(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車速に応じてステアリングギヤ比を変化させる車両用舵角比可変操舵装置において、
所定車速以下の低速域では、運転者の上体が向く方向である車両前方向に対する運転者の視線振れ角と操舵角との比が一定となるようステアリングギヤ比を変化させることを特徴とする車両用舵角比可変操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用舵角比可変操舵装置に係り、詳しくは、車速に応じたステアリングギヤ比設定手法に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
近年、ステアリングの操舵角（ハンドル角）と操舵輪の転舵角との比、即ちステアリングギヤ比（舵角比）を車速に応じ、例えば低中速域では小さく高速域では大きくなるよう可変制御可能な車両が実用化されている。
そして、例えば特開平９−５８５０８号公報には、低速域ではステアリングギヤ比を最小とし、中速域ではヨーレイトゲイン（回転角速度ゲイン）が一定になるよう、高速域では横Ｇゲイン（横加速度ゲイン）が一定となるようステアリングギヤ比を設定する技術が開示されている。
【０００３】
また、自動車技術会９９３２８２７には、「コーナ進入時において運転者は目標とする経路上で車速に依らず約１．２秒後に到達すべき地点を注視している」という実験データに基づき、現在の車両進行方向と注視点方向とのなす角度、即ち目標経路角が操舵角に比例するようステアリングギヤ比を設定する技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平９−５８５０８号公報に開示された技術では、低速域においてステアリングギヤ比を最小としているものの、具体的な最小値やその設定方法についての開示がなく、ステアリングギヤ比をあまり小さくし過ぎると、ステアリングの操舵角に対して操舵輪の転舵角が大きく転舵がクイックになり過ぎ、ステアリングの取り回し性が悪く運転者が違和感を覚えるという問題がある。
【０００５】
また、自動車技術会９９３２８２７に開示の技術は、即ち、操舵角と約１．２秒後の目標経路角の比が一定となるようにステアリングギヤ比を設定することを意味しており、このことは、ヨーレイトゲインが一定になるようステアリングギヤ比を設定することに他ならず、このような設定では、低速域においてステアリングギヤ比が極めて小さくなり、やはり、操舵角に対して転舵角が大きく転舵がクイックになり過ぎ、上記同様に、運転者が違和感を覚えるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、中高速域のみならず低速域においても運転者が違和感を覚えることのないステアリングの取り回し性のよいステアリングギヤ比を設定可能な車両用舵角比可変操舵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】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明では、車速に応じてステアリングギヤ比を変化させる車両用舵角比可変操舵装置において、所定車速以下の低速域では、運転者の上体が向く方向である車両前方向に対する運転者の視線振れ角と操舵角との比が一定となるようステアリングギヤ比を変化させるようにしている。
【０００８】
つまり、所定車速以下の低速域では、操舵角と運転者の視線振れ角、即ち運転者の上体が向く方向である車両前方向に対する運転者の視線（注視点方向）のなす角度との比が一定となるようにしてステアリングギヤ比を設定するようにしている。
これにより、低速域で車両を大きく旋回させようとしたとき等において、一般に車両構造上の問題から運転者の上体は車両進行方向ではなく車両前方向を向いており、故に運転者は車両前方向から車両の到達すべき地点にまで視線を大きくずらさなければならず、この際、運転者は人間の習性により無意識のうちに当該車両前方向に対する視線のずれ量、即ち視線振れ角に相当或いは比例する分だけステアリングを操舵しようとする傾向にあるのであるが、このような人間の習性に沿うようにステアリングギヤ比が適正に設定されることになり、ステアリングギヤ比が小さくなり過ぎてステアリングの操舵に対し転舵がクイックになり過ぎ運転者が違和感を覚えるといったことが防止され、低速域でのステアリングの取り回し性が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１を参照すると、本発明に係る車両用舵角比可変操舵装置の概略構成図が示されており、以下同図に基づいて本発明に係る車両用舵角比可変操舵装置の構成を説明する。
【００１０】
同図に示すように、車両の一対の前輪（操舵輪）ＷFR，ＷFLを回転支持する車輪支持部材（図示せず）にはそれぞれナックルアーム２，３が接続されており、これらナックルアーム２，３には、タイロッド６，７を介してステアリングギヤボックス４が接続されている。
ステアリングギヤボックス４としては、ここではラックアンドピニオン式のものが採用されており、このラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックス４は、ピニオンが回転すると、該ピニオンに噛合するラックがそれに応じて車両左右方向に移動するようにされている。
【００１１】
詳しくは、ピニオンにはステアリングシャフト１０を介してステアリングホイール１２が接続されており、ステアリングホイール１２が運転者により操舵されてピニオンが回転すると、ラックとともにタイロッド６，７が車両左右方向に移動し、これにより前輪ＷFR，ＷFLが同一方向に操舵されるようにされている。
また、同図に示すように、ステアリングシャフト１０とステアリングギヤボックス４のピニオンとの間には、ギヤ比可変機構１４が介装されている。
【００１２】
このギヤ比可変機構１４は、ステアリングシャフト１０とピニオン間のステアリングギヤ比、即ちギヤ比（舵角比）Ｒを可変させる機構であり、ステアリングホイール１２の操舵角θに対するピニオンの回転角度、即ち前輪ＷFR，ＷFLの転舵角を変更可能に構成されている。
詳しくは、ギヤ比可変機構１４は、例えば遊星歯車機構とセクタ歯車との間に可変減速機構が介装されて構成されており、遊星歯車機構によりステアリングホイール１２の操舵速度が一定のギヤ比で減速されることに加え、セクタ歯車の回転速度が可変減速機構により変速されることで、ステアリングシャフト１０とピニオン間のギヤ比Ｒが可変自在とされている。
【００１３】
より詳しくは、可変減速機構には、変速操作を行うためのアクチュエータが設けられており、該アクチュエータは電子コントロールユニット（ＥＣＵ）２０に接続されている。
また、前輪ＷFL近傍には、車輪速を検出する車輪速センサ２２が設けられており、該車輪速センサ２２はＥＣＵ２０に接続されている。つまり、車輪速センサ２２により車輪速情報が検出されると、当該車輪速信号はＥＣＵ２０に供給され、演算処理によって車速情報Ｖに変換されるようにされている。
【００１４】
そして、このように構成された車両用舵角比可変操舵装置では、車輪速センサ２２からの情報に基づき車速Ｖが得られると、ＥＣＵ２０において当該車速Ｖに基づき所定の指示ギヤ比信号、即ちアクチュエータ作動信号が演算され、当該所定の指示ギヤ比信号がギヤ比可変機構１４に供給されることとなる。これにより、ギヤ比可変機構１４内で可変減速機構が作動し、ステアリングシャフト１０とピニオン間のギヤ比が適宜可変制御される。
【００１５】
実際には、図２に示すように、車速Ｖとギヤ比Ｒとの関係が予め実験等によりマップとして設定されており、上記所定の指示ギヤ比信号を決定するギヤ比Ｒは、車速情報Ｖに応じて当該ギヤ比マップから読み取られる。
図２のギヤ比マップによれば、車両が中高速域にあるときには、従来例として示した特開平９−５８５０８号公報に記載された技術と同様にしてギヤ比Ｒ（実線）は設定される。つまり、車両が高速域にあるときには横Ｇゲイン一定特性（破線）に基づき、横Ｇゲインが一定（例えば、操舵角θを９０degとしたときに横加速度が１Ｇ）となるようにギヤ比Ｒは設定され、中速域にあるときにはヨーレイトゲイン一定特性（一点鎖線）に基づき、ヨーレイトゲインが一定（例えば、操舵角θを４．４degとしたときにヨーレイトが１deg/sec）となるようにギヤ比Ｒは設定される。
【００１６】
一方、車両が低速域にあるときには、視線振れ角一定特性（二点鎖線）に基づいてギヤ比Ｒ（実線）は設定される。
以下、当該視線振れ角一定特性に基づくギヤ比Ｒの設定手法、即ち本発明に係る車両用舵角比可変操舵装置の作用について図３及び図４の車両の旋回模式図を参照しながら説明する。
【００１７】
一般に、低速域（例えば、２０km/h以下のような低速時）では、交叉点等で車両を大きく旋回させるような走行をすることが多い。このような場合、前輪ＷFR，ＷFLのみを操舵輪とする車両構造上の問題から、運転者がステアリングホイール１２を操舵し始めても、図３に示すように、運転者の上体は車両進行方向ではなく車両前方向、即ち車両進行方向に対して重心スリップ角βだけずれた方向を向いている。従って、この場合、運転者は車両の到達すべき地点、即ち前方注視点Ｐを目視するために視線を大きく視線振れ角α（例えば、値α1）だけずらすことになる。なお、前方注視点Ｐは、上述の実験データに基づき、車速Ｖに依らず所定時間（約１．２秒）後に車両が到達する点として規定される。
【００１８】
そして、この際、車両応答特性及び通常は中速域での運転頻度が高いという理由から、運転者は、無意識のうちに、中速域でのギヤ比Ｒを意識しながら当該視線振れ角αに相当或いは比例する分だけステアリングホイール１２を操舵しようとする傾向にある。
そこで、本発明では、車速Ｖが低速域にあるときには、このような人間の習性を考慮し、視線振れ角α（例えば、値α1）と操舵角θ（例えば、値θ1）との比が一定（α／θ＝α1／θ1＝一定）となるようにしてギヤ比Ｒを設定するようにしている。
【００１９】
これにより、低速域では、人間の習性に沿うようにギヤ比Ｒが設定されることになり、図２に示すように、ギヤ比Ｒは車速Ｖが値０のときでも値１よりも大きい値Ｒ0（例えば、値５）とされ、ギヤ比Ｒが小さくなり過ぎてステアリングホイール１２の操舵に対し転舵がクイックになり過ぎ運転者が違和感を覚えるといったことが防止され、低速域でのステアリングホイール１２の取り回し性が向上し、運転フィーリングが向上することとなる。従って、この低速域でのギヤ比特性と前述した中高速域でのギヤ比特性とを組み合わせることにより、低速域から高速域までの全車速領域に亘って最適なステアリング操作が実現可能とされる。
【００２０】
また、上述したように、中速域ではヨーレイトゲインが一定となるようにギヤ比Ｒは設定されるが、ヨーレイトが車両の重心周りの回転角速度であること及び上記低速域における前方注視点Ｐが車速Ｖに依らず所定時間（約１．２秒）後に車両の到達する点であるという経験則に基づけば、図４に示すように、車速Ｖの上昇とともに重心スリップ角βが殆どなくなり車両前方向と車両進行方向とが略一致しているような状況（中速時）において、視線振れ角αを当該所定時間（約１．２秒）で除した値は、即ちヨーレイトを意味しているに他ならず、操舵角θ（例えば、値θ2）と視線振れ角α（例えば、値α2）との比を一定（α／θ＝α2／θ2＝一定）にすることは、即ちヨーレイトゲインを一定にすることを意味していることに他ならないといえる。
【００２１】
そこで、ここでは、図４に示すような低速域から車速Ｖが上昇して中速域に移行したとみなすことができ且つ重心スリップ角βが殆ど発生しなくなる所定車速Ｖ1（例えば、５０km/h）を低車速と中車速との切換値として規定し、さらに、当該所定車速Ｖ1においてヨーレイトゲインが一定となるよう設定されたギヤ比Ｒ、即ち値Ｒ1（例えば、値１４）となるべく視線振れ角αと操舵角θとの比を基準比Ｋとして規定し、低速域においては、視線振れ角αと操舵角θとの比が当該基準比Ｋ（α／θ＝α1／θ1＝α2／θ2＝Ｋ）となるようにギヤ比Ｒを設定するようにしている。なお、上記理由に基づけば、この基準比Ｋは中速域におけるヨーレイトゲインといえる。
【００２２】
これにより、図２に実線で示す如く、低速域と中速域間でギヤ比Ｒを段差なく連続的に設定することができ、車速Ｖが低速域から中速域、或いは中速域から低速域に移行した場合において、ギヤ比Ｒを極めて滑らかに変化させることが可能となり、上記低速域での取り回し性の向上効果に加え、運転者が運転頻度の高い中速域でのギヤ比Ｒを意識しながらステアリングホイール１２を操舵したとしても、運転者がそれほど違和感を覚えないようにすることができる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、ステアリングシャフト１０とピニオン間のギヤ比Ｒを可変操作し、ステアリングホイール１２の操舵に対して機械的に前輪ＷFR，ＷFLを転舵するよう舵角比可変操舵装置を構成したが、舵角比可変操舵装置は、ピニオンをＥＣＵからの電気信号に基づきステップモータで回転させるようなステアバイワイヤ方式であって、車速Ｖに応じて当該ステップモータの回転速度を可変するような構成のものであってもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の請求項１の車両用舵角比可変操舵装置によれば、所定車速以下の低速域において、操舵角と運転者の視線振れ角、即ち運転者の上体が向く方向である車両前方向に対する運転者の視線（注視点方向）のなす角度との比が一定となるよう人間の習性に沿うようにしてステアリングギヤ比を設定するようにしたので、ステアリングギヤ比が小さくなり過ぎ、ステアリングの操舵に対し転舵がクイックになり過ぎて運転者が違和感を覚えるといったことを好適に防止でき、低速域でのステアリングの取り回し性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用舵角比可変操舵装置を示す概略構成図である。
【図２】車速Ｖとギヤ比Ｒとの関係を示すマップである。
【図３】低速時における車両の旋回模式図であって、本発明の作用を説明する図である。
【図４】中速時における車両の旋回模式図であって、本発明の作用を説明する図である。
【符号の説明】
４  ステアリングギヤボックス
１０  ステアリングシャフト
１２  ステアリングホイール
１４  ギヤ比可変機構
２０  電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
２２  車輪速センサ
ＷFR，ＷFL  前輪（操舵輪）
【図１】
0003778252.tif 000002
【図２】
0003778252.tif 000003
【図３】
0003778252.tif 000004
【図４】
0003778252.tif 000005