(57)【要約】【課題】  空転や車両の前後移動を伴うことなく、据え切り時の操舵負担を軽減できる車両用操舵装置を提供する。【解決手段】  左右前輪をそれぞれ独立に駆動可能な車両において、ドライバの据え切り動作開始を検出する据え切り動作開始判定手段（ステップS1，S2，S4）と、据え切り動作開始と判定されたとき、左右前輪に微小範囲の前後回転振動を付与する操舵力補助制御手段（ステップS5）と、を備える。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右操向輪をそれぞれ独立に駆動可能な車両において、
ドライバの据え切り動作開始を判定する据え切り動作開始判定手段と、
据え切り動作開始と判定されたとき、前記左右操向輪に微小範囲の前後回転振動を付与する操舵力補助制御手段と、
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に記載の車両用操舵装置において、
前記据え切り動作開始判定手段は、車速ゼロでドライバの加速要求が無いとき、操舵トルクがあらかじめ設定された据え切り開始判定値を超えた場合に、据え切り動作開始と判定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、
前記操舵力補助制御手段は、前記左右操向輪へ前後回転振動を付与しているとき、車速がゼロを超えたとき、ドライバの加速要求が有るとき、または操舵トルクがあらかじめ設定された据え切り終了判定値を下回ったとき、のいずれかの場合には、前記左右操向輪への前後回転振動の付与を停止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、
前記操舵力補助制御手段は、前記左右操向輪を互いに逆位相の振幅で前後回転振動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、
前記操舵力補助制御手段は、前記左右操向輪に前後回転振動を付与するとき、非操向輪に制動力を付与す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、
前記操舵力補助制御手段は、前記左右操向輪に前後回転振動を付与するとき、非操向輪に前記操向輪と逆位相の振幅の前後回転振動を付与することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
前記左右操向輪と車体との間に減衰手段を介装したことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項８】
左右操向輪をそれぞれ独立に駆動可能な車両において、
ドライバの据え切り動作開始時、前記左右操向輪を微小範囲で前後回転振動させ、操向輪転舵方向の摩擦力を小さく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、左右操向輪をそれぞれ独立に駆動可能な車両に用いられ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、操舵トルクに基づいて必要操舵補助力を求め、この必要操舵補助力が得られる左右操向輪の駆動トルクをそれぞれ求め、操向輪に付設されたホイールインモータを駆動している（特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−７８１６号公報
【特許文献２】特開平９−１１７０１６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、車速ゼロで操舵要求が与えられる、いわゆる据え切り状態において、操舵のための操舵補助力を発生させるために車輪にトルクを与えたとき、路面反力によりキングピン回りのモーメントを発生させようとするが、操舵補助力の要求値が大きいと、タイヤと路面との摩擦力を超え、車輪が空転するまで車輪にトルクを与える必要があるという問題点があった。また、タイヤと路面の静止摩擦限界を超えずに転舵するためには、車輪を回転させる必要があるが、その場合は車両が動いてしまうという問題点があった。
【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、空転や車両の前後移動を伴うことなく、据え切り時の操舵負担を軽減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】
上述の目的を達成するため、本発明では、
左右操向輪をそれぞれ独立に駆動可能な車両において、
ドライバの据え切り動作開始を判定する据え切り動作開始判定手段と、
据え切り動作開始と判定されたとき、前記左右操向輪に微小範囲の前後回転振動を付与する操舵力補助制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にあっては、ドライバが据え切りを開始したとき、左右操向輪に前後回転振動を付加することにより、操向輪転舵方向の摩擦力が静摩擦力から動摩擦力へと変化し、摩擦力が小さくなる。このとき、左右操向輪は微小範囲で動かすため、左右操向輪の回転に伴い車両が前進または後退することはない。よって、車輪の空転や車両の前後移動を伴うことなく、据え切り時におけるドライバの操舵負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜４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図である。実施例１の車両用操舵装置は、ドライバに操作されるハンドル１と、ハンドル１の操作量に応じて左右前輪（左右操向輪）２ａ，２ｂを転舵する舵取り機構３とを備えている。舵取り機構３は、車速感応型の油圧式パワーステアリングシステムを備えている。
【０００９】
ハンドル１と一体結合されコラムシャフト４は、そのシャフト上に操舵角センサ５と操舵トルクセンサ６とを有している。コラムシャフト４の先端にはラック&ピニオン式のステアリングギア７が設けられている。舵取り機構３において、ハンドル１の回転に応じて車幅方向に往復運動するラック８の両端に、左右タイロッド９ａ，９ｂを介して左右の前輪２，２のナックルアーム（不図示）が連結されている。左右前輪２ａ，２ｂには、駆動源としてホイールインモータ（以下、モータ）１０ａ，１０ｂが付設されている。
【００１０】
コントロールユニット１３には、操舵角センサ５により検出された操舵角と、操舵トルクセンサ６により検出された操舵トルクと、車速センサ１１により検出された車速と、スロットル開度センサ１２により検出されたスロットル開度とが入力される。
【００１１】
コントロールユニット１３は、スロットル開度センサ１２により検出されたスロットル開度に応じて車両の目標駆動力を算出すると共に、車速センサ１１により検出された車速と操舵角センサ５により検出された操舵角とから、車両の目標ヨーレートを算出する。そして、目標駆動力と目標ヨーレートに応じて、モータ１０ａ，１０ｂを駆動する。
【００１２】
また、コントロールユニット１３は、スロットル開度センサ１２により検出されたスロットル開度と、車速センサ１１により検出された車速と、操舵トルクセンサ６により検出された操舵トルクとに基づいて、ドライバの据え切り動作開始を判定する。そして、ドライバが据え切り動作を開始したとき、モータ１０ａ，１０ｂに対し、前輪２ａ，２ｂを微小範囲で前後回転振動させる制御指令を出力する。このとき、図２に示すように、左右前輪２ａ，２ｂを互いに逆位相の振幅で前後回転振動させる。ここで、左右前輪２ａ，２ｂを前後回転振動させる振幅は、少なくともタイヤの接地位置が変化する大きさとする。
【００１３】
次に、作用を説明する。
［据え切り時操舵力補助制御処理］
図３は、実施例１の据え切り時操舵力補助制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００１４】
ステップS1では、車速センサ１１から車速を読み込み、車速がゼロであるか否かを判定する。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはステップS9へ移行する。
【００１５】
ステップS2では、スロットル開度センサ１２からスロットル開度を読み込み、スロットル開度がゼロであるか否かを判定する。YESの場合にはステップS3へ移行し、NOの場合にはステップS9へ移行する。
【００１６】
ステップS3では、制御開始フラグＦがセット（＝１）されているか否かを判定する。YESの場合にはステップS7へ移行し、NOの場合にはステップS4へ移行する。
【００１７】
ステップS4では、操舵トルクセンサ６から操舵トルクを読み込み、操舵トルクがあらかじめ設定された据え切り開始判定値を超えているか否かを判定する。YESの場合にはステップS5へ移行し、NOの場合にはステップS9へ移行する。ステップS1、ステップS2およびステップS4により、ドライバの据え切り動作開始を判定する据え切り動作開始判定手段が構成される。
【００１８】
ステップS5では、モータ１０ａ，１０ｂに対し、車両が前後方向に動かない範囲で、左右前輪２ａ，２ｂを微小範囲で前後回転振動させる制御指令を出力し、ステップS6へ移行する（操舵力補助制御手段に相当）。
【００１９】
ステップS6では、制御開始フラグＦをセットし、リターンへ移行する。
【００２０】
ステップS7では、操舵トルクセンサ６から操舵トルクを読み込み、操舵トルクがあらかじめ設定された据え切り終了判定値を下回っているか否かを判定する。YESの場合にはステップS8へ移行し、NOの場合にはステップS5へ移行する。実施例１では、据え切り終了判定値を、据え切り開始判定値よりも小さな値に設定し、制御ハンチングを防止する。
【００２１】
ステップS8では、制御開始フラグＦをリセット（＝０）し、リターンへ移行する。
【００２２】
ステップS9では、制御開始フラグＦをリセットし、リターンへ移行する。
【００２３】
［据え切り時操舵力補助制御作動］
ドライバが据え切りを開始した場合には、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6へと進む流れとなる。すなわち、ステップS1で車速ゼロ、ステップS2でドライバの加速要求が無く、ステップS4で操舵トルクが据え切り開始判定値を超えたため、ドライバの据え切り動作開始と判定し、ステップS4では、制御開始フラグＦがセットされる。ステップS5では、左右前輪２ａ，２ｂに微小範囲の前後回転振動を付加する。
【００２４】
これにより、左右前輪２ａ，２ｂが路面に対し車両の移動を伴わない範囲で前後方向に転舵するため、タイヤと路面との転舵方向の摩擦力が、静摩擦力から動摩擦力に変化し、転舵方向の摩擦力が小さくなる。よって、前輪２ａ，２ｂを転舵させるために必要な操舵トルクが小さくなり、ドライバの操舵負荷が軽減される。
【００２５】
また、左右前輪２ａ，２ｂを互いに逆位相の振幅で前後回転振動させるため、左右前輪２ａ，２ｂの前後回転振動により発生する駆動力を、左右前輪２ａ，２ｂ内でキャンセルすることができ、車両の前進または後退を抑制できる。
【００２６】
ドライバが据え切りを行っている間は、制御開始フラグＦがセットされた状態であり、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS7→ステップS5→ステップS6へと進む流れが繰り返され、ステップS5において、左右前輪２ａ，２ｂに微小範囲の前後回転振動を付加する制御が継続される。
【００２７】
ドライバが据え切りを終了した場合には、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS7→ステップS8へと進み、ステップS8では、制御開始フラグＦがリセットされ、前輪２ａ，２ｂの前後回転振動による操舵力補助を停止する。
【００２８】
ドライバが据え切りを行っているとき、車速がゼロを超えた場合、またはアクセルペダルを踏んだ場合には、ステップS1→ステップS9またはステップS1→ステップS2→ステップS9へと進み、ステップS9では、制御開始フラグＦがリセットされ、前輪２ａ，２ｂの前後回転振動による操舵力補助を停止する。
【００２９】
すなわち、車両が動き出した場合には、必要操舵トルクが小さくなるため、過度の操舵力補助によりハンドル１が軽くなりすぎるのを抑制する。また、ドライバの加速要求が検出された場合には、左右前輪２ａ，２ｂの前後回転振動を停止することで、発進時の応答性を高めることができる。
【００３０】
［前輪の前後回転振動による転舵摩擦低減作用］
操向輪の操舵回転中心が路面に接する点と、タイヤ中心線が路面と接する点とが一致しないように懸架装置を構成した場合、タイヤが路面から受ける反力により、操舵回転中心回りのモーメントが発生する。つまり、タイヤから路面に伝える駆動力に応じて操向輪を転舵するモーメントが発生する。
【００３１】
よって、左右操向輪をそれぞれ独立に駆動することが可能な車両において、左右輪の駆動力をアンバランスにすることで、操向輪の転舵が可能となる。車速、スロットル開度、操舵角、操舵トルクなどの車両情報およびドライバ要求値に基づき、左右輪それぞれの駆動トルクを算出し、駆動源を制御することにより、操舵補助力の機能を兼ね備えることが可能となる。特に、電動モータのような制御応答性に優れる駆動源を備えた車両においては、駆動力によって応答良く操舵補助を行うことができる。
【００３２】
ところが、このような機能を有する車両であっても、車体を移動させることなく転舵を行う据え切り時においては、操向輪をその位置に留めて転舵するためには、タイヤを路面に対して滑らせる必要があり、タイヤと路面との最大静止摩擦力を超える過大なトルクを必要とする。
【００３３】
これに対し、実施例１の車両用操舵装置では、据え切り要求があった際に、前輪２ａ，２ｂを微少量正逆回転させることにより、タイヤと路面との転舵方向の摩擦力を静摩擦力から動摩擦力へと変化させることで、ドライバの操舵を補助する。このとき、左右前輪２ａ，２ｂに対し互いに逆位相の回転を与えることにより、左右輪間で力をキャンセルでき、車両が前進または後退するのを抑制できる。
【００３４】
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、以下に列挙する効果が得られる。
【００３５】
(1) 左右前輪２ａ，２ｂをそれぞれ独立に駆動可能な車両において、ドライバの据え切り動作開始を検出する据え切り動作開始判定手段（ステップS1，S2，S4）と、据え切り動作開始と判定されたとき、左右前輪２ａ，２ｂに微小範囲の前後回転振動を付与する操舵力補助制御手段（ステップS5）と、を備える。よって、車輪の空転や車両の前後移動を伴うことなく、前輪転舵方向の摩擦力を小さくしてドライバの操舵負担軽減を図ることができる。
【００３６】
(2) 据え切り動作開始判定手段は、車速ゼロでドライバの加速要求が無いとき、操舵トルクがあらかじめ設定された据え切り開始判定値を超えた場合に、据え切り動作開始と判定するため、ドライバの据え切り動作開始をより正確に判定できる。
【００３７】
(3) 操舵力補助制御手段は、左右前輪２ａ，２ｂへ前後回転振動を付与しているとき、車速がゼロを超えたとき、スロットル開度がゼロを超えたとき、または操舵トルクがあらかじめ設定された据え切り終了判定値を下回ったとき、のいずれかの場合には、左右前輪２ａ，２ｂへの前後回転振動の付与を停止する。よって、操舵力の補助が不要となった場合の不必要な左右前輪２ａ，２ｂの前後回転振動を防止でき、据え切り後の発進動作または駐車動作をスムーズに行うことができる。
【００３８】
(4) 操舵力補助制御手段は、左右前輪２ａ，２ｂを互いに逆位相の振幅で前後回転振動させるため、左右前輪２ａ，２ｂの前後回転振動に伴う車両の移動を抑制できる。
【実施例２】
【００３９】
実施例２は、左右操向輪に前後回転振動を付与するとき、非操向輪に制動力を付与する例である。
【００４０】
まず、構成を説明する。
図４は、実施例２の車両用操舵装置の構成を示す図である。実施例２の車両用操舵装置は、ドライバのブレーキペダル操作にかかわらず、左右後輪（非操向輪）１４ａ，１４ｂのホイールシリンダ１５ａ，１５ｂにブレーキ液を供給可能なブレーキアクチュエータ１６を備えている。
【００４１】
コントロールユニット１３は、ドライバが据え切り動作を開始したと判定したとき、モータ１０ａ、１０ｂに対し、左右前輪２ａ，２ｂを微小範囲で前後回転振動（左右同位相の振幅）させる制御指令を出力すると共に、ブレーキアクチュエータ１６に対し、左右ホイールシリンダ１５ａ，１５ｂにブレーキ液を供給する制御指令を出力する。
なお、実施例２の他の構成は、図１に示した実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００４２】
次に、作用を説明する。
［後輪の制動力による車両の発進防止作用］
実施例２では、図５に示すように、ドライバの据え切り動作開始時に左右後輪１４ａ，１４ｂにブレーキを掛けるため、左右前輪２ａ，２ｂの前後回転により車両が発進しようとする力を、左右後輪１４ａ，１４ｂの制動力で抑えることができる。
【００４３】
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の効果(1)〜(3)に加え、以下の効果が得られる。
【００４４】
(5) 操舵力補助制御手段は、左右前輪２ａ，２ｂに前後回転振動を付与するとき、後輪１４ａ，１４ｂにブレーキを掛けるため、据え切り時の車両の発進を確実に防止できる。
【実施例３】
【００４５】
実施例３は、左右操向輪に前後回転振動を付与するとき、左右非操向輪に操向輪と逆位相の振幅の前後回転振動を付与する例である。
【００４６】
図６は、実施例３の車両用操舵装置の構成を示す図である。実施例３の車両用操舵装置は、左右後輪１４ａ，１４ｂに、駆動源としてホイールインモータ（以下、モータ）１７ａ，１７ｂが付設されている。コントロールユニット１３は、目標駆動力と目標ヨーレートに応じて、モータ１０ａ，１０ｂ，１７ａ，１７ｂを駆動する。
【００４７】
また、コントロールユニット１３は、ドライバが据え切り動作を開始したと判定したとき、モータ１０ａ，１０ｂとモータ１７ａ，１７ｂに対し、前輪２ａ，２ｂおよび後輪１４ａ，１４ｂを微小範囲で前後回転振動させる制御指令を出力する。このとき、左右前輪２ａ，２ｂと左右後輪１４ａ，１４ｂを互いに逆位相の振幅で前後回転振動させる。
なお、実施例３の他の構成は、図１に示した実施例１の構成と同様であるため、説明を省略する。
【００４８】
次に、作用を説明する。
［前後輪逆位相の振動による発進防止作用］
実施例３では、図７に示すように、ドライバが据え切り動作を開始したと判定されたとき、モータ１０ａ、１０ｂに対し、左右前輪２ａ，２ｂを微小範囲で前後回転振動させると共に、左右後輪１４ａ，１４ｂを左右前輪２ａ，２ｂと逆位相の振幅で前後回転振動させる。これにより、左右前輪２ａ，２ｂと左右後輪１４ａ，１４ｂの駆動力が互いに打ち消されるため、車両の発進を防止できる。
【００４９】
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の効果(1)〜(3)に加え、以下の効果が得られる。
【００５０】
(6) 操舵力補助制御手段は、左右前輪２ａ，２ｂに前後回転振動を付与するとき、左右後輪１４ａ，１４ｂに左右前輪２ａ，２ｂと逆位相の振幅の前後回転振動を付与するため、据え切り時の車両の発進を確実に防止できる。
【実施例４】
【００５１】
実施例４は、左右操向輪と車体との間に減衰手段を介装した例である。
【００５２】
図８は、実施例４の車両用操舵装置の左前輪側要部構成を示す図である。図８に示すように、実施例４の車両用操舵装置は、左前輪２ａと車体１８との間に、減衰装置（減衰手段）１９が介装されている。この減衰装置１９は、一端が左前輪２ａのホイール２０と連結されたステアリングナックル２１に接続され、他端が車体１８に連結されている。同様に、右前輪２ｂ側にも、車体１８との間に減衰装置１９が介装されている。
なお、実施例４の他の構成は、図１に示した実施例１と同様であるため、図示および説明を省略する。
【００５３】
次に、作用を説明する。
［減衰装置による操舵トルク変動抑制作用］
タイヤと路面との間の力のやりとりは、車輪の操舵中心回りのモーメントを発生させるため、据え切り時に左右前輪２ａ，２ｂを前後回転振動させた場合、操舵力あるいは保舵力の変動を引き起こす。
【００５４】
これに対し、実施例４では、左右前輪２ａ，２ｂと車体１８との間に減衰装置１９を設けたため、車輪の操舵中心回りのモーメントの一部を減衰させることができ、不要な操舵トルク変動をドライバへ伝わりにくくすることができる。
【００５５】
次に、効果を説明する。
実施例４の車両用操舵装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(4)に加え、以下の効果が得られる。
【００５６】
(7) 左右前輪２ａ，２ｂと車体１８との間に減衰装置１９を介装したため、タイヤと路面との接触状態により時々刻々変化する路面反力がハンドル１に伝わるのを抑制でき、不要な保舵力の変化をドライバに伝えないようにすることができる。
【００５７】
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜４に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１〜４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１〜４では、前輪を操向輪とする例を示したが、本発明は、低車速域で後輪を前輪と逆相操舵する４輪操舵システムの後輪に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施例１の車両用操舵装置の構成を示す図である。
【図２】実施例１の操舵力補助作用を示す図である。
【図３】実施例１の据え切り時操舵力補助制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施例２の車両用操舵装置の構成を示す図である。
【図５】実施例２の操舵力補助作用を示す図である。
【図６】実施例３の車両用操舵装置の構成を示す図である。
【図７】実施例３の操舵力補助作用を示す図である。
【図８】実施例４の車両用操舵装置の左前輪側要部構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  ハンドル
２ａ，２ｂ  左右前輪
３  舵取り機構
４  コラムシャフト
５  操舵角センサ
６  操舵トルクセンサ
７  ステアリングギア
８  ラック
９ａ，９ｂ  左右タイロッド
１０ａ，１０ｂ  左右ホイールインモータ
１１  車速センサ
１２  スロットル開度センサ
１３  コントロールユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007020354.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007020354.tif 000007
【図６】
2007020354.tif 000008
【図７】
2007020354.tif 000009
【図８】
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