JP4035031B2 - 舵角比可変式操舵装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のステアリングホイールの回転角とフロントタイヤの切れ角との比を車両の運転状態に応じて変化させるようにしてなる舵角比可変式操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
中、低車速域での大舵角時の操縦応答性を高めると共に、高車速域での操縦安定性を高めるために、ステアリングホイールの回転角（操舵角）とタイヤの切れ角（転舵角）との比、即ち舵角比を、車両の運転状態（操舵角並びに車速の変化）に応じて変化させるようにした舵角比可変式操舵装置が知られている（例えば、特公平４−３８６２２号公報を参照されたい）。
【０００３】
上記公報に記載の技術は、ステアリングホイールの回転角及び車速に応じて変化する係数をステアリングホイールの回転角に掛けて目標タイヤ切れ角を出力するものであり、ステアリングホイールの回転角が定常状態でのタイヤ切れ角は制御し得るが、ステアリングホイール操舵の過渡状態には十分に対応することはできない。
【０００４】
他方、ステアリングホイールの回転角速度（操舵角速度）を加味して補助操舵装置を制御し、迅速に操舵される時と緩慢に操舵される時とで補助操舵装置に対する制御量を変化させるようにした舵角制御装置も知られている（例えば、特許公報第２７２２８８１号を参照されたい）。しかしこの技術によると、車速に応じてヨーレイトゲインが変化することには対応し得ない。
【０００５】
【特許文献１】
特公平４−３８６２２号公報
【特許文献２】
特許公報第２７２２８８１号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の不都合、即ちステアリングホイール操舵の過渡状態に十分に対応できない点や車速に応じてヨーレイトゲインが変化することに対応できない点を改善すべく案出されたものであり、その主な目的は、車両のステアリングホイールの回転角とフロントタイヤ切れ角との比を車両の運転状態に応じて変化させるようにしてなる舵角比可変式操舵装置を、過渡状態における車両挙動を的確に制御可能なものとするところにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明においては、車両のステアリングホイールの回転角とフロントタイヤの切れ角との比を車両の運転状態に応じて変化させるようにしてなる舵角比可変式操舵装置を、ステアリングホイールの操作量に対応したフロントタイヤの切れ角を車両の運転状態に応じて制御するためのフロントタイヤの切れ角目標値を、ステアリングホイールの回転角に対応した値とステアリングホイールの回転角速度に対応した値との和に基づいて決定するものとし、ステアリングホイールの回転角速度に対応した値を、車速の増大に応じて減少し且つ所定車速値を境に正領域から負領域へ移行するものとした。
【０００８】
このようにすれば、低車速域ではステアリンクホイールの操作を素早くすればするほどタイヤ切れ角が増大する方向に舵角比が変化し、高車速域では、ステアリングホイールの操舵に対するタイヤ切れ角の応答性が低くなるように舵角比が変化することとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明が適用される自動車用操舵装置の基本的構成の模式図である。この操舵装置Ｓは、ステアリングホイール１に加えた回転力をラック・アンド・ピニオン機構２を介してラック軸３の軸力に変換し、これをもって左右のフロントタイヤ４を転舵する主操舵機構５と、電動モータの回転力をラック軸の軸力に付加してステアリングホイール１の回転力を補助するアシスト機構（電動パワーステアリング装置）６と、主ステアリング機構５及びアシスト機構６の全体を車体に対して左右へ移動可能に支持するスライド機構７と、電動式軸力発生装置をもって主操舵機構５及びアシスト機構６を共に左右へ移動させる副操舵機構８とからなっている。
【００１１】
アシスト機構６は、予め設定した所定の操舵条件に応じて運転者のステアリングホイール操作力に付加する補助トルクを発生するためのものであり、公知の所謂パワーステアリング装置と何等違いはないので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００１２】
この操舵装置Ｓによれば、ステアリングホイール１を運転者が操舵することによってアシスト機構６を介してフロントタイヤ４が転舵されると共に、副操舵機構８の発生する軸力で主操舵機構５及びアシスト機構６の全体を左右に移動させることにより、ステアリングホイール１の操舵とは別にフロントタイヤ４が転舵される。そして運転者が与えたステアリングホイール１の回転角つまり操舵角θと、車両の走行速度つまり車速Ｖと、副操舵機構８の変位量とを検知し、これらの信号に基づいて総合的なタイヤ切れ角δが制御される。
【００１３】
ここで副操舵機構８は、操舵角θに対するタイヤ切れ角δを、運転状態に応じて連続的に増減させるように制御される。これにより、操舵角θとタイヤ切れ角δとの比、即ち舵角比を運転状態に応じて変化させることができる。
【００１４】
次に本発明による制御アルゴリズムについて図２を参照して説明する。
【００１５】
目標タイヤ切れ角δは、操舵角θ（運転者が与えたステアリングホイール１の回転角）のみに基づく基本レシオ１１で決定する値、つまり主操舵機構５の作用のみによる値δ_Ｎと、操舵角θ及び車速Ｖに基づく関数発生器１２で決定される値、つまり副操舵機構８の作用による値δ_Ｃとを加算して決定される。
【００１６】
ここで応答性補償目標タイヤ切れ角δ_Ｃは、下式により算出される。
【００１７】
δ_Ｃ＝ｋ_１・（ｄθ／ｄｔ）＋ｋ_０・θ
【００１８】
但し、θは操舵角であり、ｋ_０はその時の操舵角θと車速Ｖとに応じて変化する係数（図３参照）であり、ｋ_１は車速Ｖに応じて変化する係数（図４参照）である。
【００１９】
これによれば、その時の車速Ｖに応じてｋ_１を変化させると共に、操舵角θと車速Ｖに応じてｋ_０を変化させることにより、低車速域のヨーレイトゲインの向上と、高車速域のヨーレイトゲインの低下とを両立することが可能となる（図５参照）。
【００２０】
このような特性は、特に、微分係数ｋ_１の車速Ｖに応じた変化を、図４に示したように、微分係数ｋ_１を車速Ｖに応じてほぼ直線的に漸減させ、しかもある速度を境に正の領域から負の領域に移行させることによって得られる。つまり、低車速域ではステアリンクホイールの操作を素早くすればするほどタイヤ切れ角が増大する方向、つまりステアリングギアレシオがクイック傾向となってヨーレイトゲインの特性が高応答性の俊敏な操縦性が得られるようになり、高車速域では、ステアリンクホイールの操作を素早くするとむしろ切り戻される傾向となり、ステアリングホイールの操舵に対するタイヤ切れ角の応答が過敏にならず、ヨーレイトゲインの特性がダンピングの効いた収斂性の高い安定感のある操縦性が得られるようになる。
【００２１】
以上のことから、同一条件で走行した場合、低車速域では従来車に比して高い応答性が得られるため、図６に示したように、車両挙動に対する修正舵角が少なくて済むようになり（操舵角のピーク値が低くなる）、また高車速域では、従来車に比してダンピング効果が高まるため、図７に示したように、ヨーレイトの収束時間が短縮されるようになる（ヨーレイトが早期にフラット化する）。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明によれば、車速に対する定常ヨーレイトゲイン変化の体感上のリニア感が向上し、舵角比可変式操舵装置を用いた車両の低車速域でのクイック感と高車速域での安定感とをより一層高次元で両立する上に多大な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される舵角比可変式操舵装置の模式的な構成図
【図２】本発明の制御ブロック図
【図３】比例項係数の設定マップ図
【図４】微分項係数の設定マップ図
【図５】ヨーレイトゲインと車速との関係を示すグラフ
【図６】操舵角変化を示すグラフ
【図７】ヨーレイト変化を示すグラフ
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
５ 主操舵機構
８ 副操舵機構
１１ 基本レシオ
１２ 関数発生器

Claims (1)

1. 車両のステアリングホイールの回転角とフロントタイヤの切れ角との比を車両の運転状態に応じて変化させるようにしてなる舵角比可変式操舵装置であって、
   前記ステアリングホイールの操作量に対応した前記フロントタイヤの切れ角を車両の運転状態に応じて制御するための前記フロントタイヤの切れ角目標値は、前記ステアリングホイールの回転角に対応した値と前記ステアリングホイールの回転角速度に対応した値との和に基づいて決定されると共に、
   前記ステアリングホイールの回転角速度に対応した値は、車速の増大に応じて減少し且つ所定車速値を境に正領域から負領域へ移行するものであることを特徴とする舵角比可変式操舵装置。

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