバーステア傾向だと判断した運転者が左グリップ９Ｌを回転させると、左方向の転舵角が増加してオーバーステア傾向を解消させることができる。
【００２０】
左旋回中でも、あるいは直進走行中でも、同様にして左右のグリップ９Ｌ，９Ｒの操作により転舵角の制御を行うことができる。
【００２１】
以上のように、ステアリングホイール本体８の一部を回転可能とした左右のグリップ９Ｌ，９Ｒを回転させるだけで、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの転舵角を任意の方向および任意の大きさに調整することができるので、ステアリングホイール７を操作して車両を旋回させながら、左右のグリップ９Ｌ，９Ｒを回転させて旋回を補助あるいは抑制することができる。このとき、ステアリングホイール本体８に添えた運転者の手で左右のグリップ９Ｌ，９Ｒを操作可能であるため、運転者の操作負担が軽減される。
【００２２】
次に、図４および図５に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００２３】
第２の実施の形態は、左右の重畳転舵角指令値算出手段Ｍ２Ｌ，Ｍ２Ｒが算出した左右の重畳転舵角の指令値の和を、車速センサＳｂで検出した車速、操舵角センサＳａで検出した操舵角および横加速度センサＳｃで検出した横加速度で補正するものである。
【００２４】
即ち、車速センサＳｂで検出した車速が入力された補正係数算出手段Ｍ６は、車速をパラメータとする図５（Ａ）のマップに基づいて第１補正係数Ｋ１を算出する。第１補正係数Ｋ１は、車速が０のときに最大値の１をとり、車速が０から増加すると前記最大値から次第に減少する。
【００２５】
また操舵角センサＳａで検出した操舵角が入力された補正係数算出手段Ｍ６は、操舵角をパラメータとする図５（Ｂ）のマップに基づいて第２補正係数Ｋ２を算出する。第２補正係数Ｋ２は、操舵角が０のときに１未満の最小値をとり、操舵角が０から左右に増加すると前記最小値から１に向かって増加する。
【００２６】
また横加速度センサＳｃで検出した横加速度が入力された補正係数算出手段Ｍ６は、横加速度をパラメータとする図５（Ｃ）のマップに基づいて第３補正係数Ｋ３を算出する。第３補正係数Ｋ３は、横加速度が０のときに１の値をとり、横加速度が０から左右に増加すると１から減少する。
【００２７】
第１加算手段Ｍ３が出力する重畳転舵角の指令値は、乗算手段Ｍ７において前記第１、第２、第３補正係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が乗算されて補正され、その補正された重畳転舵角の指令値と前記基本転舵角の指令値とが第２加算手段Ｍ４で加算されて最終的な転舵角の指令値が算出され、その指令値に基づいてアクチュエータ制御手段Ｍ５がステアリングアクチュエータ５を作動させることで、前記最終的な転舵角の指令値に対応する転舵角を発生させる。
【００２８】
しかして、車速が大きい場合には運転者が緊張してステアリングホイール７を強く握るので、グリップ９Ｌ，９Ｒを操作するときに微妙にふるえてしまい、転舵角の指令値にノイズが乗り易くなる。しかしながら、第１補正係数Ｋ１により、高車速時には第１補正係数Ｋ１が小さくなって転舵角の指令値が小さくなるので、ノイズの影響による転舵角の変動を低減することができる。逆に、車速が小さい場合には運転者がステアリングホイール７を強く握ることはないので、グリップ９Ｌ，９Ｒの操作により出力される転舵角の指令値にノイズが乗り難くなる。この低車速時には第１補正係数Ｋ１が大きくなって転舵角の指令値が大きくなるので、グリップ９Ｌ，９Ｒを操作する運転者の意思を充分に反映した転舵角の制御が可能になる。
【００２９】
また第２補正係数Ｋ２により、操舵角の増加に応じて転舵角の変化量を増加させるので、運転者に旋回の意思がない小操舵角時には、転舵角の変化量を小さくして左右のグリップ９Ｌ，９Ｒの誤操作による車両挙動の望ましくない変化を抑制するとともに、運転者が急旋回を望む大操舵角時には、転舵角の変化量を大きくして運転者がステアリングホイール７を操作する操作負担を軽減することができる。
【００３０】
また第３補正係数Ｋ３により、横加速度の増加に応じて転舵角の変化量を減少させるので、急激な横加速度が発生しているときには、転舵角の変化量を小さくして左右のグリップ９Ｌ，９Ｒの誤操作による車両挙動の望ましくない変化を抑制するとともに、ステアリングホイール７の操作だけでは充分な横加速度が発生しないときには、運転者の意思に応じて大きな横加速度を発生させることができる。
【００３１】
図６（Ａ）は第２補正係数Ｋ２の第３の実施の形態を示すものである。第３の実施の形態では、操舵角の絶対値が閾値未満の領域では第２補正係数Ｋ２が一律に０であり、左右のグリップ９Ｌ，９Ｒにより指令された重畳転舵角は発生しない。そして操舵角の絶対値が閾値以上の領域では第２補正係数Ｋ２が０から１へと瞬時にあるいは次第に増加し、最終的に左右のグリップ９Ｌ，９Ｒにより指令された重畳転舵角の全量が発生する。
【００３２】
図６（Ｂ）は第３補正係数Ｋ３の第３の実施の形態を示すものである。第３の実施の形態では、横加速度の絶対値が閾値未満の領域では第３補正係数Ｋ３が一律に１であり、左右のグリップ９Ｌ，９Ｒにより指令された重畳転舵角の全量が発生する。そして横加速度の絶対値が閾値以上の領域では第３補正係数Ｋ３が１から０へと瞬時にあるいは次第に減少し、それに応じて左右のグリップ９Ｌ，９Ｒにより指令された重畳転舵角が最終的に発生しなくなる。
【００３３】
次に、図７および図８に基づいて本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００３４】
第４の実施の形態は上述した第１の実施の形態の変形であって、第１の実施の形態では、運転者のステアリングホイール７の操作に基づいて発生する前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの基本転舵角の指令値に、グリップ９Ｌ，９Ｒの操作に基づいて発生する重畳転舵角の指令値を加算して最終的な転舵角の指令値を算出しているが、図７に示すように、第４の実施の形態では、グリップ９Ｌ，９Ｒの操作に基づいて発生する左右の重畳転舵角の指令値の和を、重畳転舵角指令値補正手段Ｍ８で補正し、補正した重畳転舵角の指令値を自動操舵手段Ｍ９が算出した基本転舵角の指令値に加算して最終的な転舵角の指令値を算出する。
【００３５】
自動操舵手段Ｍ９は、例えばレーダー装置で検知した先行車に追従するようにステアリングアクチュエータ５を駆動して自動操舵を行うものや、障害物との接触を回避するためにステアリングアクチュエータ５を駆動して自動操舵を行うものや、２本の白線に挟まれた車線を維持するためにステアリングアクチュエータ５を駆動して自動操舵を行うものが含まれる。
【００３６】
重畳転舵角指令値補正手段Ｍ８は、左右の重畳転舵角指令値算出手段Ｍ２Ｌ，Ｍ２Ｒが算出した左右の重畳転舵角の指令値の加算値をパラメータとし、図８に示すマップに基づいて補正した重畳転舵角の指令値を算出する。補正した重畳転舵角の指令値は、前記パラメータの増加に応じて増加量が減少するように設定される。
【００３７】
この第４の実施の形態によっても、ステアリングホイール本体８の一部を回転可能とした左右のグリップ９Ｌ，９Ｒを回転させるだけで、自動操舵中に前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの転舵角を任意の方向および任意の大きさに調整することができるので、自動操舵で前輪ＷＦＬ，ＷＦＲを転舵して車両を旋回させながら、左右のグリップ９Ｌ，９Ｒを回転させて旋回を補助あるいは抑制することができる。このとき、ステアリングホイール本体８に添えた運転者の手で左右のグリップ９Ｌ，９Ｒを操作可能であるため、運転者の操作負担が軽減される。
【００３８】
次に、図９および図１０に基づいて本発明の第５の実施の形態を説明する。
【００３９】
第５の実施の形態は上述した第４の実施の形態の変形であって、第５の実施の形態は、第４の実施の形態の重畳転舵角指令値補正手段Ｍ８の代わりに、制御定数算出手段Ｍ１０を備える。制御定数算出手段Ｍ１０は、左右の重畳転舵角指令値算出手段Ｍ２Ｌ，Ｍ２Ｒが算出した左右の重畳転舵角の指令値の和をパラメータとし、図１０に示すマップに基づいて制御定数を検索する。制御定数は、前記パラメータの増加に応じて増加量が減少するように設定される。
【００４０】
制御定数は自動操舵手段Ｍ９が基本転舵角の指令値を算出する際のゲインとして機能するものであり、その制御定数が増減することで最終的な転舵角の指令値を変化させることができる。
【００４１】
この第５の実施の形態によっても、前記第４の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４３】
例えば、実施の形態ではグリップ９Ｌ，９Ｒの回転角を検出しているが、グリップ９Ｌ，９Ｒの回転角速度や回転トルクを検出しても良い。
【００４４】
またステアリングホイール７のグリップ９Ｌ，９Ｒは無段階（連続的）に回転あるいは揺動するものであっても良いし、段階的に回転あるいは揺動するものであっても良い。
【００４５】
また実施の形態のステアリングホイール７は左右のグリップ９Ｌ，９Ｒを備えているが、右手あるいは左手で操作する単一のグリップを設け、そのグリップを中立位置から正逆二つの方向に回転させて右転舵角および左転舵角の発生を指令しても良い。
【００４６】
またグリップ９Ｌ，９Ｒを柔軟性を有する材料で構成し、それが回転してもステアリングホイール本体８が円形を維持するようにすれば操作性が更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１の実施の形態に係るステアリング装置を搭載した車両の全体構成を示す図
【図２】ステアリングホイールの斜視図
【図３】制御系のブロック図
【図４】第２の実施の形態に係る制御系のブロック図
【図５】第１〜第３の補正係数を検索するマップを示す図
【図６】第３の実施の形態に係る第２，第３の補正係数を検索するマップを示す図
【図７】第４の実施の形態に係る制御系のブロック図
【図８】重畳転舵角の指令値の補正量を検索するマップを示す図
【図９】第５の実施の形態に係る制御系のブロック図
【図１０】制御定数を検索するマップを示す図
【符号の説明】
【００４８】
５          ステアリングアクチュエータ
７          ステアリングホイール
８          ステアリングホイール本体
９Ｌ        左グリップ
９Ｒ        右グリップ
ＷＦＬ      前輪（車輪）
ＷＦＲ      前輪（車輪）
【図１】
2008168840.tif 000003
【図２】
2008168840.tif 000004
【図３】
2008168840.tif 000005
【図４】
2008168840.tif 000006
【図５】
2008168840.tif 000007
【図６】
2008168840.tif 000008
【図７】
2008168840.tif 000009
【図８】
2008168840.tif 000010
【図９】
2008168840.tif 000011
【図１０】
2008168840.tif 000012