(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動輪でもある両操舵輪の操舵を補助可能なアシスト力を出力するモータと、
前記両操舵輪を含めた全ての車輪の輪荷重を検出する輪荷重検出手段と、
前記両操舵輪のいずれか一方が路面の段差部に落ち込んで脱輪する脱輪状態であるか否かを前記各輪荷重に基づいて判定する脱輪判定手段と、
前記脱輪状態である操舵輪に対し当該脱輪状態から復帰させるために発生させ得る最大の脱輪復帰力である最大脱輪復帰力を、前記モータにより発生し得る最大のアシスト力である最大アシスト力に加えて車輪駆動装置により前記両操舵輪が回転駆動して発生し得る最大の回転駆動力である最大回転駆動力のうち前記段差部の側面に垂直方向に作用する押圧力の最大押圧力に基づいて推定する最大脱輪復帰力推定手段と、
前記最大脱輪復帰力と前記脱輪状態である操舵輪の前記輪荷重とに基づいて当該脱輪状態からの脱輪復帰の可否を判定する脱輪復帰可否判定手段であって、前記最大脱輪復帰力が前記脱輪状態である操舵輪の前記輪荷重を超えない場合に当該脱輪状態からの脱輪復帰が不可能であると判定する脱輪復帰可否判定手段と、
前記脱輪復帰可否判定手段により脱輪復帰が不可能であると判定されない場合には前記モータによる前記アシスト力と前記車輪駆動装置による前記押圧力とを脱輪復帰のための出力として発生させつつ前記アシスト力および前記押圧力をともに減少させるように協調制御する協調制御手段と、
を備えることを特徴とする電気式動力舵取装置。
【請求項２】
前記協調制御手段は、前記アシスト力と前記押圧力との和が前記脱輪状態である操舵輪の前記輪荷重を当該操舵輪の側面と前記段差部の前記側面との接触面における摩擦係数に相当する係数で除算した値に等しいとの条件のもと、前記モータによる脱輪復帰のための出力を評価する第１の評価関数の２乗と前記車輪駆動装置による脱輪復帰のための出力を評価する第２の評価関数の２乗と和である合計評価関数が最小になるように前記アシスト力と前記押圧力とを設定することを特徴とする請求項１記載の電気式動力舵取装置。
【請求項３】
脱輪判定手段により前記両操舵輪のいずれか一方が脱輪状態であると判定された後にこの脱輪状態の操舵輪が脱輪復帰したか否かを前記各輪荷重に基づいて判定する脱輪復帰判定手段を備え、
前記脱輪復帰判定手段により脱輪復帰したと判定された場合には、前記車輪駆動装置による前記回転駆動力を減少させることを特徴とする請求項１または２記載の電気式動力舵取装置。
【請求項４】
前記脱輪復帰可否判定手段により判定される脱輪復帰可否判定結果を告知する告知手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気式動力舵取装置。
【請求項５】
前記輪荷重検出手段は、車体と前記各車輪との間に介在するアーム上であって当該各車輪近傍にそれぞれ取り付けられる歪みセンサであり、その取付部分における前記アームの歪みに基づいて前記各輪荷重を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気式動力舵取装置。
【請求項６】
前記輪荷重検出手段は、各車輪近傍に設けられて車体と前記各車輪との相対距離をそれぞれ検出する相対距離センサであり、当該各相対距離センサにより検出される前記各相対距離に基づいて前記各輪荷重を推定して検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気式動力舵取装置。
【請求項７】
前記脱輪判定手段は、前記両操舵輪における前記輪荷重のいずれか一方が、他の全ての車輪における前記輪荷重の平均値より大きく設定される第１の輪荷重閾値以上である場合に当該操舵輪が脱輪状態であると判定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気式動力舵取装置。
【請求項８】
車両の車速を検出する車速センサを備え、
前記脱輪判定手段は、前記車速が停車していると判断される所定の速度閾値以下である場合に、脱輪状態であるか否かを前記輪荷重に基づいて判定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気式動力舵取装置。
【請求項９】
前記脱輪状態である操舵輪の側面に沿う方向と前記段差部の側面に沿う方向との相対角度を検出する相対角度検出手段を備え、
前記最大脱輪復帰力推定手段は、前記最大脱輪復帰力（φ）を、前記最大アシスト力をＦＳｍ、前記最大回転駆動力よりも小さく設定されて前記車輪駆動装置により発生し得る脱輪時最大回転駆動力をＦＤｍ、前記相対角度をδ、前記脱輪状態である操舵輪の側面と前記段差部の前記側面との接触面における摩擦係数に相当する所定の係数をμとしたとき、以下の式により推定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電気式動力舵取装置。
φ＝μ×（ＦＳｍ＋ＦＤｍ×sinδ）
【請求項１０】
前記相対角度検出手段は、前記操舵輪の実舵角を前記相対角度として検出することを特徴とする請求項９記載の電気式動力舵取装置。
【請求項１１】
前記脱輪復帰可否判定手段は、前記モータに流れる電流値が当該モータが過負荷状態であると判断される所定の電流閾値以上となった場合に脱輪復帰の可否を判定することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電気式動力舵取装置。
【請求項１２】
前記脱輪復帰可否判定手段は、前記最大脱輪復帰力が前記脱輪状態である操舵輪における前記輪荷重以下に設定される第２の輪荷重閾値以下である場合に脱輪復帰不可能であると判定することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電気式動力舵取装置。
【請求項１３】
前記脱輪判定手段により前記両操舵輪のいずれか一方が脱輪状態であると判定される場合には、前記モータの過負荷保護を停止またはその保護条件を緩和することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電気式動力舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータのアシスト力により操舵を補助する電気式動力舵取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、モータのアシスト力により操舵を補助する電気式動力舵取装置として、例えば、下記特許文献１に示す、電動パワーステアリング装置が知られている。この電動パワーステアリング装置は、電動モータに実際に流れているモータ電流の電流値に基づいて当該電動モータが過負荷状態にあるか否かを判定する。そして、例えば、操舵中に操舵輪が縁石等に当接してロックすることにより、電動モータが過負荷状態にあると判定されているときには、電動モータに大きなモータ電流が流れることを防止するため、操舵トルクに応じて決定される指令電流値を所定の値により制限して電動モータの過熱状態を回避して当該電動モータを保護している。
【特許文献１】特開２００１−３２２５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、例えば、前輪駆動車の操舵輪のどちらかが側溝に落ち込んで脱輪した場合、運転者がこの脱輪状態から復帰するために操舵輪を操舵すると、当該脱輪状態の操舵輪の側面が側溝の側面に当接する。脱輪状態によっては、この当接する力を電動モータのアシスト力の増加により増加させるとともに両操舵輪をエンジン等の車輪駆動装置により駆動輪として駆動させることで、脱輪状態の操舵輪の側面と側溝の側面との間に発生する摩擦力が増加して、脱輪状態から復帰できる場合がある。
【０００４】
しかしながら、脱輪状態から復帰できるか否かの提示がないために、脱輪から復帰できる脱輪状態でないにもかかわらず不必要に操舵等して電動モータを過負荷状態にするとともに車輪駆動装置に不必要な負荷を与えてしまうという問題がある。
【０００５】
また、脱輪復帰可能な脱輪状態であっても、脱輪復帰のために電動モータに必要以上のアシスト力や車輪駆動装置に必要以上の駆動力を発生させると、脱輪復帰はするものの、脱輪復帰直後に過剰なアシスト力や駆動力で車両が操舵等されるため、車両の挙動が不安定になってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、脱輪復帰の可否を判定するとともに脱輪復帰のための出力を低減し得る電気式動力舵取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の電気式動力舵取装置では、車両の駆動輪でもある両操舵輪（４１、４２）の操舵を補助可能なアシスト力を出力するモータ（２４ａ）と、前記両操舵輪を含めた全ての車輪（４１、４２、４３、４４）の輪荷重（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）を検出する輪荷重検出手段（４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂ）と、前記両操舵輪のいずれか一方が路面の段差部（Ｄ）に落ち込んで脱輪する脱輪状態であるか否かを前記各輪荷重に基づいて判定する脱輪判定手段と、前記脱輪状態である操舵輪に対し当該脱輪状態から復帰させるために発生させ得る最大の脱輪復帰力である最大脱輪復帰力（φ）を、前記モータにより発生し得る最大のアシスト力である最大アシスト力（ＦＳｍ）に加えて車輪駆動装置（５０）により前記両操舵輪が回転駆動して発生し得る最大の回転駆動力である最大回転駆動力のうち前記段差部の側面に垂直方向に作用する押圧力の最大押圧力に基づいて推定する最大脱輪復帰力推定手段と、前記最大脱輪復帰力と前記脱輪状態である操舵輪の前記輪荷重とに基づいて当該脱輪状態からの脱輪復帰の可否を判定する脱輪復帰可否判定手段であって、前記最大脱輪復帰力が前記脱輪状態である操舵輪の前記輪荷重を超えない場合に当該脱輪状態からの脱輪復帰が不可能であると判定する脱輪復帰可否判定手段と、前記脱輪復帰可否判定手段により脱輪復帰が不可能であると判定されない場合には前記モータによる前記アシスト力と前記車輪駆動装置による前記押圧力とを脱輪復帰のための出力として発生させつつ前記アシスト力および前記押圧力をともに減少させるように協調制御する協調制御手段（３０）と、を備えることを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明では、駆動輪でもある両操舵輪のいずれか一方が脱輪状態であるか否かを各輪荷重に基づいて、例えば、判定対象となる操舵輪の輪荷重が他の車輪の輪荷重の平均値より大きく設定される値以上である場合に当該操舵輪が脱輪していると判定する。そして、脱輪していると判定されると、その脱輪状態である操舵輪に対し当該脱輪状態から復帰させるために発生させ得る最大脱輪復帰力を、モータにより発生し得る最大アシスト力に加えて車輪駆動装置により両操舵輪が回転駆動して発生し得る最大回転駆動力のうち段差部の側面に垂直方向に作用する最大押圧力に基づいて推定する。そして、この最大脱輪復帰力と脱輪状態である操舵輪の輪荷重とに基づいて脱輪復帰の可否を判定し、脱輪復帰が不可能であると判定されない場合（脱輪復帰が可能であると判定される場合）には、協調制御手段によりモータによるアシスト力と車輪駆動装置による押圧力とを脱輪復帰のための出力として発生させつつ、これらのアシスト力および押圧力をともに減少させるように協調制御する。
【０００９】
脱輪状態である操舵輪を復帰させるためには、その操舵輪の輪荷重を超える脱輪復帰力を当該操舵輪に作用させる必要がある。そこで、上述のように推定される最大脱輪復帰力が脱輪状態である操舵輪の輪荷重を超えない場合に脱輪復帰が不可能であると判定し、一方、例えば、上記最大脱輪復帰力が脱輪状態の操舵輪の輪荷重を超える場合に脱輪復帰が可能であると判定する。
【００１０】
そして、脱輪復帰が可能であると判定された場合には、脱輪復帰のためにモータによるアシスト力および車輪駆動装置による押圧力を脱輪復帰のための出力として発生させつつアシスト力と押圧力とをともに減少させるように協調制御するので、脱輪復帰を可能とするとともに脱輪復帰におけるモータや車輪駆動装置の出力を低減させることができる。
したがって、脱輪復帰の可否を判定するとともに脱輪復帰のための出力を低減することができる。その結果、脱輪復帰のための出力を低減させた状態で脱輪復帰することとなるので、モータや車輪駆動装置に不必要な負荷を与えないことはもちろんのこと、脱輪復帰直後における車両の挙動が不安定になることもなく安全性を向上させることができる。
【００１１】
請求項２の発明では、協調制御手段は、モータによるアシスト力と車輪駆動装置による押圧力との和が、脱輪状態である操舵輪の輪荷重を当該操舵輪の側面と段差部の側面との接触面における摩擦係数に相当する係数で除算した値に等しいとの条件のもと、モータによる脱輪復帰のための出力を評価する第１の評価関数の２乗と車輪駆動装置による脱輪復帰のための出力を評価する第２の評価関数の２乗と和である合計評価関数が最小になるようにアシスト力と押圧力とを設定する。
【００１２】
上述したように脱輪状態である操舵輪を復帰させるためには、その操舵輪の輪荷重を超える脱輪復帰力を当該操舵輪に作用させる必要があることから、脱輪復帰時には、モータによるアシスト力と車輪駆動装置による押圧力との和が、脱輪状態である操舵輪の輪荷重を当該操舵輪の側面と段差部の側面との接触面における摩擦係数に相当する係数で除算した値に等しいとの条件が成立することとなる。
【００１３】
このような条件のもと、上記合計評価関数に対し変数であるアシスト力でもって微分した値を０にする条件と、上記合計評価関数に対し変数である押圧力でもって微分した値を０にする条件とを解くことにより、合計評価関数を最小にするアシスト力と押圧力とが設定される。
【００１４】
このように設定されるアシスト力および押圧力に応じてモータおよび車輪駆動装置により脱輪復帰のための出力を発生させることにより当該脱輪復帰のための出力が最小となるので、脱輪復帰直後における車両の挙動が不安定になることもなく安全性を一層向上させることができる。
【００１５】
請求項３の発明では、両操舵輪のいずれか一方が脱輪状態であると判定された後、この脱輪状態の操舵輪が各輪荷重に基づいて脱輪復帰したと判定された場合には、車輪駆動装置による回転駆動力を減少させる。
【００１６】
脱輪復帰のための回転駆動力を車輪駆動装置により発生させていると、脱輪復帰直後にこの回転駆動力により車両が急発進してしまう可能性がある。そこで、脱輪復帰したと判定された場合には車輪駆動装置による回転駆動力を減少させることにより、脱輪復帰直後における車両の急発進を回避し安全性をより一層向上させることができる。
【００１７】
請求項４の発明では、告知手段は、脱輪復帰可否判定手段により判定される脱輪復帰可否判定結果を運転者等に告知する。これにより、両操舵輪のいずれか一方が脱輪した場合にその操舵輪を実際に駆動して脱輪復帰を試すことなく、脱輪状態である操舵輪における脱輪復帰の可否を事前に認識することができる。また、上述のように脱輪復帰を試すことなく脱輪復帰の可否を事前に認識することができるので、脱輪復帰の可能性がない場合にまで不必要に操舵等することによりモータ等が過負荷になることもない。
【００１８】
請求項５の発明では、輪荷重検出手段は、車体と各車輪との間に介在するアーム上であって当該各車輪近傍にそれぞれ取り付けられる歪みセンサであり、その取付部分におけるアームの歪みに基づいて各輪荷重を検出する。これにより、各車輪の輪荷重を確実に検出することができる。
【００１９】
請求項６の発明では、輪荷重検出手段は、各車輪近傍に設けられて車体と各車輪との相対距離をそれぞれ検出する相対距離センサであり、当該各相対距離センサにより検出される各相対距離に基づいて、例えば、路面に対する車体の傾斜度合を算出し、この傾斜度合から各車輪の輪荷重をそれぞれ推定して検出する。
【００２０】
このため、例えば、車両に予め設けられているアクティブサスペンションの車高センサ等の相対距離センサでもって車体と各車輪との相対距離を検出することにより、各車輪の輪荷重を検出するためのセンサを設けることなく、各輪荷重を推定して検出することができる。
【００２１】
請求項７の発明では、脱輪判定手段は、両操舵輪における輪荷重のいずれか一方が、他の全ての車輪における輪荷重の平均値より大きく設定される第１の輪荷重閾値以上、例えば、当該平均値の１１０％以上である場合に当該操舵輪が脱輪状態であると判定する。
【００２２】
両操舵輪のいずれか一方が路面の段差部に落ち込み脱輪してその操舵輪の一部が段差部の側面等に接触した場合には、車両の車体重量が、他の車輪に比べて脱輪状態である操舵輪により大きく作用する。このため、脱輪状態である操舵輪の輪荷重が、他の全ての車輪における輪荷重の平均値より大きくなる。そこで、両操舵輪の輪荷重と上記第１の輪荷重閾値とを比較することにより、脱輪状態であるか否かについて適切に判定することができる。
【００２３】
請求項８の発明では、脱輪判定手段は、車速が停車していると判断される所定の速度閾値以下、例えば、０（ゼロ）ｋｍ／ｈ以下である場合に、脱輪状態であるか否かを輪荷重に基づいて判定する。
【００２４】
通常、脱輪している車両は移動できないため、脱輪時の車速は停車していると判断される速度以下になる。したがって、車速を考慮することにより脱輪状態であるか否かについてより確実に判定することができる。
【００２５】
請求項９の発明では、最大脱輪復帰力φを、上記最大アシスト力をＦＳｍ、上記最大回転駆動力よりも小さく設定されて車輪駆動装置により発生し得る脱輪時最大回転駆動力をＦＤｍ、脱輪状態である操舵輪の側面に沿う方向と段差部の側面に沿う方向との相対角度をδ、脱輪状態である操舵輪の側面と段差部の側面との接触面における摩擦係数に相当する所定の係数をμとしたとき、以下の式により推定する。
φ＝μ×（ＦＳｍ＋ＦＤｍ×sinδ）
【００２６】
脱輪状態である操舵輪の側面と段差部の側面との接触面には、最大アシスト力ＦＳｍと、脱輪時最大回転駆動力ＦＤｍのうち段差部の側面に垂直方向に作用する押圧力、即ち、ＦＤｍ×sinδとが脱輪復帰のための最大の力として作用する。そこで、上記接触面における摩擦係数をμとすると、最大脱輪復帰力φは、上式でもって適切かつ具体的に演算され得る。
【００２７】
このとき、脱輪時最大回転駆動力ＦＤｍは、車輪駆動装置により操舵輪に発生させ得る最大回転駆動力よりも小さく、例えば、当該最大回転駆動力の１／３程度に設定されるので、車輪駆動装置に過剰な負荷が生じることもない。
【００２８】
請求項１０の発明では、相対角度検出手段は、車両の進行方向に対して操舵輪が操舵された角度である操舵輪の実舵角を相対角度として検出する。脱輪状態の操舵輪の側面に沿う方向と路面の段差部の側面に沿う方向との相対角度を検出するためには、段差部の形状を検出するための専用のセンサ等が必要になる。一方、通常、脱輪状態の車両の進行方向に相当する方向と段差部の側面に沿う方向との相対角度はほぼ一致する。そこで、操舵輪の実舵角を、脱輪状態の操舵輪の側面に沿う方向と段差部に沿う方向との相対角度として用いることにより、専用センサ等を別途設けることなく上記相対角度を推定し得る。
【００２９】
請求項１１の発明では、脱輪復帰可否判定手段は、モータに流れる電流値が当該モータが過負荷であると判断される所定の電流閾値以上となった場合に脱輪復帰の可否を判定する。
【００３０】
脱輪復帰の可否についてより正確に判定するためには、脱輪状態である操舵輪の側面が段差部の側面に押圧された状態にて、上記最大脱輪復帰力を推定する必要がある。脱輪した直後では操舵輪の側面が段差部の側面に押圧されていない場合が想定され、この場合には、上記最大脱輪復帰力を脱輪復帰のために有効に作用させることができないからである。
【００３１】
脱輪状態である操舵輪の側面が段差部の側面に押圧される状態になると、操舵輪の操舵を補助するモータが過負荷状態となり、当該モータに流れる電流値が増大することとなる。そこで、操舵輪が脱輪したときにモータに流れる電流値が増大し当該モータが過負荷状態になったことから操舵輪の側面が段差部の側面に押圧される状態を推定し、この押圧状態において上記最大脱輪復帰力および脱輪状態である操舵輪の輪荷重に基づいて脱輪復帰の可否を判定することで、より正確な判定を行うことができる。
【００３２】
請求項１２の発明では、脱輪復帰可否判定手段は、上記最大脱輪復帰力が脱輪状態である操舵輪における輪荷重以下に設定される第２の輪荷重閾値以下である場合に脱輪復帰不可能であると判定する。
【００３３】
上記最大脱輪復帰力が脱輪状態である操舵輪における輪荷重以下である場合には、脱輪復帰できない可能性がある。そこで、最大脱輪復帰力が、脱輪状態である操舵輪における輪荷重以下に設定される第２の輪荷重閾値以下、例えば、脱輪状態である操舵輪における輪荷重の９０％以下である場合に脱輪復帰不可能であると判定する。これにより、脱輪復帰が不可能である判定が適切になされ得る。
【００３４】
請求項１３の発明では、脱輪判定手段により両操舵輪のいずれか一方が脱輪状態であると判定される場合には、モータの過負荷保護を停止またはその保護条件を緩和する。これにより、モータの過負荷を回避して当該モータを保護する制限がある場合でも、脱輪状態からの復帰を優先させるためにモータ過負荷保護に関する制限を一時的に停止または緩和することにより、脱輪復帰の可能性が向上し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。まず、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０の構成を図１(A)(B)に基づいて説明する。
図１(A)は、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０の全体構成例を示す構成図である。電気式動力舵取装置２０は、主に、ステアリングホイール２１、ステアリング軸２２、ピニオン軸２３、ＥＰＳアクチュエータ２４、ロッド２５、トルクセンサ２６、ＥＣＵ３０、輪荷重センサ４１ｂ〜４４ｂ等から構成されている。
【００３６】
図１に示すように、ステアリングホイール２１には、ステアリング軸２２の一端側が接続されており、このステアリング軸２２の他端側にはトルクセンサ２６の入力側が接続されている。またこのトルクセンサ２６の出力側には、ピニオン軸２３の一端側が接続されている。
【００３７】
トルクセンサ２６は、図略のトーションバーとこのトーションバーを挟むようにトーションバーの両端に取り付けられた２つのレゾルバとからなり、トーションバーの一端側を入力、他端側を出力とする入出力間で生じるトーションバーの捻れ量等を当該２つのレゾルバにより検出することで、ステアリングホイール２１による操舵トルクＴｓや操舵角θを検出する。そして、トルクセンサ２６は、これら操舵トルクＴｓや操舵角θに対応した検出信号を生成してＥＣＵ３０へ出力する。
【００３８】
ピニオン軸２３の他端側にはＥＰＳアクチュエータ２４の入力側が接続されており、このＥＰＳアクチュエータ２４は、ピニオン軸２３から入力された回転運動を当該ラック・ピニオンギヤなどによってロッド２５の軸方向運動に変換して出力すると共に、ＥＣＵ３０によってアシストモータ２４ａが発生するアシストトルクＴｍを制御することにより操舵状態に応じたアシスト力を発生させる。
【００３９】
ロッド２５の右端部には右前輪４１が取り付けられ、ロッド２５の左端部には左前輪４２が取り付けられている。ロッド２５の軸方向運動により操舵輪である右前輪４１および左前輪４２の実舵角δが可変して、車両の進行方向が変更されるようになっている。なお、本実施形態における車両は前輪駆動であり、右前輪４１および左前輪４２は、車輪駆動装置５０、例えば、エンジン等から出力されるトルクにより駆動輪として駆動されて回転する。以下、右前輪４１および左前輪４２の少なくとも１つを操舵輪ともいう。また、右前輪４１および左前輪４２に加えて後述する右後輪４３および左後輪４４を各車輪４１〜４４ともいう。また、本実施形態における車両は四輪駆動であって、各車輪４１〜４４が駆動輪として駆動されて回転してもよい。
【００４０】
輪荷重センサ４１ｂは、車体と右前輪４１との間に介在するアーム４１ａ上であって右前輪４１近傍に取り付けられる歪みセンサであり、その取付部分におけるアーム４１ａの歪みに基づいて右前輪４１の輪荷重Ｐ１を検出する。また、輪荷重センサ４２ｂ〜４４ｂは、輪荷重センサ４１ｂと同様に、車体と、左前輪４２、右後輪４３、左後輪４４との間にそれぞれ介在するアーム４２ａ、４３ａ、４４ａ上に取り付けられ、各取付部分におけるアーム４２ａ、４３ａ、４４ａの歪みに基づいて左前輪４２、右後輪４３、左後輪４４の輪荷重Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４をそれぞれ検出する。各輪荷重センサ４１ｂ〜４４ｂは、それぞれ、輪荷重Ｐ１〜Ｐ４に対応した検出信号を生成してＥＣＵ３０へ出力する。
【００４１】
図１(B)は、ＥＣＵ３０等の構成例を示す回路ブロック図である。ＥＣＵ３０は、主に、Ａ／Ｄ変換器等の周辺ＬＳＩやメモリ等を備えたＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）３１、トルクセンサ２６等による各種センサ情報等を入出力可能な入出力インタフェイスＩ／Ｆ３２、およびＭＰＵ３１から出力されるモータ電流指令値に基づいてＰＷＭ制御によるモータ電流をアシストモータ２４ａに供給可能なモータ駆動回路３３から構成されている。なお、図１(B)に示す符号３４は、アシストモータ２４ａに実際に流れるモータ電流値ｉを検出し得る電流センサ３４であり、この電流センサ３４により検出されたモータ電流値ｉに関するセンサ情報は、モータ電流信号として入出力インタフェイスＩ／Ｆ３２を介してＭＰＵ３１に入力され得るように構成されている。
【００４２】
このように構成することにより、電気式動力舵取装置２０では、ステアリングホイール２１による操舵トルクＴｓをトルクセンサ２６により検出し、その操舵トルクＴｓに対応するアシスト力を発生するようにアシストモータ２４ａをＥＣＵ３０によって制御する。
【００４３】
また、図１(A)に示すように、ＥＣＵ３０には、車輪駆動装置５０が電気的に接続されており、当該車輪駆動装置５０は、後述するようにＥＣＵ３０から出力される最適押圧力ＦＮａに応じた脱輪時回転駆動力ＦＤを発生させるように右前輪４１および左前輪４２を回転駆動するか、ＥＣＵ３０から出力される車輪駆動停止信号に応じて右前輪４１および左前輪４２の回転駆動を停止する。また、車輪駆動装置５０は、スロットルセンサ５１により検出されるアクセルペダル５２の踏み込み量に対応するスロットル開度Ｓｍに応じて、右前輪４１および左前輪４２を回転駆動させる。なお、スロットルセンサ５１はＥＣＵ３０に電気的に接続されており、このスロットルセンサ５１により検出されるスロットル開度Ｓｍは、ＥＣＵ３０へ出力される。
【００４４】
また、ＥＣＵ３０には、車速センサ６０および警告装置７０が電気的に接続されている。車速センサ６０は、車両の走行速度（車速Ｖ）を検出し、その車速Ｖに対応した検出信号をＥＣＵ３０へ出力する。警告装置７０は、例えば、車室内のインストルメントパネルに設けられており、後述するようにＥＣＵ３０から出力される脱輪復帰可能信号、脱輪復帰不可信号、または、処置情報提示信号に応じた情報をモニタ７１に表示する表示告知手段としての役割を果たす。
【００４５】
図２は、脱輪状態である左前輪４２を復帰させるために当該左前輪４２等に作用させる脱輪復帰力を例示した説明図である。
図２に例示するように、左前輪４２が側溝Ｄに落ち込んで脱輪したとき、運転者は、脱輪状態から復帰できるか否かの提示がないために、脱輪から復帰できる脱輪状態でないにもかかわらず不必要に操舵等してアシストモータ２４ａを過負荷状態にするとともに車輪駆動装置５０に不必要な負荷を与える場合が想定される。また、脱輪復帰可能な脱輪状態であっても、脱輪復帰のためにアシストモータ２４ａに必要以上のアシスト力や車輪駆動装置５０に必要以上の駆動力を発生させると、脱輪復帰はするものの、脱輪復帰直後に過剰なアシスト力や駆動力で車両が操舵等されるため、車両の挙動が不安定になる場合が想定される。
【００４６】
そこで、本実施形態においては、以下に説明する脱輪復帰処理により、側溝Ｄ等に落ち込んで脱輪した場合に、脱輪復帰のためにアシストモータ２４ａによるアシスト力と車輪駆動装置５０による押圧力とを発生させつつ、これらのアシスト力および押圧力をともに減少させるように協調制御する。
【００４７】
以下、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０のＥＣＵ３０による脱輪復帰処理について、図３および図４を用いて説明する。図３および図４は、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０のＥＣＵ３０による脱輪復帰処理の流れを示すフローチャートである。
【００４８】
まず、図３のステップＳ１０１において、各センサにより検出される車速Ｖ、輪荷重Ｐ１〜Ｐ４、モータ電流値ｉおよび操舵角θ等が読み込まれる。次に、ステップＳ１０３において、車速Ｖが停車していると判断される速度閾値Ｖ０以下であるか否かについて判定される。なお、本実施形態においては、Ｖ０は、例えば、０（ゼロ）ｋｍ／ｈに設定されている。
【００４９】
車速Ｖが速度閾値Ｖ０以下でなければ、ステップＳ１０３にてＮｏと判定されてステップＳ１０１からの処理が繰り返される。このような状況において、車速Ｖが速度閾値Ｖ０以下になると（Ｓ１０３でＹｅｓ）、ステップＳ１０５において、右前輪４１の輪荷重Ｐ１が、右前輪４１以外の各車輪の輪荷重平均値より大きく設定される輪荷重閾値ＰＡ１以上であるか否かについて判定される。ここで、輪荷重閾値ＰＡ１は、以下の式（１）により算出される。
ＰＡ１＝Ｋ１×（Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）／３                    ・・・（１）
ここで、右前輪４１が側溝Ｄに落ち込んで脱輪して右前輪４１の一部が側溝Ｄの側面等に接触している場合、輪荷重Ｐ１は右前輪４１以外の各車輪の輪荷重平均値より一定値以上大きくなるため、Ｋ１は、例えば、１．１（１１０％）に設定されている。
【００５０】
上記ステップＳ１０５にて輪荷重Ｐ１が輪荷重閾値ＰＡ１以上である場合には、右前輪４１が側溝Ｄに落ち込んで脱輪していると判定されて（Ｓ１０５でＹｅｓ）、ステップＳ１０９の判定処理がなされる。なお、ステップＳ１０５および後述するステップＳ１０７における判定処理は、特許請求の範囲に記載の「脱輪判定手段」に相当するものである。
【００５１】
一方、輪荷重Ｐ１が輪荷重閾値ＰＡ１以上でない場合には（Ｓ１０５でＮｏ）、ステップＳ１０７において、左前輪４２の輪荷重Ｐ２が、左前輪４２以外の各車輪の輪荷重平均値より大きく設定される輪荷重閾値ＰＡ２以上であるか否かについて判定される。ここで、輪荷重閾値ＰＡ２は、以下の式（２）により算出される。
ＰＡ２＝Ｋ２×（Ｐ１＋Ｐ３＋Ｐ４）／３                    ・・・（２）
ここで、Ｋ２は、上述したＫ１と同様に、例えば、１．１（１１０％）に設定されている。
【００５２】
上記ステップＳ１０７にて輪荷重Ｐ２が輪荷重閾値ＰＡ２以上である場合には、左前輪４２が側溝Ｄに落ち込んで脱輪していると判定されて（Ｓ１０７でＹｅｓ）、ステップＳ１０９の処理がなされる。
【００５３】
一方、輪荷重Ｐ２が輪荷重閾値ＰＡ２以上でない場合には（Ｓ１０７でＮｏ）、右前輪４１および左前輪４２が脱輪していないと判定されて、ステップＳ１０１からの処理が繰り返される。
【００５４】
上記ステップＳ１０５またはステップＳ１０７にてＹｅｓと判定されると、ステップＳ１０９において、モータ電流値ｉが、アシストモータ２４ａが過負荷状態であると判断される過負荷電流値ｉｏ以上であるか否かについて判定される。以下、左前輪４２が脱輪している場合について説明する。
【００５５】
ここで、例えば、脱輪直後であり左前輪４２の側面が側溝Ｄの側面に押圧されていない場合には、アシストモータ２４ａには過剰な負荷は生じていないため、ステップＳ１０９にてＮｏと判定されて、ステップＳ１０１からの処理が繰り返される。
【００５６】
このような状況において、脱輪復帰のための操舵により左前輪４２の側面が側溝Ｄの側面に押圧されてアシストモータ２４ａが過負荷になり、モータ電流値ｉが過負荷電流値ｉｏ以上になると、ステップＳ１０９にてＹｅｓと判定される。
【００５７】
そして、ステップＳ１１１において、モータ過負荷保護の停止処理がなされる。この停止処理により、モータ過負荷を回避してアシストモータ２４ａを保護するための制限が一時的に停止される。なお、上記停止処理においては、上述の制限を停止することなく緩和するようにしてもよい。また、アシストモータ２４ａを過熱保護するための制限は、停止または緩和されなくてもよい。
【００５８】
次に、ステップＳ１１３において、車両の進行方向に対して右前輪４１および左前輪４２が操舵された角度である実舵角δ（図２参照）が、トルクセンサ２６により検出される操舵角θに基づき演算される。なお、ステップＳ１１３における処理は、特許請求の範囲に記載の「相対角度検出手段」に相当するものである。
【００５９】
そして、ステップＳ１１５において、脱輪状態である左前輪４２に対し当該脱輪状態から復帰させるためにアシストモータ２４ａおよび車輪駆動装置５０により発生させ得る最大脱輪復帰力φが以下の式（３）により演算される。
φ＝μ×（ＦＳｍ＋ＦＤｍ×sinδ）                                ・・・（３）
【００６０】
ここで、μは、左前輪４２の側面と側溝Ｄの側面との接触面Ｓにおける摩擦係数に相当する所定の係数であって（図２参照）、例えば、０．１に設定されている。また、ＦＳｍは、アシストモータ２４ａにより発生し得る最大アシスト力である。また、ＦＤｍは、車輪駆動装置５０により右前輪４１および左前輪４２が回転駆動して発生し得る最大回転駆動力よりも小さく設定される脱輪時最大回転駆動力であって、車輪駆動装置５０に過剰な負荷を抑制するため、例えば、上記最大回転駆動力の１／３に設定されている。なお、ステップＳ１１５における処理は、特許請求の範囲に記載の「最大脱輪復帰力推定手段」に相当するものである。
【００６１】
上記式（３）の根拠について図２を用いて説明すると、左前輪４２が脱輪して側溝Ｄに落ち込んだ後、脱輪復帰のための操舵により、左前輪４２の側面が側溝Ｄの側面のうちの接触面Ｓに押圧されて実舵角δが一定になる。このとき、接触面Ｓには、アシストモータ２４ａにより発生するアシスト力ＦＳと、車輪駆動装置５０による右前輪４１の回転駆動力ＦＲおよび左前輪４２の回転駆動力ＦＬの加算値である脱輪時回転駆動力ＦＤのうち側溝Ｄの側面に垂直方向に作用する押圧力（ＦＤ×sinδであって、以下、ＦＮともいう）とが脱輪復帰のための力として作用する。
【００６２】
さらに左前輪４２の側面を側溝Ｄの側面に押圧するように操舵を行うと、上記接触面Ｓには、アシストモータ２４ａによる最大アシスト力ＦＳｍと、車輪駆動装置５０による脱輪時最大回転駆動力ＦＤｍのうち側溝Ｄの側面に垂直方向に作用する押圧力の最大押圧力（ＦＤｍ×sinδであって、以下、ＦＮｍともいう）とが脱輪復帰のための最大の力として作用する。この接触面Ｓの摩擦係数に相当する所定の係数をμとすると、最大脱輪復帰力φは、上記式（３）にて演算されることとなる。
【００６３】
上述のようにしてステップＳ１１５にて最大脱輪復帰力φが演算されると、図４のステップＳ１１７において、最大脱輪復帰力φが、脱輪状態である左前輪４２における輪荷重Ｐ２より小さく設定される輪荷重閾値ＰＢ以下であるか否かについて判定される。ここで、左前輪４２が脱輪している場合には、輪荷重閾値ＰＢは、以下の式（４）により算出される。
ＰＢ＝Ｋ３×Ｐ２                                            ・・・（４）
上記式（４）の根拠について説明すると、最大脱輪復帰力φが脱輪状態である左前輪４２の輪荷重Ｐ２以下である場合には、脱輪復帰できない可能性がある。そこで、本実施形態においては、Ｋ３を、１以下の値、例えば、０．９に設定することにより、輪荷重閾値ＰＢを輪荷重Ｐ２よりも小さく設定して、最大脱輪復帰力φがこの輪荷重閾値ＰＢ以下であるか否かについて判定する。なお、ステップＳ１１７における処理は、特許請求の範囲に記載の「脱輪復帰可否判定手段」に相当するものである。
【００６４】
図５(A)は、警告装置７０のモニタ７１に脱輪復帰が不可能である旨が表示される一例を示す説明図であり、図５(B)は、警告装置７０のモニタ７１に脱輪復帰が可能である旨が表示される一例を示す説明図である。
上述したステップＳ１１７において、最大脱輪復帰力φが輪荷重閾値ＰＢ以下である場合には（Ｓ１１７でＹｅｓ）、脱輪復帰は不可能であると判定されて、ステップＳ１２１において、脱輪復帰不可信号が警告装置７０に出力される。これにより、警告装置７０は、図５(A)に例示するように、モニタ７１にて、脱輪復帰が不可能である旨を表示する。
【００６５】
次に、ステップＳ１２３において、アシストモータ駆動停止処理がなされて、アシストモータ２４ａによるアシスト力の発生が一時停止される。これにより、脱輪復帰が不可能であるにもかかわらずアシストモータ２４ａに不必要な負荷がかかることを抑制し得る。
【００６６】
そして、ステップＳ１２５において、車輪駆動停止信号が車輪駆動装置５０に出力される。このため、車輪駆動装置５０による右前輪４１および左前輪４２の回転駆動が停止されることにより、脱輪復帰が不可能であるにもかかわらず当該車輪駆動装置５０に不必要な負荷がかかることを抑制し得る。
【００６７】
図６は、警告装置７０のモニタ７１に表示される処置情報の一例を示す説明図であって、図６(A)は、脱輪状態である左前輪４２と側溝Ｄとの間の摩擦係数向上を促す第１の処置情報を例示する説明図であり、図６(B)は、復帰すべき側溝Ｄの溝高さの低下を促す第２の処置情報を例示する説明図である。
ステップＳ１２５の処理の後、ステップＳ１２７において、処置情報提示信号が警告装置７０に出力される。これにより、警告装置７０は、図６(A)、(B)に例示するように、モニタ７１にて、上述した脱輪復帰不可能である旨に加えて脱輪から復帰するための処置情報、例えば、脱輪状態における左前輪４２と側溝Ｄとの間に布やシートを敷いて左前輪４２と側溝Ｄとの間の摩擦係数向上を促す第１の処置情報（図６(A)参照）、または、脱輪状態における左前輪４２の下方と側溝Ｄとの間に石、ブロック、その他器具等を設置して復帰すべき側溝Ｄの溝高さの低下を促す第２の処置情報（図６(B)参照）等を表示する。
【００６８】
なお、例えば、脱輪状態における左前輪４２の輪荷重Ｐ２に応じて上記処置情報を表示する優先順位を設定してもよい。具体的には、輪荷重Ｐ２がほとんど変化しない場合には、側溝Ｄの側面の摩擦が不十分であることから上記第１の処置情報をモニタ７１に表示してもよい。一方、後述するステップＳ１３１からの処理等により輪荷重Ｐ２が途中まで順調に減少していた場合には、側溝Ｄの側面の摩擦は十分であることから上記第２の処置情報をモニタ７１に表示する。このステップＳ１２７の処理の後、図３のステップＳ１０１からの処理が繰り返される。
【００６９】
一方、最大脱輪復帰力φが、輪荷重閾値ＰＢ以下でない場合には（Ｓ１１７でＮｏ）、ステップＳ１３１において、スロットルセンサ５１により検出されるスロットル開度Ｓｍがアイドリング状態に対応するスロットル開度Ｓｍ０より大きいか否かについて判定される。ここで、スロットル開度ＳｍがＳｍ０以下であれば（Ｓ１３１でＮｏ）、運転者がアクセルペダル５２を踏み込んでいないことから、脱輪復帰は不可能であるとして上述したステップＳ１２１からの処理がなされる。
【００７０】
一方、スロットル開度ＳｍがＳｍ０より大きい場合には（Ｓ１３１でＹｅｓ）、運転者がアクセルペダル５２を踏み込んでおり脱輪復帰は可能であるとして、ステップＳ１３２において、脱輪復帰可能信号が警告装置７０に出力される。これにより、警告装置７０は、図５(B)に例示するように、モニタ７１にて、脱輪復帰が可能である旨を表示する。
【００７１】
次に、ステップＳ１３３において、アシスト力ＦＳおよび押圧力ＦＮをともに減少させるように協調させた最適値である最適アシスト力ＦＳａおよび最適押圧力ＦＮａの設定処理がなされる。
詳細には、以下の式（５）、（６）に基づいて合計評価関数Ｌ（ＦＳ、ＦＮ）を最小にするようなアシスト力ＦＳおよび押圧力ＦＮを、それぞれ最適アシスト力ＦＳａおよび最適押圧力ＦＮａと設定する。
ＦＳ＋ＦＮ＝φ／μ                                        ・・・（５）
Ｌ（ＦＳ、ＦＮ）＝｛ｆ（ＦＳ）｝２＋｛ｇ（ＦＮ）｝２        ・・・（６）
ここで、ｆ（ＦＳ）は、図７に例示するように、アシストモータ２４ａによる脱輪復帰のための出力であるアシスト力ＦＳを評価する第１の評価関数である。また、ｇ（ＦＮ）は、図８に例示するように、車輪駆動装置５０による脱輪復帰のための出力である押圧力ＦＮを評価する第２の評価関数である。
【００７２】
例えば、第１の評価関数ｆ（ＦＳ）＝ＦＳ／ＦＳｍとなるように線形性を有するように設定されており（図７の実線ｆ１参照）、第２の評価関数ｇ（ＦＮ）＝ＦＮ／ＦＮｍとなるように線形性を有するように設定されている場合（図８の実線ｇ１参照）、最適アシスト力ＦＳａおよび最適押圧力ＦＮａは、以下のように演算されて設定される。
【００７３】
即ち、ｆ（ＦＳ）＝ＦＳ／ＦＳｍ、ｇ（ＦＮ）＝ＦＮ／ＦＮｍを式（６）に代入することにより、合計評価関数Ｌ（ＦＳ、ＦＮ）は、以下の式（７）により表される。
Ｌ（ＦＳ、ＦＮ）＝（ＦＳ／ＦＳｍ）２＋（ＦＮ／ＦＮｍ）２      ・・・（７）
そして、式（７）の変数がアシスト力ＦＳのみになるように当該式（７）に式（５）を代入し、代入後の式（７）をアシスト力ＦＳにより微分する。この微分が０になるアシスト力ＦＳが最適アシスト力ＦＳａであり、以下の式（８）に示すように設定される。
ＦＳａ＝φ／μ×ＦＳｍ２／（ＦＳｍ２＋ＦＮｍ２）                ・・・（８）
【００７４】
また、式（７）の変数が押圧力ＦＮのみになるように当該式（７）に式（５）を代入し、代入後の式（７）を押圧力ＦＮにより微分する。この微分が０になる押圧力ＦＮが最適押圧力ＦＮａであり、以下の式（９）に示すように設定される。
ＦＮａ＝φ／μ×ＦＮｍ２／（ＦＳｍ２＋ＦＮｍ２）                ・・・（９）
【００７５】
なお、第１の評価関数ｆ（ＦＳ）は上述のごとく線形性を有するように設定されることに限らず、図７の破線ｆ２に示すように、非線形性を有するように設定されてもよい。また、第２の評価関数ｇ（ＦＮ）も同様に、図８の破線ｇ２に示すように、非線形性を有するように設定されてもよい。
【００７６】
次に、ステップＳ１３４において、アシストモータ駆動処理がなされる。この駆動処理では、ステップＳ１３３にて設定された最適アシスト力ＦＳａを発生させるようにアシストモータ２４ａが駆動制御される。
【００７７】
そして、ステップＳ１３５において、最適押圧力ＦＮａの出力処理がなされる。この出力処理では、ステップＳ１３３にて設定された最適押圧力ＦＮａが車輪駆動装置５０に出力される。これにより、車輪駆動装置５０は、この最適押圧力ＦＮａに応じた脱輪時回転駆動力ＦＤを発生させるように右前輪４１および左前輪４２を回転駆動する。
【００７８】
そして、ステップＳ１３７において、モータ電流値ｉが、上記過負荷電流値ｉｏを超える電流値であって、脱輪復帰のためにアシストモータ２４ａに供給し得る限界の電流値である電流制限値ｉｓ未満であるか否かについて判定される。
【００７９】
ここで、モータ電流値ｉが電流制限値ｉｓ以上であれば（Ｓ１３７でＮｏ）、アシストモータ２４ａにより発生させ得るアシストトルクＴｍでは脱輪復帰は不可能であると判定されて、上述したステップＳ１２１からの処理を行う。
【００８０】
一方、モータ電流値ｉが電流制限値ｉｓ未満であれば（Ｓ１３７でＹｅｓ）、ステップＳ１３９において、モータ電流値ｉが、上記過負荷電流値ｉｏ以上であるか否かについて判定される。
【００８１】
ここで、モータ電流値ｉが過負荷電流値ｉｏ以上であれば（Ｓ１３９でＹｅｓ）、脱輪復帰していないと判定されて、上述した図３のステップＳ１０１からの処理を行う。また、モータ電流値ｉが過負荷電流値ｉｏ以上でない場合であって（Ｓ１３９でＮｏ）、輪荷重Ｐ１が輪荷重閾値ＰＡ１以上である場合（Ｓ１４１でＹｅｓ）または輪荷重Ｐ２が輪荷重閾値ＰＡ２以上である場合（Ｓ１４３でＹｅｓ）には、アシストモータ２４ａに過剰な負荷は生じていないものの脱輪復帰していないと判定されて、上述した図３のステップＳ１０１からの処理を行う。
【００８２】
一方、モータ電流値ｉが過負荷電流値ｉｏ以上でない場合であって（Ｓ１３９でＮｏ）、輪荷重Ｐ１が輪荷重閾値ＰＡ１以上でなく（Ｓ１４１でＮｏ）かつ輪荷重Ｐ２が輪荷重閾値ＰＡ２以上でない場合（Ｓ１４３でＮｏ）には、アシストモータ２４ａに過剰な負荷が生じておらず車両の車体重量が、各車輪４１〜４４にほぼ均等に作用していることから、脱輪復帰完了したと判定されて脱輪復帰処理が終了する。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、ＥＣＵ３０は、駆動輪でもある右前輪４１および左前輪４２のいずれか一方が脱輪状態であるか否かを各輪荷重Ｐ１〜Ｐ４に基づいて、右前輪４１の輪荷重Ｐ１が右前輪４１以外の各車輪の輪荷重平均値より大きく設定される輪荷重閾値ＰＡ１以上である場合に当該右前輪４１が脱輪していると判定し、左前輪４２の輪荷重Ｐ２が左前輪４２以外の各車輪の輪荷重平均値より大きく設定される輪荷重閾値ＰＡ２以上である場合に当該左前輪４２が脱輪していると判定する。
【００８４】
そして、右前輪４１および左前輪４２のいずれか一方が脱輪していると判定されると、脱輪状態から復帰させるために発生させ得る最大脱輪復帰力φを、アシストモータ２４ａにより発生し得る最大アシスト力ＦＳｍに加えて脱輪時に車輪駆動装置５０により右前輪４１および左前輪４２が回転駆動して発生し得る脱輪時最大回転駆動力ＦＤｍのうち側溝Ｄの側面に垂直方向に作用する押圧力に基づいて推定する。
【００８５】
そして、例えば、左前輪４２が脱輪していると判定される場合において、上記最大脱輪復帰力φが脱輪状態である左前輪４２の輪荷重Ｐ２以下に設定される輪荷重閾値ＰＢ以下である場合には、脱輪復帰が不可能であると判定し、一方、最大脱輪復帰力φが輪荷重閾値ＰＢ以下でない場合には、脱輪復帰が可能であると判定する。そして、脱輪復帰が可能であると判定される場合には、アシストモータ２４ａによるアシスト力ＦＳと車輪駆動装置５０による押圧力ＦＮとを脱輪復帰のための出力として発生させつつ、これらのアシスト力ＦＳおよび押圧力ＦＮをともに減少させるように協調制御する。
【００８６】
このようなアシスト力ＦＳおよび押圧力ＦＮの協調制御により、脱輪復帰を可能とするとともに脱輪復帰におけるアシストモータ２４ａや車輪駆動装置５０の出力を低減させることができる。
したがって、脱輪復帰の可否を判定するとともに脱輪復帰のための出力を低減することができる。その結果、脱輪復帰のための出力を低減させた状態で脱輪復帰することとなるので、アシストモータ２４ａや車輪駆動装置５０に不必要な負荷を与えないことはもちろんのこと、脱輪復帰直後における車両の挙動が不安定になることもなく安全性を向上させることができる。
【００８７】
また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、ＥＣＵ３０は、アシストモータ２４ａによるアシスト力ＦＳと車輪駆動装置５０による押圧力ＦＮとの和が、脱輪状態である操舵輪の輪荷重を当該操舵輪の側面と側溝Ｄの側面との接触面Ｓにおける摩擦係数に相当する係数μで除算した値に等しいとの条件のもと、アシストモータ２４ａによる脱輪復帰のための出力を評価する第１の評価関数ｆ（ＦＳ）の２乗と車輪駆動装置５０による脱輪復帰のための出力を評価する第２の評価関数ｇ（ＦＮ）の２乗と和である合計評価関数Ｌ（ＦＳ、ＦＮ）が最小になるように最適アシスト力ＦＳａと最適押圧力ＦＮａとを設定する。
【００８８】
このように設定される最適アシスト力ＦＳａおよび最適押圧力ＦＮａに応じてアシストモータ２４ａおよび車輪駆動装置５０により脱輪復帰のための出力を発生させることにより当該脱輪復帰のための出力が最小となるので、脱輪復帰直後における車両の挙動が不安定になることもなく安全性を一層向上させることができる。
【００８９】
また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、ＥＣＵ３０は、右前輪４１および左前輪４２のいずれか一方が脱輪状態であると判定された後、この脱輪状態の操舵輪が各輪荷重Ｐ１〜Ｐ４に基づいて脱輪復帰したと判定された場合には、車輪駆動装置５０による回転駆動力ＦＤを減少させる。
【００９０】
このように、脱輪復帰したと判定された場合には車輪駆動装置５０による回転駆動力ＦＤを減少させることにより、脱輪復帰直後における車両の急発進を回避し安全性をより一層向上させることができる。
【００９１】
また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、ＥＣＵ３０は、上述の脱輪復帰可否の判定結果を警告装置７０のモニタ７１に表示させることで運転者等に告知する。これにより、両操舵輪のいずれか一方が脱輪した場合にその操舵輪を実際に駆動して脱輪復帰を試すことなく、脱輪状態である操舵輪における脱輪復帰の可否を事前に認識することができる。また、上述のように脱輪復帰を試すことなく脱輪復帰の可否を事前に認識することができるので、脱輪復帰の可能性がない場合にまで不必要に操舵等することによりアシストモータ２４ａ等が過負荷になることもない。
【００９２】
また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、各輪荷重センサ４１ｂ〜４４ｂは、車体と各車輪４１〜４４との間に介在するアーム４１ａ〜４４ａ上であって当該各車輪４１〜４４近傍にそれぞれ取り付けられる歪みセンサであり、各取付部分におけるアーム４１ａ〜４４ａのそれぞれの歪みに基づいて各輪荷重Ｐ１〜Ｐ４を検出する。これにより、各車輪４１〜４４の輪荷重Ｐ１〜Ｐ４を確実に検出することができる。
【００９３】
また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、ＥＣＵ３０は、右前輪４１における輪荷重Ｐ１が、右前輪４１以外の各車輪の輪荷重平均値より大きく設定される輪荷重閾値ＰＡ１以上、例えば、当該輪荷重平均値の１１０％以上である場合に右前輪４１が脱輪状態であると判定し、左前輪４２における輪荷重Ｐ２が、左前輪４２以外の各車輪の輪荷重平均値より大きく設定される輪荷重閾値ＰＡ２以上、例えば、当該輪荷重平均値の１１０％以上である場合に左前輪４２が脱輪状態であると判定する。
【００９４】
右前輪４１および左前輪４２のいずれか一方が路面の側溝Ｄに落ち込み脱輪してその一部が側溝Ｄの側面等に接触した場合には、脱輪状態である操舵輪の輪荷重が、他の全ての車輪における輪荷重の平均値より大きくなるからである。そこで、輪荷重Ｐ１と輪荷重閾値ＰＡ１、または、輪荷重Ｐ２と輪荷重閾値ＰＡ２をそれぞれ比較することにより、脱輪状態であるか否かについて適切に判定することができる。
【００９５】
また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、ＥＣＵ３０は、車速Ｖが停車していると判断される速度閾値Ｖ０以下である場合に、脱輪状態であるか否かを輪荷重に基づいて判定する。
【００９６】
通常、脱輪している車両は移動できないため、脱輪時の車速Ｖは停車していると判断される速度以下になる。したがって、車速Ｖを考慮することにより脱輪状態であるか否かについてより確実に判定することができる。
【００９７】
また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、ＥＣＵ３０は、最大脱輪復帰力φを、最大アシスト力をＦＳｍ、車輪駆動装置５０による上記最大回転駆動力よりも小さく設定される脱輪時最大回転駆動力をＦＤｍ、操舵輪の実舵角をδ、脱輪状態である操舵輪の側面と側溝Ｄの側面との接触面Ｓの摩擦係数μとしたとき、上述の式（３）により演算する。
【００９８】
脱輪状態である操舵輪の側面と側溝Ｄの側面との接触面Ｓには、最大アシスト力ＦＳｍと、脱輪時最大回転駆動力ＦＤｍのうち側溝Ｄの側面に垂直方向に作用する押圧力、即ち、ＦＤｍ×sinδとが脱輪復帰のための最大の力として作用する。そこで、上記接触面Ｓにおける摩擦係数をμとすると、最大脱輪復帰力φは、上式でもって適切かつ具体的に演算され得る。
【００９９】
このとき、脱輪時最大回転駆動力ＦＤｍは、車輪駆動装置５０により操舵輪に発生させ得る最大回転駆動力よりも小さく、例えば、当該最大回転駆動力の１／３程度に設定されるので、車輪駆動装置５０に過剰な負荷が生じることもない。
【０１００】
また、脱輪時最大回転駆動力ＦＤｍのうち側溝Ｄの側面に垂直方向に作用する押圧力を演算する際には、脱輪状態の操舵輪の側面に沿う方向と側溝Ｄの側面に沿う方向との相対角度として、車両の進行方向に対して操舵輪が操舵された角度である操舵輪の実舵角δを用いて演算している。
【０１０１】
脱輪状態の操舵輪の側面に沿う方向と側溝Ｄの側面に沿う方向との相対角度を検出するためには、側溝Ｄの形状を検出するための専用のセンサ等が必要になる。一方、通常、脱輪状態の車両の進行方向に相当する方向と側溝Ｄの側面に沿う方向との相対角度はほぼ一致する。そこで、実舵角δを、脱輪状態の操舵輪の側面に沿う方向と側溝Ｄに沿う方向との相対角度として用いることにより、専用センサ等を別途設けることなく上記相対角度を推定し得る。なお、脱輪状態の操舵輪の側面に沿う方向と側溝Ｄの側面に沿う方向との相対角度を精度良く検出するため専用のセンサ等を設けてもよい。
【０１０２】
また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、ＥＣＵ３０は、モータ電流値ｉがアシストモータ２４ａが過負荷状態であると判断される過負荷電流値ｉｏ以上となった場合に脱輪復帰の可否を判定する。
【０１０３】
これにより、例えば、左前輪４２が脱輪したときにアシストモータ２４ａに流れるモータ電流値ｉが増大して過負荷電流値ｉｏ以上になったことから、当該アシストモータ２４ａが過負荷状態であり左前輪４２の側面が側溝Ｄの側面に押圧される状態を推定し、この押圧状態において上記最大脱輪復帰力φおよび脱輪状態である左前輪４２の輪荷重Ｐ２に基づいて脱輪復帰の可否を判定することで、より正確な判定を行うことができる。
【０１０４】
また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、ＥＣＵ３０は、最大脱輪復帰力φが、脱輪状態である右前輪４１における輪荷重Ｐ１または左前輪４２における輪荷重Ｐ２以下に設定される輪荷重閾値ＰＢ以下である場合に脱輪復帰は不可能であると判定する。
【０１０５】
例えば、最大脱輪復帰力φが脱輪状態である左前輪４２における輪荷重Ｐ２以下である場合には、脱輪復帰できない可能性がある。そこで、最大脱輪復帰力φが、輪荷重Ｐ２以下に設定される輪荷重閾値ＰＢ以下である場合に脱輪復帰が不可能であると判定する。これにより、脱輪復帰が不可能である判定が適切になされ得る。
【０１０６】
また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置２０では、ＥＣＵ３０は、右前輪４１および左前輪４２のいずれか一方が脱輪状態であると判定される場合には、アシストモータ２４ａの過負荷保護を停止またはその保護条件を緩和する。これにより、アシストモータ２４ａの過負荷を回避して当該アシストモータ２４ａを保護する制限がある場合でも、脱輪状態からの復帰を優先させるためにモータ過負荷保護に関する制限を一時的に停止または緩和することにより、脱輪復帰の可能性が向上し得る。
【０１０７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
【０１０８】
（１）図４のステップＳ１２３におけるアシストモータ駆動停止処理において、アシストモータ２４ａによるアシスト力の発生を一時停止することに限らず、現時点におけるアシストトルクＴｍから所定のトルクだけ徐々に減少させるようにしてもよい。これにより、脱輪復帰が不可能であるときにはアシスト力の急減による操舵フィーリングを損なうことなくアシストモータ２４ａによる不必要なアシスト力の発生を回避し得る。
【０１０９】
（２）警告装置７０は、脱輪復帰可否の判定結果を、モニタ７１に表示して告知することに限らず、車載されているカーナビゲーションのモニタに表示して告知するようにしてもよい。また、警告灯を別途設け、脱輪復帰可否の判定結果に応じて警告灯を点灯等するようにしてもよい。
【０１１０】
（３）警告装置７０は、脱輪復帰可否の判定結果を、モニタ７１に表示することにより運転者等に視覚的な表示でもって告知することに代えて、脱輪復帰可否の判定結果に応じて告知音を発生する告知音発生手段を備えこの告知音発生手段により、例えば、ブザー音や音声等の告知音を発生するようにしてもよい。これにより、脱輪復帰の可否を聴覚的な告知音でもって認識することができる。
また、警告装置７０は、脱輪復帰可否の判定結果をモニタ７１に表示するとともに上記告知音を発生するようにしてもよい。このように、脱輪復帰の可否を視覚的な表示と聴覚的な告知音とを組み合わせて告知することにより、脱輪復帰の可否をより確実に認識させることができる。
【０１１１】
（４）ステップＳ１１７にて脱輪復帰は不可能であると判定された場合には、運転者のみで脱輪から復帰させることは困難であるため、応援を要請するように促す情報を警告装置７０のモニタ７１に表示するようにしてもよい。その表示の際、応援を要請するための連絡先等も同時に表示してもよい。
また、無線通信等によるインターネット接続により所定の情報を送受信し得るデータ通信機器を有する車両においては、ステップＳ１１７にて脱輪復帰は不可能であると判定された場合、上記データ通信機器を利用することにより自動的に応援を要請するようにしてもよい。
【０１１２】
（５）輪荷重センサに代えて、以下に示すセンサを用いてもよい。
・特開平０５−０２４４２２にて開示されている、前輪、後輪のそれぞれの輪荷重に応じた荷重検出値を出力するロードセルで構成される輪荷重センサ。
・特開平０５−０７２０６５にて開示されている、車両のサスペンションアッパマウント部における荷重を検出する輪荷重センサ。
・特開平０８−１９８１３１にて開示されている、ショックアブソーバの上端に配設されて各車輪に係る荷重を検出する荷重センサ。
・特開平１０−０２４８１９にて開示されている、各車輪を支持する懸架装置に設けられて各車輪に作用する輪荷重を検出する輪荷重センサであって、懸架装置に設けられて懸架装置の歪を検出するような磁歪式センサやアクスルの歪みを検出するセンサ、もしくは、エアサスペンションのエアばね内圧を検出するセンサ。
・特開２００５−１０６５９６にて開示されている、マクファーソンストラット形式の車輪懸架機構が設けられている車両の車輪荷重を検出するセンサであって、ショックアブソーバを内蔵し下端部がナックルの上部に支持され上端部が車体に支持されているサスペンション部材であるストラットに取り付けられた応力センサ。
・特開２００６−０５８２５４にて開示されている、ブレーキロータの側面と対向する位置に設けられて当該ブレーキロータとの間の隙間を測定する変位センサと、この変位センサの検出した変位量から車輪にかかる荷重を検出する荷重演算手段とで構成される車輪荷重検出装置。
・特開２００６−０６４６５０にて開示されている、車輪取付フランジを有するハブ輪の端部に設けられた加締部と等速ジョイントの外輪にて外方を向く端面との間に設けられる
磁歪材からなるリング状の荷重被検出部と、この荷重被検出部の磁歪層に働く歪量の変化を磁気抵抗変化として検出し、その磁気抵抗変化量によって車輪用軸受装置にかかる荷重を検出する荷重検出部とを備える車輪荷重検出装置。
・特開２００３−３３６６５２にて開示されている、車体側軌道部材の円筒部とフランジ部とのなす角度の変形により、変位センサと着磁部との距離が変動し、当該着磁部によって生成されている磁場の変動量を検出する磁気センサと、この磁場変動量として出力された距離の変動量からタイヤの接地荷重の変動量を求める処理手段とを備えるセンサ装置。
・特開２００７−０２４５５０にて開示されている、コイルスプリング下方に配置されるバンパーラバーと車体との間であってコイルスプリングに接触しないように設けられる歪ゲージ等で構成されて車輪の上下変位により生じるバンパーラバー反力を検出する荷重センサと、車輪の上下動に追従するサスペンションアームと車体との間隔を検出する変位センサとを備え、変位センサの検出値に基づいて決定されるスプリング反力と荷重センサにより検出されるバンパーラバー反力とにより輪荷重を演算して検出する輪荷重検出装置。
【０１１３】
（６）輪荷重センサ４１ｂ〜４４ｂにより輪荷重Ｐ１〜Ｐ４を検出することに代えて、例えば、車両に予め設けられているアクティブサスペンションの車高センサや以下に示すセンサ等の相対距離センサでもって検出される車体と各車輪との相対距離に基づいて路面に対する車体の傾斜度合を算出し、この傾斜度合から各車輪４１〜４４の輪荷重Ｐ１〜Ｐ４をそれぞれ推定して検出してもよい。
・特開平０７−２７６９５６にて開示されている、各懸架装置の油圧シリンダに内蔵されて当該油圧シリンダの長さ、すなわち各車輪の車体フレームからの相対位置を検出するストロークセンサ。
・特開平０８−２８２３２０にて開示されている、前後軸と車体との間に配設されて相対車高を検出する車高センサ。
また、加速度センサ、赤外線センサまたは画像カメラ等により車体の傾斜度合を算出し、この傾斜度合から各車輪４１〜４４の輪荷重Ｐ１〜Ｐ４をそれぞれ推定して検出してもよい。これにより、各輪荷重Ｐ１〜Ｐ４を検出するための輪荷重センサ４１ｂ〜４４ｂを設けることなく、各輪荷重Ｐ１〜Ｐ４を推定して検出することができる。
【０１１４】
（７）輪荷重センサ４１ｂ〜４４ｂにより輪荷重Ｐ１〜Ｐ４を検出することに代えて、例えば、特開平０８−１５６５３９にて開示されている空気圧センサにより各車輪４１〜４４の空気圧を検出し、この空気圧から各車輪４１〜４４の輪荷重Ｐ１〜Ｐ４をそれぞれ推定して検出してもよい。
また、各車輪４１〜４４の空気圧と各車輪４１〜４４のたわみ具合とを考慮して各車輪４１〜４４の輪荷重Ｐ１〜Ｐ４をそれぞれ推定して検出してもよい。
【０１１５】
（８）脱輪状態である操舵輪の側面と側溝Ｄの側面との接触面Ｓにおける摩擦係数μは、予め所定の数値に設定されることに限らず、実際にある程度の脱輪復帰力を出力した場合に減少する脱輪状態である操舵輪の輪荷重に基づき摩擦係数μを推定してもよい。
【０１１６】
（９）車輪駆動装置５０により脱輪状態である操舵輪が回転駆動して発生し得る脱輪時最大回転駆動力ＦＤｍは、脱輪状態でない両操舵輪が回転駆動して発生し得る最大回転駆動力の１／３に設定されることに限らず、操舵輪の側面に作用させ得る押圧力の限界値が予め判っている場合にはこの押圧力の限界値と等しくなるように設定されてもよい。
【０１１７】
（１０）ステップＳ１０９において、モータ電流値ｉが過負荷電流値ｉｏ以上であることから、脱輪復帰のための操舵により左前輪４２の側面が側溝の側面に押圧されている状態であると判断してＹｅｓと判定することに限らず、実舵角δの変化量が実舵角δが一定値であると判断される角度差以下である場合に、脱輪復帰のための操舵により左前輪４２の側面が側溝の側面に押圧されている状態であると判断して上記ステップＳ１０９にてＹｅｓと判定してもよい。
【０１１８】
（１１）上記実施形態では、図１に示すように、アシストモータ２４ａから出力されるアシスト力をラック機構に伝達し得る、いわゆるラック式の電動式動力舵取装置を例示して説明したが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、アシストモータから出力されるアシスト力を減速機を介してピニオン軸２３に伝達し得る、いわゆるコラム式の電動式動力舵取装置に適用してもよい。
また、ラック軸とモータとを平行に配置したいわゆるラックパラレル式の電気式動力舵取装置、ピニオン軸２３を有するピニオン部にモータを配置したいわゆるピニオン式の電気式動力舵取装置、または、いわゆるデュアルピニオン式の電気式動力舵取装置等に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】図１(A)は、本実施形態に係る電気式動力舵取装置の全体構成例を示す構成図で、図１(B)は、ＥＣＵ等の構成例を示す回路ブロック図である。
【図２】脱輪状態である左前輪を復帰させるために当該左前輪等に作用させる脱輪復帰力を例示した説明図である。
【図３】本実施形態に係る電気式動力舵取装置のＥＣＵによる脱輪復帰処理の流れを示すフローチャートの一部である。
【図４】本実施形態に係る電気式動力舵取装置のＥＣＵによる脱輪復帰処理の流れを示すフローチャートの一部である。
【図５】図５(A)は、図１の警告装置のモニタに脱輪復帰が不可能である旨が表示される一例を示す説明図であり、図５(B)は、図１の警告装置のモニタに脱輪復帰が可能である旨が表示される一例を示す説明図である。
【図６】図１の警告装置のモニタに表示される処置情報の一例を示す説明図であって、図６(A)は、脱輪状態である操舵輪と側溝との間の摩擦係数向上を促す第１の処置情報を例示する説明図であり、図６(B)は、復帰すべき側溝の溝高さの低下を促す第２の処置情報を例示する説明図である。
【図７】アシスト力とこのアシスト力を評価する第１の評価関数との関係を例示するグラフである。
【図８】押圧力とこの押圧力を評価する第２の評価関数との関係を例示するグラフである。
【符号の説明】
【０１２０】
２０…電気式動力舵取装置
２４ａ…アシストモータ
２６…トルクセンサ（相対角度検出手段）
３０…ＥＣＵ
４１…右前輪（操舵輪、駆動輪、車輪）
４２…左前輪（操舵輪、駆動輪、車輪）
４３…右後輪（車輪）
４４…左後輪（車輪）
４１ｂ〜４４ｂ…輪荷重センサ（輪荷重検出手段）
５０…車輪駆動装置
６０…車速センサ
７０…警告装置（告知手段）
７１…モニタ
Ｄ…側溝（路面の段差部）
ＦＤ…脱輪時回転駆動力
ＦＤｍ…脱輪時最大回転駆動力
ＦＮ…押圧力
ＦＮｍ…最大押圧力
ＦＳ…アシスト力
ＦＳｍ…最大アシスト力
ｆ（ＦＳ）…第１の評価関数
ｇ（ＦＮ）…第２の評価関数
Ｌ（ＦＳ、ＦＮ）…合計評価関数
ｉ…モータ電流値
ｉｓ…電流制限値
ｉｏ…過負荷電流値（所定の電流閾値）
Ｐ１〜Ｐ４…輪荷重
ＰＡ１、ＰＡ２…輪荷重閾値（第１の輪荷重閾値）
ＰＢ…輪荷重閾値（第２の輪荷重閾値）
δ…実舵角（相対角度）
θ…操舵角
φ…最大脱輪復帰力
Ｖ…車速
Ｖ０…速度閾値
【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】
0004997477.tif 000007
【図７】
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【図８】
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