(57)【要約】【課題】車両用操舵装置において、ステアリングホイール等の操舵部材の操作量に対する転舵輪の転舵量の比、すなわち転舵比を、車両前方の視認性が悪いときに一律に変更する場合、車両の操縦安定性が向上するとは限らない。【解決手段】視認性が悪いものの中速走行しているときや、視認性が良いときには、通常の転舵比のマップＡを採用する（ステップＳ２，Ｓ６）。視認性が悪くて近距離の視界しか得られないときで且つ低速走行しているときには、転舵比が小さくなるマップＢを採用し（ステップＳ４）、クイックな操舵を達成することで、迅速な障害物回避を可能とする。視認性が悪いものの高速走行しているときには、転舵比が大きくなるマップＣを採用し（ステップＳ７）、ダルな操舵を達成することで、高速走行時の車両の操縦安定性を確保する。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操舵に応じて転舵輪を転舵させる舵取り機構を備える車両用操舵装置において、
操舵部材の操作量に対する転舵輪の転舵量の比を可変する転舵比可変手段と、
車両前方の道路状況を検出するための道路状況検出手段と、
少なくとも車速を含む車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
道路状況検出手段および走行状態検出手段からの信号に基づいて転舵比可変手段により転舵比を変更させる制御部とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、上記制御部は、検出される車速から転舵比を決定するためのデータマップを道路状況が悪いときおよび良いときにそれぞれ対応して備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項１において、上記制御部は、検出される車速から転舵比を決定するための演算式を道路状況が悪いときおよび良いときにそれぞれ対応して備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３において、上記道路状況検出手段は、車両前方の道路の視認性の良否を検出するための視認性検出手段と、車両前方の道路の路面状態を検出するための路面状態検出手段とを含み、
視認性検出手段および走行状態検出手段からの信号に基づいて転舵比可変手段により転舵比を変更させるための視認性重視モード、並びに路面状態検出手段および走行状態検出手段からの信号に基づいて転舵比可変手段により転舵比を変更させるための路面状況重視モードの何れかの一方を選択することのできるモード選択手段を備え、
制御部は、モード選択手段により選択されたモードに基づいて転舵比を変更させることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一つにおいて、上記道路状況検出手段により検出される道路状況が悪いときに、走行状態検出手段により検出される車速信号に所定の処理を施して制御部に与えることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵部材の操作に応じて転舵輪を転舵する車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
この種の操舵装置として、操舵部材の操作量に対する転舵輪の転舵量を可変する転舵比可変機構を備え、車両が悪路を走行しているときに、転舵比を小さい側に、すなわちクイック側に変更する操舵装置がある（例えば特開昭６０−１３１３６６号公報参照）。
また、車両が凹凸路等の悪路を走行するときに、転舵比を大きい側に、すなわちダル側に変更する操舵装置がある（例えば特開平１１−２２７６２２号公報参照）。
【０００３】
しかしながら、これらの操舵装置では、例えば車速等にかかわらず一律に転舵比を変更するので、車両挙動が乱れ易いという問題がある。
一方、視認性が悪いとき、および視認性が良いものの運転者の覚醒度が低いときに、ドライバによる操舵とは無関係に操舵トルクを付与するトルク付与制御を実行する操舵装置がある（例えば特開２００１−１５１１３７号公報参照）。
しかしながら、この操舵装置では、操舵部材の操作反力が変更されるのみであり、車両自体の持つ舵取り特性に何らの変更も与えないので、操安性（操縦安定性）の向上度合いが少ない。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、前方の道路状況等に応じて確実に操安性を向上することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、操舵部材の操舵に応じて転舵輪を転舵させる舵取り機構を備える車両用操舵装置において、操舵部材の操作量に対する転舵輪の転舵量の比を可変する転舵比可変手段と、車両前方の道路状況を検出するための道路状況検出手段と、少なくとも車速を含む車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、道路状況検出手段および走行状態検出手段からの信号に基づいて転舵比可変手段により転舵比を変更させる制御部とを備えることを特徴とするものである。本発明では、車両前方の道路状況（例えば視認性乃至路面状況）と車速を考慮して、転舵比を変更するので、確実に操縦安定性を向上することができる。
【０００６】
また、本発明は、請求項２のように、上記制御部が、検出される車速から転舵比を決定するためのデータマップを道路状況が悪いときおよび良いときにそれぞれ対応して備えていても良いし、請求項３のように、上記制御部が、検出される車速から転舵比を決定するための演算式を道路状況が悪いときおよび良いときにそれぞれ対応して備えていても良く、これらの場合、予め準備したデータマップや演算式を用いて、道路状況に応じた転舵比を実現することができる。
【０００７】
また、本発明は、請求項４のように、上記道路状況検出手段は、車両前方の道路の視認性の良否を検出するための視認性検出手段と、車両前方の道路の路面状態を検出するための路面状態検出手段とを含み、視認性検出手段および走行状態検出手段からの信号に基づいて転舵比可変手段により転舵比を変更させるための視認性重視モード、並びに路面状態検出手段および走行状態検出手段からの信号に基づいて転舵比可変手段により転舵比を変更させるための路面状況重視モードの何れかの一方を選択することのできるモード選択手段を備え、制御部は、モード選択手段により選択されたモードに基づいて転舵比を変更させる場合がある。
【０００８】
例えば、雨の状態を視認性不良の状態ととらえるとすると、障害物を車両の進行方向の比較的近い位置でしか視認できず、この障害物を早急に迂回しなければならないのでクイックな操舵が好ましいと考えられる。一方、雨の状態をタイヤがスリップし易い路面不良の状態ととらえるとすると、操舵部材の操作に対して転舵輪があまり過敏に応答しないダルな（鈍い）操舵が好ましいと考えられる。そこで、本発明では、例えば運転者が、視認性か路面状況のどちらを重視するかのモードを選択し、選択されたモードに応じて転舵比を制御するようにした。
【０００９】
また、本発明は、請求項５のように、上記道路状況検出手段により検出される道路状況が悪いときに、走行状態検出手段により検出される車速信号に所定の処理を施して制御部に与える場合がある。この場合、例えば視認性が良いときと悪いときとで、共通のデータマップ或いは共通の演算式を用いて転舵比を求めることも可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本車両用操舵装置は、ステアリングホイール等の操舵部材１から舵取り用の左右の転舵輪５への操舵伝達系３０を備え、操舵部材１と転舵輪５との機械的な結合をなくした、いわゆるステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）システムとして構成されている。本車両用操舵装置では、操舵部材１の例えば回転操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータ２の動作を、ハウジング３に支持された操舵軸４の車幅方向の直線運動に変換し、この操舵軸４の直線運動を左右の転舵輪５の転舵運動に変換する操舵を達成する。
【００１１】
操舵用アクチュエータ２は、例えばブラシレスモータ等の電動モータを含む構成である。この電動モータの駆動力（出力軸の回転力）は、操舵軸４に関連して設けられた運動変換機構（例えばボールねじ機構）により、操舵軸４の軸方向（車幅方向）の直線運動に変換される。この操舵軸４の直線運動は、操舵軸４の両端から突出して設けられたタイロッド６に伝達され、さらにタイロッド６を介してキングピンＰに連結されたナックルアーム７の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム７に支持された車輪５の転舵が達成される。操舵軸４、タイロッド６およびナックルアーム７などにより、舵取り機構の転舵輪５を転舵するための舵取り機構が構成されている。
【００１２】
操舵部材１は、車体に対して回転自在に支持されたステアリングシャフト８に連結されている。このステアリングシャフト８には、操舵部材１に操作反力を与えるための反力用アクチュエータ９が付設されている。反力用アクチュエータ９には、ステアリングシャフト８と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータ等を含む。
ステアリングシャフト８の操舵部材１とは反対側の端部には、渦巻きばね等からなる弾性部材１０が連結されている。この弾性部材１０は、反力アクチュエータ９が操舵部材１にトルクを付加していないときに、その弾性力によって操舵部材１を直進操舵位置に復帰させる。
【００１３】
操舵部材１の操作入力値を検出するために、ステアリングシャフト８に関連して、操舵部材１の操作角を検出するための操作角センサ１１が設けられている。また、ステアリングシャフト８には、操舵部材１に加えられるトルクを検出するためのトルクセンサ１２が設けられている。一方、操舵軸４に関連して、舵取り用の転舵輪５の転舵角を検出するための転舵角検出センサ１３が設けられている。
【００１４】
操作角センサ１１、トルクセンサ１２および転舵角センサ１３は、マイクロコンピュータを含む構成の制御部としての制御装置１４に接続されている。この制御装置１４には、さらに、車速を検出するための車速センサ１５と、視認性検出手段としてのフォグランプスイッチ１６とが接続されている。
制御装置１４は、検出操作角、トルクセンサ１２によって検出される操作トルクおよび車速センサ１５によって検出される車速に基づいて、操舵部材２の操作方向と逆方向の適当な反力が発生されるように、駆動回路１８を介して反力用アクチュエータ９を制御する。
【００１５】
制御装置１４では、車速から転舵比を決定するための、車速−転舵比のデータマップとして、図２に示すように、通常マップＡ（図２で実線で示す。）と、通常マップＡよりも転舵比を低くされるマップＢ（図２で破線で示す。）と、通常マップＡよりも転舵比を高くされるマップＣ（図２で一点鎖線で示す。）を選択的に用いて、転舵比を決定するようにしている。
すなわち、制御装置１４は、走行状態検出センサとしての車速センサ１５によって検出される車速（以下「検出車速」という）、および視認性検出手段としてのフォグランプスイッチ１６のオン／オフに基づいて検出される視認性の良否に応じて、好ましい転舵比マップを選択し、選択されたマップを用いて車速に応じた転舵比を設定する。
【００１６】
このように、本実施の形態では、操舵部材１の操作量に対する転舵輪５の転舵量の比（転舵比）を可変するための転舵比可変手段が、制御装置１４の実行プログラムによりソフト的に達成されている。
一方で、操作角センサ１１によって検出される操作角（以下「検出操作角」という）、および転舵角センサ１３によって検出される転舵角（以下「検出転舵角」という）を入力し、検出操作角および上記設定された転舵比により、目標転舵角を求め、上記検出転舵角が目標転舵角に近づくように、駆動回路１９を介して操舵用アクチュエータ２をフィードバック制御する。
【００１７】
図３は制御装置１４により実行される転舵比決定のためのルーチン処理について説明するためのフローチャートである。図３を参照して、フォグランプスイッチ１６がオフに操作されているときは、視認性が良いと判断し（ステップＳ１にてＮＯ）、通常マップＡを用いて、車速に応じた転舵比を設定する（ステップＳ２）。
一方、フォグランプスイッチ１６がオンに操作されているときは、視認性が悪いと判断する（ステップＳ１にてＹＥＳ）。このように視認性が悪いと判断された場合は、車速に応じて選択されるマップＡ，Ｂ又はＣを用いて転舵比が設定される。
【００１８】
具体的には、低速走行時、すなわち検出車速Ｖが所定速度Ｖ１未満（Ｖ＜Ｖ１：Ｖ１は例えば２０ｋｍ）と遅いときには（ステップＳ３にてＹＥＳ）、通常マップＡよりも低い転舵比特性を持つマップＢを用いて転舵比が設定される（ステップＳ４）。
また、中速走行時、すなわち検出車速Ｖが所定速度Ｖ１以上で且つ所定速度Ｖ２以下（Ｖ１≦Ｖ≦Ｖ２：Ｖ２は例えば時速６０ｋｍ）であるときには（ステップＳ５にてＹＥＳ）、通常マップＡを用いて転舵比が設定される（ステップＳ６）。
【００１９】
また、高速走行時、すなわち検出車速Ｖが所定速度Ｖ２を超える（Ｖ２＜Ｖ）ときには（ステップＳ５にてＮＯ）、通常マップＡより高い転舵比特性を持つマップＣを用いて転舵比が設定される（ステップＳ７）。
以上のように本実施の形態によれば、視認性が悪いものの中速走行しているときや、視認性が良いときには、通常の転舵比としておく。
また、視認性が悪くて近距離の視界しか得られないときで且つ低速走行しているときには、転舵比を小さい側とし、クイックな操舵を達成することで、迅速な障害物回避を可能とする。このようにクイックな操舵としても、低速走行時は車両の挙動を不安定にするおそれがない。
【００２０】
また、視認性が悪いものの高速走行しているときには、転舵比を大きい側とし、ダルな操舵を達成することで、高速走行時の車両の操縦安定性を確保する。
次いで、図４〜図６は本発明の別の実施の形態を示している。
図４を参照して、本実施の形態が図１の実施の形態と異なるのは、視認性検出手段としてのフォグランプスイッチ１６に代えて、路面状態検出手段としてのワイパースイッチ１７が制御装置１４に接続されると共に、制御装置１４では、ワイパースイッチ１７のオンに操作されているときに、路面状態の不良を検出する点である。
【００２１】
制御装置１４では、車速から転舵比を決定するための、車速−転舵比のデータマップとして、図５に示すように、通常マップＡ（図５で実線で示す。）と、通常マップＡよりも転舵比を高くされるマップＤ（図５で一点鎖線で示す。）と、このマップＤよりも転舵比をさらに高くされるマップＥ（図５で破線で示す。）を選択的に用いて、転舵比を決定するようにしている。
図６は制御装置１４により実行される転舵比決定のためのルーチン処理について説明するためのフローチャートである。図６を参照して、ワイパースイッチ１７がオフに操作されているときは、路面状態が良いと判断し（ステップＴ１にてＮＯ）、通常マップＡを用いて、検出車速Ｖに応じた転舵比を設定する（ステップＴ２）。
【００２２】
一方、ワイパースイッチ１７がオンに操作されているときは、降雨により路面状態が悪いと判断する（ステップＴ１にてＹＥＳ）。
このように路面状態が悪いと判断された場合でも、低速走行時、すなわち検出検出車速Ｖが所定速度Ｖ１未満（Ｖ＜Ｖ１：Ｖ１は例えば２０ｋｍ）と低いときには（ステップＴ３にてＹＥＳ）、通常マップＡを用いて転舵比を設定する（ステップＳＴ２）。
【００２３】
路面状態が悪いと判断された場合で、且つ中速走行時、すなわち検出車速Ｖが所定速度Ｖ１以上で所定速度Ｖ２以下（Ｖ１≦Ｖ≦Ｖ２：Ｖ２は例えば時速６０ｋｍ）であるときには（ステップＴ３にてＮＯで、且つステップＴ４にてＹＥＳ）、通常マップＡよりも高い転舵比特性を持つマップＤを用いて転舵比が設定される（ステップＴ５）。
路面状態が悪いと判断された場合で、且つ高速走行時、すなわち検出車速Ｖが所定速度Ｖ２を超える（Ｖ２＜Ｖ）ときには（ステップＴ３にてＮＯで、且つステップＳ４にてＮＯ）、マップＤよりさらに高い転舵比特性を持つマップＥを用いて転舵比が設定される（ステップＴ６）。
【００２４】
本実施の形態によれば、路面状態が悪いものの低速走行しているときや、路面状態が良いときには、通常の転舵比としておく。
また、路面状態が悪く且つ中速走行しているときには、転舵比を大きい側とし、ダルな操舵を達成することで、車両の操縦安定性を確保する。また、路面状態が悪くしかも高速走行しているときには、転舵比をさらに大きい側とし、よりダルな操舵を達成することで、高速走行時の車両の操縦安定性を確保する。
【００２５】
次いで、図７および図８は本発明のさらに別の実施の形態を示している。図７を参照して、本実施の形態が図１や図４の実施の形態と異なるのは、視認性検出手段としてのフォグランプスイッチ１６および路面状態検出手段としてのワイパースイッチ１７の双方が制御装置１４に接続され、また、視認性重視モードか路面状態重視モードかを選択するためのモード選択スイッチ２０が制御装置１４に接続されている点である。
【００２６】
図８を参照して、本実施の形態では、ドライバ（運転者）によって選択されたモードが読み込まれ（ステップＰ１）、視認性重視モードが選択されている場合は（ステップＰ２にてＹＥＳ）、視認性重視モードに入り（ステップＰ３）、路面状態重視モードが選択されている場合は（ステップＰ２でＮＯ）、路面状態重視モードに入る（ステップＰ４）。
視認性重視モードでは、図３に示す流れと同様の流れで、視認性および車速に基づき転舵比が設定される。また、路面状態重視モードでは、図６に示す流れと同様の流れで、路面状態および車速に基づき転舵比が設定される。
【００２７】
次いで、図９は本発明のさらに別の実施の形態を示している。図９を参照して、本実施の形態が図３の実施の形態と異なるのは、図３では、ステップＳ２，Ｓ４，Ｓ６およびＳ７において、それぞれマップＡ，マップＢ，マップＡおよびマップＣに基づいて転舵比を決定したが、本実施の形態では、ステップＳ２，Ｓ４，Ｓ６およびＳ７において、それぞれ演算式Ｋ１（Ｖ），Ｋ２（Ｖ），Ｋ１（Ｖ）およびＫ３（Ｖ）に基づいて転舵比を決定するようにした点である。本実施の形態においても、図３の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。図６や図８の実施の形態においても、同様にマップに代えて演算式を用いるようにしても良い。
【００２８】
次いで、図１０は本発明のさらに別の実施の形態を示している。本実施の形態が図９の実施の形態と異なるのは、図９の実施の形態では、複数の演算式Ｋ１（Ｖ），Ｋ２（Ｖ）およびＫ３（Ｖ）を用いたが、本実施の形態では、視認性が良好であるときに対応する通常の演算式Ｋ１（Ｖ）のみを用いて演算する点である。
図１０を参照して、フォグランプスイッチ１６がオフに操作されているときは、視認性が良いと判断し（ステップＲ１にてＮＯ）、通常の演算式Ｋ１（Ｖ）を用いて、検出車速に応じた転舵比を設定する（ステップＲ２）。
【００２９】
一方、フォグランプスイッチ１６がオンに操作されているときは、視認性が悪いと判断する（ステップＲ１にてＹＥＳ）。
このように視認性が悪いと判断され且つ低速走行時、すなわち検出車速Ｖが所定速度Ｖ１未満（Ｖ＜Ｖ１：Ｖ１は例えば２０ｋｍ）と低いときには（ステップＲ３にてＹＥＳ）、検出車速ＶをＶ／Ｇ（Ｇは予め設定される定数）で置き換えた（ステップＲ４）後、通常の演算式Ｋ１（Ｖ）を用いて、検出車速に応じた転舵比を設定する（ステップＲ２）。
【００３０】
また、視認性が悪いと判断され、且つ中速走行時、すなわち検出車速Ｖが所定速度Ｖ１以上で所定速度Ｖ２以下（Ｖ１≦Ｖ≦Ｖ２：Ｖ２は例えば時速６０ｋｍ）であるときには（ステップＲ５にてＹＥＳ）、通常の演算式Ｋ１（Ｖ）を用いて、検出車速に応じた転舵比を設定する（ステップＲ２）。
また、視認性が悪いと判断され、且つ高速走行時、すなわち検出車速Ｖが、Ｖ２＜Ｖであるときには（ステップＲ５にてＮＯ）、検出車速ＶをＶ・Ｈ（Ｈは予め設定される定数）で置き換えた（ステップＲ６）後、通常の演算式Ｋ１（Ｖ）を用いて、検出車速に応じた転舵比を設定する（ステップＲ２）。
【００３１】
本実施の形態によれば、記憶しておく演算式が単一で良いので、制御装置１４の構造を簡素化することができる。なお、図９や図１０の演算式を用いる態様は図６や図８の実施の形態にも適用することができる。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施の形態では、転舵比可変手段を制御装置１４の実行プログラムによりソフト的に達成したが、これに限らず、操舵部材１と転舵輪５の間に遊星ギヤ機構その他の差動伝達機構を含む機械的な連結を行う操舵伝達系を介在させ、この差動伝達機構により転舵比可変手段をハード的に構成するようにしても良い。この場合、例えば、差動伝達機構の１要素の回転や停止を電動モータにより制御することで転舵比を変更することができる。
【００３２】
また、上記の路面状態検出手段としては、ワイパースイッチ１７の他、雨滴センサ、道路設備（インフラ）側情報を用いることができる。また、上記の視認性検出手段としては、上記のフォグランプスイッチ１６の他、道路設備（インフラ）側情報又は車両搭載カメラの画像処理情報を用いることができる。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の車両用操舵装置において、車速−転舵比のマップを示すグラフ図である。
【図３】図１の車両用操舵装置の転舵比設定プロセスを示すフローチャートである。
【図４】本発明の別の実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】図４の車両用操舵装置において、車速−転舵比のマップを示すグラフ図である。
【図６】図４の車両用操舵装置の転舵比設定プロセスを示すフローチャートである。
【図７】本発明のさらに別の実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図８】図７の車両用操舵装置におけるモード選択のフローチャートである。
【図９】本発明のさらに別の実施の形態の転舵比設定プロセスを示すフローチャートである。
【図１０】本発明のさらに別の実施の形態の転舵比設定プロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　　操舵部材
２　　操舵用アクチュエータ
４　　操舵軸
５　　転舵輪
８　　ステアリングシャフト
９　　反力用アクチュエータ
１１　操作角センサ
１２　トルクセンサ
１３　転舵角センサ
１４　制御装置（制御部）
１５　車速センサ
１６　フォグランプスイッチ（視認性検出手段。道路状況検出手段）
１７　ワイパースイッチ（路面状態検出手段。道路状況検出手段）
Ａ〜Ｅ　マップ（データマップ）
Ｖ　　検出車速（検出される車速）
Ｋ１（Ｖ），Ｋ２（Ｖ），Ｋ３（Ｖ）　演算式
【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】
2004034740.tif 000011
【図１０】
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