(57)【要約】本発明では、ドライバの所望の操舵に対する可変のモーメント支援と、走行動特性制御器によってトリガされる転舵輪の位置への介入制御が相対的な妨害なしで実現できる、車両の操舵方法及び操舵システムが提案されている。その他にもさらなる付加的機能、例えば車両のトラッキング制御が簡単にかつ選択的にステアリングホイルにおけるステアリング感覚の補償を伴って（もしくは伴わないで）本発明による方法ないしは本発明による操舵システムに集積される。
2004502587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵方法において、
操舵角（δＨ）を検出し、
前記操舵角を車両速度に依存して変更し（δＨ＊）、
操舵される車両の走行動特性に依存して補正操舵角（ΔδＨ，Ｓｏｌｌ）を求め、
前記変更された操舵角（δＨ＊）と補正操舵角（ΔδＨ，Ｓｏｌｌ）を目標転舵角（δＲｉｔｚｅｌ，Ｓｏｌｌ）に重畳させ、
転舵輪の位置（δＲｉｔｚｅｌ）を検出し、
目標転舵角と転舵輪（７）の位置の間の角度差分値（δＲｉｔｚｅｌ，Ｓｏｌｌ−δＲｉｔｚｅｌ）を形成し、
転舵輪（７）の位置を前記角度差分値（δＲｉｔｚｅｌ，Ｓｏｌｌ−δＲｉｔｚｅｌ）に依存して制御し、
ステアリングコラム（１）における補正操舵角（ΔδＨ，Ｓｏｌｌ）を補償調整するようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
転舵輪（７）の位置を、ＰＤ特性またはカスケード構造を有する第１のポジション制御器（４３）、または適応化された第１のポジション制御器（４３）によって制御し、前記第１のポジション制御器（４３）の出力信号は、転舵軸モータ（１１）からステアリングギア（５）のピニオンに伝達すべき目標モーメント（ＭＳｏｌｌ）であり、該目標モーメント（ＭＳｏｌｌ）を、目標電流（ＩＳｏｌｌ）に変換し、該目標電流（ＩＳｏｌｌ）を用いて転舵軸モータ（１１）を駆動制御する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１のポジション制御器（４３）は、非線形の静的特性曲線または適応的に調整可能な特性曲線を有している、請求項２記載の方法。
【請求項４】
変更される操舵角（δＨ＊）を、目標ヨーレート（ωｒｅｆ）または目標横方向加速度（ａｙ）に変換し、補正操舵角（ΔδＨ，Ｓｏｌｌ）を前記目標ヨーレート（ωｒｅｆ）または目標横方向加速度（ａｙ）に依存して制御する、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
ヨーイング制御器（６１）はＰＩＤ制御器またはモデルシーケンス制御器である、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記補正操舵角（ΔδＨ，Ｓｏｌｌ）を、補正モーメント（ΔＭＨ，Ｓｏｌｌ）に変換し、ステアリングコラム（１）の２つの部分（１ａ，１ｂ）の間に存在する差分値モーメント（ΔＭＨ）を測定し、前記補正モーメント（ΔＭＨ，Ｓｏｌｌ）と差分値モーメント（ΔＭＨ）からモーメント差分値を形成し、前記補正操舵角（ΔδＨ，Ｓｏｌｌ）をモーメント差分値（ΔＭＨ，Ｓｏｌｌ−ΔＭＨ）に依存して補償する、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記補正操舵角（ΔδＨ，Ｓｏｌｌ）を、補正モーメント（ΔＭＨ，Ｓｏｌｌ）に変換し、該補正モーメント（ΔＭＨ，Ｓｏｌｌ）を目標補正電流（ΔＩＨ，Ｓｏｌｌ）に変換し、ステアリングホイール（３）における補正操舵角（δＨ，Ｓｏｌｌ）を目標補正電流（ΔＩＨ，Ｓｏｌｌ）に依存して補償する、請求項４または５記載の方法。
【請求項８】
ステアリングコラム（１）の２つの部分（１ａ，１ｂ）の間の回転角度差分値（ΔδＨ，Ｉｓｔ）を測定し、前記補正操舵角（ΔδＨ，Ｓｏｌｌ）と回転角度差分値（ΔδＨ，Ｉｓｔ）から角度差分値を形成し、ステアリングホイール（３）における補正操舵角（ΔδＨ，Ｓｏｌｌ）を前記角度差分値（ΔδＨ，Ｓｏｌｌ−ΔδＨ，Ｉｓｔ）に依存して補償する、請求項４または５記載の方法。
【請求項９】
トラッキング−操舵角変更量（δＫ）を求め、該トラッキング−操舵角変更量（δＫ）と変更された操舵角（δＨ＊）に依存して目標転舵モーメント（ＭＭ，Ｓｏｌｌ）に目標モーメント差分値（ΔＭＭ，Ｓｏｌｌ）を重畳する、請求項１から８いずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
トラッキング−操舵角変更量（δＫ）を求め、変更された操舵角（δＨ＊）とトラッキング−操舵角変更量（δＫ）から角度差分値を形成し、該角度差分値（δＨ＊−δＫ）に依存して、変更された操舵角（δＨ＊）にトラッキング−操舵角差分値（ΔδＨ＊）を重畳させ、その結果から生じた目標操舵角（δＨ＊，Ｓｏｌｌ）に依存して目標転舵角（δＲｉｔｚｅｌ，Ｓｏｌｌ）を制御する、請求項１から８いずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から１０いずれか１項に記載の方法を実施するのに適している、コンピュータプログラム。
【請求項１２】
記憶媒体に記憶されている、請求項１１記載のコンピュータプログラム。
【請求項１３】
請求項１から１０いずれか１項に記載の方法に従って動作することを特徴とする、車両の操舵機構を制御するための制御機器。
【請求項１４】
ステアリングコラム（１）に配置されたステアリングホイール（３）と、ステアリングギア（５）とステアリングコラム（１）に配置された第３の回転角度センサ（２７）または第１のモーメントセンサ（２９）と、重畳型伝動装置（１９）を介してステアリングコラム（１）に作用する操舵軸モータ（２１）と、油圧式または電動式のステアリングアクチュエータと、転舵輪（７）の位置測定のための第２の回転角度センサ（１３）と、制御機器とを有している車両用の操舵機構において、
転舵輪（７）に作用する転舵軸モータ（１１）が設けられており、制御機器が請求項１３に記載の制御機器であることを特徴とする操舵機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は請求項１の上位概念に記載された車両の操舵方法並びに車両用操舵機構に関している。
【０００２】
パワーステアリングにおいてはモーメント支援の油圧式または電動式ステアリングアクチュエータが存在しており、このアクチュエータが車両の操舵に求められるモーメントを低減させ、それに伴ってドライバの負荷を軽減している。その他にも最近のパワーステアリングでは、このモーメント支援および／またはステアリングのギア比が速度に依存している。低い速度、典型的には駐車時などに相当する速度のもとでは、より大きなモーメント支援の伴う非常に直接的な操舵が有利であり、それに対して比較的早い速度の走行では、モーメント支援が僅かである間接的な操舵が望ましい。
【０００３】
車両の走行安定性をさらに高めるために、さらに走行動特性制御器が、転舵輪の位置をドライバの所望の操舵量に依存することなく調整する操舵機構が公知である。この場合には走行動特性制御器がドライバの所望操舵量に付加的な操舵角をステアリングコラムにおいて重畳させる。
【０００４】
このような公知の操舵機構では、モーメント支援と走行動特性制御が相対的に影響を及ぼし合っており、このことは以下に述べるような欠点につながる。
【０００５】
−高い走行速度のもとでは僅かなモーメント支援と間接的な操舵のために転舵輪の位置への介入制御（これは重畳型伝動装置を介してステアリングコラムに作用する操舵軸モータによって行われる）が所要の速度で行えない
−モーメント支援とステアリングホイールを介してドライバに伝達されるステアリング感覚を相互に影響を及ぼし合うことなく設定調整することができない
−さらなる機能を操舵機構に集積させることが非常に困難である。
【０００６】
本発明の課題は、モーメント支援と走行動特性制御が互いにマイナスの影響を及ぼすことのない、車両の操舵方法を提供することである。またその他に本発明による方法を用意に種々異なる車両タイプに適応化可能にさせ、さらなる機能の集積も容易にさせることである。
【０００７】
前記課題は本発明により、
操舵角を検出し、
前記操舵角を車両速度に依存して変更し、
操舵される車両の走行動特性に依存して補正操舵角を求め、
前記変更された操舵角と補正操舵角を目標転舵角に重畳させ、
転舵輪の位置を検出し、
目標転舵角と転舵輪の位置の間の角度差分値を形成し、
転舵輪の位置を前記角度差分値に依存して制御し、
ステアリングコラム（１）における補正操舵角を補償調整するように解決される。
【０００８】
発明の利点
本発明による方法の場合では、走行動特性の介入制御が、ステアリングコラムに作用する操舵軸モータの駆動制御によるのではなく、転舵輪（操行車輪）に作用する転舵軸モータの駆動制御によって行われている。それによって、操行動特性介入制御がステアリングアクチュエータのモータ支援に依存することなく行われ、その他にもステアリングコラムが操行動特性介入制御に起因するモーメントの伝達によって負荷軽減される。
【０００９】
本発明による方法に従って動作する操舵機構の操舵軸モータは、操行動特性介入制御に起因する転舵輪の位置変化の補償のみに用いられるだけであり、そのためステアリング感覚は、モーメント支援に依存することなく制御できる。これによって本発明の方法に従って動作する操舵機構は、容易に適応化が可能であり、また制御技術的にも容易に網羅することが可能である。さらに操舵機構の安全性も高めることができる。なぜならステアリングコラムが従来の走行動特性制御付きパワーステアリングに比べて負荷軽減できるからである。この補償は、走行動特性制御によって引き起こされたステアリング感覚の変化に限定されるだけでなく、その他の原因のもとでのステアリング感覚の変化に対しても適用可能である。
【００１０】
本発明の別の有利な実施例によれば、転舵輪の位置が、ＰＤ特性またはカスケード構造を有する第１のポジション制御器、または適応化された第１のポジション制御器によって制御され、前記第１のポジション制御器の出力信号は、転舵軸モータからステアリングギアのピニオンに伝達すべき目標モーメントであり、該目標モーメントが、目標電流に変換され、該目標電流を用いて転舵軸モータが駆動制御される。それにより、高い制御品質が保証される。
【００１１】
その他にも本発明による方法にはさらなる機能が多大なコストをかけることなく集積可能である。この場合本発明による方法に従って動作する操舵機構は容易に適応化可能のまま維持できる。
【００１２】
さらに別の有利な実施例によれば、第１のポジション制御器が非線形の静的特性曲線か適応的に調整可能な特性曲線を有しており、それによって制御特性がさらに改善される。
【００１３】
本発明による方法のさらに別の実施例によれば、変更される操舵角（δＨ＊）が、目標ヨーレート（ωｒｅｆ）または目標横方向加速度（ａｙ）に変換され、補正操舵角（ΔδＨ，Ｓｏｌｌ）が前記目標ヨーレート（ωｒｅｆ）または目標横方向加速度（ａｙ）に依存して制御される。それにより車両の走行安定性が転舵輪の位置の制御によってさらに高められる。ヨーイング制御器の出力信号は、補正操舵角（ΔδＨ，Ｓｏｌｌ）であり、これは第１のポジション制御器の指令量に重畳可能であり、またその他にもステアリングコラムにおける操舵運動量の補償のための指令量としても使用可能である。
【００１４】
別の実施例によれば、ヨーイング制御器は、ＰＤ制御器かまたはモデルシーケンス制御器であり、それによって安定した品質の高い制御特性が得られる。
【００１５】
本発明による方法のさらに別の実施例によれば、前記補正操舵角が、補正モーメントに変換され、ステアリングコラムの２つの部分の間に存在する差分値モーメントが測定され、前記補正モーメントと差分値モーメントからモーメント差分値が形成され、前記補正操舵角がモーメント差分値に依存して補償される。ハンドモーメントの制御によって、転舵輪の位置への走行動特性制御器の介入制御から生じるステアリング感覚の変化が完全に補償できる。そのため車両のドライバがこの介入制御を知覚することはない。
【００１６】
別の有利な実施例によれば、前記補正操舵角が、補正モーメントに変換され、該補正モーメントが目標補正電流に変換され、ステアリングホイールにおける補正操舵角は目標補正電流に依存して補償される。それにより、ステアリングコラムにおけるモーメントセンサを省略できる。
【００１７】
本発明の別の有利な実施例によれば、ステアリングコラムの２つの部分の間の回転角度差分値が測定され、前記補正操舵角と回転角度差分値から角度差分値を形成し、ステアリングホイールにおける補正操舵角が前記角度差分値に依存して補償される。それにより、モーメントセンサの代わりに角度センサをステアリングホイールに用いることが可能となる。
【００１８】
本発明のさらに別の実施例によれば、トラッキング−操舵角変更量が求められ、該トラッキング−操舵角変更量と変更された操舵角に依存して目標転舵モーメントに目標モーメント差分値が重畳される。これにより、本発明による方法の構造への介入なしで、トラッキング制御を当該方法へ集積させることが可能となる。同じようなやり方でさらなる機能を本発明による方法に集積させることも可能である。
【００１９】
本発明の別の有利な実施例によれば、トラッキング−操舵角変更量が求められ、変更された操舵角とトラッキング−操舵角変更量から角度差分値が形成され、該角度差分値に依存して、変更された操舵角にトラッキング−操舵角差分値が重畳され、その結果から生じた目標操舵角に依存して目標転舵角が制御される。それにより、ドライバはステアリングホイールからその手に伝達されるモーメントの変化によってトラッキング制御による介入制御を知覚できる。
【００２０】
トラッキング制御集積化の２つの変化実施例のもとでは、ドライバはこの介入制御をステアリング感覚を介して知覚でき、さらにドライバはこのコース設定値の受け入れの決定も可能である。しかしながらドライバは車両の走行方向に対する応答性を依然として受け取り、トラッキング制御の設定を無視することもできる。
【００２１】
また前述した課題は本発明により、ステアリングコラムに配置されたステアリングホイールと、ステアリングギアとステアリングコラムに配置された第３の回転角度センサまたは第１のモーメントセンサと、重畳型伝動装置を介してステアリングコラムに作用する操舵軸モータと、油圧式または電動式のステアリングアクチュエータと、転舵輪の位置測定のための第２の回転角度センサと、制御機器とを有している車両用の操舵機構において、転舵輪に作用する転舵軸モータが設けられており、制御機器が請求項１１に記載の制御機器である構成によって解決される。それにより、本発明による利点はこのような操舵機構のもとでもたらされる。
【００２２】
本発明のさらなる利点とさらなる構成は、以下に述べる明細書と図面においても説明される。
【００２３】
図面
図面には本発明による方法の実施例が示されており、これは以下の明細書で詳細に説明する。この場合、
図１には、２つのステアリングアクチュエータを備えたパワーステアリングシステムが概略的に示されており、
図２には、本発明による方法がブロック回路図で示されており、
図３には、非線形的な適応化特性曲線が示されており、
図４には、速度に依存したステアリングギア比の例が示されており、
図５には、本発明による速度に依存したモーメント支援が示されており、
図６には、走行動特性制御器のブロック回路図が示されており、
図７ａは、モーメント閉ループ制御を介したステアリングコラムにおける角度補償調整を表した図であり、
図７ｂは、モーメント開ループ制御を介したステアリングコラムにおける角度補償調整を表した図であり、
図８は、位置制御を介したステアリングコラムにおける角度補償調整を表した図であり、
図９はアライメント調整（Ｓｐｕｒｆｕｅｒｕｎｇ）の第２実施例を示した図である。
【００２４】
実施例の説明
図１には、２つのステアリングアクチュエータを備えたパワーステアリング機構が示されている。ステアリングコラム１に固定されているステアリングホイール３は、ステアリングギア５を介して車両の転舵輪７に接続されている。本発明との関係においてこの“ステアリングホイール”とは、全ての種類の操舵ハンドルを網羅するものと理解されたい。ステアリングギア５は実質的に、図中概略的に示されているラックと、図１には示されていないがステアリングコラム１と固定的に結合されたピニオンからなっている。ステアリングコラム１には、第１の回転角度センサ９が設けられており、このセンサを用いてステアリングギア５のピニオンの回転角度δＲｉｔｚｅｌと、それに伴った転舵輪７の位置が測定される。
【００２５】
電気式転舵軸モータ１１は、は車両の転舵の際のモーメントの支援に用いられる。この転舵軸モータ１１の制御のために、ステアリングコラム１の上方部分には第２の回転角度センサ１３が設けられており、このセンサを用いることによってステアリングホイール３の回転によって表されるドライバの操舵意志が操舵角δＨの形態で検出される。この操舵角δＨは、目標値形成回路１５において車両の速度ｖに依存して変更される。この変更された操舵角δＨ＊は転舵制御器１７の指令量である。この転舵制御器１７には、第１の回転角度センサ９によって測定された回転角度δＲｉｔｚｅｌも入力されている。制御電圧Ｕｖを介して転舵軸モータ１１は、転舵制御器１７から駆動制御され、それによって車両の転舵（操行）運動が支援される。
【００２６】
ステアリングコラム１には、重畳型伝動装置１９が設けられている。この重畳型伝動装置１９は、通常は遊星歯車装置として構成されており、ステアリングコラム１を２つの区分１ａと１ｂに分割している。第２の回転角度センサ１３によって測定された操舵角δＨには、この重畳型伝動装置１９を用いてさらなる回転角度が重畳されてもよい。それによって第１の回転角度センサ９によって測定された回転角度δＲｉｔｚｅｌは常に操舵角δＨに等しいわけではなくなる。
【００２７】
重畳型伝動装置１９は、操舵軸モータ２１によって駆動制御される。この操舵軸モータは図１には示されていない機械的な自動減速ギアを有しておりこのギアを介して重畳型伝動装置１９に結合している。
【００２８】
操舵軸モータ２１は操舵制御器２３によって制御されており、その指令量は、目標値形成回路１５から送出された補正操舵角ΔδＨ，Ｓｏｌｌかまたは第２の変換器２５によって補正操舵角ΔδＨ，Ｓｏｌｌから算出された補正モーメントΔＭＨ，Ｓｏｌｌである。この操舵制御器２３には実施形態に応じて、第３の回転角度センサ２７によって測定された実際値回転角度ΔδＨかまたは第１のモーメントセンサ２９によって測定された差分モーメントΔＭＨがフィードバックされる。
【００２９】
図１の構成に基づけば、転舵軸モータ１１によるモーメント支援（これはドライバの所望の操舵量からずれた転舵輪７の位置変化によるアクティブな操舵介入量をも含み得る）と、それによって必要とされる操舵フィーリングの補償調整（これは図１中にフレーム３１による枠組みで示されている）との間の相違が明らかである。
【００３０】
図２には、本発明による操舵制御の構想が詳細に表されている。ここでは同じ構成部分ないしブロックには同じ符号が用いられている。このことはその他の図面についても当てはまる。図２のブロック回路図は、複数のブロック３３，３５，３７，３９にまとめられており、これらは以下の明細書で詳細に説明する。
【００３１】
ブロック３３には、目標値形成回路１５と走行動特性制御器４１が統合されている。目標値形成回路１５の出力信号は、変更された操舵角δＨ＊であり、これは走行動特性制御器４１の入力量として用いられる。この走行動特性制御器４１は、さらに車速ｖとヨーレートωかもしくは車両の横方向加速度ａｙを必要とする。これらの入力量から走行動特性制御器４１は、補正操舵角ΔδＨ，Ｓｏｌｌを算出する。この補正操舵角ΔδＨ，Ｓｏｌｌと変更された操舵角δＨ＊は加算器において加算され第１のポジション制御器４３の指令量δＲｉｔｚｅｌ，Ｓｏｌｌが形成される。
【００３２】
ブロック３５では（これはポジション制御器４３も含む）、転舵輪７の位置の閉ループ制御が行われる。第１のポジション制御器４３は転舵軸モータ１１を次のように駆動制御する。すなわち第１の回転角度センサ５によって測定されたピニオン角度δＲｉｔｚｅｌが指令量δＲｉｔｚｅｌ，Ｓｏｌｌに追従するように駆動制御する。このことは、転舵軸モータ１１によってもたらされる目標転舵モーメントＭＭ，Ｓｏｌｌが第１のポジション制御器４３の出力量であるようにするために必要とされる。第２の変換器４５を介して目標転舵モーメントＭＭ，Ｓｏｌｌは目標電流ＩＨ，Ｓｏｌｌに変換される。モーメント支援のために必要なモーメント／電流変換は、転舵軸モータ１１の構造形式に依存してもよい。例えば直流モータのケースでは、電流とモーメントの間の関係が線形となる。非同期モータの場合では、この変換が非線形となり作動点に依存する。そのためいわゆるフィールド指向形の制御をこの第２の変換器４５に用いることが推奨される。
【００３３】
第１の電流制御器４７は、目標電流ＩＭ，Ｓｏｌｌを相応の電圧に変換し、この電圧を用いて転舵軸モータ１１が駆動制御される。転舵軸モータ１１はそれによってモータモーメントＭＭを形成し、これがステアリングギア５によってもたらされるステアリングモーメントに加算される。図２では、ステアリングギア５はステアリングラックとして構成されている。トーションロッド４９はステアリングギア５のハンドモーメントＭＤＳを考慮する。ステアリングギア５にはその他にさらにタイロッド応力ＦＳｐが作用する。
【００３４】
ドライバがステアリングホイール３において走行動特性制御器４１の介入を感じ取らないようにするために、補償制御器５１が設けられており、この補償制御器の指令量は、補正操舵角ΔδＨ，Ｓｏｌｌである。第２の電流制御器５３を介して操舵軸モータ２１は駆動制御される。この操舵軸モータは重畳型伝動装置１９を駆動制御し、それによって補正操舵角ΔδＨ，Ｓｏｌｌにより引き起こされる転舵輪７への介入制御は、ステアリングホイール３においては知覚されない。
【００３５】
本発明による操舵システムのさらなる機能として、トラッキング制御器５５を有するトラッキング制御部３９が示されている。車両の自動トラッキング制御（Ｓｐｕｒｆｕｅｒｕｎｇ）のケースでは、コース設定値δＫ（これは例えば走行路に向けられたビデオカメラを用いて求められる）が変更された操舵角δＨ＊と比較され、トラッキング制御器５５を用いて目標モーメント差分値ΔＭＭ，Ｓｏｌｌが形成され、これが目標転舵モーメントＭＭ，Ｓｏｌｌに加算される。目標モーメント差分値ΔＭＭ，Ｓｏｌｌは補償制御ブロック３７では考慮されないので、ドライバはステアリングホイール３においてトラッキング制御部の目標モーメント差分値ΔＭＭ，Ｓｏｌｌを知覚することはない。そのためドライバは、トラッキング制御３９を続けるのかどうかや、自身の所望の操舵を保持するのか否かを決定することができる。このようにしてドライバは、トラッキング制御の趣旨で操舵支援を受けることができ、前述したような操舵の決定のための結論を得ることができる。
【００３６】
走行動特性制御４１やトラッキング制御３９と同じように、さらなる機能を本発明による操舵システムに組み入れることも可能である。その際には、この機能のステアリングホイールへの影響を補償することも可能である（これは例えば走行動特性制御のケースでは推奨されたり補償されなかったり、あるいはトラッキング制御３９では推奨されたりする）。
【００３７】
図３には、第１のポジション制御器４３の可能な特性曲線が示されている。ポジション制御器の設計は、転舵軸モータ１１に大きく依存しているのでここでの詳細な説明は省く。基本的にはＰＤ構造、カスケード構造または一般的な適応化構造に基づいたデジタルのアルゴリズムを有する制御器が適している。この場合基本的な考察は、ポジション制御を用いた目標モーメント支援ＭＭ，Ｓｏｌｌの形成である。所定の望ましい支援特性を達成するためには、さらに非線形の静的特性曲線や適応調整可能な制御器増幅の補填が必要である。図３ではポジション制御器４３の非線形の静的特性曲線が示されている。
【００３８】
次に図４に基づいて変更される操舵角δＨ＊の可能な実施例を説明する。ラック＆ピニオン式ステアリングのステアリングギア５は、ステアリングギア比が構造的にも１７：１から１５：１に固定的に設定されている。このギア比は、ドライバにとって平均車速ｖのもとで快適に感じられるものである。操縦の際には、小さな操舵角で大きなタイヤ切り込み角が得られることがのぞまれる。すなわちすなわちステアリングギア比は、低い速度の場合には、約８：１に縮小される。速度が高い場合には、ステアリングギア比は、約２０：１まで拡大される。この速度に依存した操舵支援は、図４に示された構成によって満たされる。図４には、変更された操舵角δＨ＊と操舵角δＨの間の非線形な関係が車速ｖに依存して示されている。速度が比較的低いｖ１のもとでは、δＨ＊とδＨの間の比は、１．３であり、速度が比較的高いｖ２のもとではこの比は０．７である。ｖ１とｖ２の間の速度領域においてはδＨ＊とδＨの比が線形に変化する。
【００３９】
δＨ＊は第１のポジション制御器４３の指令量の部分であるので、転舵軸モータ１１は、角度δＲｉｔｚｅｌが指令量δＲｉｔｚｅｌ，Ｓｏｌｌに相応するまでの間駆動制御される。図４に示されている目標値形成回路１５の非線形特性曲線のためにδＲｉｔｚｅｌとδＨの関係も非線形である。走行動特性制御器４１を介してδＨ＊は補正操舵角δＨ，Ｓｏｌｌとして直接、補償制御部の入力側に供給される。そのためドライバはステアリングホイール３において、変更のあった操舵支援を知覚することはない。
【００４０】
速度に依存したステアリングギア比によって、同時に速度に依存したモーメント支援も実現される。図５には、速度に依存したステアリングギア比とＭＨ／ＭＭ−特性曲線との組み合わせによる速度に依存したモーメント支援の実現例が示されている。図５の上方部分には、従来技法による一連のＭＨ／ＭＭ−特性曲線による速度に依存したモーメント支援が示されている。この速度に依存したモーメント支援は、しかしながら図５の下方部分に示されている速度に依存したステアリングギア比の支援のもとでも得られる。この速度に依存したモーメント支援は、簡単にかつ低コストで実現できる。速度に依存したステアリングギア比に基づいて、モーメント支援は速度に応じて、つまり低い速度のもとではステアリングがよりダイレクトになり、モーメント支援は、高い速度の場合よりも大きくなる。
【００４１】
図６には、走行動特性制御器４１がより詳細に示されている。この走行動特性制御器４１は、基準モデル５９からなっている。この基準モデルは、変更された操舵角δＨ＊と車速ｖから出発して基準ヨーレートωｒｅｆを算出する。この場合は速度に依存したステアリングギア比もステアリングの運動量も考慮される。基準ヨーレートωｒｅｆと、図には示されていない車両ヨーレートセンサから測定されたヨーレートωとの差分は、ヨーイング制御器６１の指令量である。その結果からヨーイング制御器６１は、補正操舵角ΔδＨ，Ｓｏｌｌを求める。これは図２からも明らかなように、第１のポジション制御器４３の指令量にも補償制御部３７にも入力される。
【００４２】
速度に依存して変更された操舵角δＨ＊は、ヨーイング制御器６１を用いて次のように適応化される。すなわち所望の車両ヨーイング特性が維持されるように適応化される。基準モデル５９は、所望のヨーイング特性を目標ヨーレートωｒｅｆの形態で設定するのに用いられる。ヨーイング制御器は、標準型のＰＩＤ制御器であってもよいし、剛性の高いモデルシーケンス制御器であってもよい。
【００４３】
ヨーレートωに対して代替的に横方向加速度ａｙが走行動特性制御に用いられてもよい。
【００４４】
ポジション制御形のモーメント支援に対する本発明による目標値形成は非常に有利である。なぜなら“可変の速度依存性のモーメント支援”と“走行動特性制御”の要求を相互に満たすことができるからである。このことはとりわけ図５の比較的高い速度のもとで通常的に行われる走行動特性の介入制御から得られる。そこではモーメント支援が通常はわずかとなる。しかしながら補正操舵角ΔδＨ，Ｓｏｌｌの重畳によって、比較的高い速度のもとでも走行動特性介入制御の趣旨のもとにモーメント支援を高めることも可能である。それによって、ポジション制御と走行動特性制御が従来技法のように相対的に動作することが避けられる。
【００４５】
第１のポジション制御器４３の指令量への補正操舵角ΔδＨ，Ｓｏｌｌの重畳によっては、同時にステアリング感覚の変化も生じる。これはステアリングホイール３におけるステアリングコラム１を介した転舵角の差の形態でドライバに伝達される。ステアリング感覚の変化が避けられるべき場合には、転舵角差分は前述したように補償されなければならない。
【００４６】
図７ａには、ステアリングホイール３における補正操舵角ΔδＨ，Ｓｏｌｌの補償調整の第１実施例がブロック回路図で示されている。補償制御部３７の入力量ΔδＨ，Ｓｏｌｌは、ポジション制御部３５と転舵軸モータ１１及びステアリングギア５の閉ループ制御のシミュレートによって補正モーメントΔＭＨ，Ｓｏｌｌに変換される。この変換は、第１のポジション制御器４３に相応する第２のポジション制御器６３とステアリングモデル６５によって行われる。目標補正操舵モーメントΔＭＨ，Ｓｏｌｌは重畳型伝動装置１９において測定された差分モーメントΔＭＨと共に補償制御器５１の入力量を形成する。第２の電流制御器５３を介して操舵軸モータ２１は駆動制御され、それによって重畳型伝動装置１９はステアリングコラム１の上方区分１ａに補正操舵角ΔδＨを重畳する。ドライバは、ステアリングホイール３において走行動特性制御器４１の介入を知覚することはない。
【００４７】
この実施形態の考えは、走行動特性介入制御によって引き起こされるステアリング感覚（これは目標補正モーメントΔＭＨ，Ｓｏｌｌから生じる）が補正操舵角ΔδＨ，Ｓｏｌｌから算出でき補償調整できることに基づいている。
【００４８】
図７ｂには角度補償調整の第２の実施形態が示されている。ここではモーメント閉ループ制御の代わりに、モーメント開ループ制御が提案されている。そのため重畳型伝動装置１９のトルクセンサは省かれる。補償制御器５１の代わりに第３の変換器７１が用いられており、これが目標補正操舵モーメントΔＭＨ，Ｓｏｌｌを目標補正電流ΔＩＨ，Ｓｏｌｌに変換している。
【００４９】
角度補償調整の第３実施例は図８に示されている。この実施形態では補償制御器５１がポジション制御器として構成されている。補正操舵角ΔδＨ，Ｓｏｌｌは、重畳型伝動装置１９において測定された回転角度差分値ΔδＨと比較され、操舵角モータ２１の第２の電流変換器５３を介して次のように駆動制御される。すなわちステアリングホイール３におけるステアリング感覚の変化が打ち消されるように制御される。
【００５０】
このステアリング感覚の変化の補償は、これまでは走行動特性制御器４１による転舵輪ポジションへの介入制御に基づいて説明してきたが、ドライバにとって邪魔に感じるさらなる影響は、図７及び図８に基づいて説明した閉ループ制御ないし開ループ制御による補償調整によって消去することも可能である。
【００５１】
図９には、トラッキング制御の本発明による操作システムへの集積化のための第２の実施例が示されている。図２による実施例とは異なってここではトラッキング制御部５５の出力信号は目標転舵モーメントＭＭ，Ｓｏｌｌに加算されるのではなく、操舵角差分値ΔδＨ＊と変更された操舵角δＨ＊に加算され目標操舵角δＨ＊，Ｓｏｌｌとして走行動特性制御器４１に供給される。この走行動特性制御器４１は、出力量として補正操舵角ΔδＨ，Ｓｏｌｌと目標ピニオン角度δＲｉｔｚｅｌ，Ｓｏｌｌを送出する。この目標ピニオン角度δＲｉｔｚｅｌ，Ｓｏｌｌは、測定されたピニオン角度δＲｉｔｚｅｌと共にポジション制御器４３の入力量として表されている。
【００５２】
本発明による操舵システムと本発明による車両の操舵方法は、電子油圧制御式モーメント支援機構を備えた操舵システムや、ステアリングバイワイア型操舵システム並びに重畳型伝動装置１９なしの操舵システムにも適用可能である。
【００５３】
全ての図面、明細書及び請求項に記載されている特徴は、個別にもあるいは任意の相互の組み合わせにおいても十分な発明性を備えたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
２つのステアリングアクチュエータを備えたパワーステアリングシステムを概略的に示した図である。
【図２】
本発明による方法をブロック回路的に示した図である。
【図３】
非線形的な適応化特性曲線を示した図である。
【図４】
速度に依存したステアリングギア比の例を示した図である。
【図５】
本発明による速度に依存したモーメント支援を示した図である。
【図６】
走行動特性制御器をブロック回路図で示した図である。
【図７ａ】
モーメント閉ループ制御を介したステアリングコラムにおける角度補償調整を表した図である。
【図７ｂ】
モーメント開ループ制御を介したステアリングコラムにおける角度補償調整を表した図である。
【図８】
位置制御を介したステアリングコラムにおける角度補償調整を表した図である。
【図９】
図９はトラッキング制御の第２実施例を示した図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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