(57)【要約】【課題】  左右路面μの違いを操舵の重さの差として運転者に伝達できる車両用操舵装置を提供する。【解決手段】  コントローラ１３は、左右後輪軸力センサ２０，２１とモータ速度センサ２２の出力に基づいて、左右後輪の路面μを推測する路面μ推測手段２６を備え、左右輪の路面μに所定値以上の差があるとき、左操舵時と右操舵時の操舵補助力を変更する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵手段に加わる操舵量を検出する操舵量検出手段と、転舵輪を転舵させる舵取機構に操舵補助力を加減算する動力源と、前記操舵量検出手段による操舵量に応じて操舵補助力を増減するように前記動力源を駆動制御する操舵制御手段と、を備えた車両操舵装置において、
左右輪それぞれの路面μを推測する路面μ推測手段を設け、
前記操舵制御手段は、左右輪の路面μに所定値以上の差があるとき、左操舵時と右操舵時の操舵補助力を変更することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵装置において、
制動状態か否かを判断する制動状態判断手段を設け、
前記操舵制御手段は、制動状態のとき、路面μが低い方へ車両移動する操舵時の操舵補助力を、路面μが高い方へ車両移動する操舵時の操舵補助力よりも大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両用操舵装置において、
駆動状態か否かを判断する駆動状態判断手段を設け、
前記操舵制御手段は、駆動状態のとき、路面μが低い方へ車両移動する操舵時の操舵補助力を、路面μが高い方へ車両移動する操舵時の操舵補助力よりも小さくすることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
前記操舵制御手段は、非制動状態、かつ非駆動状態であるとき、路面μが低い方へ車両移動する操舵時の操舵補助力を、路面μが高い方へ車両移動する操舵時の操舵補助力よりも大きくすることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
前記操舵制御手段は、左操舵時と右操舵時の操舵補助力の差を、左右路面μの差に略比例させることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
前記操舵制御手段は、左操舵時と右操舵時の操舵補助力の差を、車速と操舵速の少なくとも一方に応じて変更することを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵量に応じて運転者の操舵補助力を増減制御する車両用操舵装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用操舵装置では、先行路の路面μを推測し、低μ路では高μ路よりも操舵補助力を減らして操舵を重くすることにより、車両挙動が不安定となるのを防止している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３２１６７０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、路面μに応じて左操舵と右操舵で均一に操舵補助力を変更しているため、左右の路面μが異なるスプリットμ路等において、制動や駆動により車両挙動が乱れた場合には、修正操舵しづらく、運転者は操舵の重さの違いで左右路面μの差を判断しにくいという問題がある。
【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、左右路面μの違いを操舵の重さの差として運転者に伝達できる車両用操舵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】
上記目的を達成するため、本発明では、操舵手段に加わる操舵量を検出する操舵量検出手段と、転舵輪を転舵させる舵取機構に操舵補助力を加減算する動力源と、前記操舵量検出手段による操舵量に応じて操舵補助力を増減するように前記動力源を駆動制御する操舵制御手段と、を備えた車両操舵装置において、
左右輪それぞれの路面μを推測する路面μ推測手段を設け、
前記操舵制御手段は、左右輪の路面μに所定値以上の差があるとき、左操舵時と右操舵時の操舵補助力を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明の車両用操舵装置にあっては、左右路面μに所定値以上の差があるとき、左操舵時と右操舵時とで異なる操舵反力となるため、左右路面μの違いを操舵の重さの差として運転者に伝達できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明の車両用操舵装置を実施する最良の形態を、実施例１〜３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の車両用操舵装置の構成を示すブロック図である。
実施例１の車両用操舵装置は、舵取り操作用のハンドル（操舵手段）１と舵取り動作を行う舵取機構２とを連結する操舵軸３に、ハンドル１に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ（操舵状態検出手段）４と操舵力補助用のモータ（動力源）５とが配置された、いわゆる電動パワーステアリングシステムである。
【０００９】
ハンドル１は、図示しない車室内部に運転者と対向するように、軸周りに回転可能に固定されている。舵取機構２は、操舵軸３の下端に一体形成されたピニオン６と、これに噛合するラック軸７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。
【００１０】
ラック軸７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７の両端は、左右のタイロッド８，９を介して、操向用の前輪１０，１１に連結されている。操舵を補助するモータ５は、モータ５の発生トルクを操舵軸３の回転トルクに変換するような減速機１２を介して、操舵軸３に結合されている。また、モータ５のモータ軸には、モータ５の回転数を検知するモータ速度センサ（操舵状態検出手段）２２が取り付けられている。
【００１１】
後輪１６，１７は、図示しない車体に回転軸１８，１９を介して固定されている。回転軸１８，１９には、軸力センサ（制動状態判断手段および駆動状態判断手段）２０，２１が取り付けられている。また、車体には車体の前後Ｇを計測する前後Ｇセンサ２３が取り付けられている。
【００１２】
コントローラ（操舵制御手段）１３には、トルクセンサ４からの操舵トルク信号と、軸力センサ２０，２１からの後輪２輪の横力信号と、前後Ｇセンサ２３からの前後Ｇ信号と、車速センサ１４からの車速信号、モータ速度センサ２２からのモータ速度信号等が入力される。コントローラ１３は、各センサからの信号に基づいてモータ５を駆動制御し、運転者の操舵力（運転者に伝達される操舵反力）を調整する。モータ５の
【００１３】
図２は、実施例１のコントローラ１３の制御ブロック図であり、コントローラ１３は、駆動電流算出部Ａと補正電流算出部Ｂとを備えている。
電動パワーステアリングシステムにおいては、運転者の操舵力を低減するために、駆動電流算出部Ａによりモータ５の駆動電流値を算出する。運転者によりハンドル１が操作されると、機械的な連結により前輪１０，１１が操向される。この時の負荷は、トルクセンサ４により捩れ操舵トルクとして検出される。トルクセンサ４の出力は、駆動電流算出部Ａに与えられる。さらに、駆動電流算出部Ａには、モータ速度センサ２２の出力と、車速センサ１４の出力が与えられる。
【００１４】
駆動電流算出部Ａは、操舵トルクから車速に応じた操舵トルク−ベースアシスト電流マップ２５を参照し、ベースアシスト電流値を算出する。また、モータ５の回転速度およびその微分値、車速等に基づいて、慣性補償電流値、ダンピング補償電流値および戻り補償電流値を演算し、これらをベースアシスト電流値に加算してモータ５の基本駆動電流値を算出する。
【００１５】
補正電流算出部Ｂは、路面μ推測手段２６により、右後輪軸力センサ２０と左後輪軸力センサ２１の出力と、モータ速度センサ２２の出力の積分値に基づいて、左右路面μをそれぞれ算出する。
【００１６】
続いて、左右路面μの差から、補正電流マップ２７に基づいて、第１の補正電流値を算出する。補正電流マップ２７は、左右路面μの差が所定値よりも小さいとき、第１の補正電流値がゼロとなり、左右路面μの差が所定値以上のとき、左の路面μが右より高い場合は、偏差に略比例した正の補正電流値、逆に右の路面μが左より高い場合は、偏差に略比例した負の補正電流値となるように設定されている。
【００１７】
補正電流算出部Ｂは、前後Ｇセンサ２３の出力から、第１の補正係数マップ２８に基づいて、補正係数を設定し、これを第１の補正電流に乗算して第２の補正電流値を算出する。第１の補正係数マップ２８は、車両が所定の加速度以上のとき加速を行っているとき（駆動状態）、加速度に略比例した負の補正係数となり、所定の減速度以上の減速を行っているとき（制動状態）、減速度に略比例した正の補正係数となるように設定されている。また、所定の加速度より低い加速度、または所定の減速度よりも小さい減速度のとき（非制駆動状態）、加速度に略反比例した正の補正係数、または減速度に略比例した正の補正係数となるように設定されている。
【００１８】
コントローラ１３は、算出した基本駆動電流値と第２の補正電流値とを加算して目標電流値を算出し、モータ電流センサ２４により検出される実電流値が目標電流値と一致するようにモータ５の駆動電流を制御する。モータ５へ供給される電源は、バッテリ１５により与えられる。
【００１９】
次に、作用を説明する。
［路面μ推測方法］
ここで、路面μ推測手段２６で実行される路面μの推測方法について説明する。
タイヤのコーナリングパワーＣｐは、Fiala理論から、下記の式(1)のように表される。
Ｃp＝Ｋ（1−0.0166Ｋ／μ0Ｌ）  …(1)
ただし、Ｋ：コーナリングスティフネス、μ0：路面摩擦係数、Ｌ：接地荷重
【００２０】
すなわち、路面摩擦係数μ0が低いほどタイヤのコーナリングパワーＣpが減少するので、左右後輪１６，１７の路面反力すなわち軸力センサ２０，２１の出力は、路面μの低下に応じて小さくなる。従って、操舵角並びに左右後輪１６，１７の軸力を実測し、操舵角に対する実軸力と、予め内部モデルとして設定された基準軸力とを比較すれば、各輪の路面μを推定することができる。
【００２１】
［制駆動状態に応じた左右操舵時の操舵反力変更作用］
(a) 左路面μ>右路面μ、かつ制動状態の場合は、まず左右路面μの差に略比例した操舵右方向への第１の補正電流値が算出され、これに正の補正係数が掛けられるため、補正電流算出部Ｂからは右方向への第２の補正電流値が出力される。
【００２２】
その結果、右操舵はアシスト電流が増えて操舵が軽くなり、左操舵はアシスト電流が減少し操舵が重くなる。左右μスプリット路面での制動は、路面μが高い方へ車両は回転するので、(a)の状態では左路面側に車両は回転しようとするが、車両挙動をさらに不安定にさせる左操舵を重くすることで車両挙動のさらなる悪化を防止し、車両挙動を抑制させる右操舵を軽くすることで短時間での車両挙動修正が容易となる。
【００２３】
また、左右路面μ差と減速度とに略比例して車両挙動は不安定になるが、左右路面μ差と減速度とに略比例して補正しているため、路面状態や減速度に応じた操舵力を実現できる。
【００２４】
(b) 右路面μ>左路面μ、かつ制動状態の場合は、まず操舵左方向への第１の補正電流値が算出され、これに正の補正係数が掛けられるため、補正電流算出部Ｂからは左方向への第２の補正電流値が出力される。
【００２５】
その結果、左操舵はアシスト電流が増えて操舵が軽くなり、右操舵はアシスト電流が減少し操舵が重くなる。左右μスプリット路面での制動は路面μが高い方へ車両は回転するので、(b)の状態では右路面に車両は回転しようとするが、車両挙動をさらに不安定にさせる右操舵を重くすることで車両挙動のさらなる悪化を防止し、車両挙動を抑制させる左操舵を軽くすることで短時間での車両挙動修正が容易となる。
【００２６】
また、左右路面μ差と減速度とに略比例して車両挙動は不安定になるが、左右路面μ差と減速度とに略比例して補正しているため、路面状態や減速度に応じた操舵力を実現できる。
【００２７】
(c) 左路面μ>右路面μ、かつ非制駆動状態の場合は、まず加速度に略比例した操舵右方向への第１の補正電流値が算出され、これに正の補正係数が掛けられるため、補正電流算出部Ｂからは右方向への第２の補正電流値が出力される。
【００２８】
その結果、右操舵はアシスト電流が増えて操舵が軽くなり、左操舵はアシスト電流が減少し操舵が重くなる。従って、路面μの低い右へ転舵すると操舵が軽くなることで、運転者へ右路面のμが低いことを伝達でき、路面μの高い左へ転舵すると操舵が重くなることで、運転者へ左路面のμが高いことを伝達できる。
【００２９】
(d) 右路面μ>左路面μ、かつ非制駆動状態の場合は、まず加速度に略比例した操舵左方向への第１の補正電流値が算出され、これに正の補正係数が掛けられるため、補正電流算出部Ｂからは左方向への第２の補正電流値が出力される。
【００３０】
その結果、左操舵はアシスト電流が増えて操舵が軽くなり、右操舵はアシスト電流が減少し操舵が重くなる。従って、路面μの低い左へ転舵すると操舵が軽くなることで、運転者へ左路面のμが低いことを伝達でき、路面μの高い右へ転舵すると操舵が重くなることで、運転者へ右路面のμが高いことを伝達できる。
【００３１】
(e) 左路面μ>右路面μ、かつ駆動状態の場合は、まず左右路面μの差に略比例した操舵右方向への第１の補正電流値が算出され、これに負の補正係数が掛けられるため、補正電流算出部Ｂからは左方向への第２の補正電流値が出力される。
【００３２】
その結果、左操舵はアシスト電流が増えて操舵が軽くなり、右操舵はアシスト電流が減少し操舵が重くなる。左右μスプリット路面での駆動は路面μが低い方へ車両は回転するので、(e)の状態では右路面に車両は回転しようとするが、車両挙動をさらに不安定にさせる右操舵を重くすることで車両挙動のさらなる悪化を防止し、車両挙動を抑制させる左操舵を軽くすることで短時間での車両挙動修正が容易となる。
【００３３】
また、左右路面μ差と加速度とに略比例して車両挙動は不安定になるが、左右路面μ差と加速度とに略比例して補正しているため、路面状態や加速度に応じた操舵力を実現できる。
【００３４】
(f) 右路面μ>左路面μ、かつ駆動状態の場合は、まず左右路面μの差に略比例した操舵左方向への第１の補正電流値が算出され、これに負の補正係数が掛けられるため、補正電流算出部Ｂからは右方向への第２の補正電流値が出力される。
【００３５】
その結果、右操舵はアシスト電流が増えて操舵が軽くなり、左操舵はアシスト電流が減少し操舵が重くなる。左右μスプリット路面での駆動は、路面μが低い方へ車両は回転するので、(f)の状態では左路面に車両は回転しようとするが、車両挙動をさらに不安定にさせる左操舵を重くすることで車両挙動のさらなる悪化を防止し、車両挙動を抑制させる右操舵を軽くすることで短時間での車両挙動修正が容易となる。
【００３６】
また、左右路面μ差と加速度とに略比例して車両挙動は不安定になるが、左右路面μ差と加速度とに略比例して補正しているため、路面状態や加速度に応じた操舵力を実現できる。
【００３７】
次に、効果を説明する。
実施例１の車両用操舵装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
【００３８】
(1) コントローラ１３は、左右輪の路面μに所定値以上の差があるとき、左操舵時と右操舵時の操舵補助力（アシストトルク）を変更するため、左操舵時と右操舵時とで異なる操舵反力となり、運転者に左右路面μが異なることを判らせることができる。
【００３９】
(2) コントローラ１３は、制動状態のとき、路面μが低い方へ車両移動する操舵時の操舵補助力を、路面μが高い方へ車両移動する操舵時の操舵補助力よりも大きくするため、制動時に高μ路側へヨーレートが発生しやすいスプリットμ路において、路面μが高い方へ車両が回転する場合の、修正操舵が容易になる。
【００４０】
(3) コントローラ１３は、駆動状態のとき、路面μが低い方へ車両移動する操舵時の操舵補助力を、路面μが高い方へ車両移動する操舵時の操舵補助力よりも小さくするため、駆動時に低μ路側へヨーレートが発生しやすいスプリットμ路において、路面μが低い方へ車両が回転する場合の、修正操舵が容易になる。
【００４１】
(4) コントローラ１３は、非制駆動状態のとき、路面μが低い方へ車両移動する操舵時の操舵補助力を、路面μが高い方へ車両移動する操舵時の操舵補助力よりも大きくするため、左右操舵反力を発生させ、運転者に左右路面μが異なることを操舵の重さの差として伝えることができる。
【００４２】
(5) コントローラ１３は、左操舵時と右操舵時の操舵力の差を左右路面μの差に略比例させるため、左右路面μの差が操舵反力の大きさとして運転者に伝わりやすい。
【実施例２】
【００４３】
実施例２では、左右路面μが異なるとき、左操舵時と右操舵時の操舵補助力の差を、車速に応じて変化させる点で、実施例１と異なる。なお、実施例１と同一の構成部位には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図３は、実施例２のコントローラ１３ａの制御ブロック図であり、コントローラ１３ａは、駆動電流算出部Ａと補正電流算出部Ｃとを備えている。補正電流算出部Ｃは、実施例１の補正電流算出部Ｂに対し、第２の補正係数マップ２９を加えた点で構成が異なる。
【００４５】
第２の補正係数マップ２９は、車速が高いほど補正係数が大きくなるように設定されている。補正電流算出部Ｃでは、補正電流マップ２７で算出された補正係数に、第１の補正係数マップ２８で設定された補正係数と、第２の補正係数マップ２９で設定された補正係数とを掛け合わせることにより、第３の補正係数を算出する。
【００４６】
コントローラ１３ａでは、算出した基本駆動電流値と第３の補正電流値とを加算して目標電流値を算出し、モータ電流センサ２４により検出される実電流値が目標電流値と一致するようにモータ５の駆動電流を制御する。
【００４７】
すなわち、実施例２では、車速に略比例して第３の補正電流値の絶対値が大きくなるため、車速が高いほど、車両挙動を不安定にさせる方向への操舵がより重くなり、車両挙動を抑制させる方向への操舵がより軽くなる。
【００４８】
次に、効果を説明する。
実施例２の車両用操舵装置にあっては、実施例１の(1)〜(5)の効果に加え、下記の効果が得られる。
【００４９】
(6) コントローラ１３ａは、車速が高いほど左操舵と右操舵の操舵の重さの差を大きくするため、車速が高いほど大きくなる車両挙動変化に対し、車両挙動安定方向となる修正操舵が容易となる。
【実施例３】
【００５０】
実施例３では、左右路面μが異なるとき、左操舵時と右操舵時の操舵補助力の差を、操舵速に応じて変化させる点で、実施例１と異なる。実施例１と同一の構成部位には、同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
図３は、実施例３のコントローラ１３ｂの制御ブロック図であり、コントローラ１３ｂは、駆動電流算出部Ａと補正電流算出部Ｄとを備えている。補正電流算出部Ｄは、実施例１の補正電流算出部Ｂに対し、第３の補正係数マップ３０を加えた点で構成が異なる。
【００５２】
第３の補正係数マップ３０は、操舵速が高いほど補正係数が大きくなるように設定されている。補正電流算出部Ｄでは、補正電流マップ２７で算出された補正係数に、第１の補正係数マップ２８で設定された補正係数と、第３の補正係数マップ３０で設定された補正係数とを掛け合わせることにより、第４の補正係数を算出する。
【００５３】
コントローラ１３ｂでは、算出した基本駆動電流値と第４の補正電流値とを加算して目標電流値を算出し、モータ電流センサ２４により検出される実電流値が目標電流値と一致するようにモータ５の駆動電流を制御する。
【００５４】
すなわち、実施例３では、操舵速に略比例して第４の補正電流値が大きくなるため、操舵速が高いほど、車両挙動を不安定にさせる方向への操舵がより重くなり、車両挙動を抑制させる方向への操舵がより軽くなる。
【００５５】
次に、効果を説明する。
実施例３の車両用操舵装置にあっては、実施例１の(1)〜(5)の効果に加え、下記の効果が得られる。
【００５６】
(7) コントローラ１３ｂは、操舵速が高いほど左操舵と右操舵の操舵の重さの差を大きくするため、操舵速が高いほど大きくなる車両挙動変化に対し、車両挙動安定方向となる修正操舵が容易となる。
【００５７】
（他の実施例）
以上、本発明を実施する最良の形態を、実施例１〜３に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は各実施例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。
【００５８】
例えば、実施例１〜３では、本発明を電動パワーステアリングシステムに適用した例を示したが、運転者の操舵状態や車両の走行状態にかかわりなく操舵反力を調整可能な車両用操舵装置に本発明を適用してもよい。例えば、モータで油圧ポンプを駆動し油圧ポンプの力で操舵反力を増減させる、いわゆるモータ駆動油圧パワーステアリングシステムに適用してもよいし、操舵ハンドルとタイヤがメカニカルに接続されておらず、操舵ハンドルの反力を任意に発生可能な、いわゆるステアバイワイヤシステムに適用してもよい。
【００５９】
また、実施例１〜３の構成において、各構成品は相当の機能を持つものであれば、上記以外でも構わないし、取り付け部位が変更されても構わない。例えば、モータ速度センサ２２の代わりにモータ角度を計測するセンサを採用しても構わないし、モータ速度を直接計測せずに、モータ５の逆起電力を利用して算出してもよい。また、後輪横力の計測に左右後輪にそれぞれ軸力センサ２０，２１を付けているが、軸力計以外にロードセルや微小な変位を計測するストロークセンサ等を用いても構わない。
【００６０】
さらに、路面μを推測する手段および方法は、実施例で例示した以外の一般的な手法を用いて、その手法にあった計測手段に変更してもよい。例えば、各輪の回転速度と制駆動状態から各輪のスリップ率を算出し、スリップ率から各輪の路面μを推測する手法およびセンサを用いてもよいのは言うまでもない。
【００６１】
また、実施例１〜３では、左右後輪１６，１７の状態から左右路面μを推測したが、前輪１０，１１の状態から、または４輪の状態から左右路面μを推測してもよい。さらに、左操舵時と右操舵時の操舵補助力の差を、車速と操舵速の両方に応じて変更してもよい。加えて、モータ回転速度、すなわち操舵速を積分することで操舵角としているが、操舵速の代わりにハンドル１の回転角度を直接計測してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施例１の車両用操舵装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例１のコントローラ１３の制御ブロック図である。
【図３】実施例２のコントローラ１３ａの制御ブロック図である。
【図４】実施例３のコントローラ１３ｂの制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  ハンドル
２  舵取り機構
３  操舵軸
４  トルクセンサ
５  モータ
６  ピニオン
７  ラック
８，９  タイロッド
１０，１１  前輪
１２  減速機
１３，１３ａ，１３ｂ  コントローラ
１４  車速センサ
１５  バッテリ
１６，１７  後輪
１８，１９  後輪回転軸
２０，２１  軸力センサ
２２  モータ角度センサ
２３  横Ｇセンサ
２４  モータ電流センサ
２５  操舵トルク−ベースアシスト電流マップ
２６  路面μ推測手段
２７  補正電流マップ
２８  第１の補正係数マップ
２９  第２の補正係数マップ
３０  第３の補正係数マップ
【図１】
2005206115.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005206115.tif 000005
【図４】
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