(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルの操舵角に応じて後輪を操舵可能とする車両の後輪操舵装置であって、
前記操舵角が小さい領域においては、前記後輪の操舵制御量を前記操舵角の他の領域より小さく制御する低減制御を行なう一方、
前記操舵角の角速度が大きい状態においては、前記操舵角が前記操舵角の小さい領域に
あっても、前記低減制御を行なわないか、または、前記低減制御による前記後輪の操舵制御量の低減幅を小さくする構成とした
ことを特徴とする車両の後輪操舵装置。
【請求項２】
前記低減制御において、前記操舵角が小さくなるに従って前記後輪の操舵制御量が低下する変化率を制限するよう制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の後輪操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の後輪をハンドルの操舵角、操舵角速度等に応じてトー角の制御を行う車両の後輪操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、四輪車等の車両においては、運転状態に応じて、リア（後輪）を上面視で車両進行方向に対して外方に向けたり(トーアウト)、或いは、内方に向けたり(トーイン)制御し、運転操作に従った車両の運動特性の向上が図られている。
例えば、キャンバ角をうち消すために両リアを共にトーインにし直進性を高めたり、制動時にも両リアを共にトーインにすることにより、車両の安定性を促進している。
このようなリアトーの制御において、運転者が操作するハンドルの操舵角や操舵角速度に応じて、リアの操舵角を操舵することで車両の運動特性を改善することが可能である。
【０００３】
なお、本願に係わる文献公知発明として、下記の特許文献１がある。
【特許文献１】特開平５−３３０４４４号公報(段落００１３、００１６、００２１、図１、図３等)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、運転者が操作するハンドルの操舵角や操舵角速度に応じてリアの操舵角を操舵する場合、制御のゲインを上げていくと、直進中にハンドルを左右に小さく揺すっただけで、リアが操舵されてしまうため、車両が過敏に動いてしまい、運転者が違和感を生じる場合がある。
【０００５】
この現象に対して、ハンドルの操舵角の中立位置、すなわちハンドルの操舵角ゼロ、すなわち中立位置付近に不感帯を設けると、直進中にリアが操舵されなくなり、違和感が解消するが、ハンドルを大きく廻す切り返し時にハンドルの操舵角が中立位置を通過するときに、リアの動きが急に止まってしまうため、違和感が生じてしまう。
【０００６】
なお、特許文献１には、不感帯を設けた４ＷＳ(Wheels  Steering)の技術が記載されている。
本発明は上記実状に鑑み、直進時、ハンドルの切り返し時においても、ハンドル舵角ゼロ付近の不感帯の影響を蒙ることがなく、運転に違和感が生じない車両の後輪操舵装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく、本発明の請求項１に関わる車両の後輪操舵装置は、ハンドルの操舵角に応じて後輪を操舵可能とする車両の後輪操舵装置であって、操舵角が小さい領域においては、後輪の操舵制御量を操舵角の他の領域より小さく制御する低減制御を行なう一方、操舵角の角速度が大きい状態においては、操舵角が操舵角の小さい領域にあっても、低減制御を行なわないか、または、低減制御による後輪の操舵制御量の低減幅を小さくする構成としている。
【０００８】
本発明の請求項２に関わる車両の後輪操舵装置は、請求項１に記載の車両の後輪操舵装置において、低減制御において、操舵角が小さくなるに従って後輪の操舵制御量が低下する変化率を制限するよう制御している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１に関わる車両の後輪操舵装置によれば、操舵角が小さい領域においては、後輪の操舵制御量を操舵角の他の領域より小さく制御する低減制御を行なう一方、操舵角の角速度が大きい状態においては、操舵角が操舵角の小さい領域にあっても、低減制御を行なわないか、または、低減制御による後輪の操舵制御量の低減幅を小さくするので、直進中にハンドルを左右に揺すっても後輪が操舵されず、また、ハンドルの切り返し時には不感帯の影響を受けることがなく、運転中の違和感の発生を防止できる。
【００１０】
本発明の請求項２に関わる車両の後輪操舵装置によれば、低減制御において、操舵角が小さくなるに従って後輪の操舵制御量が低下する変化率を制限するよう制御するので、後輪の操舵制御量の大きな変化が防止され、後輪の操舵制御量の急変に伴う違和感の発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜＜自動車１の操舵システム１００＞＞
図１は、本発明の実施形態に係る操舵システム１００を備えた４輪車両である自動車１の上面視の全体概念図であり、図２は、実施形態の自動車１が備える電動パワーステアリング装置１１０の構成図である。
図１に示すように、実施形態に係る操舵システム１００を備えた自動車１は、走行時の安定性、運転性能等を高めることを目的に、後輪２Ｒ、２Ｌのトー角αＴＬ、αＴＲを制御する機能を有している。
【００１２】
例えば、車両の制動時には、後輪２Ｒ、２Ｌをトーインとし車両の直進安定性を高め、車両の加速時には、トーインまたはトーアウトの制御を行うことなく後輪２Ｒ、２Ｌを進行方向に対して真直ぐとし加速性を向上している。また、低速コーナリング時には、コーナリング内側となる後輪２Ｒ、２Ｌの何れかをトーアウトにするとともにコーナリング外側となる後輪２Ｒ、２Ｌの何れかをトーインとし車両のコーナリング性を高めている。
【００１３】
自動車１の操舵システム１００は、運転者の操向ハンドル３の操作をアシストする機能を有する電動パワーステアリング装置１１０(図２参照)と、前輪１Ｒ、１Ｌおよび後輪２Ｒ、２Ｌの操舵を制御する操舵制御装置（以下、操舵制御ＥＣＵ(Electronic Control Unit)と称する）１３０と、後輪２Ｒ、２Ｌのトー角αＴＲ、αＴＬをそれぞれ変更制御する変更制御装置（以下、トー角変更制御ＥＣＵと称する）３７と、トー角変更制御ＥＣＵ３７の制御によって後輪２Ｒ、２Ｌのトー角をそれぞれ変更するトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒと、車両の速度（車速）を検出する車速センサＳＶ等の各種センサとを具備している。
【００１４】
図２に示すように、電動パワーステアリング装置１１０は、前輪１Ｌ、１Ｒを操舵させるための運転者の操向ハンドル３の操作を、電動機４の駆動力を用いて補助している。
操舵制御ＥＣＵ１３０は、電動パワーステアリング装置１１０を制御し前輪１Ｒ、１Ｌの操舵を制御する。
図１に示すように、操舵制御ＥＣＵ１３０は、制動・加速を含む車速、操向ハンドル３の操舵角θＨ、操舵角速度ωＨ等に応じてトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒを制御し、後輪２Ｒ、２Ｌのトー角αＴＲ、αＴＬを制御する。
【００１５】
トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒは、車速、操向ハンドル３の操舵角θＨ、操舵角速度ωＨ等に応じて、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角αＴＲ、αＴＬをそれぞれ独立に後記のアクチュエータ３０によって変更させる。
また、操舵システム１００は、前輪１Ｒ、１Ｌの回転速をそれぞれ検出する車輪速センサ１４１ａ、１４１ｂおよび後輪２Ｒ、２Ｌの回転速をそれぞれ検出する車輪速センサ１４１ｃ、１４１ｄと、左右輪１Ｌ、２Ｌ、１Ｒ、２Ｒが各々接触する路面状態差を検出する路面状態差検出部１４２と、該路面状態差に応じて後輪２Ｒ、２Ｌのトー角αＴＲ、αＴＬを修正し制御するトー角修正制御部１４３とを備えている。
【００１６】
車輪速センサ１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、１４１ｄは、前輪１Ｒ、１Ｌおよび後輪２Ｒ、２Ｌのそれぞれの回転速を検出して車輪速信号を生成して路面状態差検出部１４２に与える。路面状態差検出部１４２は、左右の車輪１Ｌ、２Ｌ、１Ｒ、２Ｒの路面状態（路面ミュー）の差が所定値以上である場合、路面状態差信号を生成してトー角修正制御部１４３に与え、トー角修正制御部１４３は、この路面状態差信号に基づいてトー角修正信号を生成してトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒを制御するトー角変更制御ＥＣＵ３７に付与する。
【００１７】
この場合、トー角修正制御部１４３は、路面状態差検出部１４２により路面状態の差が検出されたときに、路面の摩擦係数が大きい方の後輪をトーインとするトー角修正制御信号を生成して、トー角変更制御ＥＣＵ３７のいずれかの目標電流算出部８１ａ(図８参照)に与える。そして、目標電流算出部８１ａは、トー角修正制御部１４３からのトー角修正制御信号を受けたときに路面の摩擦係数が大きい方の後輪をトーインとするように算出する。この目標電流算出部８１ａの算出値に基づき、トー角変更制御ＥＣＵ３７(図１参照)は、路面の摩擦係数が大きい方の後輪２Ｒ、２Ｌをトーインとするように制御する。
【００１８】
なお、図１に示すように、路面状態差検出部１４２は、自動車１の重心廻りの自転運動の速さのヨーレートを検出するヨーレートセンサＳＹおよび横方向(図１の紙面の上下方向)の加速度を検出する横加速度センサＳＧＳからの信号を受けて、ヨーレートおよび横加速度の向きにより旋回外側または旋回内側の判断により左右の車輪１Ｌ、２Ｌ、１Ｒ、２Ｒの路面状態（路面ミュー）の差を検出するようにしてもよい。
【００１９】
この場合には、トー角修正制御部１４３は、旋回外側であると判定した側を路面の摩擦係数が大きい方と判定して、路面の摩擦係数が大きい方の後輪２Ｒ、２Ｌをトーインとするトー角修正制御信号を生成して、何れかのトー角変更制御ＥＣＵ３７の目標電流算出部８１ａに与える。
車速センサＳＶ(図１参照)は、自動車１の図示しない変速機の出力軸の回転速を単位時間当りのパルス数として検出して車速(車体速)に変換するものであり、車速信号ＶＳを出力する。
【００２０】
＜電動パワーステアリング装置１１０＞
図２に示すように、電動パワーステアリング装置１１０は、操向ハンドル３が設けられたメインステアリングシャフト３ａとシャフト３ｃとピニオン軸７とが、２つのユニバーサルジョイント（自由継手）３ｂを介して連結されている。なお、ピニオン軸７は、その上部、中間部、下部がそれぞれ軸受３ｄ、３ｅ、３ｆを介してステアリングギアボックス６に支持されている。
【００２１】
また、電動パワーステアリング装置１１０は、ピニオン軸７の下端部に設けられたピニオンギア７ａが、車幅方向に往復移動可能に構成されるラック軸８のラック歯８ａに噛合し、ラック軸８の両端部にはタイロッド９、９を介して左右の前輪１Ｌ、１Ｒが連結されている。こうして、ラック歯８ａを備えたラック軸８、タイロッド９、９等は、前輪１Ｌ、１Ｒの転舵機構を構成している。
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１１０は、操向ハンドル３の回動操作(図１の矢印参照)によってラック軸８が車幅方向に往復動することでタイロッド９、９を回動させて、前輪１Ｌ、１Ｒの中立位置の直進方向に対する角度を変更し、四輪自動車１の進行方向を変えることが可能となっている。
【００２２】
図２に示すように、電動パワーステアリング装置１１０は、操向ハンドル３による運転者の操舵力を軽減する補助操舵力を供給するための電動機４を備えている。この電動機４の出力軸に設けられたウォームギア５ａは、ピニオン軸７に設けられたウォームホイールギア５ｂに噛合しており、ウォームギア５ａとウォームホイールギア５ｂとは、減速機構を構成している。
【００２３】
こうして、電動機４の回転子と電動機４の回転子に連結されているウォームギア５ａおよびウォームホイールギア５ｂ、ピニオン軸７およびラック歯８ａを有するラック軸８、タイロッド９、９等は、ステアリング系を構成している。なお、電動機４は、例えば、３相ブラシレスモータであり、電気エネルギを電磁誘導により機械的エネルギに変換し、操向ハンドル３の操作を補助する補助操舵力を付与している。
【００２４】
また、電動パワーステアリング装置１１０は、電動機４を駆動する電動機駆動回路２３と、電動機４の回転角を検出するレゾルバ２５と、ピニオン軸７に加えられるピニオントルクを検出するトルクセンサＳＴと、メインステアリングシャフト３ａに取り付けられるスロットディスク(図示せず)の回転から操向ハンドル３の操舵角θＨおよび操舵角速度ωＨを検出するステアリング舵角センサＳＨと、トルクセンサＳＴの出力を増幅する差動増幅回路２１とを備えている。
なお、電動パワーステアリング装置１１０は、必須の構成ではない。
【００２５】
＜操舵制御ＥＣＵ１３０＞
図１に示す操舵システム１００の操舵制御ＥＣＵ１３０は、電動パワーステアリング装置１１０の駆動源である電動機４を駆動制御する後記の電動パワーステアリング制御部１３０ａ（図５参照）を有している。なお、図５は、実施形態に係る操舵システム１００の操舵制御ＥＣＵ１３０とトー角左右独立制御装置であるトー角変更制御ＥＣＵ３７の概略制御機能構成図である。
【００２６】
図１、図２に示す電動機駆動回路２３は、例えば、３相のＥＦＴブリッジ回路のような複数のスイッチング素子を備え、電動パワーステアリング制御部１３０ａ（図５参照）からのＤＵＴＹ（ＤＵ、ＤＶ、ＤＷ）信号を用いて、矩形波電圧を生成し、電動機４を駆動するものである。また、電動機駆動回路２３は、図示しないホール素子を用いて３相の電動機電流を検出する機能を備えている。
操舵制御ＥＣＵ１３０の機能構成については、電動パワーステアリング装置１１０の制御と、トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒの制御とをまとめて後記する。
【００２７】
＜トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒ＞
次に、図３および図４を参照し、トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒの構成を説明する。
図３は、実施形態に係る左後輪２Ｌ側のトー角変更装置の一部断面を含む平面図であり、図４は、実施形態に係るトー角変更装置１２０Ｌのアクチュエータ３０の構造を示す概略縦断面図である。
【００２８】
図１に示すように、トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒは、車両の左右の後輪２Ｌ、２Ｒにそれぞれ取り付けられトー角αＴＲ、αＴＬを変更するものであり、図３においては、左後輪２Ｌを例にとり、後輪２Ｌのトー角αＴＬを変更するトー角変更装置１２０Ｌを示している。
図３に示すように、トー角変更装置１２０Ｌは、アクチュエータ３０と、トー角変更制御装置（以下、トー角変更制御ＥＣＵと称する）３７とを備えている。
なお、図３は、左側の後輪２Ｌのみを示しているが、右側の後輪２Ｒについても同様（対称）にトー角変更装置１２０Ｒが取り付けられている。
【００２９】
図３に示すように、ほぼ車幅方向(図３の紙面の左右方向)に延びるクロスメンバ１２の車幅方向端部が、車体のリアサイドフレーム１１に弾性支持されている。そして、ほぼ車体前後方向(図３の紙面の上下方向)に延在するトレーリングアーム１３の前端がクロスメンバ１２の車幅方向端部近傍で支持されており、トレーリングアーム１３の後端には、後輪２Ｌが、軸受けを介して走行可能なように回動自在に固定されている。
【００３０】
トレーリングアーム１３は、クロスメンバ１２に装着される車体側アーム１３ａと、後輪２Ｌに固定される車輪側アーム１３ｂとが、ほぼ鉛直方向に配設される回動軸１３ｃを介して互いに回動自在に連結されている。この構成により、トレーリングアーム１３において、車輪側アーム１３ｂが、回動軸１３ｃ廻りに車体側アーム１３ａに対して回動することにより車幅方向へ変位することが可能であり、このトレーリングアーム１３の車幅方向への変位により、後輪２Ｌのトーイン、トーアウトのトー角αＴＬ(図１参照)の変更が可能となっている。
図３に示すように、アクチュエータ３０は、その一方端が車輪側アーム１３ｂにおける回動軸１３ｃの連結部より前方側にある前端部に、ブッシュ１６を介して取り付けられ、その他方端がクロスメンバ１２にブッシュ１７を介して取り付けられている。
【００３１】
＜トー角変更装置１２０Ｌのアクチュエータ３０＞
図４に示すように、アクチュエータ３０は、電動機３１、減速機構３３、送りねじ部３５等を備えて構成されている。
電動機３１は、正逆両方向に回転可能なブラシモータ、ブラシレスモータ等で構成されている。電動機３１は、その異常を検知するためにコイルの巻線温度を検出する温度センサ３１ａを有しており、該温度センサ３１ａから、トー角変更制御ＥＣＵ３７の後記する自己診断部８１ｄ（図８参照）に検出信号を与える。
減速機構３３は、例えば、２段のプラネタリギア（図示せず）等が組み合わされて構成されている。
【００３２】
送りねじ部３５は、円筒形状に形成されたロッド３５ａと、このロッド３５ａの内部に挿入されて円筒形状を有し内周面側にスクリュー溝３５ｂが形成されたナット３５ｃと、スクリュー溝３５ｂと噛合してロッド３５ａを軸方向に移動可能に支持するスクリュー軸３５ｄと、を備えて構成されている。
【００３３】
送りねじ部３５は、減速機構３３および電動機３１とともに細長形状のほぼ円筒形状のケ−ス本体３４の内部に収容されている。また、ケース本体３４における送りねじ部３５の側には伸縮自在のゴム製のブーツ３６がケース本体３４の端部と露出するロッド３５ａの端部との間を蓋うように取り付けられており、ケース本体３４の端部から露出したロッド３５ａの外表面に埃および異物が付着したり、ケース本体３４の内部に外部から埃および異物が侵入しないように構成されている。
【００３４】
減速機構３３の一方端が電動機３１の出力軸と連結されるとともに、減速機構３３の他方端がスクリュー軸３５ｄと連結されている。
この構成により、電動機３１からの動力が、減速機構３３を介してスクリュー軸３５ｄに伝達されてスクリュー軸３５ｄが回転することで、ロッド３５ａがケース本体３４に対して軸方向（図４の紙面左右方向）に移動し、アクチュエータ３０が、伸縮自在に動作するようになっている。また、スクリュー軸３５ｄとナット３５ｃのスクリュー溝３５ｂとの噛合の静止摩擦力により、電動機３１が駆動されていない状態においても、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角αＴＬ、αＴＲが一定に保持される。
【００３５】
また、アクチュエータ３０には、その伸縮量、すなわちロッド３５ａのケ−ス本体３４に対する位置を検出するストロークセンサ３８が設けられており、このストロークセンサ３８は、例えば、マグネットが内蔵され、磁界の変化を検知してロッド３５ａの位置を検出している。
このように、ストロークセンサ３８を用いて、ロッド３５ａの位置を検出することにより、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角αＴＬ、αＴＲ(図１参照)をそれぞれ個別に高精度に検出できるようになっている。
【００３６】
このように構成されたアクチュエータ３０は、図３に示すように、ロッド３５ａの先端に設けられたブッシュ１６がトレーリングアーム１３の車輪側アーム１３ｂに回動自在に連結され、ケース本体３４の基端（図４において右側の端）に設けられたブッシュ１７がクロスメンバ１２に回動自在に連結されている。
【００３７】
電動機３１の動力によってスクリュー軸３５ｄが回転してロッド３５ａが図４の左方向へ伸びると、図３に示すように、車輪側アーム１３ｂが車幅方向外側（図３の左方向）に押圧されて、後輪２Ｌが左方向(反時計廻りの向き)に旋回し、後輪２Ｌをトーアウトできる。一方、ロッド３５ａが図４の右方向へ縮むと、図３に示すように、車輪側アーム１３ｂが車幅方向内側（図３の右方向）に引かれて、後輪２Ｌが右方向(時計廻りの向き)に旋回し、後輪２Ｌをトーインできる。
【００３８】
なお、アクチュエータ３０のブッシュ１６が取り付けられる場所は、ナックルなど後輪２Ｌのトー角αＴＬを変更できる位置であれば、車輪側アーム１３ｂに限定されるものではない。また、本実施形態において、トー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒは、セミトレーリングアーム型の独立懸架方式のサスペンションに対して適用した例で示したが、これに限定されるものでなく、他の懸架方式のサスペンションにも適用できる。
例えば、ダブルウイッシュボーン式のサスペンションのサイドロッドや、ストラット式サスペンションのサイドロッドにアクチュエータ３０を組み込むことによっても実現できる。
【００３９】
図４に示すように、アクチュエータ３０には、トー角変更制御ＥＣＵ３７が一体に取り付けられている。トー角変更制御ＥＣＵ３７は、アクチュエータ３０のケース本体３４に固定され、ストロークセンサ３８、温度センサ３１ａが、コネクタ等を介して接続されている。
また、図１に示すように、左右のトー角変更制御ＥＣＵ３７、３７同士の間と、トー角変更制御ＥＣＵ３７、３７と操舵制御ＥＣＵ１３０(図３参照)との間とは、それぞれ電気的に接続されている。
トー角変更制御ＥＣＵ３７には、車両に搭載された図示しないバッテリ等の電源から電力が供給され、また、操舵制御ＥＣＵ１３０、電動機駆動回路２３(図１、図５参照)にも、前記とは別系統でバッテリ等の電源から電力が供給されている。
【００４０】
＜＜操舵制御ＥＣＵ１３０の機能＞＞
次に、図５を参照し、操舵制御ＥＣＵ１３０の機能を説明する。
操舵制御ＥＣＵ１３０は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)等を有するマイクロコンピュータおよび周辺回路等から構成されている。
図５に示すように、操舵制御ＥＣＵ１３０は、電動パワーステアリング装置１１０を制御する電動パワーステアリング制御部１３０ａと、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角αＴＬ、αＴＲ(図１参照)を演算するトー角演算部７１を備えている。
【００４１】
＜電動パワーステアリング制御部１３０ａ＞
電動パワーステアリング制御部１３０ａは、特開２００２−５９８５５号公報の図２に記載されているような電動機４を駆動制御するための目標電流信号を設定し、その信号をイナーシャ補正し、さらにダンピング補正し、補正された目標電流で電動機駆動回路２３の出力電流をフィードバック制御して、電動機駆動回路２３にＤＵＴＹ（ＤＵ、ＤＶ、ＤＷ）信号を出力する。
【００４２】
＜トー角演算部７１＞
次に、図５を参照し、リア制御角であるトー角αＴＬ、αＴＲを演算するトー角演算部７１について説明する。
図５に示すように、トー角演算部７１は、車速を表す車速信号ＶＳ、操向ハンドル３の操舵角θＨ、操舵角速度ωＨ等から左右の後輪２Ｌ、２Ｒのそれぞれのリア制御角であるトー角αＴＬ、αＴＲを生成し、左右の後輪２Ｌ、２Ｒのそれぞれのトー角変更を制御するトー角変更制御ＥＣＵ３７、３７にトー角αＴＬ、αＴＲを入力する。
【００４３】
このトー角αＴ(αＴＬ、αＴＲ)の生成は、予め左右の後輪２Ｌ、２Ｒごとに設定されたトー角テーブル７１ａを、操向ハンドル３の操舵角θＨ、操舵角速度ωＨ、車速信号ＶＳで表される車速等に基づいて参照し目標トー角αＴ０を求め、後記するように、目標トー角αＴ０にゲインＧを乗算することにより、行われる(図７参照)。
図６は、操向ハンドル３の操舵角θＨと後輪２Ｒ、２Ｌのトーイン、トーアウトのリア制御角であるトー角αＴ(αＴＬ、αＴＲ)との関係を示した図であり、横軸に経過時間をとっている。図６の上のグラフは、操向ハンドル３の操舵角θＨを縦軸にとり、経過時間に対する操向ハンドル３の操舵角θＨの変化を示しており、図６の下のグラフは、後輪２Ｒ、２Ｌのトー角αＴを縦軸にとり、経過時間に対するトー角αＴの変化を示している。
【００４４】
図６の上のグラフの破線で示す操向ハンドル３の操舵角θＨが大きい場合、図６の下のグラフの破線に示す後輪２Ｒ、２Ｌのトー角αＴも大きく制御される。
これにより、例えば、低速でコーナリングを行なっている場合等に、後輪２Ｒ、２Ｌのうち内輪側のトー角αＴを大きくトーアウトするとともにコーナリングにおける後輪２Ｒ、２Ｌのうち外輪側のトー角αＴを大きくトーインして、コーナリング性を高めている。
一方、図６の上のグラフの太実線に示す操向ハンドル３の操舵角θＨが小さい場合、図６の下のグラフの太実線に示す後輪２Ｒ、２Ｌのトー角αＴがほぼゼロと小さく制御される。
【００４５】
これは、例えば、操向ハンドル３の操舵角θＨが小さく四輪自動車１が直進している場合(図６の上のグラフの太実線で示す)には、車両のフラツキを防止するために後輪２Ｒ、２Ｌのリア制御角βをほぼゼロに制御している(図６の下のグラフの太実線で示す)。
図７は、実際に後輪２Ｌ、２Ｒに与えるトー角αＴと、このトー角αＴを求めるために用いられるゲインＧと、トー角テーブル７１ａから求めた目標トー角αＴ０との関係を示すとともに、操向ハンドル３の操舵角θＨと操舵角速度ωＨとに対するゲインＧの大きさの関係を表すゲインマップＭを概念的に図示したものである。ここで、
αＴ(実際に与えるトー角：後輪の操舵制御量)＝αＴ０(目標トー角)×Ｇ(ゲイン)
の関係にある。
【００４６】
図７のゲインマップＭ中の実線で示すように、操向ハンドル３の操舵角速度ωＨが大きい場合、すなわち運転者が操向ハンドル３を素早く切った場合には、破線で示すように、ゲインＧは１とする。これにより、運転者が操向ハンドル３を素早く切った場合、後輪２Ｒ、２Ｌのリア制御角であるトー角αＴは、
αＴ＝αＴ０×Ｇ＝αＴ０×１＝αＴ０
となり、操向ハンドル３の操舵角θＨが中立位置に至ってもゼロとならず操舵角θＨに拘らず大きく変化しないため(図７参照)、運転者が操向ハンドル３を素早くきった際に操向ハンドル３の中立位置においても後輪２Ｒ、２Ｌのトー角αＴを有した制御が行なわれ、トー角αＴの連続性が保たれ、運転中に運転者が違和感を生じることがない。
【００４７】
これに対して、図７のゲインマップＭ中の実線で示す操向ハンドル３の操舵角速度ωＨが小さい場合、すなわち運転者が操向ハンドル３をゆっくり切った場合には、実線で示すように、操向ハンドル３の操舵角θＨが中立位置付近では、ゲインＧをゼロとする。そして、操向ハンドル３の操舵角θＨが中立位置(ゼロ)のから離れ操舵角θＨが大きくなる、すなわち運転者が操向ハンドル３を右または左に大きく回動するに従って、１とする。
【００４８】
このとき、αＴ＝αＴ０×Ｇ  の関係にあるので、操向ハンドル３の操舵角θＨが中立位置(ゼロ)付近では、リア制御角のトー角αＴは、αＴ＝αＴ０×０＝０  となり、後輪２Ｒ、２Ｌがトー角αＴを有しない。そして、図７のゲインマップＭに示すように、操向ハンドル３の操舵角θＨがゼロの中立位置付近から離れるに従って、
αＴ＝αＴ０×Ｇ＝αＴ０×１＝αＴ０
の後輪２Ｌ、２Ｒのトー角αＴを有する制御が行われる。
この場合、運転者が操向ハンドル３をゆっくり廻していることから、後輪２Ｒ、２Ｌのトー角αＴの有無を敏感に感じ取ることが無く、運転に違和感を生じることがない。
【００４９】
＜トー角変更制御ＥＣＵ３７＞
次に、図８を参照し、トー角変更制御ＥＣＵ３７の詳細な構成を説明する。なお、図８は、実施形態に係るトー角変更装置１２０Ｌ、１２０Ｒのトー角変更制御ＥＣＵ３７の制御機能のブロック構成図である。
図８に示すように、トー角変更制御ＥＣＵ３７は、アクチュエータ３０(図１、図３参照)を稼動させる電動機３１を駆動制御する機能を有し、制御部８１と電動機駆動回路８３とを有し構成されている。
また、図１に示すように、左右の各トー角変更制御ＥＣＵ３７は、操舵制御ＥＣＵ１３０と通信線を介して接続されるとともに、他方のトー角変更制御ＥＣＵ３７とも通信線を介して接続されている。
【００５０】
制御部８１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えるマイクロコンピュータおよび周辺回路等から構成されており、目標電流算出部８１ａ、電動機制御信号生成部８１ｃ、自己診断部８１ｄを有している。
一方の右後輪２Ｒの側のトー角変更制御ＥＣＵ３７の目標電流算出部８１ａは、操舵制御ＥＣＵ１３０からの通信線を介して入力される車速を示す車速信号ＶＳと、操向ハンドル３の操舵角θＨと、後輪２Ｒのトー角αＴＲと、ストロークセンサ３８から得られる現在の後輪２Ｒのトー角αＲとに基づいて、目標電流信号を算出して、電動機制御信号生成部８１ｃに出力する。
【００５１】
他方の左後輪２Ｌの側のトー角変更制御ＥＣＵ３７の目標電流算出部８１ａは、操舵制御ＥＣＵ１３０からの通信線を介して入力される車速信号ＶＳと、操向ハンドル３の操舵角θＨと、後輪２Ｌのトー角αＴＬと、ストロークセンサ３８から得られる現在の後輪２Ｌのトー角αＬとに基づいて、目標電流信号を算出して、電動機制御信号生成部８１ｃに出力する。
【００５２】
ここで、目標電流信号とは、アクチュエータ３０を所望の速度で所望の作動量、すなわち後輪２Ｌ、２Ｒを所望のトー角αＴＬ、αＴＲにする伸縮量に設定するのに必要な電流信号である。
このように、目標電流算出部８１ａにおいて所望のトー角αＴＬ、αＴＲに対して現在のトー角αＲ、αＬをフィードバックして、目標電流信号を補正することにより、後輪２Ｌ、２Ｒの転舵に要する電流値が、車速、路面環境、車両の運動状態、タイヤの摩耗状態等によって変化するのをフィードバックして、所望のトー角αＴＬ、αＴＲを所望のトー角変化速度で設定制御することができる。
【００５３】
電動機制御信号生成部８１ｃは、目標電流算出部８１ａから目標電流が入力され、電動機駆動回路８３に電動機制御信号を出力する。この電動機制御信号は、電動機３１に供給する電流値と電流を流す方向を含む信号である。電動機駆動回路８３は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor)のブリッジ回路等で構成され、電動機制御信号に基づいて電動機３１に電動機電流を供給する。
【００５４】
また、図８に示すように、自己診断部８１ｄは、自身が属する側のトー角変更装置１２０Ｌまたは１２０Ｒのストロークセンサ３８(図４、図５参照)の位置信号や電動機駆動回路８３のホール素子からの検出信号、温度センサ３１ａ(図４参照)からの温度信号、目標電流算出部８１ａの状態監視に基づき、異常状態を検出したか否かを判定し、目標電流算出部８１ａにフィードバックする。
【００５５】
＜＜操舵角θＨ、操舵角速度ωＨに応じた後輪２Ｒ、２Ｌのトー角αＴの演算＞＞
次に、図７を用いて概要を説明した操向ハンドル３の操舵角θＨ、操舵角速度ωＨに応じた後輪２Ｒ、２Ｌのトー角αＴの演算処理の流れについて、図９に従って説明する。
なお、図９は、操向ハンドル３の操舵角θＨ、操舵角速度ωＨに応じた後輪２Ｒ、２Ｌのトー角αＴの演算処理の流れを示す流れ図であり、図９中の破線内の処理は、トー角αＴに影響するゲインＧ(図７参照)の急激な変化を防止するための処理である。
このトー角αＴの演算処理は、操舵制御ＥＣＵ１３０におけるトー角演算部７１において行なわれるものであり、トー角テーブル７１ａから求めた目標トー角αＴ０に乗算するゲインＧを、操向ハンドル３の操舵角θＨ、操舵角速度ωＨに応じて求めることが主体となる。
【００５６】
図９に示すように、まず、操向ハンドル３の操舵角θＨが所定値Ａより大きいか否か判断される(図９のＳ１)。ここで、所定値Ａとは、例えば、直進走行からカーブを切る等の閾値が相当し、例えば、３０度程度が設定される。
図９のＳ１において、操向ハンドル３の操舵角θＨが所定値Ａより大きいと判断された場合(図９のＳ１でＹes)には、ゲイン候補判別フラグに“１”を立てる(図９のＳ２)。
【００５７】
一方、図９のＳ１において、操向ハンドル３の操舵角θＨが所定値Ａ以下と判断された場合(図９のＳ１でＮo)には、図９のＳ３において、操向ハンドル３の操舵角θＨが所定値Ｂより小さいか否か判断される。ここで、所定値Ｂとは、例えば、直進走行時に少し操向ハンドル３をきる場合等の閾値が相当し、例えば、１０〜１５度程度が設定される。
図９のＳ３において、操向ハンドル３の操舵角θＨが所定値Ｂ以上であると判断された場合(図９のＳ３でＮo)、図９のＳ６に移行する。
【００５８】
一方、図９のＳ３において、操向ハンドル３の操舵角θＨが所定値Ｂより小さいと判断された場合(図９のＳ３でＹes)、図９のＳ４において、操向ハンドル３を操舵する操舵角速度ωＨが所定値Ｃより小さいか否か判断される。ここで、所定値Ｃとは、例えば、操向ハンドル３を大きく右から左にきった場合等において操向ハンドル３の中立位置近傍で後輪２Ｒ、２Ｌのトー角αＴを無くしたとき、運転者が違和感を感ずるか否かの閾値であり、走行条件などにより適宜設定される。
図９のＳ４において、操向ハンドル３の操舵角速度ωＨが所定値Ｃより小さいと判断された場合(図９のＳ４でＹes)、ゲイン候補判別フラグに“０”を設定する(図９のＳ５)。
【００５９】
一方、図９のＳ４において、操向ハンドル３の操舵角速度ωＨが所定値Ｃ以上と判断された場合(図９のＳ４でＮo)、図９のＳ６において、ゲイン候補判別フラグに、前回の状態を保持する。例えば、前回設定されたゲイン候補判別フラグが“１”である場合には、ゲイン候補判別フラグに“１”を保持し、前回設定されたゲイン候補判別フラグが“０”である場合には、ゲイン候補判別フラグに“０”を保持する。これによって、前回設定されたトー角αＴとの継続性が維持されるので、トー角αＴの急な変化を抑制できる。
【００６０】
図９のＳ１〜Ｓ６までの処理により、運転者が操向ハンドル３を大きく切って、一旦、ゲイン候補判別フラグ“１”が設定される(図９のＳ１、Ｓ２参照)と、操向ハンドル３を中心に戻して、しかも、その位置で止めない限り(図９のＳ１からＳ５参照)、ゲイン候補判別フラグ“１”が設定されたままとなり(図９のＳ２、Ｓ６参照)、後記するように、ゲイン候補Ｇ0に１が設定され、その結果、ゲインＧに１が設定される(後記の図９のＳ８、Ｓ１０、Ｓ１１参照)。
【００６１】
続いて、前記の図９のＳ２、図９のＳ５、および図９のＳ６から、図９のＳ７に移行し、ゲイン候補判別フラグが“１”か否かが判断される。
図９のＳ７において、ゲイン候補判別フラグが“１”であると判断された場合(図９のＳ７でＹes)、すなわち、操向ハンドル３が大きく切られ操向ハンドル３の操舵角θＨが大きい(図９のＳ１、Ｓ２参照)か、或いは、操向ハンドル３の操舵のスピードが大きく操舵角速度ωＨが大きい場合等(図９のＳ４、Ｓ６参照)に、ゲイン候補Ｇ0に１が設定される(図９のＳ８)。
【００６２】
一方、図９のＳ７において、ゲイン候補判別フラグが“１”でないと判断された場合(図９のＳ７でＮo)、すなわち、操向ハンドル３が中立位置近くで操向ハンドル３の操舵角θＨが小さい(図９のＳ１、Ｓ３)とともに、操向ハンドル３の操舵のスピードが小さく操舵角速度ωＨが小さいとき(図９のＳ４)、ゲイン候補Ｇ0として、図１０に示す操向ハンドル３の操舵角速度ωＨが小さい場合に予め定められるゲインマップＭｇにより検索されるマップ検索値が設定される。図１０に示すように、操向ハンドル３の中立点付近では、ゲイン候補Ｇ0を操向ハンドル３の操舵角θＨに応じて小さく絞る(図９のＳ９)。なお、図１０は、操向ハンドル３の操舵角速度ωＨが小さい場合に用いられる操向ハンドル３の操舵角θＨとゲイン候補Ｇ0の関係を表すゲインマップＭｇを示す図であり、横軸に操向ハンドル３の操舵角θＨをとり、縦軸にゲイン候補Ｇ0をとっている。
【００６３】
続いて、ゲインＧの急激な変化を防止するためのＳ１０からＳ１３までの処理(図９中、破線で囲んで示す)に移行する。
図９のＳ１０において、ゲイン候補Ｇ0が前回設定されたゲインであるゲイン前回値以上か否か判断される。
図９のＳ１０において、ゲイン候補Ｇ0が前回設定されたゲイン前回値以上であると判断された場合(図９のＳ１０でＹes)、図９のＳ１１において、ゲインＧとして、ゲイン候補Ｇ0の値が設定される(図９のＳ１１)。
【００６４】
一方、図９のＳ１０において、ゲイン候補Ｇ0が前回ゲインに設定されたゲイン前回値より小であると判断された場合(図９のＳ１０でＮo)、図９のＳ１２において、(ゲイン前回値−ゲイン候補Ｇ0)の値が、所定値Ｄより小さいか否か判断される(図９のＳ１２)。
この図９のＳ１２においては、ゲインＧが急減しゲインＧを掛けて求められるトー角αＴの急な減少を防止することを目的に、ゲイン前回値とゲイン候補Ｇ0との差分である(ゲイン前回値−ゲイン候補Ｇ0)の値が、所定値Ｄより小さいか否かを判別している。
【００６５】
ここで、所定値Ｄは、ゲインＧの変化(図７参照)に係わる走行時のトー角αＴの変化が運転者に違和感を与えないか否かを判断基準とする閾値が適宜設定される。
図９のＳ１２において、(ゲイン前回値−ゲイン候補Ｇ0)の値が、所定値Ｄより小さいと判断される場合(図９のＳ１２でＹes)、図９のＳ１１において、ゲインＧとして、ゲイン候補Ｇ0に設定された値が設定される。
【００６６】
一方、図９のＳ１２において、(ゲイン前回値−ゲイン候補Ｇ0)の値が、所定値Ｄ以上であると判断される場合(図９のＳ１２でＮo)、図９のＳ１３において、ゲインＧとして、(ゲイン前回値−Ｄ)の値が設定される。これにより、操向ハンドル３を急激に中立位置に戻して止めた場合にも、ゲインＧのゲイン前回値からの低下が所定値Ｄに限定されるので、ゲインＧの急減少を防ぎトー角αＴの急減が抑制され、運転中に違和感が生じることを防止できる。
【００６７】
続いて、図９のＳ１４において、図９のＳ１１または図９のＳ１３で求めたゲインＧを、トー角テーブル７１ａを参照し求めた目標トー角αＴ０に乗算し、後輪２Ｒ、２Ｌのトーイン、トーアウトのリア制御角であるトー角αＴ(αＴＬ、αＴＲ)を算出する。
以上が、操向ハンドル３の操舵角θＨおよび操舵角速度ωＨに応じた後輪２Ｒ、２Ｌのトー角αＴの演算処理の流れである。
【００６８】
上記構成によれば、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角αＴＬ、αＴＲに、操向ハンドル３の操舵角θＨと操舵角速度ωＨとに応じて変化する制御のためのゲインＧに可変不感帯を設けている。
そのため、直進中に操向ハンドル３を左右に多少揺すっても後輪２Ｌ、２Ｒが操舵されないとともに、操向ハンドル３を大きく速く廻す切り返し時には不感帯の影響を受けることなく、運転状態に応じた後輪２Ｌ、２Ｒのトー角αＴＬ、αＴＲの制御が行える。
そのため、運転状態に拘わらず、後輪２Ｌ、２Ｒのトー角αＴＬ、αＴＲの制御において、運転中に違和感が生じることなく、快適な運転が可能となる。
なお、操向ハンドル３の操舵角θＨは、ラック軸８の位置から決定してもよいし、操舵角速度ωＨは、ラック軸８の移動速度から決定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係る操舵システムを備えた自動車の上面視の全体概念図である。
【図２】実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図３】実施形態に係る左後輪側のトー角変更装置の一部断面を含む平面図である。
【図４】実施形態に係るトー角変更装置のアクチュエータの構造を示す概略縦断面図である。
【図５】実施形態に係る操舵システムの操舵制御ＥＣＵとトー角変更制御ＥＣＵの概略制御機能構成図である。
【図６】実施形態に係る操向ハンドルの操舵角の大きさと後輪のトー角との関係を示した図であり、上のグラフは、操向ハンドルの操舵角の経過時間に対する変化を示す図であり、下のグラフは、後輪のトー角の経過時間に対する変化を示す図である。
【図７】実施形態における実際に後輪に与えるトー角とトー角を求めるために用いられるゲインと目標トー角との関係を示すとともに、操向ハンドルの操舵角と操舵角速度とに対するゲインの関係  を表すゲインマップを示した図である。
【図８】実施形態に係るトー角変更装置のトー角変更制御の制御機能のブロック構成図である。
【図９】実施形態に係る操向ハンドルの操舵角、操舵角速度に応じた後輪のトー角の演算処理の流れを示す流れ図である。
【図１０】実施形態に係る操向ハンドルの操舵角速度が小さい場合に用いられる操向ハンドルの操舵角とゲインの関係を表すゲインマップを示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…自動車(車両)、
２Ｒ、２Ｌ…後輪、
３…操向ハンドル(ハンドル)、
１２０Ｌ、１２０Ｒ…トー角変更装置(後輪操舵装置)、
１３０…操舵制御ＥＣＵ(後輪操舵装置)、
αＴＲ、αＴＬ…後輪のトー角(後輪の操舵制御量)、
θＨ…操舵角、
ωＨ…操舵角速度(操舵角の角速度)
【図１】
0005144304.tif 000002
【図２】
0005144304.tif 000003
【図３】
0005144304.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005144304.tif 000006
【図６】
0005144304.tif 000007
【図７】
0005144304.tif 000008
【図８】
0005144304.tif 000009
【図９】
0005144304.tif 000010
【図１０】
0005144304.tif 000011