(57)【要約】【課題】車速が変化してもアッカーマンジオメトリを実現する。【解決手段】本発明の操舵装置によれば、左右車輪のそれぞれの切れ角が独立に制御され、カーブの曲率と車速とに応じてアッカーマン比を満たすように左右車輪の切れ角がそれぞれ変化させられる。その結果、車両の走行時に車速が変化しても、アッカーマンジオメトリにしたがったカーブ走行を実現することができる。【選択図】図１
2007210497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵入力に基づいて左右車輪の操舵角を制御する車両の操舵制御装置であって、
前記左右車輪に個別に設けられたステアリングリンクをそれぞれ駆動し、前記左右車輪のそれぞれの切れ角を独立に変化させるアクチュエータを制御する制御手段と、
前記車両が走行するカーブの曲率と車速とに応じてアッカーマンジオメトリにしたがう内外輪の切れ角を満たすべく前記左右車輪の切れ角を補正するように、前記アクチュエータを制御する補正手段と、
を備えたことを特徴とする車両の操舵制御装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記車両に搭載されたナビゲーション装置又は画像認識装置を介して前記カーブの曲率を取得し、前記補正を行うことを特徴とする請求項１記載の車両の操舵制御装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記左右車輪の少なくとも一方の現在の切れ角に基づいてアッカーマン比を算出、又は所定の制御マップから取得し、前記左右車輪の少なくとも他方の切れ角を補正することを特徴とする請求項１記載の車両の操舵制御装置。
【請求項４】
前記アクチュエータが、前記操舵入力に基づく前記左右車輪の操舵を行う第１アクチュエータと、前記第１アクチュエータとは別に前記ステアリングリンクの支持体を駆動する第２アクチュエータとを含み、
前記補正手段は、前記第２アクチュエータを駆動・制御することを特徴とする請求項１記載の車両の操舵制御装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記支持体としてのラックを移動させることにより、前記補正を行うことを特徴とする請求項４記載の車両の操舵制御装置。
【請求項６】
前記補正手段は、前記支持体としてのナックルアームの前記ステアリングリンクとの接続部を移動させることにより、前記補正を行うことを特徴とする請求項４記載の車両の操舵制御装置。
【請求項７】
前記補正手段は、さらに、前記左右車輪の支持部の上下動に伴う各ステアリングリンクの横方向の長さの変化量を算出し、前記変化量を打ち消す方向に前記アクチュエータの制御量を補正する請求項１記載の車両の操舵制御装置。
【請求項８】
前記補正手段は、前記アクチュエータの制御量の補正速度を、車速に基づいて変化させることを特徴とする請求項１記載の車両の操舵制御装置。
【請求項９】
操舵入力に基づいて左右車輪の操舵角を制御する車両の操舵装置であって、
前記左右車輪に個別に設けられたステアリングリンクを含むステアリング機構と、
前記操舵入力に基づいて前記ステアリングリンクをそれぞれ駆動し、前記左右車輪のそれぞれの切れ角を独立に変化させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御し、前記車両が走行するカーブの曲率と車速とに応じてアッカーマンジオメトリにしたがう内外輪の切れ角を満たすべく前記左右車輪の切れ角を補正するように、前記アクチュエータを制御する操舵制御装置と、
を備えたことを特徴とする車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の操舵制御装置及び操舵装置に関し、特にステアリング機構に対する操舵入力に応じて左右車輪の切れ角を制御する操舵制御装置及び操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両がカーブを旋回走行する際に内外輪のタイヤにスリップが生じないようにする幾何学的理論として、アッカーマン・ジャントー理論が知られている（例えば非特許文献１参照）。図１４は、アッカーマン・ジャントー理論を表す説明図である。（Ａ）は車両がごく低速で走行しているときの状態を表し、（Ｂ）は車速が上昇して遠心力が発生したときの状態を表している。
【０００３】
この理論は、車両のカーブ走行時に内側の車輪の切れ角を外側の車輪の切れ角よりも大きくとるようにしたものであり、内外輪の向きをそれぞれの走行軌跡の接線方向に向けるとすると、下記式（１）により表される。
【０００４】
Ｔ／Ｌ＝（１÷tanβ）−（１÷tanα）  ・・・（１）
Ｔ：トレッド
Ｌ：ホイールベース
α：内輪の切れ角
β：外輪の切れ角
すなわち、上記式（１）の内外輪の切れ角の関係を実現するようにステアリング機構を構成することで（つまり、アッカーマンジオメトリにしたがうことで）、内外輪のタイヤのスリップを防止する。
【０００５】
一般には、このアッカーマン・ジャントー理論の適用が可能なのは、車両への遠心力が無視できるごく低速走行時であるとされている。ごく低速走行時の車両の旋回中心は、同図（Ａ）に示すように、リアアクスルの延長線上にくる。その結果、車輪の旋回中心を一点に揃えることができ、内外輪のタイヤの横滑りが防止される。
【非特許文献１】飯田一、自動車情報事典大車林、初版、株式会社三栄書房、２００３年１１月１９日、ｐ３２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、車速が上昇して遠心力が発生するにつれて、同図（Ｂ）に示すように、車両の旋回中心がリアアクスルより前方に移動する。このため、高速時には、内外輪の切れ角が等しいパラレルステアリングに近づいていく。一方、内外輪の切れ角は車両のステアリング機構の構造によって決まってしまう。図１５は、ステアリング機構の車輪近傍の概略構成及びその動作を表す説明図である。なお、同図は左前輪の周辺部の構成例を表しており、（Ａ）は車両が直進している場合を表し、（Ｂ）は車両が左旋回しているときを表し、（Ｃ）は車両が右旋回しているときを表している。
【０００７】
すなわち、左前輪１０１は、図示しない車体に固定されたキングピン１０２に回動可能に軸支されたナックルアーム１０３に支持されている。ナックルアーム１０３のキングピン１０２の中心から偏心した位置には、ステアリングリンク１０４の一端が図示しないボールジョイント介して接続されている。ステアリングリンク１０４の他端は、ラック１０５に接続されている。このラック１０５は、図示しないステアリングホイールの操作による操舵入力に基づいて左右に駆動制御される。
【０００８】
このラック１０５は、車両が左旋回するときには、同図（Ａ）の状態から同図（Ｂ）の状態、つまり車体の内側へ向けて移動し、車両が右旋回するときには、同図（Ａ）の状態から同図（Ｃ）の状態、つまり車体の外側へ向けて移動する。車両の旋回の際には、ラック１０５の移動にともなってステアリングリンク１０４がラック１０５側のボールジョイントを中心に回動する。その結果、その回動角θによるステアリングリンク１０４の横方向の長さの変化ΔＬが生じる。この変化によりアッカーマンジオメトリにしたがう内外輪の切れ角が決定される。なお、一般にラック１０５は右前輪と共用であるため、左右前輪の一方の切れ角が決まれば他方の切れ角が決まることになる。
【０００９】
このように、内外輪の切れ角はステアリング機構の構造によって決まってしまう一方、車速の上昇によって車両の旋回中心が移動する。このため、車速の変化にしたがったアッカーマンジオメトリを実現することができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、車速が変化してもアッカーマンジオメトリを実現することができる操舵制御装置、及びこれを含む操舵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】
【００１１】
本発明では上記問題を解決するために、操舵入力に基づいて左右車輪の操舵角を制御する車両の操舵制御装置であって、前記左右車輪に個別に設けられたステアリングリンクをそれぞれ駆動し、前記左右車輪のそれぞれの切れ角を独立に変化させるアクチュエータを制御する制御手段と、前記車両が走行するカーブの曲率と車速とに応じてアッカーマンジオメトリにしたがう内外輪の切れ角を満たすべく前記左右車輪の切れ角を補正するように、前記アクチュエータを制御する補正手段と、を備えたことを特徴とする車両の操舵制御装置が提供される。
【００１２】
なお、ここでいう「操舵角」は、ステアリングホイール等の操舵部材を手動で操作したときの操舵入力や自動操舵装置による操舵入力等に基づき、左右車輪全体として操舵制御される角度を意味する。一方、「切れ角」は、左右車輪の個々の車輪についての旋回方向の回動角度を意味する。また、この操舵制御装置が適用される車両においては、ステアリングリンクは左右車輪について個別に設けられるが、アクチュエータについては左右車輪について個別に設けられていてもよいし、共通に設けられていてもよい。
【００１３】
このような操舵制御装置によれば、左右車輪のそれぞれの切れ角が独立に制御されるため、その制御に際して特に車両構造の制約を受けることがない。そして、カーブの曲率と車速とに応じて左右車輪の切れ角がそれぞれ変化させられ、アッカーマンジオメトリにしたがった内外輪の切れ角が得られる。
【００１４】
また、本発明では、操舵入力に基づいて左右車輪の操舵角を制御する車両の操舵装置であって、前記左右車輪に個別に設けられたステアリングリンクを含むステアリング機構と、前記操舵入力に基づいて前記ステアリングリンクをそれぞれ駆動し、前記左右車輪のそれぞれの切れ角を独立に変化させるアクチュエータと、前記アクチュエータを制御し、前記車両が走行するカーブの曲率と車速とに応じてアッカーマンジオメトリにしたがう内外輪の切れ角を満たすべく前記左右車輪の切れ角を補正するように、前記アクチュエータを制御する操舵制御装置と、を備えたことを特徴とする車両の操舵装置が提供される。
【００１５】
このような操舵装置によれば、操舵制御装置により、左右車輪のそれぞれの切れ角が独立に制御されるため、その制御に際して特に車両構造の制約を受けることがない。そして、カーブの曲率と車速とに応じて左右車輪の切れ角がそれぞれ変化させられ、アッカーマンジオメトリにしたがった内外輪の切れ角が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の操舵制御装置及び操舵装置によれば、車両の走行時に車速が変化しても、アッカーマンジオメトリにしたがったカーブ走行を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る車両の操舵装置の概略構成を表す正面図である。
【００１８】
この車両の操舵装置は、ステアリングホイール１の操作による操舵入力に基づいて左右前輪の操舵角を制御するものであり、電動式パワーステアリング（「ＥＰＳ」と表記する）からなるステアリング機構を備える。
【００１９】
このステアリング機構は、右前輪２Ｒと左前輪２Ｌの切れ角（つまり、車輪の車体にほぼ平行な状態から旋回方向への回動角度）を独立に制御できるように構成されている。すなわち、車体３には右ラック４Ｒ及び左ラック４Ｌがそれぞれ配設されている。
【００２０】
右ラック４Ｒには、ボールジョイントを介して一端が接続された右ステアリングリンク５Ｒが側方に延出している。右ステアリングリンク５Ｒの他端には、ボールジョイント及び後述するナックルアームを介して右前輪２Ｒが接続されている。右前輪２Ｒの上下には、車体３から延出したアッパーアーム６Ｒ及びロアアーム７Ｒがそれぞれボールジョイント等を介して接続されている。ロアアーム７Ｒには、図示しないコイルスプリングを支持したショックアブソーバ８Ｒの一端が接続され、ともにサスペンションを構成している。ショックアブソーバ８Ｒの他端部は、車体３に固定されている。
【００２１】
また、右ラック４Ｒには、右ピニオン１１Ｒ，ヘリカルギヤ１２Ｒ，電動式の右ＥＰＳモータ１３Ｒが順次接続され、ステアリングホイール１から延出したステアリングシャフト１５の先端部につながっている。
【００２２】
一方、左ラック４Ｌにも、ボールジョイントを介して一端が接続された左ステアリングリンク５Ｌが側方に延出している。左ステアリングリンク５Ｌの他端には、ボールジョイント及び後述するナックルアームを介して左前輪２Ｌが接続されている。左前輪２Ｌの上下には、車体３から延出したアッパーアーム６Ｌ及びロアアーム７Ｌがそれぞれボールジョイント等を介して接続されている。ロアアーム７Ｌには、図示しないコイルスプリングを支持したショックアブソーバ８Ｌの一端が接続され、ともにサスペンションを構成している。ショックアブソーバ８Ｌの他端部は、車体３に固定されている。
【００２３】
また、左ラック４Ｌには、左ピニオン１１Ｌ，ヘリカルギヤ１２Ｌ，電動式の左ＥＰＳモータ１３Ｌが順次接続され、ステアリングホイール１から延出したステアリングシャフト１５の先端部につながっている。
【００２４】
さらに、車体３におけるショックアブソーバ８Ｒの近傍には、車体３に対する右ステアリングリンク５Ｒの角度の変化を検出する検出器１６Ｒが設けられ、ショックアブソーバ８Ｌの近傍には、車体３に対する左ステアリングリンク５Ｌの角度の変化を検出する検出器１６Ｌが設けられている。
【００２５】
車両の内部には、上記ＥＰＳを制御するための電子制御装置（以下「ＥＰＳ−ＥＣＵ」という：「操舵制御装置」に該当する）２０が設けられている。ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータを中心に構成され、各種演算処理を実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)、各種の制御演算プログラムやデータを格納したＲＯＭ(Read Only Memory)、演算過程の数値やフラグが格納されるＲＡＭ(Random Access Memory)、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ(Analog/Digital)コンバータ、各種デジタル信号が入出力される入出力インタフェース、及びこれら各機器が接続されるバスラインなどを備えている。ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、車両に搭載されたナビゲーション装置３０と通信可能に接続されるとともに、車速センサ４０の検出信号が入力される。
【００２６】
図２は、ナビゲーション装置の概略構成を表すブロック図である。ナビゲーション装置３０は、マイクロコンピュータからなる演算部を中心に構成されたナビゲーションＥＣＵ３１を備え、所定の通信ラインＬを介してＥＰＳ−ＥＣＵ２０に接続されている。
【００２７】
ナビゲーションＥＣＵ３１には、衛星からの電波を受信して車両の位置を検出し、車両にＧＰＳ（Global Positioning System）航法を行わせるためのＧＰＳ受信機３２，トンネル内などＧＰＳ航法が行えないときに自車の位置を割り出し、車両に自律航法を行わせるためのジャイロセンサ３３及び上記車速センサ４０，地図データが記録されたＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc Read Only Memory)やＤＶＤ(Digital Versatile Disc)等を収容して地図情報を入力するための地図情報入力装置３５，ユーザによる所定の操作入力を行うための入力装置３６，地図情報等を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等からなる表示装置３７等が接続されている。また、ナビゲーションＥＣＵ３１には、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）による路車間通信を実現するためのＶＩＣＳ受信機３８が接続されている。このＶＩＣＳ受信機３８により、一般道路などに設けられた光ビーコン信号、高速道路などに設けられた電波ビーコン信号等を受信して、道路の固定局から道路渋滞等の交通情報を得ることができる。
【００２８】
次に、車両の操舵制御方法について説明する。
ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、ＲＯＭに格納された制御プログラムにしたがって所定の操舵制御処理を行う。すなわち、ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、ステアリングホイール１の操作による操舵入力と、図示しないステアリングコラムに内蔵されたトルクセンサから得られる操舵トルクとに基づいてアシスト量を算出し、右ＥＰＳモータ１３Ｒ及び左ＥＰＳモータ１３Ｌに通電を行い、これを駆動制御する。このとき、右ＥＰＳモータ１３Ｒの回転がヘリカルギヤ１２Ｒを介して右ピニオン１１Ｒに伝達され、右ラック４Ｒが左右に駆動制御される。それにより、右前輪２Ｒの切れ角が制御される。また、左ＥＰＳモータ１３Ｌの回転がヘリカルギヤ１２Ｌを介して左ピニオン１１Ｌに伝達され、左ラック４Ｌが左右に駆動制御される。それにより、左前輪２Ｌの切れ角が制御される。
【００２９】
次に、車両がカーブを走行する際の操舵制御の補正方法について説明する。図３は、操舵装置の概略構成とその操舵制御の補正方法を表す平面図である。（Ａ）は、車両が直進しているときの状態を表している。（Ｂ）は、車両がカーブを走行しているときの補正前の制御状態を表している。さらに、（Ｃ）は、車両がカーブを走行しているときの補正時の状態を表している。ここでは、車両がカーブを左旋回しているときを例に説明する。
【００３０】
車両がカーブを走行する際には、そのカーブの曲率や車速の変化にともなってアッカーマン比を満たす車輪の切れ角が変化する。そこで、ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、ナビゲーション装置３０から取得したそのカーブの曲率情報と車速センサ４０から取得した車速情報に基づいて、左右前輪の切れ角を独立に補正することにより、アッカーマンジオメトリにしたがう内外輪の切れ角を実現する。
【００３１】
すなわち、車両が同図（Ａ）に示す直進状態から同図（Ｂ）に示すカーブ走行へ移行すると、そのときの操舵入力に基づいて、左ラック４Ｌ及び右ラック４Ｒが図中矢印で示すように右方に駆動制御される。なお、本実施の形態において、左ラック４Ｌ及び右ラック４Ｒが「支持体」に該当する。
【００３２】
このとき、ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、ナビゲーション装置３０から車両が現在走行中の位置情報と地図情報から特定されるカーブの曲率情報を取得するとともに、車速センサ４０から車速情報を取得する。そして、そのカーブの曲率及び車速に基づいて車両の旋回中心を求め、その旋回中心がリアアクスルの延長線上にきて上記式（１）を満たすような内輪の切れ角α（この場合は左前輪２Ｌ）と外輪（この場合は右前輪２Ｒ）の切れ角βとを算出する。この場合、内輪の切れ角αまたは外輪の切れ角βの一方を固定して他方を算出し、この他方の切れ角を補正対象としてもよいし、双方の切れ角を補正対象としてもよい。同図（Ｂ）の例では、上記式（１）のアッカーマンジオメトリにしたがう車輪の切れ角が二点鎖線で示されている。ここで算出される内輪の切れ角α及び外輪の切れ角βによれば、車両の旋回中心が図１４（Ａ）に示したようにリアアクスルの延長線上にくる。
【００３３】
なお、このときアッカーマン比に基づく切れ角が上記式（１）に基づく演算処理によって算出されるわけであるが、カーブの曲率，車速，アッカーマン比及び切れ角との関係を表す制御マップを予め作成しておき、この制御マップを参照して切れ角を取得してもよい。
【００３４】
ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、このとき算出された内外輪の切れ角を満たすように右ラック４Ｒ及び左ラック４Ｌの左右の移動量を補正する。つまり、ステアリングホイール１の操作による操舵入力等に基づく各ラックの移動量に対して補正値ΔＬを加算したものを補正後の移動量とし、この補正後の移動量が得られるように右ＥＰＳモータ１３Ｒ及び左ＥＰＳモータ１３Ｌの制御量（つまり通電量）を補正する。これにより、図示しない車体に固定されたキングピン１７Ｌを中心にナックルアーム１８Ｌが回動して左前輪２Ｌの切れ角が変化され、キングピン１７Ｒを中心にナックルアーム１８Ｒが回動して右前輪２Ｒの切れ角が変化される。図示の例では、左ラック４Ｌの移動量が補正されて、アッカーマンジオメトリにしたがった切れ角が得られている。
【００３５】
ところで、車両がカーブを走行する際には、その慣性力によって左右前輪の少なくとも一方を支持するサスペンション（「支持部」に該当する）が車輪に対して相対的に沈み込み、車輪の切れ角が変化してしまうバンプステアが発生する場合がある。このため、本実施の形態では、このようなバンプステアによる車輪の切れ角への影響を解消するための補正も同時に行うことにする。
【００３６】
すなわちこの場合、上述した検出器１６Ｒ，１６Ｌのうちサスペンションが沈み込んだ側の検出器からステアリングリンクの角度の変化を表す信号が出力される。ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、この出力信号を受けると、後述するように各ＥＰＳモータの制御量を補正する。
【００３７】
次に、バンプステア発生時の操舵制御の補正方法について説明する。図４は、この操舵制御の補正方法を表す説明図である。（Ａ）はバンプステアが発生していない状態を表し、（Ｂ）はバンプステア発生時の状態を表している。なお、この操舵制御の補正は左右前輪とも同様の方法で行われるため、ここでは右前輪のみが図示されている。ここでは、車両のカーブ走行時にサスペンションが沈み込んだときを例に説明する。
【００３８】
同図（Ａ）に示すように、車両が通常走行しておりバンプステアが発生していない状態では、右ステアリングリンク５Ｒがほぼ水平となっている。そして、カーブ走行によりサスペンションへの上下方向の負荷が大きくなったことにより、同図（Ｂ）に示すように、右前輪２Ｒを支持するアッパーアーム６Ｒ及びロアアーム７Ｒが沈み込んで右ステアリングリンク５Ｒの水平方向からの傾き角度θ１が発生している。検出器１６Ｒは、このとき右ステアリングリンク５Ｒの角度の変化θ１をＥＰＳ−ＥＣＵ２０に向けて出力する。
【００３９】
ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、この出力信号を受けて、右ステアリングリンク５Ｒの横方向の長さ（ここでは、右ステアリングリンク５Ｒの水平面への上下方向の投影長さに相当する）の変化量ΔＬ１を、下記式（２）により算出する
ΔＬ１＝Ｌ（１−COSθ１）  ・・・（２）
Ｌ：右ステアリングリンク５Ｒの全長（ボールジョイント間の距離）
そして、ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、ステアリングホイール１の操作による操舵入力等に基づく右ラック４Ｒの移動量に対してΔＬ１を加算したものを補正後の移動量とし、この補正後の移動量が得られるように右ＥＰＳモータ１３Ｒの制御量（つまり通電量）を補正する。
【００４０】
これにより、バンプステアによって右ステアリングリンク５Ｒが横方向に短くなったことの影響が解消され、右前輪２Ｒは、ステアリングホイール１の操作量に合致した切れ角となる。
【００４１】
なお、左前輪２Ｌについても同様に、ステアリングホイール１の操作による操舵入力に基づく左ラック４Ｌの移動量に対して、上記式（２）から算出したΔＬ１を加算したものを補正後の移動量とし、この補正後の移動量が得られるように左ＥＰＳモータ１３Ｌの制御量を補正する。
【００４２】
図５は、上記操舵制御の補正による作用効果の例を表す概略的な平面図である。（Ａ）は、バンプステアが発生していないときの状態を表している。（Ｂ）は、バンプステアが発生しているときの補正前の状態を表している。（Ｃ）は、補正後の状態を表している。なお、同図では、車両が左旋回している例が表されている。
【００４３】
例えば、高速でのカーブ走行時の遠心力によってバンプステアが発生し、車両が同図（Ａ）の状態から同図（Ｂ）の状態に遷移して右ステアリングリンク５Ｒの横方向の長さが短くなるような場合（車両がバンプアウトに設定されている場合）には、右前輪２Ｒの切れ角がバンプステアがないときよりも小さくなる。なお、同図には、ステアリングホイール１の操作量に合致した右前輪２Ｒの切れ角が二点鎖線にて示されている。
【００４４】
しかし、上述のように右ステアリングリンク５Ｒの横方向の長さの変化量ΔＬ１が打ち消される方向に右ラック４Ｒを移動させる補正がされるため、同図（Ｃ）に示すように、前輪外側（右前輪２Ｒ）の切れ角が増やされる。これにより、ステアリングホイール１の操作量に合致した前輪の操舵角が得られる。その結果、ドライバが違和感をもつことなく、車両はスムーズにカーブを走行することができる。
【００４５】
逆に、車両の設定がバンプインであり、カーブ走行時に少なくとも一方のステアリングリンクの横方向の長さが直進時よりも長くなるような場合には、左右前輪がつま先閉じ側に動作する。しかし、上述のようにそのステアリングリンクの横方向の長さの変化量ΔＬ１が打ち消される方向に補正されるため、ステアリングホイール１の操作量に合致した前輪の操舵角が得られる。
【００４６】
以上に説明したように、本実施の形態の操舵装置によれば、左右車輪のそれぞれの切れ角が独立に制御されるため、その制御に際して特に車両構造の制約を受けることがない。そして、カーブの曲率と車速とに応じてアッカーマン比を満たすように左右車輪の切れ角がそれぞれ変化させられる。その結果、車両の走行時に車速が変化しても、アッカーマンジオメトリにしたがったカーブ走行を実現することができる。
【００４７】
また、左右前輪を支持する車体３の上下動に伴うステアリングリンク５Ｌ，５Ｒの横方向の長さの変化量を打ち消す方向にＥＰＳモータ１３Ｌ，１３Ｒの制御量が補正される。このため、バンプステアが発生したとしても、左右前輪の切れ角がその影響で変化してしまうのが防止又は抑制される。
【００４８】
なお、本実施の形態では図４に示したように、右前輪２Ｒについて、バンプステアによる右ステアリングリンク５Ｒの角度の変化θ１を検出し、上記式（２）から右ステアリングリンク５Ｒの横方向の長さの変化量ΔＬを算出する例を示したが、アッパーアーム６Ｒ又はロアアーム７Ｒの角度の変化θ２を検出し、これによりθ１を算出して上記式（２）から変化量ΔＬ１を算出するようにしてもよい。なお、θ１とθ２との間には下記式（３）の関係が成立する。
【００４９】
Ｌ・SINθ１＝Ｌ’・SINθ２  ・・・（３）
Ｌ’：アッパーアーム６Ｒ又はロアアーム７Ｒの全長（ボールジョイント間の距離）
あるいは、この変化量をショックアブソーバ８Ｒのストローク量を検出することによって算出してもよい。このストローク量は、ショックアブソーバ８Ｒのロッドの軸線方向の変位量を検出する図示しない検出器の出力値から得ることができる。
【００５０】
すなわち、ロアアーム７Ｒの沈み込みによるショックアブソーバ８Ｒのストローク量を図示のようにｌとすると、下記式（４）の関係が成立する。
ｋ・Ｌ’・SINθ２＝ｌ  ・・・（４）
ｋ：比例定数
上記式（３）及び（４）からθ１を算出して上記式（２）から変化量ΔＬ１を算出することができる。
【００５１】
［第２の実施の形態］
本実施の形態では、補正時のステアリングリンクの移動をＥＰＳモータ（「第１アクチュエータ」に該当する）の駆動制御ではなく、各ラックを車体の前後方向に駆動するアクチュエータの駆動制御により実行する点で第１の実施の形態と異なる。しかし、ステアリング機構の他の部分の構成については第１の実施の形態と同様であるので、第１の実施の形態と同様の部分については同一の符号を付すなどしてその説明を省略する。
【００５２】
図６は、第２の実施の形態に係る操舵装置の概略構成とその操舵制御の補正方法を表す平面図である。（Ａ）は、車両が直進しているときの状態を表している。（Ｂ）は、車両がカーブを走行しているときの補正前の制御状態を表している。さらに、（Ｃ）は、車両がカーブを走行しているときの補正時の状態を表している。図７は、ラックを車体の前後方向に駆動するアクチュエータの概略構成例を表す説明図である。（Ａ）は、ラック部周辺の構成とその動作を表す平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）に対応した正面図である。さらに、（Ｃ）は、アクチュエータの概略構成例を表す側面図である。ここでは、車両がカーブを左旋回しているときを例に説明する。
【００５３】
図６（Ａ）に示すように、右ラック４Ｒ及び左ラック４Ｌを車体の前後方向に駆動可能な駆動機構１９Ｒ，１９Ｌがそれぞれ設けられている。このため、右ラック４Ｒ及び左ラック４Ｌは、第１の実施の形態のような左右方向だけでなく、前後方向にも移動可能となっている。
【００５４】
図７に示すように、駆動機構１９Ｌは、ウォームギヤ５１と、これを駆動するステッピングモータ等の電動モータ５２（「第２アクチュエータ」に該当する）とから構成される。すなわち、左ラック４Ｌの下面の所定位置にはウォームホイール５３が設けられ、これに対向する車体の位置にはウォーム５４が設けられている。ＥＰＳ−ＥＣＵ２０が電動モータ５２を通電制御することによってウォーム５４が自軸周りに回転し、ウォームホイール５３とともに左ラック４Ｌが前後移動される。また、左ラック４Ｌのウォーム５４と反対側には、ラックガイド部５５が対向して設けられており、左ラック４Ｌの前後の動作量を規制するように構成されている。なお、右ラック４Ｒを駆動する駆動機構１９Ｒの構成も駆動機構１９Ｌの構成と同様であるので、その説明については省略する。
【００５５】
そして、車両が図６（Ａ）に示す直進状態から同図（Ｂ）に示すカーブ走行へ移行すると、そのときの操舵入力に基づいて、左ラック４Ｌ及び右ラック４Ｒが図中矢印で示すように右方に駆動制御される。
【００５６】
このとき、ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、ナビゲーション装置３０から車両が現在走行中の位置情報と地図情報から特定されるカーブの曲率情報を取得するとともに、車速センサ４０から車速情報を取得する。そして、そのカーブの曲率及び車速に基づいて車両の旋回中心を求め、その旋回中心がリアアクスルの延長線上にきて上記式（１）を満たすような内輪の切れ角α（この場合は左前輪２Ｌ）と外輪（この場合は右前輪２Ｒ）の切れ角βとを算出する。同図（Ｂ）の例では、上記式（１）のアッカーマンジオメトリにしたがう車輪の切れ角が二点鎖線で示されている。
【００５７】
ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、同図（Ｃ）に示すように、このとき算出された内外輪の切れ角を満たすように右ラック４Ｒ及び左ラック４Ｌを前後に移動制御する。つまり、各ラックをステアリングホイール１の操作による操舵入力等に基づく位置から補正量ΔＬ２の距離だけ前後に移動させるように、左右の電動モータ５２の制御量（つまり通電量）を補正する。これにより、図示しない車体に固定されたキングピン１７Ｌを中心にナックルアーム１８Ｌが回動して左前輪２Ｌの切れ角が変化され、キングピン１７Ｒを中心にナックルアーム１８Ｒが回動して右前輪２Ｒの切れ角が変化される。
【００５８】
以上に説明したように、本実施の形態においても、左右車輪のそれぞれの切れ角が独立に制御されるため、その制御に際して特に車両構造の制約を受けることがない。そして、カーブの曲率と車速とに応じてアッカーマン比を満たすように左右車輪の切れ角がそれぞれ変化させられる。その結果、車両の走行時に車速が変化しても、アッカーマンジオメトリにしたがったカーブ走行を実現することができる。
【００５９】
なお、本実施の形態においては、ラックを前後移動するための駆動機構としてウォームギヤによる構成を示したが、それ以外の構成の駆動機構を採用することもできる。図８は、変形例に係る駆動機構の概略構成を表す説明図である。（Ａ）は、その駆動機構の平面図であり、（Ｂ）は、その側部拡大図である。
【００６０】
この変形例では、駆動機構として油圧アクチュエータ２１９Ｌを採用している。油圧アクチュエータ２１９Ｌのロッドの先端は左ラック４Ｌの側部に接続されている。なお、油圧アクチュエータそのものの内部構成については公知であるため、ここではその説明を省略する。
【００６１】
また、左ラック４Ｌの下方にはラックガイド部５５が対向して設けられており、左ラック４Ｌの前後の動作量を規制するように構成されている。なお、右ラック４Ｒを駆動する駆動機構の構成も左側の駆動機構の構成と同様であるので、その説明については省略する。
【００６２】
ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、油圧アクチュエータ２１９Ｌを駆動制御することにより、カーブの曲率と車速とに応じてアッカーマン比を満たすように左右車輪の切れ角をそれぞれ変化させる。
【００６３】
また、図６（Ｃ）では、左ラック４Ｌと右ラック４Ｒの前後方向の移動量が同様であるように示されているが、両ラックの補正を同一にする必要はない。図９は、変形例に係る操舵制御の補正方法を表す平面図である。
【００６４】
図示のように、駆動機構１９Ｌと駆動機構１９Ｒとを独立に制御し、左ラック４Ｌと右ラック４Ｒとを前後方向に独立に移動させるようにしてもよい。同図には、左ラック４Ｌの補正量が前方にΔＬ２１であり、右ラック４Ｒの補正量が後方にΔＬ２２である例が示されている。このように左ラック４Ｌと右ラック４Ｒとを独立に制御することで、最適なアッカーマン比を得ることができる。
【００６５】
［第３の実施の形態］
本実施の形態では、補正時のステアリングリンクの移動をＥＰＳモータの駆動制御ではなく、ナックルアームとステアリングリンクとの接続部を前後方向に駆動するアクチュエータの駆動制御により実行する点で第１の実施の形態と異なる。しかし、ステアリング機構の他の部分の構成については第１の実施の形態と同様であるので、第１の実施の形態と同様の部分については同一の符号を付すなどしてその説明を省略する。
【００６６】
図１０は、第３の実施の形態に係る操舵装置の概略構成とその操舵制御の補正方法を表す平面図である。（Ａ）は、車両が直進しているときの状態を表している。（Ｂ）は、車両がカーブを走行しているときの補正前の制御状態を表している。さらに、（Ｃ）は、車両がカーブを走行しているときの補正時の状態を表している。図１１は、ナックルアームとステアリングリンクとの接続部を車体の前後方向に駆動するアクチュエータの概略構成例を表す説明図である。（Ａ）は、ナックルアームの周辺の構成とその動作を表す平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示される駆動部の拡大図である。さらに、（Ｃ）は、（Ａ）に示した構成の変形例を表す平面図である。ここでは、車両がカーブを左旋回しているときを例に説明する。
【００６７】
図１０（Ａ）に示すように、ナックルアーム３１８Ｌには、左ステアリングリンク５Ｌとの接続位置を相対的に変化させて左前輪２Ｌを回動させる駆動機構３１９Ｌが設けられている。同様に、ナックルアーム３１８Ｒには、右ステアリングリンク５Ｒとの接続位置を相対的に変化させて右前輪２Ｒを回動させる駆動機構３１９Ｒが設けられている。
【００６８】
図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、駆動機構３１９Ｌは、モータ６１（「第２アクチュエータ」に該当する）と、モータ６１の軸線方向に平行に進退駆動される接続リンク６２とを備えている。すなわち、モータ６１の回転軸の先端に設けられたギヤ６３と、接続リンク６２の一端に設けられた螺旋ギヤ６４とが噛合しており、モータ６１を正転又は逆転させることにより接続リンク６２を進退させるように構成されている。接続リンク６２の他端は、左ステアリングリンク５Ｌの一端に設けられた図示しないボールジョイントに対して回動可能に接続されている。
【００６９】
このモータ６１の回転制御はＥＰＳ−ＥＣＵ２０が行う。なお、駆動機構３１９Ｒも同様の構成を有するが、その説明については省略する。
そして、車両が図１０（Ａ）に示す直進状態から同図（Ｂ）に示すカーブ走行へ移行すると、そのときの操舵入力に基づいて、左ラック４Ｌ及び右ラック４Ｒが図中矢印で示すように右方に駆動制御される。
【００７０】
このとき、ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、ナビゲーション装置３０から車両が現在走行中の位置情報と地図情報から特定されるカーブの曲率情報を取得するとともに、車速センサ４０から車速情報を取得する。そして、そのカーブの曲率及び車速に基づいて車両の旋回中心を求め、その旋回中心がリアアクスルの延長線上にきて上記式（１）を満たすような内輪の切れ角α（この場合は左前輪２Ｌ）と外輪（この場合は右前輪２Ｒ）の切れ角βとを算出する。同図（Ｂ）の例では、上記式（１）のアッカーマンジオメトリにしたがう車輪の切れ角が二点鎖線で示されている。
【００７１】
ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、このとき算出された内外輪の切れ角を満たすようにナックルアーム１８Ｌ及びナックルアーム１８Ｒを回動制御する。つまり、駆動機構３１９Ｌ及び３１９Ｒのモータ６１を回転制御して、左右前輪が現在の切れ角から二点鎖線で示される切れ角になるように補正する。このとき、場合によっては右ステアリングリンク５Ｒ及び左ステアリングリンク５Ｌも各ラック側のボールジョイントを中心に回動する。これにより、同図（Ｃ）に示すように、車輪がアッカーマンジオメトリにしたがった切れ角となる。
【００７２】
以上に説明したように、本実施の形態においても、左右車輪のそれぞれの切れ角が独立に制御されるため、その制御に際して特に車両構造の制約を受けることがない。そして、カーブの曲率と車速とに応じてアッカーマン比を満たすように左右車輪の切れ角がそれぞれ変化させられる。その結果、車両の走行時に車速が変化しても、アッカーマンジオメトリにしたがったカーブ走行を実現することができる。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、ラックを前後移動するための駆動機構としてモータと螺旋ギヤによる構成を示したが、それ以外の構成の駆動機構を採用することもできる。
すなわち、図１１（Ｃ）に示すように、駆動機構として油圧アクチュエータ３２９Ｌを採用してもよい。油圧アクチュエータ３２９Ｌのロッドの先端は、左ステアリングリンク５Ｌにつながる接続リンク６２に接続されている。ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、油圧アクチュエータ３２９Ｌを駆動制御することにより、カーブの曲率と車速とに応じてアッカーマン比を満たすように左右車輪の切れ角をそれぞれ変化させる。
【００７４】
また、図１０（Ｃ）では、左右の接続リンク６２の移動量が同様である例が示されているが、両接続リンクの補正を同一にする必要はない。図１２は、変形例に係る操舵制御の補正方法を表す平面図である。
【００７５】
図示のように、駆動機構１９Ｌと駆動機構１９Ｒとを独立に制御し、左ラック４Ｌと右ラック４Ｒとを前後方向に独立に移動させるようにしてもよい。このように左右独立に制御することで、最適なアッカーマン比を得ることができる。
【００７６】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神の範囲内での変化変形が可能であることはいうまでもない。
【００７７】
例えば、上記各実施の形態では、ナビゲーション装置３０による車両の位置情報と地図情報から走行中のカーブの曲率情報を取得する例を示したが、カーブの曲率を取得する手段はこれに限られない。例えば、ナビゲーション装置３０がＶＩＣＳ受信機３８を介して受信した情報からカーブの曲率を取得又は算出してもよい。あるいは、車両に搭載された画像認識装置などから走行中のカーブの曲率を取得するようにしてもよい。例えば、車載カメラによって走行路の車線を撮像し、その撮像された画像を解析してカーブの曲率を算出するようにしてもよい。なお、このような画像処理装置によるカーブの曲率の算出には公知の方法を用いることができるため、その具体的内容については説明を省略する。
【００７８】
また、上記第１の実施の形態の変形例では、ステアリングリンクの横方向の長さの変化量を、ショックアブソーバのストローク量から算出した例を示したが、サスペンション等の支持部の他の部分の上下方向の変位量や、車体等に対する車輪の相対変位などを検出して算出するようにしてもよい。
【００７９】
また、上記各実施の形態では、車両の標準仕様に基づく補正の例を示したが、例えばユーザの好みに応じてアッカーマン比やバンプステアに基づく補正量を可変としてもよい。例えば、ユーザが車両のカーブ走行においてより曲がる特性を得たい場合には、ＥＰＳ−ＥＣＵ２０は、補正後の各ラックの位置を車輪の切れ角がより大きくなるように移動させるように補正してもよい。曲がらない特性を得たい場合には、その逆となる。このような場合、例えば車室内の所定の入力装置を介してユーザの好みを選択・入力できるようにすることが考えられる。
【００８０】
また、上記各実施の形態では、左右前輪のアクチュエータとして右ＥＰＳモータ１３Ｒ及び左ＥＰＳモータ１３Ｌをそれぞれ設けた例を示したが、共通の１つの電動モータにより左右前輪を駆動するようにしてもよい。これは、左右前輪にそれぞれつながるギヤ部の減速比を変更するなどして実現することができる。
【００８１】
さらに、上記各実施の形態では、左右前輪の切れ角を補正した例を示したが、左右後輪の切れ角も制御される場合には、同様に補正するようにしてもよい。
また、上記各実施の形態では述べなかったが、アッカーマン比を満たすための補正やバンプステア解消のための補正のために、各ＥＰＳモータ等のアクチュエータの制御を急峻に行うと、車両の安定性を損ない、またドライバに違和感を与えるおそれがある。特に、車速が高いほど車両に加わる慣性力も大きくなるため、その補正の影響も大きくなる。
【００８２】
そこで、車速に応じて上記補正の速度を変化させるようにしてもよい。図１３は、操舵制御の補正方法の変形例を表す説明図である。（Ａ）は補正速度の変化前の補正の状態を表し、（Ｂ）は補正速度を変化させたときの補正の状態を表している。同図において、横軸は車速を表し、縦軸は補正速度を表している。
【００８３】
すなわち、同図（Ａ）に示すように、各ＥＰＳモータ，ステッピングモータ等の電動モータや油圧アクチュエータなどのアクチュエータの制御量の補正速度を一定にするのではなく、同図（Ｂ）に示すように、車速が高くなるにしたがって補正速度が低くなるようにする。これにより、高速走行時の補正によって車両の状態変化が急峻になるのを防止し、車両の安定性を保持することができる。ただし、車両が直進している場合には、補正速度によって車両の安定性が損なわれる可能性が低いため、車速に基づく補正速度の調整を行わないようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】第１の実施の形態に係る車両の操舵装置の概略構成を表す正面図である。
【図２】ナビゲーション装置の概略構成を表すブロック図である。
【図３】操舵装置の概略構成とその操舵制御の補正方法を表す平面図である。
【図４】操舵制御の補正方法を表す説明図である。
【図５】操舵制御の補正による作用効果の例を表す概略的な平面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る操舵装置の概略構成とその操舵制御の補正方法を表す平面図である。
【図７】ラックを車体の前後方向に駆動するアクチュエータの概略構成例を表す説明図である。
【図８】変形例に係る駆動機構の概略構成を表す説明図である。
【図９】変形例に係る操舵制御の補正方法を表す平面図である。
【図１０】第３の実施の形態に係る操舵装置の概略構成とその操舵制御の補正方法を表す平面図である。
【図１１】ナックルアームとステアリングリンクとの接続部を車体の前後方向に駆動するアクチュエータの概略構成例を表す説明図である。
【図１２】変形例に係る操舵制御の補正方法を表す平面図である。
【図１３】操舵制御の補正方法の変形例を表す説明図である。
【図１４】アッカーマン・ジャントー理論を表す説明図である。
【図１５】ステアリング機構の車輪近傍の概略構成及びその動作を表す説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  ステアリングホイール
２Ｒ  右前輪
２Ｌ  左前輪
３  車体
４Ｒ  右ラック
４Ｌ  左ラック
５Ｒ  右ステアリングリンク
５Ｌ  左ステアリングリンク
６Ｒ，６Ｌ  アッパーアーム
７Ｒ，７Ｌ  ロアアーム
８Ｒ，８Ｌ  ショックアブソーバ
１１Ｒ  右ピニオン
１１Ｌ  左ピニオン
１３Ｒ  右ＥＰＳモータ
１３Ｌ  左ＥＰＳモータ
１５  ステアリングシャフト
１６Ｒ，１６Ｌ  検出器
１７Ｌ，１７Ｒ  キングピン
１８Ｌ，１８Ｒ  ナックルアーム
１９Ｒ，１９Ｌ  駆動機構
３０  ナビゲーション装置
４０  車速センサ
５１  ウォームギヤ
５２  電動モータ
６１  モータ
６２  接続リンク
６４  螺旋ギヤ
【図１】
2007210497.tif 000003
【図２】
2007210497.tif 000004
【図３】
2007210497.tif 000005
【図４】
2007210497.tif 000006
【図５】
2007210497.tif 000007
【図６】
2007210497.tif 000008
【図７】
2007210497.tif 000009
【図８】
2007210497.tif 000010
【図９】
2007210497.tif 000011
【図１０】
2007210497.tif 000012
【図１１】
2007210497.tif 000013
【図１２】
2007210497.tif 000014
【図１３】
2007210497.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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