(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵のためにドライバーにより付与されるトルクを車輪に伝達する手段を備え、
車両挙動の安定化のために車輪の制動力および駆動力の中の少なくとも一方を制御可能な車両において、
操舵のためにドライバーにより付与されるトルクを車輪に伝達するステアリングシャフトと、
そのドライバーにより付与されるトルクに付加されるトルクを発生するアクチュエータと、
そのステアリングシャフトにより伝達される操舵トルクの検知手段と、
前記安定化のための制御による車両の制動力および駆動力の中の少なくとも一方の変化に対応する変量を求める手段と、
その変量と操舵トルクの変化との関係を記憶する手段と、
その求めた変量と記憶した関係とから求められる操舵トルクの変化を打ち消すように、前記アクチュエータにより付加されるトルクを制御する手段と、
オーバーステア状態からのスピンとアンダーステア状態からのドリフトの発生危険性を判断する手段と、
前記危険性がある場合にスピンあるいはドリフトの原因になるモーメントと反対方向のモーメントを作用させるように制動力と駆動力の中の少なくとも一方を制御する手段とを備え、
その安定化のための制御による制動力および駆動力の中の少なくとも一方の変化に基づく操舵トルクの変化を打ち消すように、操舵トルクを制御可能とされ、
前記安定化のために車両にモーメントが作用するように制動力および駆動力の中の少なくとも一方が制御される場合に、そのモーメントの方向の操舵補助トルクが前記アクチュエータにより付加されることを特徴とする車両のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両における挙動安定化システムと連係するステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カーブ走行時における速度超過やドライバーの運転ミス等により、車両がスピンやドリフトを起こした場合、ドライバーの意図に沿って車両を操舵することができなくなる。
【０００３】
そのようなドリフトやスピン等の不安定な車両挙動を防ぐため、車両の制動力や駆動力を制御する技術が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、その車両挙動を安定化するための制動力や駆動力の制御はドライバーの意思とは無関係に行われ、その制動力や駆動力の変化に基づき操舵トルクが変化することから、操舵フィーリングが悪化するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決することのできるステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両のステアリング装置は、操舵のためにドライバーにより付与されるトルクを車輪に伝達する手段を備え、車両挙動の安定化のために車輪の制動力および駆動力の中の少なくとも一方を制御可能な車両において、その安定化のための制御による制動力および駆動力の中の少なくとも一方の変化に基づく操舵トルクの変化を打ち消すように、操舵トルクを制御可能なことを特徴とする。
この構成によれば、車輪の制動力および駆動力の中の少なくとも一方を制御することで車両挙動を安定化させる際に、その安定化制御に基づく操舵トルクの変化を打ち消すことで、操舵フィーリングが悪化するのを防止できる。
その車両挙動の安定化のための制御は公知の手段を用いることができる。
【０００７】
本発明の車両のステアリング装置は、操舵のためにドライバーにより付与されるトルクを車輪に伝達するステアリングシャフトと、そのドライバーにより付与されるトルクに付加されるトルクを発生するアクチュエータと、そのステアリングシャフトにより伝達される操舵トルクの検知手段と、前記安定化のための制御による車両の制動力および駆動力の中の少なくとも一方の変化に対応する変量を求める手段と、その変量と操舵トルクの変化との関係を記憶する手段と、その求めた変量と記憶した関係とから求められる操舵トルクの変化を打ち消すように、前記アクチュエータにより付加されるトルクを制御する手段とを備えるのが好ましい。
この構成によれば、車両挙動の安定化のために制動力および駆動力の中の少なくとも一方が制御された場合、その制動力および駆動力の中の少なくとも一方の変化に基づく操舵トルクの変化を、操舵のためにドライバーにより付与されるトルクに付加されるトルクを制御することで、円滑に打ち消すことができる。
その安定化のための制御による車両の制動力および駆動力の中の少なくとも一方の変化に対応する変量としては、例えば、各車輪の制動力や回転速度、車速、舵角、車両と路面との間の摩擦係数、車両のヨーレート等の安定化制御開始時からの変化量を求めることができ、多種の変量を求める程に操舵トルクの変化を精度良く打ち消すことができる。
その変量と操舵トルクの変化との関係は、その関係に従うことで、求められた変量から操舵トルクの変化を求めることができるように定められる。その安定化のための制御に基づく操舵トルクの変化と大きさが等しく逆向きのトルクをアクチュエータにより付加することで、その操舵トルクの変化を打ち消すことができる。
【０００８】
本発明の車両のステアリング装置において、前記安定化のために車両にモーメントが作用するように制動力および駆動力の中の少なくとも一方が制御される場合に、そのモーメントの方向の操舵補助トルクが前記アクチュエータにより付加されるのが好ましい。
車両がオーバーステア状態になってスピンするのを防止して車両挙動を安定化させる場合は、例えば外輪の制動力を内輪の制動力よりも大きくすることで、車両の転舵方向と逆方向のモーメントを車両に作用させる。この場合、その安定化のため車両に作用するモーメントと反対方向に転舵させようとする操舵トルク変化が生じることから、そのモーメントの方向の操舵補助トルクをアクチュエータにより付加することで、そのドライバーに作用する操舵トルクの変化を打ち消すことができる。
車両がアンダーステア状態になってドリフトするのを防止して車両挙動を安定化させる場合、例えば内輪の制動力を外輪の制動力よりも大きくすることで、車両の転舵方向と同方向のモーメントを車両に作用させる。この場合、その安定化のため車両に作用するモーメントと反対方向に転舵させようとする操舵トルク変化が生じることから、そのモーメントの方向の操舵補助トルクをアクチュエータにより付加することで、そのドライバーに作用する操舵トルクの変化を打ち消すことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
図１に示す車両のラックピニオン式電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイールＨに連結される入力軸２と、この入力軸２にトルクセンサ３を介して連結される出力軸４とを備えている。その入力軸２と出力軸４とが、ドライバーにより操舵のために付与されるトルクを車輪に伝達するステアリングシャフトを構成する。その出力軸４はユニバーサルジョイント５を介してピニオン６に接続され、そのピニオン６に噛み合うラック７に車輪８が連結される。操舵トルクがステアリングホイールＨ、入力軸２、トルクセンサ３、出力軸４、およびピニオン６を介してラック７に伝達されると、そのラック７の移動により車両の操舵がなされる。また、その入力軸２に舵角センサ９が取り付けられている。なお、本実施形態では前輪が操舵されるが、前後輪が操舵されてもよい。
【００１１】
その出力軸４の外周にベベルギヤ１２が嵌合され、このベベルギヤ１２に噛み合うベベルギヤ１５が、アクチュエータ１３により回転駆動される。これにより、そのアクチュエータ１３は、ドライバーにより付与されるトルクに付加されるトルクを発生する。
【００１２】
車両の各車輪８を制動するために制動システムが設けられている。すなわち、ブレーキペダル１６の踏力に応じた制動圧をマスターシリンダ１７により発生させる。その制動圧は、制動圧制御ユニット１８により増幅されると共に各車輪８のブレーキ装置１９に分配され、各ブレーキ装置１９が各車輪８に制動力を作用させる。その制動圧制御ユニット１８は、コンピューターにより構成されるブレーキ系コントローラ６０に接続される。そのブレーキ系コントローラ６０に、舵角センサ９、各車輪８それぞれの回転速度を個別に検知するセンサ５２、各車輪８それぞれの制動力を個別に検知するセンサ６１、車両と路面との間の摩擦係数を検知する摩擦係数センサ６２が接続される。そのブレーキ系コントローラ６０は、その車輪速センサ５２により検知される各車輪８の回転速度と制動力検知センサ６１によるフィードバック値に応じて、制動圧を増幅すると共に分配することができるように制動圧制御ユニット１８を制御し、これにより、左方の車輪の制動力と右方の車輪の制動力を個別に制御することが可能とされている。なお、制動圧制御ユニット１８は、ブレーキペダル１６の操作がなされていない場合でも、内蔵するポンプにより制動圧を発生することが可能とされている。
【００１３】
そのトルクセンサ３は、その入力軸２から出力軸４へ伝達するトルク、すなわちステアリングシャフトにより伝達される操舵トルクを検出する。そのトルクセンサ３は、コンピューターにより構成されるステアリング系コントローラ５０に接続される。そのステアリング系コントローラ５０に、アクチュエータ１３、車速センサ５１、およびブレーキ系コントローラ６０が接続される。
【００１４】
そのブレーキ系コントローラ６０は、車両挙動の安定化のために車輪８の制動力を制御する。この車両挙動の安定化のための制御は公知の手段を用いることができる。
例えば、車速、舵角、車輪回転速度、車両と路面との間の摩擦係数、車両のヨーレート、各車輪の制動力等の車両挙動に相関する変量と、車両のスピンやドリフトの原因になるモーメントとの関係を実験等により予め求めて記憶する。その車両挙動に相関する変量のセンサによる検出値と記憶した関係とから、そのスピンやドリフトの原因になるモーメントを求め、そのモーメントから車両のスピンやドリフトの発生危険性を判断し、そのモーメントと反対方向のモーメントを車両に作用させることができるように制動力を制御する。これにより、図２に示すように、操舵時において車両１０の挙動が安定している場合は破線で示すドライバーが希望する略理想的経路を進行するのに対して、車両挙動が不安定になって矢印Ａで示すモーメントにより２点鎖線で示すようにオーバーステア状態からスピンする場合、外輪の制動力を内輪の制動力よりも大きくすることで矢印Ｂで示すモーメントを作用させて車両挙動を安定化させることができる。また、車両挙動が不安定になって矢印Ｂで示すモーメントにより１点鎖線で示すようにアンダーステア状態からドリフトする場合、内輪の制動力を外輪の制動力よりも大きくすることで矢印Ａで示すモーメントを作用させて車両挙動を安定化させることができる。
【００１５】
その安定化のための制御による車両の制動力の変化に対応する変量として、例えば、安定化制御開始時からの、制動力検知センサ６１により検知される各車輪８の制動力、車速センサ５１により検知される車速、舵角センサ９により検知される舵角、車輪速センサ５２により検知される各車輪８の回転速度、摩擦係数センサ６２により検知される車両と路面との間の摩擦係数の変化量を求めることができ、これ以外にも、車両のヨーレート等の安定化制御開始時からの変化量を求めることができ、多種の変量を求める程に操舵トルクの変化を精度良く打ち消すことができる。
【００１６】
そのステアリング系コントローラ５０は、その変量と操舵トルクの変化との関係を記憶する。この関係は、この関係に従うことで、求められた変量から操舵トルクの変化を求めることができるように定められ、実験により求めることができる。
【００１７】
ステアリング系コントローラ５０は、その求められた変量と記憶した関係とに基づき、その安定化のための制御による制動力の変化に基づく操舵トルクの変化を演算し、その操舵トルクの変化を打ち消すように、上記アクチュエータ１３により付加されるトルクを制御することで操舵トルクを制御する。すなわち、その安定化のための制御に基づく操舵トルクの変化と大きさが等しく逆向きのトルクをアクチュエータ１３により付加することで、その操舵トルクの変化を打ち消すことができる。
例えば、上記のように車両挙動の安定化のために車両にモーメントが作用するように制動力が制御される場合、そのモーメントの方向の操舵補助トルクがアクチュエータ１３により付加される。すなわち、車両がスピンするのを防止するため矢印Ｂで示すモーメントを作用させて車両挙動を安定化させる場合、そのモーメントと反対方向に転舵させようとする操舵トルク変化が生じることから、その矢印Ｂで示すモーメントの方向の操舵補助トルクをアクチュエータ１３によって付加する。また、車両がドリフトするのを防止するため矢印Ａで示すモーメントを作用させて車両挙動を安定化させる場合、そのモーメントと反対方向に転舵させようとする操舵トルク変化が生じることから、その矢印Ａで示すモーメントの方向の操舵補助トルクをアクチュエータ１３によって付加する。
【００１８】
図３のフローチャートは上記システムの制御手順を示す。
まず、ステアリング系コントローラ５０およびブレーキ系コントローラ６０は、上記各センサにより検知されるデータを読み込む（ステップ１）。
【００１９】
次に、上記のような車両挙動の安定化のための制動力の制御の有無を判断する（ステップ２）。
【００２０】
その安定化のための制御がない場合、ステアリング系コントローラ５０によるアクチュエータ１３の制御により、検知された操舵トルクと車速に応じて通常の操舵補助力が付与される（ステップ３）。
【００２１】
ステップ２において車両挙動の安定化のための制御がある場合、上記のように、その安定化のための制御による制動力の変化に基づく操舵トルクの変化を求める（ステップ４）。
【００２２】
次に、その操舵トルクの変化を打ち消すように、上記のようにアクチュエータ１３により付加されるトルクを制御することで操舵トルクを制御する（ステップ５）。
【００２３】
上記制御は車両のエンジンが停止するまで繰り返される（ステップ６）。
【００２４】
上記構成によれば、車輪の制動力を制御することでスピンやドリフトを防止して車両挙動を安定化させる際に、操舵のためにドライバーにより付与されるトルクにアクチュエータ１３により付加されるトルクを制御することで、その安定化制御に基づく操舵トルクの変化を円滑に打ち消すことができるので、操舵フィーリングが悪化するのを防止できる。
【００２５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では車両挙動の安定化のために車輪の制動力を制御可能な車両に本発明を適用したが、駆動力を制御することで車両挙動の安定化を図る車両や、制動力と駆動力の両方を制御することで車両挙動の安定化を図る車両にも本発明を同様に適用でき、この場合、その安定化のための制御による制動力と駆動力の中の少なくとも一方の変化に基づく操舵トルクの変化を打ち消すように、操舵トルクを制御すればよい。また、ステアリング装置はラックピニオン式に限定されず、ボールスクリュー式であってもよい。さらに、アクチュエータ、減速機の種類や、アクチュエータの操舵機構への連結位置は任意に設定できる。
【００２６】
本発明は、ドライバーが操舵のためのトルクを付与するシステムに適用されるが、ステアリングホイールとステアリング装置とが機械的に分離され、アクチュエータがステアリング装置に操舵力を付与し、ドライバーに操舵フィーリングを付与するために別のアクチュエータにより路面反力に対応するトルクをステアリングホイールに作用させるシステムにおいて、車両挙動の安定化のための制御による制動力および駆動力の中の少なくとも一方の変化に基づく操舵トルクの変化を打ち消すように、そのステアリングホイールに作用させるトルクを制御することで、操舵フィーリングを向上してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、車両挙動の安定化のために車輪の制動力や駆動力を制御する場合に、その安定化制御による操舵トルクの変動をなくし、操舵フィーリングを向上できる車両のステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のステアリング装置の構成説明図
【図２】車両の走行状態の説明図
【図３】本発明の実施形態のステアリング装置の制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１  ラックピニオン式電動パワーステアリング装置
３  トルクセンサ
８  車輪
９  舵角センサ
１３  アクチュエータ
１８  制動圧制御ユニット
１９  ブレーキ装置
５０  ステアリング系コントローラ
５１  車速センサ
５２  車輪速検知センサ
６０  ブレーキ系コントローラ
６１  制動力検知センサ
６２  摩擦係数センサ
【図１】
0003853943.tif 000002
【図２】
0003853943.tif 000003
【図３】
0003853943.tif 000004