JP5086943B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用操舵装置に関するものである。

従来、車両の転舵輪である前輪の懸架装置におけるキングピン軸は、非特許文献１に示すように、キングピン軸の上方側が、車両横方向（車両幅方向）に対して内側に傾けられるとともに、車両後方側にも傾けて設定されるのが普通である。
また、キングピン軸のキングピン角は、所定角度に設定されており、路面とキングピン軸の延長線との交点と、タイヤのトレッド面の接地面中心の差であるキングピンオフセット（以下、ＫＰオフセットと称す）を決定している。
前記した交点がタイヤ接地点の内側にあるポジティブスクラブでは、抵抗の大きい側の前輪にヨーイングモーメントを打ち消そうとするモーメントが発生するため、車体の向きを保ち易いという特徴がある。
また、操舵ハンドルを切ると、前記した交点を中心に前輪が回転するので、タイヤ接地点は路面に円弧を描くように回転する。この円弧の半径は、ＫＰオフセットを小さくすることによって小さくなり、その結果、タイヤを引きずる量を少なくすることができる。このことは、据え切り等、低速時の操舵ハンドルの操作を軽くすることに寄与する。

このように、キングピンオフセットを決めているキングピン角は、キングピン軸の後ろ方向への倒れ角であるキャスター角を保ったままある程度設定できるため、近年の車両は、キングピンオフセットを比較的小さくとることが多くなっている。

しかしながら、キングピンオフセットをゼロにしても、操舵ハンドルで据え切り操作をする場合、タイヤ接地点を中心にタイヤを捩じるという動作は変わらないため、例えば、ラックアンドピニオン式の操舵機構のピニオン軸に掛かる力はそれ程低減できない。

「自動車のメカはどうなっているか シャシー／ボディ系」１９９２年１２月１９日初版発行、発行所：株式会社グランプリ出版（４９頁〜５２頁参照）

そこで、本願発明者は、キングピンオフセットを逆に従来のものより大きく設定し、キングピン軸の下方向きの延長線と、キングピン軸に対応する転舵輪の接地面との交点が、転舵輪のタイヤのトレッド面よりも車両の車幅方向内側に位置するように構成した車両用操舵装置を着想するに至った。これによれば、操舵時に転舵輪がキングピン軸を中心に転がり運動をして移動するようになり、据え切り等の低速時の転舵に必要な力を大幅に低減することができる。このことは、装置の小型化に寄与する。

ここで、このような車両用操舵装置において、操舵時に制駆動を伴うと、制駆動により転舵輪に作用する力が、転舵状況に応じて転舵輪の転がろうとする力を邪魔する力として作用することが分かってきた。

そこで、本発明は、このような新規な課題を解決するためになされたものであり、制駆動を伴う低速時の転舵に必要な力を低減することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の車両用操舵装置は、キングピン軸の下方向きの延長線と、前記キングピン軸に対応する転舵輪の接地面との交点が、前記転舵輪のタイヤのトレッド面よりも車両の車幅方向内側に位置するように構成され、操舵時に前記転舵輪が前記キングピン軸を中心として回動することで中立位置から移動するように構成された懸架装置を備えた車両用操舵装置であって、前記車両の旋回時に、旋回方向内側となる前記転舵輪が前記中立位置から移動する移動量と、旋回方向外側となる前記転舵輪が前記中立位置から移動する移動量と、を求め、これらの移動量の比または差に応じて、それぞれの前記転舵輪に加える制駆動力を制御するようにしたことを特徴とする。

この車両用操舵装置によれば、キングピン軸の下方向きの延長線と、転舵輪の接地面との交点が、転舵輪のタイヤのトレッド面よりも車幅方向内側に位置するので、キングピンオフセットを従来に比較して大きくとることができ、キングピン軸を中心に転舵輪の向きを変えたときに、転舵輪が転がり運動（公転）をするので、据え切り等の低速時の転舵に必要な力を大幅に低減できる。

そして、車両の旋回時には、旋回方向内側となる転舵輪が中立位置から移動する移動量と、旋回方向外側となる転舵輪が中立位置から移動する移動量と、が求められ、これらの移動量の比または差に応じて、それぞれの転舵輪に加える制駆動力が制御される。
例えば、制動時には、旋回方向内側の転舵輪が、制動方向と同じ側（車両後方側）に転がろうとするので、制動力がこれを邪魔する力として作用することはないが、旋回方向外側の転舵輪では、旋回方向内側の転舵輪とは逆に制動方向と逆の側（車両前方側）に転がろうとするので、制動力がこれを邪魔するような力として作用することとなる。
本発明では、このような制動時において、これらの転舵輪の移動量の比または差に応じて、旋回方向外側となる転舵輪に作用させる制動力を、旋回方向内側となる転舵輪に作用させる制動力よりも小さな制動力となるように制御する。これによって、操舵時に、旋回方向外側となる転舵輪が車両の前方側へ転がろうとする力が、制動力によって邪魔されにくくなり、転舵輪が前方方向へスムーズに転がるようになる。したがって、制動を伴う低速時の転舵に必要な力を低減することができる。

また、例えば、駆動時には、旋回方向外側の転舵輪が、駆動方向と同じ側に転がろうとするので、駆動力がこれを邪魔する力として作用することはないが、旋回方向内側の転舵輪では、旋回方向外側の転舵輪とは逆に駆動方向とは逆の側に転がろうとするので、駆動力がこれを邪魔するような力として作用することとなる。
本発明では、このような駆動時において、これらの転舵輪の移動量の比または差に応じて、旋回方向内側となる転舵輪に作用させる駆動力を、旋回方向外側となる転舵輪に作用させる駆動力よりも小さな駆動力となるように制御する。これによって、操舵時に、旋回方向内側となる転舵輪が車両の後方側へ転がろうとする力が、駆動力によって邪魔されにくくなり、転舵輪が後方方向へスムーズに転がるようになる。したがって、駆動を伴う低速時の転舵に必要な力を低減することができる。

また、前記車両の制動時における前記転舵輪側と前記車両の後輪側との制動力配分は、前記転舵輪側が小さく、前記後輪側が大きくなるように設定される構成とするのがよい。

この車両用操舵装置によれば、車両の制動時における転舵輪側と前記車両の後輪側との制動力配分が、転舵輪側が小さく、後輪側が大きくなるように設定されるので、制駆動に伴う力が、転舵輪の転がろうとする力を邪魔する力として作用するのを抑制することができ、制駆動を伴う低速時の転舵に必要な力をより一層低減することができる。
なお、前記したように、転舵輪側の制動力を小さく、後輪側の制動力を大きくなるように設定したが、車両全体としてみたときに、これらの制動力が車両全体で所望の制動力となるように設定することができるので、車両の制動作用を好適に確保しつつ、低速時の転舵に必要な力をより一層低減した車両用操舵装置が得られる。

本発明によれば、制駆動を伴う低速時の転舵に必要な力を低減することのできる車両用操舵装置が得られる。

以下、本発明の実施の形態を適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置が適用される車両の模式図、図２は車両用操舵装置を構成するストラット式の懸架装置の例を左前輪について示した概要図、図３は同じく懸架装置を左外側から見た概要図である。また、図４は同じく懸架装置の模式図であり、（ａ）は後方側から見た模式図であり、（ｂ）は上方から見た模式図である。

図１に示すように、本実施形態の車両用操舵装置が適用される車両は、前輪駆動車両であり、左右の前輪（転舵輪）Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲを駆動するための駆動力配分装置１０、操舵装置２０、左右の前輪（転舵輪）Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲおよび左右の後輪Ｗ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲのブレーキ制御を行うブレーキ制御ユニット４０、左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲに加える制駆動力を制御する制御装置５０、およびその他各種のセンサ、例えば、スロットルペダルＳＰの開度を検出するスロットル開度センサ５１、ブレーキセンサ５２、走行状態量を取得する車輪速センサ５３等を備えている。

まず、駆動力配分装置１０を含む車両の動力伝達系について説明する。
車体の前部に搭載したエンジンＥＮＧにトランスミッションＴＭが接続されており、トランスミッションＴＭに駆動力配分装置１０が接続されている。エンジンＥＮＧの駆動力は、トランスミッションＴＭを介して駆動力配分装置１０に伝達され、駆動力配分装置１０によって左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲに任意の比率で伝達される。

駆動力配分装置１０には、左ドライブシャフト１１および右ドライブシャフト１２が延出しており、これらに左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲが接続されている。駆動力配分装置１０は、トランスミッションＴＭから延びる入力軸に設けた図示しない入力ギヤからの入力を受けて駆動力が伝達される図示しないディファレンシャルやクラッチ機構を備える。ディファレンシャルは、例えば、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を備えており、内部に備わるリングギヤが入力要素として機能するとともに、一方の出力要素として機能するサンギヤがハーフシャフトを介して左ドライブシャフト１１に接続され、また他方の出力要素として機能するプラネタリキャリヤが右ドライブシャフト１２に接続される。
そして、駆動力配分装置１０に内蔵された図示しないクラッチ機構の左右のクラッチが、その締結力を調整されて選択的に締結されるようになっており、その締結によってエンジンＥＮＧの駆動力が、左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲに任意の比率で伝達されるようになっている。このような駆動力配分装置１０の作用によって、左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲに伝達される駆動力に差を持たせることが可能となっている。

本実施形態では、後記する制御装置５０の制御により駆動力配分装置１０による駆動力の配分が制御されるようになっており、制御装置５０は、車両の旋回方向内側となる転舵輪Ｗ_ＦＬ（またはＷ_ＦＲ）と、旋回方向外側となる転舵輪Ｗ_ＦＲ（またはＷ_ＦＬ）との移動量（転舵量）の比に応じて転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲに加える駆動力を制御するようになっている。

ここで、左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲを支持する懸架装置３０の構成について説明する。
以下では、左側の転舵輪Ｗ_ＦＬにおける懸架装置３０を例に説明する。なお、右側の転舵輪Ｗ_ＦＲにおける懸架装置３０は、左側の転舵輪Ｗ_ＦＬの懸架装置３０に対して左右対称に構成されるため詳細な説明は省略する。

転舵輪Ｗ_ＦＬの懸架装置３０は、図２に示すように、ストラット式であり、ストラットアセンブリ３１とロアアーム３３とから構成されている。
ストラットアセンブリ３１の下端部には、ステアリングナックル３５のダンパ保持部３５ａが固定接合されており、このステアリングナックル３５には、車軸アセンブリやハブ３６が保持されている。そして、ステアリングナックル３５の下部側のナックルロアアーム部３５ｃは、転舵輪Ｗ_ＦＬの幅よりも更に車幅方向内側にまで延伸されており、その端部がＡ形のロアアーム３３の尖端部分とでロアボールジョイント部３４を構成している。これによりステアリングナックル３５は、上下方向および後記するキングピン軸Ａ_Ｋ回りの方向に回動自在に接合されている。
本実施形態では、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの直進性が確保される状態（操舵ハンドルＨ（図１参照）が操作されない状態）にあるときを転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの中立位置としている。

ロアアーム３３の車体側の端部は、サスペンションメンバ３７と、ブッシュを用いて上下方向に回動可能に接続されている。サスペンションメンバ３７はボディＢＯに取り付けられている。転舵輪Ｗ_ＦＬのドライブシャフト１１は、車軸アセンブリやハブ３６を介して、アクスル中心軸Ａ_ＸＣを回転軸にして転舵輪Ｗ_ＦＬを駆動する。

ストラットアセンブリ３１は、主に前記したダンパ３１ａと、コイルスプリング３１ｂおよびマウント部３１ｄを含んで構成され、マウント部３１ｄがボディＢＯにボルト固定されている。マウント部３１ｄには、ベアリング３１ｃが内蔵されている。

本実施形態では、ベアリング３１ｃの中心と前記ロアボールジョイント部３４の中心とを結ぶキングピン軸Ａ_Ｋ周りに、転舵輪Ｗ_ＦＬが回動するように構成されており、ストラットアセンブリ３１のダンパ３１ａおよびコイルスプリング３１ｂが、ステアリングナックル３５とともに、キングピン軸Ａ_Ｋ周りを一体に回動するように構成されている。

ここで、キングピン軸Ａ_Ｋのキングピン角は、ゼロ（０）に設定されているほか、図３に示すように、そのキャスター角もほぼゼロに設定されている。つまり、キングピン軸Ａ_Ｋは、ほぼ鉛直となるように設定されている。その結果、ストラット軸とキングピン軸Ａ_Ｋはほぼ一致した状態となり、ダンパ３１ａの荷重入力軸もストラット軸とほぼ一致することとなる。

キングピン軸Ａ_Ｋは、転舵輪Ｗ_ＦＬの幅よりも車幅方向内側に位置してほぼ鉛直となっており、キングピン軸延長点Ｐ_Ｃとタイヤ接地点Ｐ_Ｗとの差（距離）であるＫＰオフセットＬ_Ｏｆｆは、例えば、数十ｃｍ程度に設定されている。また、図３に示すように、キングピン軸延長点Ｐ_Ｃとタイヤ接地点Ｐ_Ｗが側面視でほぼ一致している（キングピン軸延長点Ｐ_Ｃとタイヤ接地点Ｐ_Ｗとの前後方向のずれがない状態となっている）。

なお、図２に示すように、タイロッド９の端部がネジで接続されるステアリングナックルアーム３５ｂは、例えば、ダンパ保持部３５ａのキングピン軸Ａ_Ｋの近傍から後方内側に向けて短く延出している。

このような懸架装置３０において、操舵ハンドルＨ（図１参照）が操作されると、ピニオン軸が回転し、例えば、ラックアンドピニオン式の操舵機構の場合には、図示しないステアリングギアボックス内のラック軸が左右方向に移動する。これにより、タイロッド９の移動がステアリングナックル３５に伝達され、ステアリングナックル３５、ダンパ３１ａおよびコイルスプリング３１ｂが一体となって、これらがキングピン軸Ａ_Ｋ周りに回動（キングピン軸Ａ_Ｋ周りに公転）する。これによって、転舵輪Ｗ_ＦＬ（転舵輪Ｗ_ＦＲ）が転舵される。

このことを図４（ａ）、（ｂ）を参照してさらに説明すると、転舵輪Ｗ_ＦＬは、ほぼ鉛直のキングピン軸Ａ_Ｋを中心にして回動される（公転される）ので、操舵ハンドルＨ（図１参照）が操作されると、アクスル中心軸Ａ_ＸＣを中心として路面上を転がりながら（自転しながら）移動することになる。したがって、このような構成を有さない操舵装置においてＫＰオフセットＬ_Ｏｆｆを高々数ｃｍ以下にして据え切り操舵を行ったときのような大きな抵抗、つまり、タイヤ接地点Ｐ_Ｗを中心にタイヤが捩じられるような大きな抵抗を生じることがなくなり、操舵抵抗を極めて小さなものとすることができる。すなわち、転舵輪Ｗ_ＦＬの据え切り等の低走行状態における転舵操作時に、転舵輪Ｗ_ＦＬの転がりを利用でき、転舵に必要な力を大幅に低減することができる。

なお、転舵操作時の車体の片側が持ち上げられる量が極めて少ないので、それによっても転舵に必要な力を低減できる。

ところで、このような懸架装置３０では、車両の低速走行時において、転舵操作されつつ制動操作（ブレーキペダルＢＰがオン、図１参照）された状態、または転舵操作されつつ駆動操作（アクセルペダルＡＰがオン、図１参照）では、制動力または駆動力が次のように作用する。
例えば、図６に示すように、左方向に操舵ハンドルＨ（図１参照）が操舵操作されつつ制動操作されると、旋回方向内側となる左側の転舵輪Ｗ_ＦＬでは、制動方向と同じ側（車両後方側）に転がろうとするので、制動力がこれを邪魔する力として作用することはないが、旋回方向外側となる右側の転舵輪Ｗ_ＦＲでは、旋回方向内側である転舵輪Ｗ_ＦＬとは逆に制動方向と逆の側（車両前方側）に転がろうとするので、制動力がこれを邪魔するような力として作用することとなる。
一方、車両の低速走行時において、転舵操作されつつ駆動操作（アクセルペダルＡＰがオン、図１参照）された状態では、旋回方向外側となる右側の転舵輪Ｗ_ＦＲが、駆動方向と同じ側に転がろうとするので、駆動力がこれを邪魔する力として作用することはないが、旋回方向内側となる左側の転舵輪Ｗ_ＦＬでは、旋回方向外側である転舵輪Ｗ_ＦＲとは逆に駆動方向と逆の側に転がろうとするので、駆動力がこれを邪魔するような力として作用することとなる。
本実施形態では、このような制駆動時において、転舵輪Ｗ_ＦＬや転舵輪Ｗ_ＦＲが転がろうとするときに、制動力や駆動力によってこれらが邪魔されにくくなるように、後記する制御装置５０によって駆動力配分装置１０やブレーキ制御ユニット４０の制御を行っている。これらの制御の詳細は後記する。

操舵装置２０は、図１に示すように、運転者が操作するステアリングホイールとしての操舵ハンドルＨと、操舵ハンドルＨの操作量を伝達する操舵軸２１と、操舵ハンドルＨの操作量を検出する操作角検出センサ２２とを含んで構成される。操作角検出センサ２２は、操舵ハンドルＨの操作による操舵軸２１の回転位置を検出するポテンショメータから構成され、操舵ハンドルＨの操作角を例えば電圧値として出力するものである。この操作角検出センサ２２の出力は、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの転舵角を求めることに用いられる。
なお、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの転舵は、図示しないパワーステアリング用の電動モータの回転をボールねじ機構等によってラック軸の直線運動に変換し、それをタイロッド９（図２参照）を介して転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの転舵運動に変換することによって行われる。
ちなみに、操舵力が本質に弱くてよいので、パワーステアリングを省略することが可能である。

ブレーキ制御ユニット４０は、図１に示すように、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲおよび後輪Ｗ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲに付与する制動力（ブレーキ液圧）を適宜制御するためのものであり、油路や各種部品が設けられた油圧ユニットを備え、この油圧ユニット内の各種部品を適宜制御するためのコントロール装置を備えている。なお、油圧ユニットから出力されるブレーキ液圧は、配管Ｐを介して転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲおよび後輪Ｗ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲに設けられた各ホイールシリンダＨＳに供給されるようになっており、各ホイールシリンダＨＳを介して転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲおよび後輪Ｗ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲに制動力がそれぞれ付与されるようになっている。
ここで、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲおよび後輪Ｗ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲには、車輪速センサ５３・・・が設けられている。車輪速センサ５３・・・は、車輪速度を単位時間あたりのパルス数として検出するものであり、車輪速を示す信号を出力する。車輪速センサ５３・・・から出力された信号は、制御装置５０に設けられた車速算出部５６（図５参照）にそれぞれ入力され、車速（車体速度）の算出に用いられる。

制御装置５０は、左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲに加える制駆動力を電子制御する装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路等を含んで構成されている。そして、制御装置５０は、その内部に記憶されたプログラムに従って駆動力配分装置１０およびブレーキ制御ユニット４０を適宜に制御するようになっている。

図５に示すように、制御装置５０は、転舵比算出手段５４と、制駆動力算出手段５５とを備えている。
転舵比算出手段５４は、転舵量取得部５４ａと、記憶部５４ｂと、転舵比算出部５４ｃとを備えている。転舵量取得部５４ａは、操作角検出センサ２２からの電圧値を入力し、その電圧値に基づいて左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの転舵量を取得する機能を具備している。転舵量取得部５４ａは、操作角検出センサ２２からの電圧値の大きさに基づいて左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの転舵量を算出するようになっており、ここでは、記憶部５４ｂに予め記憶されたマップや関数に基づいて左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの転舵量を取得する。つまり、操作角が検出されれば、左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの転舵量が導き出される。
ここで、本実施形態の懸架装置３０では、図６に示すように、キングピン軸Ａ_Ｋ周りに転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲが回動するように構成されているので、左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの転舵量は、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲが直進方向に配置された状態を中立位置として、その中立位置からキングピン軸Ａ_Ｋ周りに回動して移動した移動量を基準として用いている。具体的に、転舵量は、左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲが中立位置にあるときのアクスル中心軸Ａ_ＸＣと、転舵されて移動した位置におけるアクスル中心軸Ａ_ＸＣ’との成す角度θ１、θ２で表される。
ここで、図５に示す記憶部５４ｂに予め記憶されたマップや関数としては、例えば、前記電圧値の大きさに基づいて前記した角度θ１、θ２が定まるようにされたマップ、関数、テーブル等を用いることができる。なお、アッカーマン特性により、内側輪となる転舵輪Ｗ_ＦＬの転舵量θ１と、外側輪となる転舵輪Ｗ_ＦＲの転舵量θ２との間には、θ１＞θ２の関係が成り立つ。

転舵比算出部５４ｃは、転舵量取得部５４ａで取得された左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの転舵量θ１、θ２から、これらの比である転舵比を算出するようになっている。具体的に転舵比Ｓ_Ｃは、次式（１）で求められる。
Ｓ_Ｃ ← 外側輪の転舵量 ／ 内側輪の転舵量 ＝ θ２ ／ θ１ ・・・（１）
このようにして転舵比算出部５４ｃで算出された転舵比Ｓ_Ｃは、制駆動力算出手段５５に出力される。

制駆動力算出手段５５は、制動力算出部５５Ａおよび駆動力算出部５５Ｂを有している。このうち制動力算出部５５Ａは、車両の低速走行時において、転舵操作されつつ制動操作（ブレーキペダルＢＰがオン）された場合の、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲに加える制動力を算出するようになっている。

制動力算出部５５Ａは、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲのうち、外側輪となる車輪（図６においては転舵輪Ｗ_ＦＲ）に付与する制動力を算出する外側輪制動力算出部５５ａ_１を有しているとともに、内側輪となる車輪（図６においては転舵輪Ｗ_ＦＬ）に付与する制動力を算出する内側輪制動力算出部５５ａ_２を有している。

外側輪制動力算出部５５ａ_１および内側輪制動力算出部５５ａ_２では、転舵比算出部５４ｃから入力した転舵比Ｓ_Ｃに基づいて、外側輪および内側輪のそれぞれに付与する制動力を算出する。ここで、外側輪（転舵輪Ｗ_ＦＲ）に付与する制動力Ｂ_ＯＵＴは、転舵輪Ｗ_ＦＲに対して本来付与する制動力Ｂ_ＦＲに、転舵比Ｓ_Ｃを乗算した次式（２）で求められる。
Ｂ_ＯＵＴ ← Ｂ_ＦＲ × Ｓ_Ｃ ・・・（２）

また、内側輪（転舵輪Ｗ_ＦＬ）に付与する制動力Ｂ_ＩＮは、転舵輪Ｗ_ＦＬに対して本来付与する制動力Ｂ_ＦＬを、転舵比Ｓ_Ｃで除算した次式（３）で求められる。
Ｂ_ＩＮ ← Ｂ_ＦＬ ／ Ｓ_Ｃ ・・・（３）
制動力算出部５５Ａで算出された制動力Ｂ_ＯＵＴ、Ｂ_ＩＮは、ブレーキ制御ユニット４０に出力される。

ここで、本実施形態では、前輪である転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲ側に対して付与する制動力Ｂ_ＦＬ、Ｂ_ＦＲと、後輪Ｗ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲ側に対して付与する制動力Ｂ_ＲＬ、Ｂ_ＲＲとの制動力配分は、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲ側が小さく、後輪Ｗ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲ側が大きくなるように設定されており、車両全体（転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲ側とＷ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲ側との合計）で所望の制動力が得られるように設定されている。これにより、制駆動に伴う力が、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの転がろうとする力を邪魔する力として作用するのを抑制しつつ後輪Ｗ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲ側に対して大きく付与される制動力で好適なブレーキングを実現することができるようになっている。

駆動力算出部５５Ｂは、車両の低速走行時において、転舵操作されつつ駆動操作（アクセルペダルＡＰがオン）された場合の、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲに加える駆動力を算出するようになっている。

駆動力算出部５５Ｂは、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲのうち、外側輪となる車輪（図６においては転舵輪Ｗ_ＦＲ）に付与する駆動力を算出する外側輪駆動力算出部５５ｂ_１を有しているとともに、内側輪となる車輪（図６においては転舵輪Ｗ_ＦＬ）に付与する駆動力を算出する内側輪駆動力算出部５５ｂ_２を有している。

外側輪駆動力算出部５５ｂ_１および内側輪駆動力算出部５５ｂ_２では、転舵比算出部５４ｃから入力した転舵比Ｓ_Ｃに基づいて、外側輪および内側輪のそれぞれに付与する駆動力を算出する。ここで、外側輪（転舵輪Ｗ_ＦＲ）に付与する駆動力Ｐ_ＯＵＴは、転舵輪Ｗ_ＦＲに対して本来付与する駆動力Ｐ_ＦＲに、転舵比Ｓ_Ｃを乗算した次式（４）で求められる。
Ｐ_ＯＵＴ ← Ｐ_ＦＲ × Ｓ_Ｃ ・・・（４）

また、内側輪（転舵輪Ｗ_ＦＬ）に付与する駆動力Ｐ_ＩＮは、転舵輪Ｗ_ＦＬに対して本来付与する駆動力Ｐ_ＦＬを、転舵比Ｓ_Ｃで除算した次式（５）で求められる。
Ｐ_ＩＮ ← Ｐ_ＦＬ ／ Ｓ_Ｃ ・・・（５）

駆動力算出部５５Ｂで算出された駆動力Ｐ_ＯＵＴ、Ｐ_ＩＮは、駆動力配分装置１０に出力される。

なお、制御装置５０には、前記した操作角検出センサ２２の他に、スロットル開度センサ５１、ブレーキセンサ５２が接続されている。
スロットル開度センサ５１は、スロットルペダルＳＰの開度を検出するセンサであり、スロットルペダルＳＰが踏み込まれて駆動操作されたときに、そのことを示す信号を制御装置５０に出力する。
ブレーキセンサ５２は、ブレーキペダルＢＰが踏み込み量を検出するセンサであり、ブレーキペダルＢＰが踏み込まれて制動操作されたときに、そのことを示す信号を制御装置５０に出力する。
また、制御装置５０に設けられた車速算出部５６は、車輪速センサ５３からの信号を入力して、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲ、後輪Ｗ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲの車輪速度を計算し、この車輪速度から車体速度を推定する。推定した車体速度は、制駆動力算出手段５５に出力される。

次に、車両操舵装置の動作について、図７を主に参照しつつ適宜各図を参照して説明する。なお、図７のフローチャートに示す制御ルーチンは、制御装置５０によって連続して、あるいは一定時間毎に繰り返し実行される。また、ここでは、操舵ハンドルＨが左方向に操作された状態を想定して説明する。

ステップＳ１において、制御装置５０は、スロットル開度センサ５１、ブレーキセンサ５２、操作角検出センサ２２および車輪速センサ５３からの各信号を入力し、ステップＳ２において、車速算出部５６により、車速を算出する。

ステップＳ３において、制御装置５０は、算出した車速が予め設定された所定の車速以下であるか否かを判定し、所定の車速以下である（Ｙｅｓ）と判定したときには、ステップＳ４に移行し、転舵操作中であるか否かを判定する。また、なお、所定の車速を超えている（Ｎｏ）と判定したときには、ステップＳ１に戻り以下を繰り返す。ここで、所定の車速としては、例えば、徐行走行時等の停止してはいないが低速走行状態であるときの車速等に設定されている。

ステップＳ４において、制御装置５０が転舵操作中である（Ｙｅｓ）と判定したときには、ステップＳ５に移行して転舵比を算出する。転舵比の算出は、転舵比算出手段５４により行われ、転舵量取得部５４ａによって、操作角検出センサ２２からの電圧値の大きさに基づいた左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの転舵量θ１、θ２（図６参照）が取得され、転舵比算出部５４ｃによって、これらの転舵量θ１、θ２から転舵比Ｓ_Ｃ（外側輪の転舵量／内側輪の転舵量＝θ２／θ１）を算出する。
一方、ステップＳ４において、制御装置５０が転舵操作中ではない（Ｎｏ）と判定したときには、リターンに進みステップＳ１以下を繰り返す。
なお、前記したステップＳ２、Ｓ３をステップＳ４（Ｙｅｓ）の後にもってきてもよい。

次に、ステップＳ６において、制動操作が行われているか否か、つまり、車両の低速走行状態において転舵操作されつつ制動操作が行われているか否かを判定する。ここで、制御装置５０は、ブレーキセンサ５２からの信号の入力があった場合に制動操作が行われていると判定する。
ステップＳ６で、制動操作中である（Ｙｅｓ）と判定したときには、ステップＳ７に移行し、算出した転舵比Ｓ_Ｃに基づき、外側輪の制動力を算出するとともに、ステップＳ８に移行して、内側輪の制動力を算出する。これらの算出は、制動力算出部５５Ａによって行われ、外側輪制動力算出部５５ａ_１で、外側輪（転舵輪Ｗ_ＦＲ）に付与する制動力Ｂ_ＯＵＴが、前記式（２）により求められ、また、内側輪制動力算出部５５ａ_２で、内側輪（転舵輪Ｗ_ＦＬ）に付与する制動力Ｂ_ＩＮが前記式（３）により求められる。

求められた制動力Ｂ_ＯＵＴ、Ｂ_ＩＮは、ブレーキ制御ユニット４０に出力され、ブレーキ制御ユニット４０は、制動力Ｂ_ＯＵＴ、Ｂ_ＩＮに基づいて、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲに付与する制動力を制御する。
ここで、図８（ａ）は、付与される制動力Ｂ_ＯＵＴ、Ｂ_ＩＮの大きさを矢印の大きさ（長さ）で模式的に表した模式図である。前記した転舵比Ｓ_Ｃの特性から、旋回方向内側となる左側の転舵輪Ｗ_ＦＬには、大きな制動力Ｂ_ＩＮが作用するようになっており、これとは逆の旋回方向外側となる右側の転舵輪Ｗ_ＦＲには、小さな制動力Ｂ_ＯＵＴが作用するようになっている。
前記したように、旋回方向内側となる左側の転舵輪Ｗ_ＦＬでは、制動方向と同じ側（車両後方側）に転がろうとするので、制動力がこれを邪魔する力として作用することはないが、旋回方向外側となる右側の転舵輪Ｗ_ＦＲでは、旋回方向内側である転舵輪Ｗ_ＦＬとは逆に制動方向と逆の側（車両前方側）に転がろうとするので、制動力がこれを邪魔するような力として作用することとなる。

そこで、図８（ａ）に示すように、転舵比Ｓ_Ｃに応じて、旋回方向外側となる転舵輪Ｗ_ＦＲに作用させる制動力Ｂ_ＯＵＴを、旋回方向内側となる転舵輪Ｗ_ＦＬに作用させる制動力Ｂ_ＩＮよりも小さな制動力となるように制御する。これによって、操舵時に、旋回方向外側となる転舵輪Ｗ_ＦＲが車両の前方側へ転がろうとする力は、制動力によって邪魔されにくくなり、転舵輪Ｗ_ＦＲが前方方向へスムーズに転がるようになる。したがって、制動を伴う低速時の転舵に必要な力を低減することができる。
また、後輪Ｗ_ＲＬ，Ｗ_ＲＲ側における制動力は、前記した制動力配分により、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲ側よりも小さく（後輪Ｗ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲ側が大きく）なるように設定されているので、制動に伴う力が、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの転がろうとする力を邪魔する力として作用するのを抑制するとともに、後輪Ｗ_ＲＬ，Ｗ_ＲＲ側において十分な制動を得ることができる。

一方、ステップＳ６で、制動操作中ではない（Ｎｏ）と判定したときには、ステップＳ９に移行し、駆動操作中であるか否かが判定される。
ステップＳ９において、駆動操作中である（Ｙｅｓ）と判定したときには、ステップＳ１０に移行し、算出した転舵比Ｓ_Ｃに基づき、外側輪の駆動力を算出するとともに、ステップＳ１１に移行して、内側輪の駆動力を算出する。これらの算出は、駆動力算出部５５Ｂによって行われ、外側輪駆動力算出部５５ｂ_１で、外側輪（転舵輪Ｗ_ＦＲ）に付与する駆動力Ｐ_ＯＵＴが、前記式（４）により求められ、また、内側輪駆動力算出部５５ｂ_２で、内側輪（転舵輪Ｗ_ＦＬ）に付与する駆動力Ｐ_ＩＮが前記式（５）により求められる。

求められた制動力Ｐ_ＯＵＴ、Ｐ_ＩＮは、駆動力配分装置１０に出力され、駆動力配分装置１０は、駆動力Ｐ_ＯＵＴ、Ｐ_ＩＮに基づいて、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲに付与する駆動力を制御する。
ここで、図８（ｂ）は、付与される駆動力Ｐ_ＯＵＴ、Ｐ_ＩＮの大きさを矢印の大きさ（長さ）で模式的に表した模式図である。前記した転舵比Ｓ_Ｃの特性から、旋回方向外側の転舵輪Ｗ_ＦＲが、駆動方向と同じ側に転がろうとするので、駆動力がこれを邪魔する力として作用することはないが、旋回方向内側の転舵輪Ｗ_ＦＬでは、旋回方向外側の転舵輪Ｗ_ＦＲとは逆に駆動方向とは逆の側に転がろうとするので、駆動力がこれを邪魔するような力として作用することとなる。

そこで、図８（ｂ）に示すように、転舵比Ｓ_Ｃに応じて、旋回方向内側となる転舵輪Ｗ_ＦＬに作用させる駆動力Ｐ_ＩＮを、旋回方向外側となる転舵輪Ｗ_ＦＲに作用させる駆動力Ｐ_ＯＵＴよりも小さな駆動力となるように制御する。これによって、操舵時に、旋回方向内側となる転舵輪Ｗ_ＦＬが車両の後方側へ転がろうとする力が、駆動力によって邪魔されにくくなり、転舵輪が後方方向へスムーズに転がるようになる。したがって、駆動を伴う低速時の転舵に必要な力を低減することができる。
なお、ステップＳ９で駆動操作中ではない（Ｎｏ）と判定したときには、リターンに進みステップＳ１以下を繰り返す。

以上説明した本実施形態の車両用操舵装置によれば、キングピン軸Ａ_Ｋの下方向きの延長線と、転舵輪Ｗ_ＦＬの接地面との交点Ｐ_Ｃが、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲのタイヤのトレッド面よりも車幅方向内側に位置するので、キングピンオフセットを従来に比較して大きくとることができ、キングピン軸Ａ_Ｋを中心に転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの向きを変えたときに、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲが転がり運動をするので、据え切り等の低速時の転舵に必要な力が大幅に低減できる。

そして、車両の旋回時には、旋回方向内側となる転舵輪Ｗ_ＦＬが中立位置から移動する転舵量θ１と、旋回方向外側となる転舵輪Ｗ_ＦＲが中立位置から移動する転舵量θ２と、が求められ、これらの転舵量θ１、θ２の比に応じて、それぞれの転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲに加える制駆動力が制御されるので、制駆動を伴う低速時の転舵に必要な力を低減することができる。

また、車両の制動時における転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲ側と車両の後輪Ｗ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲ側との制動力配分が、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲ側が小さく、後輪Ｗ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲ側が大きくなるように設定されるので、制駆動に伴う力が、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの転がろうとする力を邪魔する力として作用するのを抑制することができ、制駆動を伴う低速時の転舵に必要な力をより一層低減することができる。
なお、前記したように、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲ側の制動力を小さく、後輪Ｗ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲ側の制動力を大きくなるように設定したが、車両全体としてみたときに、これらの制動力が所望の制動力となるように設定することができるので、車両の制動作用を好適に確保しつつ、低速時の転舵に必要な力をより一層低減した車両用操舵装置が得られる。

前記実施形態では、転舵比Ｓ_Ｃを左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの転舵量θ１、θ２から求めたが、これに限られることはなく、左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの移動量（移動距離、転がった距離等）から求めるようにしてもよい。また、移動量の差から求めるようにしてもよい。さらに、左右の転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲの回転速度（車輪速度）の差や比などからも求めることができる。
また、前記実施形態では、操作角検出センサ２２からの電圧値の大きさに基づいて左右の転舵輪の転舵量を算出することとしたが、これに限られることはなく、ラックの位置を検出するラック位置センサで検出してもよい。ラック位置センサとしては、ラック位置に対応する信号を出力する、リニアエンコーダやポテンショメータ等のセンサを用いることができる。
また、前記実施形態では、転舵輪Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＦＲ用の懸架装置としてストラット式の懸架装置３０を例に説明したが、それに限定されるものではなく、ダブルウイッシュボーン式やマルチリンク式の懸架装置にも適用可能である。

本発明の車両用操舵装置が適用される車両の模式構成図である。 左前輪のストラット式の懸架装置を後方側から見た概要図である。 左前輪のストラット式の懸架装置を左外側から見た概要図である。 左前輪のストラット式の懸架装置の模式図であり、（ａ）は、後方側から見た模式図であり、（ｂ）は、上方から見た模式図である。 制御装置を示すブロック図である。 操舵の様子を示す模式図である。 制御を示すフローチャートである。 （ａ）は制動時における制動力の大きさを示す模式図、（ｂ）は駆動時における駆動力の大きさを示す模式図である。

符号の説明

１０ 駆動力配分装置
２０ 操舵装置
３０ 懸架装置
４０ ブレーキ制御ユニット
５０ 制御装置
５４ 転舵比算出手段
５４ｃ 転舵比算出部
５５ 制駆動力算出手段
Ａ_Ｋ キングピン軸
Ｓ_Ｃ 転舵比
Ｗ_ＦＬ、Ｗ_ＲＬ 転舵輪（前輪）
Ｗ_ＲＬ、Ｗ_ＲＲ 後輪
θ１ 転舵量（内側輪）
θ２ 転舵量（外側輪）

Claims (2)

1. キングピン軸の下方向きの延長線と、前記キングピン軸に対応する転舵輪の接地面との交点が、前記転舵輪のタイヤのトレッド面よりも車両の車幅方向内側に位置するように構成され、操舵時に前記転舵輪が前記キングピン軸を中心として回動することで中立位置から移動するように構成された懸架装置を備えた車両用操舵装置であって、
   前記車両の旋回時に、
   旋回方向内側となる前記転舵輪が前記中立位置から移動する移動量と、
   旋回方向外側となる前記転舵輪が前記中立位置から移動する移動量と、を求め、
   これらの移動量の比または差に応じて、
   それぞれの前記転舵輪に加える制駆動力を制御するようにしたことを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記車両の制動時における前記転舵輪側と前記車両の後輪側との制動力配分は、
   前記転舵輪側が小さく、前記後輪側が大きくなるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。

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