(57)【要約】【課題】ドライバーに不必要なショックを与えることなく、直進時における車両の偏向を良好に抑制する。【解決手段】車両１に含まれる一対の操舵輪２Ｌ，２Ｒを操舵するための車両操舵装置１０は、各操舵輪２Ｌ，２Ｒを転舵させるためのラック１５と、ラック１５に対してドライバーの操作とは独立にトルクを付与可能な電動アシストユニット１７と、操舵ＥＣＵ２０とを備える。操舵ＥＣＵ２０は、車両１が直進状態にあるか否かを判定する共に、車両１が操舵状態にあるか否かを判定可能であり、車両１が直進状態にあると判断した際に、車両１の直進時における偏向を抑制するための補正操舵トルクＴｃを算出し、車両１が操舵状態にあると判断された際に、ラック１５に補正操舵トルクＴｃが付与されるように電動アシストユニット１７を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に含まれる一対の操舵輪を操舵するための車両操舵装置において、
前記各操舵輪を転舵させるための操舵ロッドと、
前記操舵ロッドに対してドライバーの操作とは独立にトルクを付与可能なトルク付与手段と、
前記車両が直進状態にあるか否かを判定する直進判定手段と、
前記車両が操舵状態にあるか否かを判定する操舵判定手段と、
前記直進判定手段によって前記車両が直進状態にあると判断された際に、前記車両の直進時における偏向を抑制するための補正操舵トルクを算出する補正トルク算出手段と、
前記操舵判定手段によって前記車両が操舵状態にあると判断された際に、前記操舵ロッドに前記補正トルク算出手段によって算出された補正操舵トルクが付与されるように前記トルク付与手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする車両操舵装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記操舵ロッドに付与されるトルクが徐々に前記補正操舵トルクに近づくように前記トルク付与手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両操舵装置。
【請求項３】
前記補正トルク算出手段は、前記車両が直進状態にある際にドライバーにより前記操舵ロッドに対して付与される操舵トルクと、この操舵トルクに応じて前記トルク付与手段により前記操舵ロッドに対して付与されるトルクとに基づいて前記車両流れ補正操舵トルクを算出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両操舵装置。
【請求項４】
車両の各操舵輪を転舵させるための操舵ロッドに対してドライバーの操作とは独立にトルクを付与可能なトルク付与手段を含む車両操舵装置に適用され、前記車両の直進時における偏向を抑制する車両偏向抑制方法であって、
（ａ）前記車両が直進状態にあるか否かを判定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）で前記車両が直進状態にあると判断された際に、前記車両の直進時における偏向を抑制するための補正操舵トルクを算出するステップと、
（ｃ）前記車両が操舵状態にあるか否かを判定するステップと、
（ｄ）ステップ（ｃ）で前記車両が操舵状態にあると判断された際に、前記操舵ロッドにステップ（ｂ）で算出された補正操舵トルクが付与されるように前記トルク付与手段を作動させるステップとを含む車両偏向抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に含まれる一対の操舵輪を操舵するための車両操舵装置および車両の直進時における偏向を抑制するための車両偏向抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の操舵輪を操舵するための車両操舵装置として、各操舵輪を転舵させるための操舵ロッドに対してドライバーの操作とは独立にトルクを付与可能なアシストユニットを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この車両操作装置では、車両挙動検出手段の検出値に基づいて定められる車両挙動を抑制する方向への補助反力トルクをアシストユニットに発生させ、ドライバーの操舵の有無に関わりなく補助反力トルクが操舵輪に作用するようにして車両の走行安定性を向上させている。また、傾斜路を直進走行する際のステアリング操作の煩わしさを軽減するために、走行路が傾斜路である場合に傾斜路において車両を直進させるために必要な転舵角を算出すると共に、算出した操舵角に応じた制御量を設定し、設定した制御量に基づいてアシストユニットを制御する車両操舵装置も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
更に、ドライバーに不必要なショックを与えないようにするために、ドライバーのハンドル把持力が小さいときには、車両の挙動や外乱等に応じた操舵輪のアシストユニットによる補助操舵（トルクの付与）を禁止する電動操舵装置も知られている（例えば、特許文献３参照。）。また、車両操舵装置に何らかの異常が発生した場合に、アシストユニットによるトルクの付与を停止させる一方、正常復帰時にアシストトルクによって付与されるトルクの急変を抑制する技術も知られている（例えば、特許文献４参照。）。この車両操舵装置では、正常復帰後、ドライバーによって操舵ハンドルが操作されている場合に限って、アシストユニットにより付与されるトルクが徐々に高められる。
【特許文献１】特開２０００−０２５６３０号公報
【特許文献２】特開２００３−２６７２５０号公報
【特許文献３】特開平０５−０００６７５号公報
【特許文献４】特開平１０−１８１６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両の走行中、路面状況やサスペンションの設定等に起因して、本来直進すべきはずの車両が偏向しがちになることがある。このような場合、基本的には、ドライバーが操舵ハンドルを介して操舵トルクを加えることにより車両が直進状態に保たれることになるが、上述のアシストユニットを作動させてトルクを操舵輪に対して作用させることにより車両を直進状態に保つことが可能である。しかしながら、このようなトルクをアシストユニットに任意のタイミングで発生させたのでは、操舵ハンドルを介してドライバーに不必要なショックを与えてしまうおそれもある。
【０００５】
そこで、本発明は、ドライバーに不必要なショックを与えることなく、直進時における車両の偏向を良好に抑制することができる車両操舵装置および車両偏向抑制方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による車両操舵装置は、車両に含まれる一対の操舵輪を操舵するための車両操舵装置において、各操舵輪を転舵させるための操舵ロッドと、操舵ロッドに対してドライバーの操作とは独立にトルクを付与可能なトルク付与手段と、車両が直進状態にあるか否かを判定する直進判定手段と、車両が操舵状態にあるか否かを判定する操舵判定手段と、直進判定手段によって車両が直進状態にあると判断された際に、車両の直進時における偏向を抑制するための補正操舵トルクを算出する補正トルク算出手段と、操舵判定手段によって車両が操舵状態にあると判断された際に、操舵ロッドに補正トルク算出手段によって算出された補正操舵トルクが付与されるようにトルク付与手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この車両操舵装置では、直進判定手段によって車両が直進状態にあると判断されると、補正トルク算出手段によって車両の直進時における偏向を抑制するための補正操舵トルクが算出される。このように、車両が直進状態にある際に補正操舵トルクを算出することにより、車両の直進時における偏向を抑制するための補正操舵トルクを適正に定めることができる。ただし、補正操舵トルクの算出後に直ちにトルク付与手段を作動させると、その時点で車両が直進していた場合、ドライバー自らが車両を直進状態に保つべく操舵ハンドルを操作している可能性があり、このような操作を行っているドライバーにトルク変動によるショック（違和感）を与えてしまうおそれがある。このため、この車両操舵装置では、補正操舵トルクの算出後、操舵判定手段によって車両が操舵状態にあると判断された時点で、制御手段により、操舵ロッドに補正トルク算出手段によって算出された補正操舵トルクが付与されるようにトルク付与手段が制御される。このように、ドライバーにより操舵ハンドルが操作されている車両操舵時に、補正操舵トルクをトルク付与手段に発生させれば、トルクの変動をドライバーに体感させ難くなるので、ドライバーに不必要なショックを与えることなく、直進時における車両の偏向を良好に抑制することが可能となる。
【０００８】
この場合、制御手段は、操舵ロッドに付与されるトルクが徐々に補正操舵トルクに近づくようにトルク付与手段を制御すると好ましい。
【０００９】
この態様によれば、トルク付与手段に補正操舵トルクを発生させるに際して、トルクの変動をドライバーにより一層体感させ難くすることが可能となり、ドライバーに不必要なショックを与えることを極めて良好に抑制することができる。
【００１０】
また、補正トルク算出手段は、車両が直進状態にある際にドライバーにより操舵ロッドに対して付与される操舵トルクと、この操舵トルクに応じてトルク付与手段により操舵ロッドに対して付与されるトルクとに基づいて車両流れ補正操舵トルクを算出すると好ましい。
【００１１】
この態様によれば、車両の直進時における偏向を抑制するための補正操舵トルクを極めて適正に定めることが可能となる。
【００１２】
本発明による車両偏向抑制方法は、車両の各操舵輪を転舵させるための操舵ロッドに対してドライバーの操作とは独立にトルクを付与可能なトルク付与手段を含む車両操舵装置に適用され、車両の直進時における偏向を抑制する車両偏向抑制方法であって、
（ａ）車両が直進状態にあるか否かを判定するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）で車両が直進状態にあると判断された際に、車両の直進時における偏向を抑制するための補正操舵トルクを算出するステップと、
（ｃ）車両が操舵状態にあるか否かを判定するステップと、
（ｄ）ステップ（ｃ）で車両が操舵状態にあると判断された際に、操舵ロッドにステップ（ｂ）で算出された補正操舵トルクが付与されるようにトルク付与手段を作動させるステップとを含むものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ドライバーに不必要なショックを与えることなく、直進時における車両の偏向を良好に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明による車両操舵装置を備えた車両の要部を示す概略構成図である。同図に示されるように、車両１は、本実施形態では前輪である左右一対の操舵輪２Ｌ，２Ｒまたは図示されない後輪を駆動するための内燃機関、電気モータ、あるいはこれらを組み合わせたハイブリッド動力ユニットといった駆動源（図示省略）を有すると共に、左側の操舵輪２Ｌおよび右側の操舵輪２Ｒを操舵するための車両操舵装置１０を含む。操舵輪２Ｌ，２Ｒは、それぞれホイールとタイヤとを含み、各操舵輪２Ｌ，２Ｒのホイールは、ブレーキユニットを構成するディスクロータ３を介してナックル４により支持されている。ナックル４には、ナックルアーム５が一体化または連結されており、ナックル４は、車両１の懸架装置を構成するストラットバーやロワアーム等を介して車体に対して支持されている。また、各操舵輪２Ｌおよび２Ｒのホイールの内部には、ディスクロータ３を介して各操舵輪２Ｌおよび２Ｒに制動力を付与するためのブレーキキャリパ６が配置されている。
【００１６】
一方、車両１の車両操舵装置１０は、ドライバーによって操作される操舵ハンドル１１を含む。操舵ハンドル１１は、ステアリングシャフト１２の一端に固定されており、ステアリングシャフト１２の他端は、操舵ギヤボックス１４に連結されている。操舵ギヤボックス１４は、ステアリングシャフト１２の端部に固定される図示されないピニオンギヤと、このピニオンギヤと噛合する操舵ロッドとしてのラック１５とを含み、ステアリングシャフト１２の回転運動をラック１５の左右の直線運動に変換する操舵角伝達機構として機能する。また、ステアリングシャフト１２には、操舵ハンドル１１と操舵ギヤボックス１４との間位置するように、伝達比可変機構（ＶＧＲＳ）１６が組み込まれている。この伝達比可変機構１６は、操舵ハンドル１１の操舵角に対する操舵輪２Ｌおよび２Ｒの転舵角の比である伝達比を変化させる機能を有するものであり、この伝達比を変化させるための駆動源としてのＤＣモータを主構成要素とするアクチュエータ１６ａと、減速機（差動装置）１６ｂとを含む。
【００１７】
そして、車両操舵装置１０は、いわゆる電動パワーステアリングユニットとして構成されており、ドライバーの操作とは独立にラック１５（操舵ロッド）にトルクを付与可能であってラック１５の直線運動をアシストする電動アシストユニット（トルク付与手段）１７を有している。本実施形態において、電動アシストユニット１７は、伝達比可変機構１６よりも下流側、すなわち操舵輪２Ｌ側に設けられている。
【００１８】
電動アシストユニット１７は、ステータおよびロータを含むモータ１８を有し、例えば、いわゆるボールスクリュ式のアシストユニットとして構成される。本実施形態では、モータ１８のロータに、図示されないボールねじナットが固定されており、このボールネジナットと、何れも図示されないボールおよびラック１５の一端側（本実施形態では、操舵輪２Ｌ側）に形成されたねじ溝とを介してモータ１８からラック１５にトルクが伝達されることになる。なお、電動アシストユニット１７は、上述のようなラックアシスト式のものに限られず、ピニオンアシスト式あるいはコラムアシスト式のものであってもよい。
【００１９】
電動アシストユニット１７から延出するラック１５の端部は、タイロッド１９を介して、左側の操舵輪２Ｌのナックルアーム５に連結される。また、操舵ギヤボックス１４から操舵輪２Ｒ側に延出するラック１５の端部は、タイロッド１９を介して、右側の操舵輪２Ｒのナックルアーム５に連結される。
【００２０】
上述のように構成される車両操舵装置１０は、図１に示されるように、制御手段としての操舵用電子制御ユニット（以下「操舵ＥＣＵ」という）２０によって制御される。すなわち、車両操舵装置１０に含まれる伝達比可変機構１６や電動アシストユニット１７は、それぞれ操舵ＥＣＵ２０によって制御される。操舵ＥＣＵ２０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース、メモリ等を備えるものである。
【００２１】
そして、操舵ＥＣＵ２０の入出力インターフェースには、操舵角センサ２１、操舵トルクセンサ２２、ＶＧＲＳ作動角センサ２３、ＥＰＳトルクセンサ２４、車輪速センサ２５、およびヨーレートセンサ２６が接続されている。操舵角センサ２１は、操舵ハンドル１１の操舵角を検知し、検知した値を示す信号を操舵ＥＣＵ２０に与える。操舵トルクセンサ２２は、ドライバーから操舵ハンドル１１に付与された操舵トルクを検知し、検知した値を示す信号を操舵ＥＣＵ２０に与える。ＶＧＲＳ作動角センサ２３は、伝達比可変機構１６が作動したことによる操舵角の変化分（増加分）を検知し、検知した値を示す信号を操舵ＥＣＵ２０に与える。
【００２２】
ＥＰＳトルクセンサ２４は、電動アシストユニット１７によるアシストトルクを検知し、検知した値を示す信号を操舵ＥＣＵ２０に与える。車輪速センサ２５は、操舵輪２Ｌ，２Ｒを含むすべての車輪に備えられている。各車輪速センサ２５は、対応する車輪の回転速度を検知し、それぞれ検知した値を示す信号を操舵ＥＣＵ２０に与える。ヨーレートセンサ２６は、車両１の鉛直軸回りの回転角速度（ヨーレート）を検知し、検知した値を示す信号を操舵ＥＣＵ２０に与える。操舵ＥＣＵ２０は、各センサ２１〜２６等からの信号に基づいて、伝達比可変機構１６および電動アシストユニット１７を制御する。
【００２３】
上述の車両操舵装置１０を備えた車両１では、ドライバーによって操舵ハンドル１１が操作されると、操舵トルクセンサ２２によって検出される操舵トルクや車輪速センサ２５の検出値から定まる車速に応じたアシストトルクが定められる。すなわち、操舵ＥＣＵ２０は、操舵ハンドル１１が操作されると、予め定められたマップを用いてドライバーによる操舵トルクと車両１の車速とに応じた電動アシストユニット１７によるアシストトルクを定め、ＥＰＳトルクセンサ２４の検出値が当該アシストトルクと一致するように電動アシストユニット１７を制御する。これにより、車両１では、ドライバーの操舵負担を軽減すると共に、滑らかで応答性の高い操舵感をドライバーに与えることが可能となる。
【００２４】
また、車両１では、操舵ＥＣＵ２０により、例えば各車輪速センサ２５の検出値から求められる車両１の車速に応じた操舵角と転舵角との伝達比が定められ、当該伝達比が実現されるように伝達比可変機構１６が制御される。これにより、一対の操舵輪２Ｌおよび２Ｒの転舵角が伝達比可変機構１６によって設定されることになり、低速走行時の取り回し性や、中高速走行時の操舵安定性を良好に確保することが可能となる。
【００２５】
ところで、上述のような車両操舵装置１０を備えた車両１の走行中、路面状況やサスペンションの設定等に起因して、本来直進すべきはずの車両１が偏向しがちになることがある。例えば、車両１の走行路が、車幅方向において概ね一様に傾斜するカント路である場合や、サスペンションの設定に若干の狂いが生じてしまっているような場合、直進状態における偏向（いわゆる車両流れ）が発生し易い。このような場合、ドライバーが操舵ハンドル１１を介して操舵トルクを加えれば、車両は直進状態に保たれることになるが、これでは、ドライバーの操舵負担が大きくなり、快適な運転環境を提供し得なくなるおそれがある。
【００２６】
このため、本実施形態の車両１では、直進走行時における車両１の偏向を抑制すべく、図２に示されるルーチンが実行される。図２に示されるルーチンは、操舵ＥＣＵ２０によって車両１の走行中に所定時間おきに繰り返し実行されるものである。本ルーチンの実行タイミングになると、操舵ＥＣＵ２０は、車両１が直進状態にあるか否かを判定する（Ｓ１０）。Ｓ１０においては、例えば、操舵トルクセンサ２２によって検出されるドライバーによる操舵トルクが所定値よりも小さく、かつ、操舵角センサ２１によって検出される操舵角の変化量が所定値よりも小さいという状態が一定時間以上継続した場合、車両１が直進状態にあると判断される。Ｓ１０において車両１が直進状態にはないと判断された場合（Ｓ１０におけるＮｏ）、Ｓ１２以降の処理はスキップされ、操舵ＥＣＵ２０は、次の実行タイミングになると、再度Ｓ１０以降の処理を実行する。
【００２７】
Ｓ１０にて車両１が直進状態にあると判断された場合（Ｓ１０におけるＹｅｓ）、操舵ＥＣＵ２０は、その段階で操舵トルクセンサ２２によって検出されたドライバーによる操舵トルクＴｄを取得すると共に、ＥＰＳトルクセンサ２４によって検出された電動アシストユニット１７によるアシストトルクＴａとを取得する（Ｓ１２）。そして、操舵ＥＣＵ２０は、取得した操舵トルクＴｄおよびアシストトルクＴａに基づいて、車両１の直進時における偏向を抑制するための補正操舵トルクＴｃを、
Ｔｃ＝前回値＋Ｔｄ＋Ｔａ…（１）
として算出する（Ｓ１４）。ただし、補正操舵トルクＴｃの初期値はゼロである。
【００２８】
ここで、Ｓ１０にて車両１が直進状態にあると判断された状態でドライバーにより操舵ロッドとしてのラック１５に付与されている操舵トルクと、この操舵トルクに応じて電動アシストユニット１７により操舵ロッドとしてのラック１５に付与されているトルクとの和は、車両１を直進状態に保つため、すなわち、車両１の偏向を矯正するために必要されるトルクである。従って、上記（１）式に従った演算処理を行うことにより、車両１の直進時における偏向を抑制するための補正操舵トルクＴｃを極めて適正に定めることが可能となる。
【００２９】
補正操舵トルクＴｃを算出すると、操舵ＥＣＵ２０は、ドライバーによって操舵ハンドル１１が操作されて車両１が操舵状態にあるか否かを判定する（Ｓ１６）。Ｓ１６においては、例えば、操舵角センサ２１により検出される操舵角が所定値以上であること、操舵トルクセンサ２２により検出される操舵トルクが所定値以上であること、および操舵ハンドル１１の回転速度が所定値以上であること、という条件の少なくとも何れか１つが満たされた場合に、車両１が操舵状態にあると判断される。操舵ＥＣＵ２０は、車両１が操舵状態にあると判断すると（Ｓ１６におけるＹｅｓ）、Ｓ１４にて算出した補正操舵トルクＴｃの値を所定の記憶領域に記憶させた上で（Ｓ１８）、Ｓ１４にて算出された補正操舵トルクＴｃが操舵ロッドとしてのラック１５に付与されるように電動アシストユニット１７を作動させる（Ｓ２０）。
【００３０】
すなわち、Ｓ１４にて補正操舵トルクＴｃが算出された後、直ちに電動アシストユニット１７を作動させると、その時点で車両１が直進していた場合、ドライバー自らが車両１を直進状態に保つべく操舵ハンドル１１を操作している可能性があり、このような操作を行っているドライバーにトルク変動によるショック（違和感）を与えてしまうおそれがある。このため、車両１では、補正操舵トルクＴｃの算出後、車両１が操舵状態にあると判断された時点で、操舵ＥＣＵ２０により、ラック１５に補正操舵トルクＴｃが付与されるように電動アシストユニット１７が制御される。このように、ドライバーにより操舵ハンドル１１が操作されている車両操舵時に、補正操舵トルクＴｃを電動アシストユニット１７に発生させれば、トルクの変動をドライバーに体感させ難くなるので、ドライバーに不必要なショックを与えることなく、直進時における車両１の偏向を良好に抑制することが可能となる。
【００３１】
また、Ｓ２０において、操舵ＥＣＵ２０は、ラック１５に付与されるトルクが徐々に補正操舵トルクＴｃに近づくように電動アシストユニット１７を制御する。これにより、電動アシストユニット１７に補正操舵トルクＴｃを発生させるに際して、トルクの変動をドライバーにより一層体感させ難くすることが可能となり、ドライバーに不必要なショックを与えることを極めて良好に抑制することができる。Ｓ２０の処理を実行すると、操舵ＥＣＵ２０は、次の実行タイミングが到来した段階で、再度Ｓ１０以降の処理を実行する。
【００３２】
一方、Ｓ１６にて車両１が操舵状態にはないと判断した場合（Ｓ１６におけるＮｏ）、操舵ＥＣＵ２０は、Ｓ１４にて算出した補正操舵トルクＴｃの値を記憶させることなく、補正操舵トルクＴｃの値を前回値に保持させる（Ｓ２２）。すなわち、Ｓ１６にて車両１が操舵状態にはないと判断された場合、電動アシストユニット１７により補正操舵トルクＴｃが付与されないことから、この場合、補正操舵トルクＴｃの値は前回値に保持される。そして、操舵ＥＣＵ２０は、Ｓ２２の処理を実行した後、次の実行タイミングが到来した段階で、再度Ｓ１０以降の処理を実行する。
【００３３】
なお、補正操舵トルクＴｃを操舵ロッドとしてのラック１５に付与する手段は、上述のような電動アシストユニット１７に限られるものではない。すなわち、上述の補正操舵トルクＴｃを発生する手段は、伝達比可変機構１６であってもよく、例えば伝達比可変機構１６の上流側等に配置される操舵反力（操舵ハンドルの手ごたえ）を送出する反力モータ等のトルク発生源であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による車両操舵装置を備えた車両の要部を示す概略構成図である。
【図２】図１の車両の直進時における偏向を抑制するためのルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１  車両、２Ｌ，２Ｒ  操舵輪、３  ディスクロータ、４  ナックル、５  ナックルアーム、６  ブレーキキャリパ、１０  車両操舵装置、１１  操舵ハンドル、１２  ステアリングシャフト、１４  操舵ギヤボックス、１５  ラック、１６  伝達比可変機構、１７  電動アシストユニット、１８  モータ、１９  タイロッド、２０  操舵ＥＣＵ、２１  操舵角センサ、２２  操舵トルクセンサ、２３  ＶＧＲＳ作動角センサ、２４  ＥＰＳトルクセンサ、２５  車輪速センサ、２６  ヨーレートセンサ。
【図１】
2007022170.tif 000003
【図２】
2007022170.tif 000004