(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵輪への操舵入力角と転舵可能輪に対する操舵出力角との比である舵角比を変更可能な車両用可変舵角比操舵装置であって、
操舵入力を入力するためにケーシングに回転可能に支持された入力軸と、
操舵出力を転舵可能輪に伝達するために前記ケーシングに回転可能に支持された出力軸と、
操舵回転力を前記出力軸に伝達するために前記入力軸と前記出力軸との間に設けられた舵角比変更手段と、
現在の走行レーンを逸脱することなく車両が横移動可能な距離を算出する最大横移動量算出手段と、
前記車両の横方向の移動量を予測する横方向移動量予測手段と、
前記舵角比変更手段により達成される舵角比を決定する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記最大横移動量算出手段によって算出された最大横移動量に対する前記横方向移動量予測手段による予測横方向移動量の比が大きくなるにつれて前記舵角比を増大することを特徴とする操舵装置。
【請求項２】
操舵輪への操舵入力角と転舵可能輪に対する操舵出力角との比である舵角比を変更可能な車両用可変舵角比操舵装置であって、
操舵入力を入力するためにケーシングに回転可能に支持された入力軸と、
操舵出力を転舵可能輪に伝達するために前記ケーシングに回転可能に支持された出力軸と、
操舵回転力を前記出力軸に伝達するために前記入力軸と前記出力軸との間に設けられた舵角比変更手段と、
現在の走行レーンに対する車両の目標位置を決定する目標位置決定手段と、
現在の車両の走行状態から当該車両の位置を予測するための車両位置予測手段と、
前記舵角比変更手段により達成される舵角比を決定する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記車両位置予測手段による予測車両位置が前記目標位置決定手段による目標車両位置からの変位が小さくなるにつれて前記舵角比を増大することを特徴とする操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操向車輪の転舵角度に対する操舵輪の操舵角度の割合、すなわち舵角比を変化させることのできる車両用可変舵角比操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、自動車用操舵装置において、操作性の向上を目的とする手段の１つとして、舵角比を可変にした機構を設けたものがある。そのような舵角比可変機構によれば、低速域又は大舵角域では、操舵に要する力を低減し、高速域又は小舵角域では、走行安定性を高めることができる。このような舵角比可変機構は、通常、大舵角域では、舵角比を小さく、即ち操舵輪の与えられた回転角に対して、操向車輪の転舵角が比較的大きくなるようにし、小舵角域では、舵角比を大きく、即ち操舵輪の与えられた回転角に対して、操向車輪の転舵角が比較的小さくなるようにしている。このようにして、通常転舵角が小さい高速域では転舵角を正確に制御し、転舵角が大きくなり得る低速域では迅速な転舵を可能とすることにより、あらゆる車速に於いて車両の取扱い性を改善することができる。このような車両用可変舵角比操舵装置が、例えば同一出願人による特開平７−２５７４０６号により提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発明者の知見によれば、上記車両用可変舵角比操舵装置に於いて、更に、特定の条件下で舵角比を変更すると車両の取扱い性を一層改善することができる。例えば、特に積雪面、凍結路面、ウェット路面等、摩擦係数の小さい路面において、操舵輪の切り過ぎを抑制するために、舵角比を増大させると良い。
【０００４】
このような発明者の知見に鑑み、本発明の主な目的は、車両の取扱い性を一層改善することができる可変舵角比操舵装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、操舵輪の切り過ぎを抑制したい状況に於いて、車両の制御に要する運転者の負担を軽減し得るような可変舵角比操舵装置を提供することにある。
【０００５】
【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、操舵輪への操舵入力角と転舵可能輪に対する操舵出力角との比である舵角比を変更可能な車両用可変舵角比操舵装置であって、操舵入力を入力するためにケーシングに回転可能に支持された入力軸と、操舵出力を転舵可能輪に伝達するために前記ケーシングに回転可能に支持された出力軸と、操舵回転力を前記出力軸に伝達するために前記入力軸と前記出力軸との間に設けられた舵角比変更手段と、現在の走行レーンを逸脱することなく車両が横移動可能な距離を算出する最大横移動量算出手段と、前記車両の横方向の移動量を予測する横方向移動量予測手段と、前記舵角比変更手段により達成される舵角比を決定する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記最大横移動量算出手段によって算出された最大横移動量に対する前記横方向移動量予測手段による予測横方向移動量の比が大きくなるにつれて前記舵角比を増大することを特徴とする操舵装置を提供することにより達成される。
【０００７】
最大横移動量算出手段は、現在の走行レーンに対する車両の横方向位置を検出するＣＣＤカメラなどの手段によって現在の走行レーンを逸脱することなく車両が横移動可能な距離を算出し、横方向移動量予測手段は、操舵角及び車速等から車両の横方向の移動量を予測し、車両が目標となる走行軌跡から偏移或いは逸脱しようとしている場合には、舵角比を増大させ、そのような傾向を抑制することができる。このようにして、車両が意に反して走行レーンから逸脱する事態を回避することができる
【０００８】
同様の目的は、例えば、車両の前方の道路の形状などから決定される車両の目標位置を、操舵角及び車速等から予測される車両位置を比較し、現在の操舵角では、目標となる走行軌跡から逸脱することが予想される場合にも、操向車輪の転舵角を抑制するのが望ましい。
【００１０】
【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。
【００１１】
図１は、本発明が適用された自動車用操舵装置に用いられるラック＆ピニオン機構の概略を示す図である。図１においては、操舵輪１に一体結合された操舵軸２に対し、自在継手３を有する連結軸４を介して直結されたピニオン５の回転運動（β）を、ピニオン５に噛合したラック６の直線運動（Ｌ）に変換し、ラック６の直線運動を、タイロッド７及びナックルアーム８を介して前輪９の転舵運動（θ）に変換するようになっている。
【００１２】
また、図２〜図４は、本発明が適用された自動車用操舵装置の図１におけるＶで示される部分のものであり、図２に於ては図示されていない操舵輪１に連結される入力軸１１は、玉軸受１２を介して上部ケーシング１３ａに回動自在に支持された支持部材１４の偏心位置に、球軸受１５を介して回転自在に支持されている。この入力軸１１の下部ケーシング１３ｂ内に突入した下端部には、拡開するＣ字形をなすカプリング部材１６が形成されており、その両側部に於いて、１対の傾斜した内側面２３が画定されている。
【００１３】
操舵輪１の回転運動を直線運動に変換するべく、ラック６に噛合したピニオン５に一体形成された出力軸１７は、一対の玉軸受１８ａ・１８ｂを介して下部ケーシング１３ｂに回動自在に支持されている。出力軸１７の上端の中心から偏心した位置に中間軸１９が突設され、下部ケーシング１３ｂ内に突入した入力軸１１のカプリング部材１６の内部に受容され、かつ出力軸１７に対して平行に延在している。この中間軸１９と、上記入力軸１１に一体形成されたカプリング部材１６との間が、平型ニードル軸受２０を介在させたスライダ２１と、円錐ころ軸受２２とを介して互いに連結されている。スライダ２１は、底の開かれた箱状をなし、その側壁が下向きに拡開している。ニードル軸受２０は、スライダ２１の互いに対向する傾斜側壁の外面上に配置され、これらの側壁は、カプリング部材１６の傾斜内側面２３と平行をなす。
【００１４】
このようにして、一対の平型ニードル軸受２０を備えたカプリング部材１６の下面には、下方が拡開した傾斜内側面２３により画定された溝内に受容され、入力軸１１の軸線に対して直交する方向に自由に摺動し得る。またスライダ２１の上壁の中心部には、円錐ころ軸受２２を介して相対回動可能なように、中間軸１９を受容する開口が設けられている。
【００１５】
入力軸１１と上部ケーシング１３ａ間には、可撓性の筒状部を有するシール部材３６が設けられており、これによって装置内の気密を保持すると同時に、出力軸１７に対して入力軸１１が偏心していることによるケーシング１３に対する横方向の運動を許容するようになっている。
【００１６】
下部ケーシング１３ｂの底部に設けられた軸線方向ねじ孔にはアジャストねじ２４が螺着され、該アジャストねじは、出力軸１７の下端を支持する玉軸受１８ｂのアウタレースに当接している。このアジャストねじ２４を適宜に締め込むことにより、ピニオン５が軸線方向に押圧され、カプリング部材１６を介した入力軸１１と出力軸１７間に適度なプリロードが与えられる。これによってカプリング部材１６、ニードル軸受２０及びスライダ２１からなるカプリングアセンブリのがたを除去して連結剛性を向上させることができる。
【００１７】
図４に良く示されるように、支持部材１４の外周部の一部には、扇形の部分的ウォームホイル２５が形成されている。このウォームホイル２５には、ウォーム減速機構２６を介したモータ２７にて駆動されるウォーム２８が噛合しており、支持部材１４に対して所定の角度範囲に渡る回動運動を与えることができるようになっている。なお、このウォーム２８は、偏心カムを応用したバックラッシュ除去部材２９を介して上部ケーシング１３ａに支持されており、バックラッシュ除去部材２９の端部に設けられた六角孔３０に六角棒レンチを係合させてこれを上部ケーシング１３ａに対して回動させることにより、その軸心が移動してウォームホイル２５との噛み合い隙間が変化するようになっている。上部ケーシング１３ａに設けられた開口に嵌入しているゴム又は樹脂製のキャップを取り外すことにより、バックラッシュ除去部材２９を暴露し、六角孔３０へのアクセスを可能にすることができる。また、このウォーム２８の軸心の移動を許容するために、ウォーム２８とウォーム減速機構２６との間は、オルダム継手３１を介して連結されている。
【００１８】
上部ケーシング１３ａには、支持部材１４の上面に突設されたピン３２に係合して支持部材１４の回動角度を検出するために、差動トランス等からなる変位センサ３３が取付けられている。また、車両の適所には、車速Ｖを検出するための車速センサ３４が取付けられている。本装置は、変位センサ３３が発する支持部材１４の回動量、即ちこれに支持された入力軸１１の出力軸１７に対する偏心量信号と、車速センサ３４が発する走行速度信号とを制御装置３５に入力し、走行速度に対応して設定された目標偏心量と変位センサ３３からの実偏心量とを一致させるように、フィードバック制御にてモータ２７の制御が行われる。また、制御装置３５には、操舵角αを検出する舵角センサ３６から出力信号が入力するようになっている。
【００１９】
このようにして構成された可変ギア比操舵装置の作動原理について以下に説明する。図２から図４に示されるように、支持部材１４が入力軸１１に対して偏心していることから、支持部材１４の回転に伴い、入力軸１１の軸心がＡ0〜Ａ2により示される範囲を移動する。このように、入力軸１１と出力軸１７との間の偏心量ａを適宜変更することにより、以下に説明するように、入力軸１１及び出力軸１７の回転角の間に或る差を生じさせることができる。入力軸１１の軸心と出力軸１７の軸心との間の偏心量ａを、ａ０〜ａ２（０＝ａ０＜ａ１＜ａ２）により示される範囲に渡って連続的に変化させることにより、出力軸１７の回動角（出力角＝β）に対する入力軸１１の回動角（入力角＝α）の比（α／β）、即ち、舵角比を連続的に変化させることができる。
【００２０】
次に、図５を参照して、入力角と出力角との関係を説明する。ここで、入力軸１１の回転中心をＡ、出力軸１７の回転中心をＢ、入力軸１１と中間軸１９との間の作用点をＣとし、ＢＣ間寸法をｂ、入力軸１１と出力軸１７との間の偏位量（ＡＢ間寸法）をａ、入力軸１１の回転角度（操舵輪操舵角）をα、出力軸１７の回転角度（ピニオン回転角）をβとする。入力軸１１を角度α回動させたときの入力軸１１と出力軸１７との間の作用点の位置をＰとする。
ＡＰ・ｓｉｎα ＝ ｂ・ｓｉｎβ
ＡＰ・ｃｏｓα ＋ ａ ＝ ｂ・ｃｏｓβ
であるから、
ｔａｎα ＝ｂ・ｓｉｎβ／（ｂ・ｃｏｓβ−ａ）
即ち、
α＝ｔａｎ-1（ｂ・ｓｉｎβ／ｂ・ｃｏｓβ−ａ）
が得られる。
【００２１】
入力軸１１を点Ａの回りに角度α回転させると、中間軸１９は、入力軸１１のカプリング部材１６のスライダ２１とのクランク係合により、出力軸１７の軸心即ち点Ｂの回りで角度β回転する。図５から明らかなように、入力角αがα1に増大し、出力角βがβ1に増大すると、作用点がＱに移動し、以下に詳しく説明するように、与えられた入力角の増分に対する出力角の増分が増大する。ここで支持部材１４を回動させ、出力軸１７の軸心が点Ａ0にあり、点Ａ及びＢが一致した、即ち入力軸１１と出力軸１７とが互いに整合した状態にすると、これらは互いに同一の角度、即ち一体的に回動する。この関係が、図６の一点鎖線ａ0により示されている。
【００２２】
支持部材１４を回動させ、入力軸１１の軸心が中間位置に達し、点Ａ及びＢが、図５に示される一般的な位置にある状態では、出力角βは、入力角αとともに、図６の太い実線ａ1により示されるように変化する。即ち、与えられた入力角αの増分に対する出力角βの変化は、低速域で小さく、入力角αが増大するにつれて増大する。車速が増大し、支持部材１４を更に回動させると、入力軸１１と出力軸１７との間の偏心量が最大化し（点Ａ及びＢ間の距離が最大化し）、図６の細い実線ａ2により示されるように、このような傾向が一層顕著となる。
【００２３】
このようにして、低速域では操舵輪の操舵角度αに対するラックストロークＬを在来の操舵装置に比して大きく設定して、より一層敏感（シャープ）な特性を実現でき、高速域では操舵輪の操舵角度αに対するラックストロークＬを在来の操舵装置に比して小さくしてより一層鈍感（安定）な特性を実現できる。極端な低速域は別として、与えられた車速に於いて、入力角が小さいときは、入力角の増分に対する出力角の増分が小さく、入力角の増大に伴い、入力角の増分に対する出力角の増分が漸進的に増大する。入力操舵角とラックストロークとの関係は、車速に応じて、図７の太い実線の曲線により示される範囲に渡って変化させることができる。要するに、本発明によれば、一般的に選択される最大操舵角（実用操舵角）と車速との関係を、図８の太い実線の曲線（ｙ）により示されるように、細い実線の曲線（ｘ）により示される固定 舵角比操舵装置に於ける対応する関係に比較して、平坦にすることができる。
【００２４】
本発明の第１の実施例によれば、制御装置３５は、路面の摩擦係数μに応答する。このような、制御装置３５の追加の作動態様の特徴を、図９について以下に説明する。
【００２５】
制御装置３５は、通常所定のプログラムに従って作動するマイクロプロセッサからなり、路面状態推定手段４１、舵角比算出手段４２或いは舵角比実行手段４３などの機能手段を備えている。路面状態推定手段４１は、任意の公知の方法により路面の摩擦係数μを推定し、推定された路面摩擦係数μを舵角比算出手段４２に供給し、舵角比算出手段４２は、車速センサからの車速Ｖとステアリング舵角である操舵角αとに基づき基準舵角比指令値Ｋ及び、推定された路面摩擦係数μに基づき基準舵角比指令値Ｋを修正舵角比指令値Ｋ＊に変更するための修正係数Ｒを算出する。舵角比実行手段４３はモータ２７を駆動し、修正舵角比指令値Ｋ＊を実現する。
【００２６】
通常、路面摩擦係数μが比較的小さい場合には、過度な転舵を回避するために、舵角比を大きくするのが望ましい。舵角比算出手段４２には、図１０に示されるように、修正舵角比指令値Ｋ＊を得るために基準舵角比指令値Ｋに乗じられるべき修正係数Ｒを、路面摩擦係数μの関数として与える修正係数マップＭ１が組み込まれている。図１０に示されるように、修正係数Ｒは、最小値１を有し、路面摩擦係数μの減少とともに増大する。
【００２７】
路面摩擦係数μの推定方法については、同一出願人の特開平９−０５８５１４号、同９−２８１０３０等を参照されたい。ここで、上記路面状態推定値μの求め方の一例を以下に示す。
【００２８】
路面状態推定値μは、タイヤのコーナリングパワーＣｐとの間に、ＦＩＡＬＡの式（第２項まで）から、以下のように表される関係がある。
Ｃｐ＝Ｓｃ（１−０．０１６６Ｓｃ／μＷ）
但し、Ｓｃ：コーナリングスティフネス
μ：路面状態推定値
Ｗ：接地荷重
【００２９】
したがって、タイヤのコーナリングパワーＣｐは、図１１に示すように、路面状態推定値μが低いほど減少するので、ラック／ピニオン式操舵装置の場合、同一舵角でのラック軸力Ｆｒは、路面状態推定値μの低下に応じて小さくなる。従って路面状態推定値μは、前輪舵角δに対する実ラック軸反力Ｆｒｃと、車両の設計値や実験による計測値の同定結果に基づいて内部モデルとして予め設定された基準ラック軸反力Ｆｒｍとを比較すれば推定できる。
【００３０】
即ち、路面状態推定値μが低いほどタイヤのコーナリングパワーＣｐが減少する（図１１参照）ので、ラック／ピニオン式の操舵装置の場合、同一舵角での路面から受けるラック軸反力は、路面状態推定値μの低下に応じて小さくなる。従って、前輪舵角並びにラック軸反力を実測し、前輪舵角に対する実ラック軸反力と、予め内部モデルとして設定された基準ラック軸反力とを比較すれば、路面状態推定値μを推定することができる。
【００３１】
なお、電動操舵力補助装置を用いた場合には、路面とタイヤ間の摩擦係数を、例えば装置に組み込まれた軸線方向力センサの出力信号を基に推定することができる。
【００３２】
次に、実ラック軸反力Ｆｒｃの比較基準となる内部モデルは、以下のようにして設定する。図１２に示すように、操舵輪から入力された舵角αは、ピニオンとの伝達比Ｎｐを介してラック軸のストローク量に変換される。このラック軸のストローク量に応じて前輪横すべり角γが生ずる。ここでラック軸のストローク量に対する前輪横すべり角γの伝達関数Ｇβ（ｓ）は、路面状態推定値μの変化に伴うスタビリティファクタの変化によって変化する。
【００３３】
前輪横すべり角γにコーナリングパワーＣｐとトレールζ（キャスタトレール＋ニューマチックトレール）とをかけることにより、キングピン回りのモーメントが得られる。ここでコーナリングパワーＣｐ及びニューマチックトレールは、路面状態推定値μおよび接地荷重Ｗによって変化する。キングピン回りのモーメントを、タイヤ回転中心とラック軸中心間距離、即ちナックルアーム長ｒkで割ることで、モデルラック軸反力Ｆｒｍが得られる。
【００３４】
以上から、操舵輪舵角αに対するモデルラック軸反力Ｆｒｍの応答は、各諸元に基づく計算結果、或いは実車計測値からの同定結果から導き出した１つの伝達関数Ｇf（ｓ）をもって記述可能であることが分かる。
【００３５】
上記のようにして求めた実ラック軸反力値Ｆｒｃおよびモデルラック軸反力値Ｆｒｍから、操舵輪舵角αの増加Δαに対する実並びにモデルラック軸反力の増加量を求め（図１３参照）、車両の応答が線形に近似した舵角範囲内に於いて、実ラック軸反力増加率ΔＦｒｃ／Δαと、モデルラック軸反力増加率ΔＦｒｍ／Δαとの比ΔＦｒｃ／ΔＦｒｍから、予め設定された路面状態推定値判定マップ（図１４）を参照して路面状態推定値μを推定することができる。
【００３６】
そして、舵角比算出手段４２では、車速Ｖ及び操舵角αに基づいて安定したコーナリングを行い得る基準舵角比指令値Ｋを算出すると共に、路面状態推定値μに基づいて舵角比マップＭ１から路面状態に応じた基準舵角比の補正値としての修正係数Ｒを求め、両者を掛け合わせて修正舵角比指令値Ｋ＊を算出する。したがって、路面μを考慮した舵角比（ギア比）でもって操舵でき、雪上走行などの低い路面μの状態において操舵を切り過ぎてしまうことを抑制し得る。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施例として、前輪横力使用率（余裕）に応じて舵角比を変化させる制御について、図１５のブロック図を参照して以下に示す。なお、図１５において前記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００３８】
本制御にあっては、前記と同様の路面状態推定手段４１からの路面状態推定値μが等価摩擦円設定手段４５に入力し、その等価摩擦円設定手段４５からの等価摩擦円データを横力使用率算出手段４６に入力する。等価摩擦円の設定については、路面状態推定値μに基づき等価摩擦円を設定するが、等価摩擦円（楕円）の形状は、予め記憶された複数の等価摩擦円のデータから選択される。
【００３９】
横力使用率算出手段４６には、例えば車速と吸気管負圧との関係から求めた駆動力、並びにブレーキ液圧から求めた制動力に基づいて算出した前輪の前後力Ｆｘと、図示されないラック軸力検出手段によるラック軸力および前輪舵角に基づいて算出された前輪横力（コーナリングフォース）Ｆｙとが入力している。
【００４０】
横力使用率算出手段４６では、上記各入力データに基づいて前輪横力使用率ξを算出して舵角比算出手段４７に出力している。この前輪横力使用率ξの算出については次のようにして求め得る。すなわち、設定された等価摩擦円によってタイヤが発生する最大摩擦力を算出でき、前後力による摩擦力使用分を差し引くことによって、最大発生横力を求めることができる。この最大発生横力に対する横力の比を横力使用率として設定する。
【００４１】
前記と同様に、舵角比算出手段４７には車速Ｖと操舵角αとが入力しており、車速Ｖ及び操舵角αに基づき舵角比指令値Ｋを算出し、前輪横力使用率ξに基づき、基準舵角比指令値Ｋを修正舵角比指令値Ｋ＊に変換する修正係数Ｒを算出し、得られた修正舵角比指令値Ｋ＊を舵角比実行手段４３に出力し、車速に基づき、かつ前輪横力使用率ξを考慮して前輪９を転舵する。舵角比算出手段４７には、図１６に示されるように、前輪横力使用率ξが１に近付くに連れて、即ち前輪横力の余裕が小さくなるのに従って、修正係数Ｒが大きく増大するように設定された舵角比マップＭ２が組み込まれている。このように、前輪横力使用率ξが１に近付くに連れて、即ち前輪横力の余裕が小さくなるのに従って、舵角比を増大させることにより、前輪横力使用率ξが１を超えるのを回避することができる。前輪横力使用率ξの代わりに、横Ｇセンサを設けて検出した横Ｇに基づいて算出した横Ｇ使用率を用いても同様に制御可能である。
【００４２】
本発明の第３の実施例によれば、制御装置は、走行レーンに対する車両の位置に応答する。本制御を行うために、車両の運転席の上部のルームミラー近傍にＣＣＤカメラを取り付けておき、車両前方の道路を単眼視し、その画像を処理することによって本制御における道路形状の対象となる走行車線を抽出し、その画像データから車線内に於ける自車の位置並びに方向を判別する。本制御要領について、図１７の車両走行説明図及び図１８のブロック図を参照して以下に示す。
【００４３】
まず、道路形状検出手段５１で、前記したＣＣＤカメラにより撮影した車両進行方向の道路形状を通常の画像処理を行って、本制御における道路形状の検出対象としての車線ＲＬを抽出する。その道路形状（車線ＲＬ）の情報は、最大横移動量算出手段５２に入力される。ＣＣＤカメラに代えて、地図情報を備えたＧＰＳその他のナビゲーションシステムを用いることもできる。
【００４４】
最大横移動量算出手段５２では、車両Ｗが左右の両車線ＲＬ内に留まるために可能な横移動範囲を求める。なお、横移動範囲については車両Ｗの左右両側が対象となるが、図１７における右側について示し、左側については同様であることから省略する。この最大横移動量算出手段５２では、上記道路形状の検出値から、車両Ｗの右端とその右側の車線ＲＬとの間の距離を算出し、それを最大横移動量Ｓmaxとして、舵角比算出手段５３に出力する。
【００４５】
また、横移動量予測値算出手段５４にて、ｔ秒後の車両Ｗ（図１７の想像線）の横移動量予測値Ｓexpを求め、舵角比算出手段５３に出力する。この横移動量予測値Ｓexpの算出は、車速Ｖ及び転舵角θの検出値から可能である。なお、時間ｔは、車速及び車両特性に応じて設定するが、例えば１秒前後に設定すると良い。
【００４６】
舵角比算出手段５３では、車速Ｖ及び転舵角θに基づき基準舵角比指令値Ｋを算出し、それに修正係数Ｒを乗じる。修正係数Ｒを選択するためのパラメータは、上記最大横移動量Ｓmaxと横移動量予測値Ｓexpとの比に基づく。この場合、図１９に示されるように、そのためのマップＭ3は、この比が１に近づくにつれて、修正係数Ｒを漸進的に増大させるように設定される。
【００４７】
このように、レーン区画線と車両と間の間隔に対する、予想される車両の横方向の変位の比が増大するにつれて舵角比を増大させることにより、車両が走行レーンから逸脱するのが防止される。これは、車両に走行レーン内に留まろうとする傾向を与えるもので、運転者は、従来の車両に比較して、少ない労力で走行レーンを維持できることを意味する。
【００４８】
図２０及び２１に示された第４の実施例によって、同様の目的を、やや異なる構成により達成することができる。先ず、ＣＣＤカメラ等により車両の前方を監視し、ｔ秒後の車両の目標横位置Ｐtar（車線ＲＬに対する横方向の距離であって良い）をもとめ。これを、車速Ｖ及び転舵角θの検出値から算出されるｔ秒後の車両の横方向位置予測値Ｐexpと比較する。舵角比算出手段５３は、車速Ｖ及び転舵角θに基づき基準舵角比指令値Ｋを算出し、それに修正係数Ｒを乗じる。修正係数Ｒを選択するためのパラメータは、上記目標横位置Ｐtarと横方向位置予測値Ｐexpとの間の偏差に基づく。この場合、図２２に示されるように、マップは、この偏差が小さくなるにつれて、修正係数Ｒを漸進的に増大させるように設定される。この場合も、車両が走行レーンから逸脱することが予想される場合に舵角比を増大させることにより、車両が走行レーンから逸脱するのが防止される。これは、車両に走行レーン内に留まろうとする傾向を与えるもので、運転者は、従来の車両に比較して、少ない労力で走行レーンを維持できることを意味する。
【００４９】
【発明の効果】
このように本発明によれば、与えられた道路条件に対する車両の状態に応じて舵角比を制御することから、例えば、低い路面μの状態で走行する場合には舵角比を大きくし、通常の舵角比のままで操舵すると操向車輪を転舵し過ぎてしまう虞れを解消することができる。また、操向車輪の横力使用率の増大に応じて舵角比を増大させて、切り過ぎを防止したり、車線までの最大横移動量に対する所定時間後における横移動量予測値の比率の増大に応じて舵角比を増大させたり、横移動量予測値と所定時間後における横移動量実測値との偏差の減少に応じて舵角比を増大させることにより、車線からの逸脱を抑制することができ、運転者に対する車両制御上の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された車両操舵装置の概略構成図。
【図２】本発明が適用された可変ギア比操舵装置の構成を示す断面図。
【図３】軸部の分解斜視図。
【図４】図２のIV−IV線に沿う断面図。
【図５】本可変ギア比操舵装置の作動原理を説明するための説明図。
【図６】本可変ギア比操舵装置の舵角比特性線図。
【図７】舵角比特性線図。
【図８】走行速度とハンドル回転角の関係を示すグラフ。
【図９】本発明の第１実施例に於ける路面μの状態に応じた制御のブロック図。
【図１０】舵角比算出手段４２での制御要領を示す図。
【図１１】コーナリングパワーと路面摩擦係数との関係線図。
【図１２】内部モデルの設定に関わるフロー図。
【図１３】舵角量に対する車両状態量の増加線図。
【図１４】路面摩擦係数の判定マップ。
【図１５】本発明の第２実施例に於ける前輪横力使用率に応じて舵角比を変化させる制御のブロック図。
【図１６】舵角比算出手段４７での制御要領を示す図。
【図１７】本発明の第３実施例に於ける車両走行説明図。
【図１８】車線逸脱抑制制御を行うためのブロック図。
【図１９】舵角比算出手段５３での制御要領を示す図。
【図２０】本発明の第４実施例に於ける車両走行説明図。
【図２１】車線逸脱抑制制御を行うためのブロック図。
【図２２】舵角比算出手段５３での制御要領を示す図。
【符号の説明】
１  操舵輪
１１  入力軸
１３ａ  上部ケーシング
１３ｂ  下部ケーシング
１４  支持部材
１６  カプリング部材
１７  出力軸
１９  中間軸
３５  制御装置
４１  路面状態推定手段
４２  舵角比算出手段
４３  舵角比実行手段
４４  車両
４５  等価摩擦円設定手段
４６  横力使用率算出手段
４７  舵角比算出手段
５１  道路形状検出手段
５２  最大横移動量算出手段
５３  舵角比算出手段
５４  横移動量予測値算出手段
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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