(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操向車輪を手動により転舵するための手動操舵手段と、該手動操舵手段に加えられた操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該操舵トルク検出手段の検出値に基づいて補助操舵トルクを決定する補助操舵トルク決定手段と、ヨーレイト及び／または横加速度を含む前記車両の挙動を検出する車両挙動検出手段と、前記車両挙動検出手段によって検出された検出値に基づいて補助反力トルクを決定する補助反力トルク決定手段と、前記操向車輪に補助操舵トルクを加えるための電動機と、前記補助操舵トルク決定手段により決定された補助操舵トルク値に前記補助反力トルク決定手段により決定された補助反力トルク値を加えた値をもって前記電動機を制御する制御手段とを有する車両用操舵装置に於いて、
人の操作により前記補助反力トルク決定手段からの前記補助反力トルク値を０にする、または前記補助反力トルク決定手段により決定された補助反力トルク値を前記補助操舵トルク値に加えないようにする反力オン／オフスイッチを設けたことを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用操舵装置、特に電動機によって補助操舵トルクを発生させる操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
運転者の操舵力を軽減するための所謂パワーステアリング装置として、例えば特公昭５０−３３５８４号公報に記載されたような形式のものが知られている。これは、ステアリングホイールの操舵力を電動機の出力トルクにて補助するように構成されたものであり、ステアリングホイールに運転者が加える操舵トルクの検出信号の増幅度を、車速や道路状況などの検出信号に応じて変化させることによって補助電動機の出力トルクを増減し、常に最適な操舵トルクが得られるようにしている。
【０００３】
ところで、走行中に車両が強い横風を受けたり、轍路を走行したりすると目標走行ラインから外れる向きに車両が偏向してしまうことがある。また、雪道などタイヤと路面との摩擦係数(μ)が低い路面（以下低μ路と称す）での走行時や低速走行時には路面反力が減少する。
【０００４】
上記した従来のパワーステアリング装置の場合、運転者が操舵して初めて電動機が補助操舵トルクを発生するものであるため、走行中に横風を受けることによって車両が偏向しても、電動機は補助操舵トルクを発生しない。従って、車両の偏向を抑えるためには、運転者自身がステアリングホイールを操作しなければならないが、他方で上記パワーステアリング装置は一般的に車両の横加速度並びにヨーレイトが大きくなるほど大きな操舵力を必要とするようになっているため、外乱による車両の偏向の場合には、それが大きいほど、修正に要する操舵トルクが大きなものとなるなどの不都合があった。
【０００５】
そこで、例えば特開平５−１０５１００号公報には、ヨーレイト、横加速度などの車両挙動を検出し、その検出値に基づいて補助反力トルク値を決定し、この補助反力トルク値と操舵トルク等の検出値に基づいて決定された補助操舵トルク値とに基づいて上記電動機の駆動トルクを制御するものが提案されている。
【０００６】
この構造によれば、横風や轍路走行などの外乱が車両に作用した際の偏向抑制性能を高め、車両の走行安定性を向上することができ、雪道などの低μ路や低速走行時にもステアリング操作負荷が軽減される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造は車両の前進時の偏向抑制性能、走行安定性向上を目的として適正な操舵反力トルクを発生させるものであるが、例えばサスペンションアライメントや左右のタイヤの空気圧が狂っている場合でもその影響による偏向を打ち消すように作用することから、それらの不具合を当該車両出荷時の検査者や運転者、整備担当者等が気付かず、車両の耐久性などが低下することが懸念される。また、検査方法によっては上記サスペンションアライメントの検査・調整がし難くなることも考えられる。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の不都合を改善するべく案出されたものであり、その主な目的は、通常時には、横風や轍路走行などの外乱が車両に作用した際の偏向抑制性能を高め、車両の走行安定性を向上することができ、雪道などの低μ路や低速走行時にもステアリング操作負荷が軽減されると共に車両の出荷時、整備時の検査・整備容易性をも損なうことのない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】
このような目的は、本発明によれば、車両の操向車輪を手動により転舵するための手動操舵手段と、該手動操舵手段に加えられた操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、該操舵トルク検出手段の検出値に基づいて補助操舵トルクを決定する補助操舵トルク決定手段と、ヨーレイト及び／または横加速度を含む前記車両の挙動を検出する車両挙動検出手段と、前記車両挙動検出手段によって検出された検出値に基づいて補助反力トルクを決定する補助反力トルク決定手段と、前記操向車輪に補助操舵トルクを加えるための電動機と、前記補助操舵トルク決定手段により決定された補助操舵トルク値に前記補助反力トルク決定手段により決定された補助反力トルク値を加えた値をもって前記電動機を制御する制御手段とを有する車両用操舵装置に於いて、人の操作により前記補助反力トルク決定手段からの前記補助反力トルク値を０にする、または前記補助反力トルク決定手段により決定された補助反力トルク値を前記補助操舵トルク値に加えないようにする反力オン／オフスイッチを設けたことを特徴とする車両用操舵装置を提供することによって達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１０】
図１に、本発明が適用された車両用操舵装置の概略構成を示す。この装置は、ステアリングホイール１に一体結合されたステアリングシャフト２に自在継手を有する連結軸３を介して連結されたピニオン４と、ピニオン４に噛合して車幅方向に往復動し得ると共にタイロッド５を介して操向車輪としての左右の前輪６のナックルアーム７にその両端が連結されたラック軸８とを有するラック・アンド・ピニオン機構からなる手動操舵手段を有している。また、ラック・アンド・ピニオン機構を介しての手動操舵力を軽減するための補助操舵力を発生するべく、電動パワーステアリング装置を構成する電動機９がラック軸８の中間部に同軸的に配設されている。
【００１１】
ラック・アンド・ピニオン機構のピニオン４の近傍にはステアリングホイール１の回転角から操舵角速度を検出するための操舵角速度検出手段としての操舵角速度センサ１１と、ピニオン４に作用する操舵トルクを検出するための操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ１２とが設けられている。また、車両のヨーレイト（ヨーイング角速度）に対応した信号を出力するための車両挙動検出手段としてのヨーレイトセンサ１５と、車両の走行速度に対応した信号を出力するための車速検出手段としての車速センサ１６とが設けられ、これらの検出値に基づいて電動機９の出力を制御するための制御装置としての操舵制御ユニット１７に接続されている。
【００１２】
図２に示されるように、上記した操舵制御ユニット１７内には、電動パワーステアリング装置としての通常の補助操舵トルクを演算するための補助操舵トルク決定手段１７ａと、車両の挙動を正常状態にする補助反力トルクを演算するための補助反力トルク決定手段１７ｂとが設けられている。
【００１３】
補助操舵トルク決定手段１７ａには、操舵角速度センサ１１・トルクセンサ１２・車速センサ１６の各検出信号が入力しており、それらの各検出信号に応じて通常のアシスト制御を行う補助操舵トルクが決定される。
【００１４】
補助反力トルク決定手段１７ｂには、車両挙動検出手段を構成する操舵角速度センサ１１・ヨーレイトセンサ１５・車速センサ１６の各検出信号が入力するようになっており、それらの各信号から後記するアルゴリズムによって補助反力トルクを求めるようになっている。また、補助反力トルク決定手段１７ｂには例えば車室内に設けられた反力オン／オフスイッチ１８が接続され、これをオフにすることにより、後記する補助反力トルク成分Ｔ1・Ｔ2を共に０として出力、またはこれらの出力を停止するようになっている。
【００１５】
また操舵制御ユニット１７内には、補助操舵トルク決定手段１７ａと補助反力決定手段１７ｂとから出力される各トルク値に応じて電動機９に対する目標電流を設定する目標電流決定手段１７ｃと、その目標電流に応じて電動機９に流す電流を制御する出力電流制御手段１７ｄとが設けられている。そして、出力電流制御手段１７ｄからの電流制御信号が、操舵制御ユニット１７と電動機９との間に設けられた駆動回路１９に入力され、該駆動回路１９から電動機９に対して駆動電流が供給されるようになっていると共に駆動回路１９と出力電流制御手段１７ｄとの間で出力電流のフィードバック制御が行われるようになっている。
【００１６】
操舵制御ユニット１７内の補助反力トルク決定手段１７ｂに於いては、図３のフローチャートに示す処理が所定の周期で繰り返し実行される。先ず、ステップ１に於いて、各センサの出力信号を読込み、ステップ２に於いて補助反力トルクＴＡを決定し、ステップ３に於いて目標補助反力トルク決定値を出力する。
【００１７】
この処理を図４〜図７を併せて参照して更に詳しく説明する。先ず上記ステップ１に於いては、図４のフローチャートに示すように、車速Ｖ（ステップ１１）、ハンドル角速度ω（ステップ１２）、ヨーレイトγ(ステップ１３）、横加速度をそれぞれ読み込む処理が行われる。
【００１８】
次に上記ステップ２に於いては、図５のフローチャートに示すように、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すような操舵角速度ω、ヨーレイトγのそれぞれをアドレスとし、車速Ｖごとに異なる特性に設定されている各データテーブルから、各成分についての補助反力トルクＴ1（ダンピングトルク成分）・Ｔ2（ヨーレイトトルク成分）を求め（ステップ２１、２２）、これら補助反力トルク成分Ｔ1・Ｔ2を加算する（ステップ２３）。
【００１９】
ここで、操舵角速度ωをアドレスとするデータテーブル（図７（ａ））、ヨーレイトγをアドレスとするデータテーブル（図７（ｂ））は、共に車速センサ１６からの検出信号、即ち車速に応じて異なるデータテーブルを切り替えて使用し、車速Ｖが大きいと、同じ操舵角速度ωまたはヨーレイトγでも大きな反力トルクが発生するようにしている。
一方、上記した反力オン／オフスイッチ１８をオフにすると、図７（ａ）、図７（ｂ）に太線Ｌ1、Ｌ2で示すように、操舵角速度ωまたはヨーレイトγの検出値に関わらず、Ｔ1（ダンピングトルク成分）・Ｔ2（ヨーレイトトルク成分）共に０となるようにしている。実際にはＴ1・Ｔ2を通常通り求め、その補助反力トルク決定手段１７ｂからの出力を回路的に、またはソフト的に停止しても良い。
【００２０】
更に、必要以上の補助反力トルクを排除するために操舵反力値ＴＡが最大値（Ｔｍａｘ）を超えているか否かを判断し、操舵反力値ＴＡが最大値を超えている場合は操舵反力値ＴＡを上記Ｔｍａｘとし、また、操舵反力値ＴＡが最大値（Ｔｍａｘ）を超えていない場合には、同様に操舵反力値ＴＡが負の最大値（−Ｔｍａｘ）を超えているか否か判断し、操舵反力値ＴＡが負の最大値を超えている場合には操舵反力値ＴＡを上記−Ｔｍａｘ値とするリミッタ処理（ステップ２４）を行い、補助反力トルク決定値ＴＡを決定する。
【００２１】
上記ステップ２の制御ブロック図は図６に示すとおりで、ステップ２１〜２４は図６の各ブロックに対応する。
【００２２】
このようにして決定された補助反力トルク決定値ＴＡは、別に求めた補助操舵トルク決定値と加算されて目標電流決定手段１７ｃにて目標電流値に変換され、出力される。
【００２３】
上記処理を行うことで、図８に示すように、前進時、横風を受けて車両２０が走行ライン２１から外れるようになった際には、このときの車両２０のヨーレイトγを検出し、これらヨーレイトγを打ち消す方向に、即ち、その時の車両２０の偏向を走行ライン２１に戻す向きに電動機９が駆動され、外乱に対して車両２０を常に直進走行させるように前輪６が自動的に操舵され、不整挙動を安定化させることができたり、轍のある路面、あるいは水溜まりのある路面を走行する場合にも、車両２０を直進させるように自動的に軌道修正が行われるなどの効果が得られる。
【００２４】
一方、上記した反力オン／オフスイッチ１８をオフにすると、上記したように操舵角速度ωまたはヨーレイトγの検出値に関わらず、両反力トルク成分Ｔ1・Ｔ2が共に０となり、即ち操舵反力値ＴＡ＝０となる。これにより、当該車両用操舵装置の組み込まれた車両の機械的な構造による直進性のみを確認したい場合、即ち出荷する際の検査時や整備時にサスペンションアライメントを検査・調整する場合などにはこのスイッチをオフにすれば良い。
【００２５】
尚、上記構成ではヨーレイトセンサ及び車速センサをもって車両挙動検出手段としたが、これに加えて横加速度センサを用いたり横加速度センサ及び車速センサのみをもって車両挙動検出手段としても同様の作用・効果が得られる。
【００２６】
【発明の効果】
このように本発明によれば、操舵トルク検出値に基づいて決定される補助操舵トルク値にヨーレイトを含む車両の挙動検出値に基づいて決定される補助反力トルク値を加えた値をもって電動機を制御して操向車輪に補助操舵トルクを加えることで、走行時には外乱による車両挙動の抑制効果、走行安定性、セルフアライニングトルクに相当するハンドル復元力が得られ、車両の検査時や整備時などには補助反力トルクを発生させないようにすることで、サスペンションアライメントの検査・調整、左右輪のタイヤ空気圧が異なる場合の発見等が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された車両用操舵装置を模式的に示す全体構成図。
【図２】同操舵装置の制御系の回路ブロック図。
【図３】同操舵装置の制御処理を示すフローチャート。
【図４】同操舵装置の制御処理を示すフローチャート。
【図５】同操舵装置の制御処理を示すフローチャート。
【図６】同操舵装置の制御系の回路ブロック図及び同制御処理に用いられるデータテーブル。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、同制御処理に用いられるデータテーブルの拡大図。
【図８】直進走行時に横風を受けた場合の車両の動きを示す模式図。
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  連結軸
４  ピニオン
５  タイロッド
６  前輪
７  ナックルアーム
８  ラック軸
９  電動機
１１  操舵角速度センサ
１２  トルクセンサ
１５  ヨーレイトセンサ
１６  車速センサ
１７  操舵制御ユニット
１７ａ  補助操舵トルク決定手段
１７ｂ  補助反力決定手段
１７ｃ  目標電流決定手段
１７ｄ  出力電流制御手段
１８  反力オン／オフスイッチ
１９  駆動回路
２０  車両
２１  直進走行ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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