(57)【要約】【課題】操舵系にゴム等の弾性材よりなるブッシュが組み込まれていても広い操舵域に亙ってステアリングホイール操舵角に対する操舵前輪の操舵角の実効伝達比を線型的に安定した値とする車輌用操舵制御装置を提供する。【解決手段】操舵前輪のタイヤ横滑り角がその増大に伴ってセルフアライニングトルクを増大させる領域にあるときに対比して操舵前輪のタイヤ横滑り角がその増大に伴ってセルフアライニングトルクを減少させる領域にあるときステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を低減する操舵伝達比制御手段を車輌用操舵制御装置に組み込む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵前輪の操舵角を求める手段と、操舵前輪のタイヤ横滑り角を求める手段と、ステアリングホイールの操舵角を求める手段と、ステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を可変に制御する操舵伝達比制御手段とを備え、前記操舵伝達比制御手段は操舵前輪のタイヤ横滑り角がその増大に伴ってセルフアライニングトルクを増大させる領域にあるときに対比して操舵前輪のタイヤ横滑り角がその増大に伴ってセルフアライニングトルクを減少させる領域にあるときステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を低減するようになっていることを特徴とする車輌用操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輌用操舵制御装置に係り、特にセルフアライニングトルクを考慮した車輌用操舵制御装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールの回動により前輪を操舵する車輌の操舵走行に於いては、路面に対する前輪のタイヤの滑り状態の変化によりステアリングホイールの回動に対し車輌が回頭する操舵特性が変化する。路面に対する前輪タイヤの滑りがタイヤの温度に影響されることに着目し、タイヤの温度をサーモカメラにより検出し、タイヤに作用する横力とタイヤ滑り角の間の関係をタイヤ温度に基づいて修正することにより操舵特性の向上を図ることが、下記の特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６-１４２８９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
路面に対する前輪タイヤの滑りが操舵特性に与える影響に関与する他の一つのパラメータとして、セルフアライニングトルクがある。旋回走行に際して前輪はその回転軸線に垂直な回転面に対し旋回の外側へ向けてタイヤ横滑り角と称される角度だけ偏向して進行しつつ路面から旋回の内側へ向かうコーナリングフォースを受けるが、操舵前輪の懸架には、操舵走行の安定を図るためのキャスター角が付されており、コーナリングフォースが作用する前輪の接地点は前輪の操舵軸より後方に位置しているので、前輪には接地点の操舵軸からの偏倚に基づいて前輪の操舵を戻そうとするセルフアライニングトルクが作用する。かかるセルフアライニングトルクは、添付の図１に示す如く当初はタイヤ横滑り角の増大に略比例して増大するが、タイヤ横滑り角が３〜５度程度の値を越えると、それ以上のタイヤ横滑り角の増大に連れて減小する。
【０００５】
車輌の操舵系にはゴム等の弾性材よりなるブッシュが組み込まれており、ステアリングホイールから操舵前輪に至る操舵力伝達系には僅かながら弾性的遊びがあるので、ステアリングホイール操舵角に対する操舵前輪の操舵角の機構上の伝達比が一定に定められていると、ブッシュ撓み下の該伝達比は、添付の図２に示す如く、タイヤ横滑り角の増大に対しセルフアライニングトルクが増大するときの該伝達比に比してタイヤ横滑り角の増大に対しセルフアライニングトルクが減小するときの該伝達比が大きくなる非線形性を呈し、操舵の安定感が損なわれる。尚、車輌の操舵装置に関しては、ステアリングホイールの回動角を操舵輪の偏向角で除した比が操舵系のギア比と称されることが多いようであるが、本願に於ける上記の伝達比はそのような操舵系のギア比の逆数に相当する。
【０００６】
本発明は、上記の事項に鑑み、操舵系にゴム等の弾性材よりなるブッシュが組み込まれていても広い操舵域に亙ってステアリングホイール操舵角に対する操舵前輪の操舵角の実効伝達比を線型的に安定した値とする車輌用操舵制御装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決すべく、本発明は、操舵前輪の操舵角を求める手段と、操舵前輪のタイヤ横滑り角を求める手段と、ステアリングホイールの操舵角を求める手段と、ステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を可変に制御する操舵伝達比制御手段とを備え、前記操舵伝達比制御手段は操舵前輪のタイヤ横滑り角がその増大に伴ってセルフアライニングトルクを増大させる領域にあるときに対比して操舵前輪のタイヤ横滑り角がその増大に伴ってセルフアライニングトルクを減少させる領域にあるときステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を低減するようになっていることを特徴とする車輌用操舵制御装置を提案するものである。
【０００８】
前記操舵伝達比制御手段は、操舵前輪のタイヤ横滑り角がその増大に伴ってセルフアライニングトルクを増大させる領域にあるときステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を所定の一定値に制御し、操舵前輪のタイヤ横滑り角がセルフアライニングトルクを最大にするタイヤ横滑り角臨界値を越えて増大したときステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を前記所定の一定値よりタイヤ横滑り角の前記臨界値を越える増分の大きさに比例する減分を減算した値に制御するようになっていてよい。
【発明の効果】
【０００９】
車輌の操舵制御装置が、操舵前輪の操舵角を求める手段と、操舵前輪のタイヤ横滑り角を求める手段と、ステアリングホイールの操舵角を求める手段と、ステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を可変に制御する操舵伝達比制御手段とを備え、前記操舵伝達比制御手段が操舵前輪のタイヤ横滑り角がその増大に伴ってセルフアライニングトルクを増大させる領域にあるときに対比して操舵前輪のタイヤ横滑り角がその増大に伴ってセルフアライニングトルクを減少させる領域にあるときステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を低減するようになっていれば、車輌の操舵系にゴム等の弾性材よりなるブッシュが組み込まれており、ステアリングホイール操舵角に対する操舵前輪の操舵角の機構上の伝達比が一定に定められていると、セルフアライニングトルクによるブッシュの撓みによりステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の実効伝達比が、添付の図２に示す如く、タイヤ横滑り角の増大に対しセルフアライニングトルクが増大するときの伝達比に比してタイヤ横滑り角の増大に対しセルフアライニングトルクが減小するときの伝達比が大きくなる非線形性を補正し、ステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の実効伝達比を線形化して、操舵の安定感を高めることができる。
【００１０】
前記操舵伝達比制御手段が、操舵前輪のタイヤ横滑り角がその増大に伴ってセルフアライニングトルクを増大させる領域にあるときステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を所定の一定値に制御し、操舵前輪のタイヤ横滑り角がセルフアライニングトルクを最大にするタイヤ横滑り角臨界値を越えて増大したときステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を前記所定の一定値よりタイヤ横滑り角の前記臨界値を越える増分の大きさに比例する減分を減算した値に制御するようになっていれば、操舵系にゴム等の弾性材よりなるブッシュが組み込まれていることに対し広い操舵域に亙ってステアリングホイール操舵角に対する操舵前輪の操舵角の実効伝達比を線型化することを、比例係数を２つの値の間で選択する簡単な２値比例制御により行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】タイヤ横滑り角に対するセルフアライニングトルクの変化の一般的傾向を示すグラフである。
【図２】ステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の機構上の伝達比が一定である場合のブッシュ撓みによる該伝達比の変化を示すグラフである。
【図３】タイロッドの移動に基づいて操舵前輪の操舵角を求める要領を示す図である。
【図４】本発明による車輌用操舵制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明による車輌用操舵制御装置の作動を一つの実施例について示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上記の如く、本発明による車輌用操舵制御装置は、
（１）操舵前輪の操舵角を求める手段と、
（２）操舵前輪のタイヤ横滑り角を求める手段と、
（３）ステアリングホイールの操舵角を求める手段と、
（４）ステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を可変に制御する操舵伝達比制御手段とを備え、
前記操舵伝達比制御手段は操舵前輪のタイヤ横滑り角がその増大に伴ってセルフアライニングトルクを増大させる領域にあるときに対比して操舵前輪のタイヤ横滑り角がその増大に伴ってセルフアライニングトルクを減少させる領域にあるときステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を低減するようになっているものである。
【００１３】
操舵前輪の操舵角は、タイロッド上に定められた計測点を車体の側に装着されたカメラにより視認する如き「タイロッド移動量検出手段」によりタイロッドの動きを検出し、図３に示す如きタイロッドとナックルアームの動きを幾何学的に解析する「前輪操舵角算出手段」により求められる。
【００１４】
操舵前輪のタイヤ横滑り角は、上記の要領にて求められた操舵前輪の操舵角と、「車体前後速度センサー」により検出された車体前後速度と、「車体横速度センサー」により検出された車体横速度と、「車体ヨーレートセンサー」により検出された車体ヨーレートと、前輪車軸と車体重心の間の距離とに基づいて「前輪タイヤ横滑り角算出手段」により以下の要領にて求められる。即ち、前輪の移動方向は、前輪の車体前後方向の移動速度に対する前輪の車体横方向の移動速度の比を正接（tangent）とする角度である。これは、「車体横速度センサー」により検出された車体横速度に「車体ヨーレートセンサー」により検出された車体ヨーレートと前輪車軸と車体重心の間の距離の積を加えた値を「車体前後速度センサー」により検出された車体前後速度にて除した商を正接とする角度であり、該商の逆正接（arctangent）の値として求まる。操舵前輪のタイヤ横滑り角は、この前輪の移動方向を示す角度が上記の「前輪操舵角算出手段」により求められた操舵前輪の操舵角に対して呈する差であり、操舵前輪の旋回外側に沿う角度である。
【００１５】
ステアリングホイールの操舵角は「操舵角センサー」により求められる。そして、操舵前輪のタイヤ横滑り角がその増大に伴ってセルフアライニングトルクを増大させる領域にあるときに対比して操舵前輪のタイヤ横滑り角がその増大に伴ってセルフアライニングトルクを減小させる領域にあるときステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を低減するよう、ステアリングホイールの操舵角に対する操舵前輪の操舵角の伝達比を可変に制御する制御は、「操舵伝達比制御手段」により、本発明の一つの実施例として、図５のフローチャートに示す如き要領により行われる。
【００１６】
図５に示す如く、制御が開始されると、ステップ（Ｓ）１０にて、操舵前輪のタイヤ横滑り角δfが算出される。
【００１７】
次いで、制御はステップ２０へ進み、δfが所定の臨界値δfcを越えたか否かが検出される。臨界値δfcは、タイヤ横滑り角の増大に対して図１に示す如く変化するセルフアライニングトルクが最大値に達すると予想されるタイヤ横滑り角の値である。セルフアライニングトルクが最大値に達するタイヤ横滑り角は、３〜５度程度であるが、タイヤの性状や路面の状態によって異なり、また同一の路面上に於ける同一のタイヤであっても、タイヤに掛かる荷重が増大すると幾分大きい値となる傾向を示すが、これらの諸条件を考慮して或る値に設定されてよい。答がノー（Ｎ）であれば、制御はステップ３０へ進み、フラグＦが０にリセットされ、制御はステップ４０へ進む。
【００１８】
ステップ４０に於いては、ステアリングホイール操舵角θsに対する前輪操舵角θfの伝達比が或る一定値に設定され、実効伝達比Rgがセルフアライニングトルクの作用の下に操舵系のブッシュが撓んだ状態で略一定のRg１となる制御が行われる。伝達比Rg1は図２のグラフで見てtan α1の値に相当する。前輪のタイヤ横滑り角δfがδfcを越えて増大しない運転が続く限り、制御はステップ１０、２０、３０、４０を経て繰り返される。
【００１９】
ステアリングホイールが大きく回動され、前輪のタイヤ横滑り角が増大して、ステップ２０の答がノーからイエス（Ｙ）の転ずると、制御はステップ５０へ進み、ここでフラグＦが１であるか否かが判断される。制御が始めてステップ５０に進んだときには、フラグＦは０にリセットされているので、答はノーであり、制御はステップ６０へ進み、その瞬間に於けるステアリング操舵角θsがθscとして記憶される。次いで制御はステップ７０へ進み、フラグＦは１にセットされるので、次回のフローからステップ５０に至った制御はステップ６０および７０をバイパスしてステップ８０へ進む。
【００２０】
ステップ８０に於いては、ステアリングホイール操舵角θsに対する前輪操舵角θfの実効伝達比RgがRg１-ΔR(θs-θsc)となるよう、θsc を越えるθs の増分の大きさに比例する減分を減算する制御が行われる。これは前輪のタイヤ横滑り角の増大に対しセルフアライニングトルクが減小に転じ、ブッシュの弾力の弾けによりステアリングホイール操舵角θsに対する前輪操舵角θfの伝達比Rgが図２のグラフで見てα２前後の角度にてRg１を越えて増大しようとする動きを相殺する制御である。ステアリングホイールの大きな回動が終り、前輪のタイヤ横滑り角が低下してステップ２０の答がイエスからノーに戻ると、制御は再びステップ３０へ進み、フラグＦが０にリセットされ、制御はステップ４０を経て行われるようになる。
【００２１】
以上に於いては、本発明を一つの実施例について詳細に説明したが、図示の実施例について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。
【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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