(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が操作する操作部の操作量に対する、車輪を転舵させる転舵部の転舵量の比である伝達比を任意に変更可能な伝達比可変手段と、
車両状態または操作部の操作状態に応じて、前記伝達比の特性である伝達比特性を可変で設定可能な伝達比特性設定手段と、
少なくとも設定された伝達比特性に基づいて、前記伝達比可変手段に対し伝達比を変化させる制御指令を出力する伝達比制御手段と、
を備えた車両用操舵制御装置において、
前記伝達比特性設定手段は、操作量ゼロのとき転舵量ゼロとなる伝達比特性から一旦伝達比特性を変更し、その後再び元の伝達比特性へ戻すとき、操作量が減少している場合には、操作量に対する転舵量の傾きを増大させない伝達比特性を設定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項２】
運転者が操作する操作部の操作量に対する、車輪を転舵させる転舵部の転舵量の比である伝達比を任意に変更可能な伝達比可変手段と、
車両状態または操作部の操作状態に応じて、前記伝達比の特性である伝達比特性を可変で設定可能な伝達比特性設定手段と、
少なくとも設定された伝達比特性に基づいて、前記伝達比可変手段に対し伝達比を変化させる制御指令を出力する伝達比制御手段と、
を備えた車両用操舵制御装置において、
前記伝達比特性設定手段は、操作量ゼロのとき転舵量ゼロとなる伝達比特性から一旦伝達比特性を変更し、その後再び元の伝達比特性へ戻すとき、操作量が増加している場合には、変更した伝達比特性により設定された最終転舵量に、元の伝達比特性における前記最終転舵量と同一の転舵量からの特性を繋げた伝達比特性を設定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項３】
運転者が操作する操作部の操作量に対する、車輪を転舵させる転舵部の転舵量の比である伝達比を任意に変更可能な伝達比可変手段と、
車両状態または操作部の操作状態に応じて、前記伝達比の特性である伝達比特性を可変で設定可能な伝達比特性設定手段と、
少なくとも設定された伝達比特性に基づいて、前記伝達比可変手段に対し伝達比を変化させる制御指令を出力する伝達比制御手段と、
を備えた車両用操舵制御装置において、
前記伝達比特性設定手段は、操作量ゼロのとき転舵量ゼロとなる伝達比特性から一旦伝達比特性を変更し、その後再び元の伝達比特性へ戻すとき、
操作量が減少している場合には、操作量に対する転舵量の傾きを増大させない伝達比特性を設定し、
操作量が増加している場合には、変更した伝達比特性により設定された最終転舵量に、元の伝達比特性における前記最終転舵量と同一の転舵量からの特性を繋げた伝達比特性を設定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両状態または操作部の操作状態に応じて伝達比特性を可変で設定可能な伝達比特性設定手段を備えた車両用操舵制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来技術としては、例えば、車両に横方向のすべりを生じた際に、ステアリングホイールの操作量に対する転舵輪の転舵量の傾き（以下、ステアリングゲイン）を大きくすることにより、車両の立て直しをしやすくするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来から、運転者の運転負荷を低減するため、低速時はステアリングゲインを大きくして小回り時の操舵角を低減したり、高速時は安定性を向上させるためにステアリングゲインを小さくして転舵輪の転舵角を小さくしたりすることが有効であることなどから、車速に応じてステアリングゲインを可変にすることなどが実施されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２９１９３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にあっては、低速時にステアリングゲインを一旦大きくした後、再び元のステアリングゲインに戻したとき、ステアリングホイールの操舵角がゼロになっても転舵輪の転舵角がゼロにならない、いわゆる中立ずれが発生するという問題があった。
【０００６】
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、操作量に対する転舵量の傾きを変更したときの中立ずれを防止し、しかも滑らかな操作性が得られる車両用操舵制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、車両状態または操作部の操作状態に応じて伝達比特性を可変で設定可能な伝達比特性設定手段を備えた車両用操舵制御装置において、
前記伝達比特性設定手段は、操作量ゼロのとき転舵量ゼロとなる伝達比特性から一旦伝達比特性を変更し、その後再び元の伝達比特性へ戻すとき、操作量が減少している場合には、操作量に対する転舵量の傾きを増大させない伝達比特性を設定する手段とした。
【０００８】
【発明の効果】
よって、本発明の車両用操舵制御装置にあっては、変更した伝達比特性から操作量ゼロの際に転舵量ゼロとなる元の伝達比特性に繋げるため、操作量がゼロとなったとき確実に転舵量がゼロとなり、中立ずれの発生を防止できる。また、変更した伝達比特性と元の伝達比特性とを繋げる伝達比特性は、操作量に対する転舵量の傾きが増大しない特性であるため、一連の切り戻し操作中の操作が滑らかに実現できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用操舵制御装置を実現する実施の形態を、図面に示す第１実施例に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例の車両用操舵制御装置を示す全体システム図である。第１実施例の車両用操舵制御装置は、ステアリングホイール（操作部）１と、操舵角センサ２と、ステアリングコラム３と、ギヤ比可変手段（伝達比可変手段）４と、転舵角センサ５と、ステアリングギヤ６と、サイドロッド７と、転舵輪８と、車両状態検出手段９と、コントローラ（伝達比特性設定手段および伝達比制御手段）１０とから構成されている。
【００１１】
運転者がステアリングホイール１を操作したときの操舵角は、操舵角センサ２により検出され、コントローラ１０に伝えられる。コントローラ１０には車両状態検出手段９により検出された車速、ヨーレートなどの物理量と、転舵角センサ５からの転舵角も伝えられる。コントローラ１０では、これらの情報と、予めステアリングホイール１の操舵角に対する転舵輪の傾き（以下、ステアリングゲイン）が設定された基準ギヤ比特性（＝伝達比特性，図３(b)参照）に基づいて、ステアリングホイール１の操舵角に対する転舵輪８の転舵角の比であるギヤ比を算出し、このギヤ比を設定ギヤ比としてギヤ比可変手段４を制御する。
【００１２】
また、コントローラ１０は、運転者が急峻な操舵を行っているとき、設定ギヤ比のギヤ比特性を、基準ギヤ比特性から低ゲイン時のギヤ比特性（図４のL2参照）に切り替える制御を実施する。この低ゲイン時のギヤ比特性は、同じ操舵角において、ステアリングゲインが基準ギヤ比特性よりも小さくなるように設定されている。なお、運転者の急峻な操舵が終了した場合には、再び基準ギヤ比特性に基づいて設定ギヤ比が設定される。
【００１３】
次に、作用を説明する。
［ギヤ比特性設定制御処理］
図２は、第１実施例装置のコントローラ１０にて実行されるギヤ比特性設定制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。
【００１４】
ステップS201では、車両状態検出手段９および操舵角センサ２からの信号（車速Ｖ、ヨーレートψ’、操舵角θ）を入力し、ステップS202へ移行する。
【００１５】
ステップS202では、運転者が急峻な操舵を行っているかどうかを判定する。YESの場合はステップS208へ移行し、NOの場合はステップS203へ移行する。
【００１６】
このステップS202では、下記の何れか一つの条件に該当した場合には、運転者が急峻な操舵を行っていると判定する。
▲１▼ステアリングホイール１の操舵角θが周期的な動作を表し、その周期・振幅・継続時間が各々所定値以上で、かつ、車両が直進状態となる前記ステアリングホイール１の中立位置を含むような場合。
▲２▼車速Ｖと操舵角θと車両の運動モデルを用いて推定される推定ヨーレートψ#'と、計測された実ヨーレートψ’との差が所定値以上となった場合。
▲３▼計測された操舵角θに基づいて操舵角加速度θ’を算出し（操舵角加速度算出手段）、操舵角加速度θ’が所定値以上となった場合。
▲４▼車速Ｖと操舵角θと車両の運動モデルを用いて推定ヨー角加速度ψ#''を算出し（推定ヨー角加速度算出手段）、推定ヨー角加速度ψ#''が所定値以上となった場合。
▲５▼ヨーレート計測値に基づいてヨー角加速度ψ''を算出し、ヨー角加速度ψ''が所定値以上となった場合。
【００１７】
ステップS203では、低ゲイン時のギヤ比特性から基準ギヤ比特性へ切り替え中であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS204へ移行し、NOの場合にはステップS207へ移行する。
【００１８】
ステップS204では、ステアリングホイール１が切り戻し中であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS206へ移行し、NOの場合にはステップS205へ移行する。
【００１９】
ステップS205では、設定ギヤ比のギヤ比特性として、切り増し時のギヤ比特性を設定し、本制御を終了する。切り増し時のギヤ比特性は、低ゲイン時のギヤ比特性より設定された最終転舵角に、基準ギヤ比特性における最終転舵角と同一の転舵角からの特性を繋げた特性となるように設定する。
【００２０】
ステップS206では、設定ギヤ比のギヤ比特性として、切り戻し時のギヤ比特性を設定し、本制御を終了する。切り戻し時のギヤ比特性は、ステアリングゲインΔδ／Δθを増大させないような操舵角θと転舵角δの関係となるように設定されている。
【００２１】
ステップS207では、設定ギヤ比（δ／θ）のギヤ比特性として基準ギヤ比特性を設定し、本制御を終了する。この基準ギヤ比特性において、操舵角θとステアリングゲインΔδ／Δθとの関係は、例えば、図３(a)のように設定されている。また、ステアリングゲインΔδ／Δθは、車速Ｖが上がるにつれて大きくなり、同じ操舵角θでも、車速Ｖが上がるにつれて転舵角δが小さくなるように設定される。なお、図３(b)のL1は、図３(a)を操舵角θと転舵角δとの関係で表したギヤ比特性図である。
【００２２】
ステップS208では、設定ギヤ比δ／θのギヤ比特性として、低ゲイン時のギヤ比特性を設定し、本制御を終了する。なお、この低ゲイン時のギヤ比特性も、基準ギヤ比特性と同様に予め設定されている。
【００２３】
［ギヤ比特性設定制御作用］
上述したように、図３(a)は、急峻な操舵が行われていないときの、操舵角θと、転舵角δの増分であるステアリングゲインΔδ/Δθとの関係を示し、操舵角θが０〜θ1まではステアリングゲインΔδ/Δθが一定で、θ1からθ2までの間で増加し、θ2以上でまた一定としている。
【００２４】
この関係を操舵角θと転舵角δの関係で表したものが、図３(b)のような基準ギヤ比特性図である。図に示すように、操舵角θが小さい小舵角ステアリングを実現するために、通常よく使う転舵角域においてはステアリングゲインΔδ/Δθを小さくして扱いやすく、使用頻度の少ない大舵角域ではステアリングゲインΔδ/Δθを大きくしている。
【００２５】
図３に示した操舵角θと転舵角δの関係において、小舵角ステアリングを実現させるため操舵角が０からθ1のステアリングゲインΔδ/Δθが小さい領域でも現在の一般的な車両のステアリングゲインΔδ/Δθよりも大きいものとなっている場合、例えば、障害物を避けるためなどで急な操舵をした場合は、運転者の期待以上に車両挙動の変化が大きくなることがあることから、急な操舵の場合にはステアリングゲインΔδ/Δθを小さくすることも考えられる。このとき、図２に示したフローチャートにおいて、ステップS201→ステップS202→ステップS208へと進む流れとなる。
【００２６】
図４のL2は、低ゲイン時のギヤ比特性である。L1が基準ギヤ比特性であり、急な操舵の場合には、ステアリングゲインΔδ/Δθを小さくしているため、Ａの経路をたどり、操舵角がθaであっても転舵角はδaにはならずにδa’となる。
【００２７】
この状態から、通常の操舵に戻ったとき、すなわち、設定ギヤ比のギヤ比特性を低ゲイン時のギヤ比特性から基準ギヤ比特性に戻す場合を考える。
【００２８】
（切り増し時）
操舵角をθaからさらに切り増す方向に操舵する場合には、図２に示したフローチャートにおいて、ステップS201→ステップS202→ステップS203→ステップS204→ステップS205へと進む流れとなる。
【００２９】
すなわち、ステップS205において、設定ギヤ比のギヤ比特性が、基準ギヤ比特性の転舵角がδa’となる操舵角θa’以降の操舵角と転舵角の関係を（θa−θa'）分オフセットさせ、Ｐa’点（θa’，δa’）以降をＰa点（θa，δa’）と繋げた関係L2上をたどるように設定される。
【００３０】
操舵角をθbまで切り増したとすれば、転舵角δと操舵角θの関係はＢの経路を通り転舵角はδbとなる（Ｐb点）。これは、ある転舵角δを保持した状態で通常の操舵となった場合には、車両の運動状態が転舵角δと車速Ｖで決まるものと考えれば、その運動状態となっている操舵角θの絶対値｜θ｜は通常と異なるものの、その状態からの操舵角増大分に対する運動状態の変化分が、基準ギヤ比特性のステアリングゲインΔδ/Δθと同じとなるように設定した方が、運転者が理解しやすく、違和感を生じさせないためである。
【００３１】
（切り戻し時）
次にＰb点から操舵角を減少させる際には、図２に示したフローチャートにおいて、ステップS201→ステップS202→ステップS203→ステップS204→ステップS206へと進む流れとなる。
【００３２】
すなわち、ステップS206において、設定ギヤ比のギヤ比特性が、基準ギヤ比特性L1になめらかにつながるように設定される。このときのギヤ比特性は、例えばPb点から曲線L1に引いた接線の接点Pcをつなぐ特性となる。
【００３３】
図５に示すように、Pb点からL1線上にPd点で復帰したとすると、ステアリングゲインΔδ/ΔθがPb点からPd点間の値よりも、操舵角がθdより小さくなったときに一旦大きくなるため、操舵角θに対する転舵角δが波打ったような関係となり、運転者に違和感を与えるおそれがある。
なお、図６に示すように、Pb点と原点Ｏを結んだ線がL1と交わらない場合には、L1上を通らずに原点に戻してよい。
【００３４】
また、基準ギヤ比特性が図７のように複数の直線を繋げた角張った関係に設定されている場合は、切り戻し操舵時には角の点に向けて戻すとよい。
【００３５】
以上、中立から急な操舵をした場合について説明したが、中立でない位置から急な転舵をしたときも同様な処理が可能となる。図８において、急な操舵でないと判断されている操舵速度で操舵され、L1上のPd点にある状態から急に切り増すと、L1上を推移せずに小さいステアリングゲインΔδ/ΔθとなるためPa点に達する。そこから急でない操舵速度で切り増すときには、L1を（θa−θa'）だけシフトさせたL2上を推移し、例えばPb+点に到達し、戻し方向の操舵ではPaからL1への接点であるPb-点に向けて推移する。
【００３６】
また、Pd点から急な戻し操舵をした場合には、L1上を推移して中立点を通過する。これは戻し側の急操舵が転舵角δが急にゼロ方向に変化することを求めたり、さらには逆符号の転舵角δを求めたりするためであり、多少ステアリングゲインΔδ/Δθが大きくても、操舵角θがゼロの時にはかならず転舵角δがゼロとなるため切り増し側のように運転者の期待以上に転舵角δが発生することがないためである。
【００３７】
以上説明したように、一度障害回避のような操舵をして、通常の操舵角θと転舵角δの関係からずれた場合でも、切り戻し操舵時に連続的に滑らかに必ず原点に戻るため、中立ずれが発生しない。
【００３８】
また、図９に示すように、一度障害回避のような操舵をして通常の操舵角と転舵角の関係からずれた状態から、操舵角θがゼロとなる状態を経由せずにそのまま旋回を継続するような場合でも、切り増し・切り戻し操作をしているうちに、徐々に通常の操舵角θと転舵角δの関係L1に近づいていく（図９の▲１▼→▲２▼→▲３▼→▲４▼→▲５▼→▲６▼）という効果もある。
【００３９】
さらに、ある操舵角θにおける転舵角δが、設定ギヤ比が基準ギヤ比特性であるときの転舵角δよりも大きくなることがないため、過度にステアリングゲインΔδ/Δθが大きくなるのを防止できる。
【００４０】
次に、効果を説明する。
第１実施例の車両用操舵制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００４１】
(1) 切り戻し時には、設定ギヤ比のギヤ比特性が、図４のL2上のＰb点（θb，δb）からL1に引いた接線上をたどるように設定されるため、ステアリングゲインΔδ/Δθが増大せず、一連の切り戻し操作中の操作が滑らかに実現できる。
【００４２】
(2) 切り増し時には、設定ギヤ比のギヤ比特性が、図４のL1の転舵角がδa’となる操舵角θa’以降のギヤ比特性を（θa−θa'）分オフセットさせ、L2のＰa’点（θa’，δa’）以降をＰa点（θa，δa’）と繋げた関係L2上をたどるように設定されるため、操舵の増分に対する車両の挙動変化を元のギヤ比特性L1におけるステアリングゲインΔδ/Δθと同一とすることにより、運転者に違和感を感じさせない。
【００４３】
(3) ステアリングホイール１の操舵角が中立位置を超えず片側にある場合にも、切り戻し・切り増しを繰り返すたびに、ギヤ比特性を低ゲイン時のギヤ比特性から基準ギヤ比特性に徐々に戻すことができる。
【００４４】
（その他の実施例）
以上、本発明の実施の形態を第１実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は第１実施例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があっても本発明に含まれる。
【００４５】
例えば、第１実施例では、操作部（ステアリングホイール）と転舵部（ステアリングギヤ）とがステアリングコラムで機械的に連結された構成を示したが、本発明は、操作部と転舵部とが機械的に連結されてないステアリングバイワイヤシステムにおいても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の車両用操舵制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置のコントローラ１０にて実行されるギヤ比特性設定制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】基準ギヤ比特性における操舵角とステアリングゲインとの関係を示す図(a)、および基準ギヤ比特性図(b)である。
【図４】低ゲイン時のギヤ比特性図である。
【図５】推奨しないギヤ比特性図である。
【図６】切り戻し時のギヤ比特性の一例を示す図である。
【図７】ギヤ比特性の一例を示す図である。
【図８】第１実施例の作用を示す図である。
【図９】第１実施例の作用を示す図である。
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
２  操舵角センサ
３  ステアリングコラム
４  ギヤ比可変手段
５  転舵角センサ
６  ステアリングギヤ
７  サイドロッド
８  転舵輪
９  車両状態検出手段
１０  コントローラ
【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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