JPH09290766A - 車両用操舵角調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車輪の操舵運動が操作要素作動と機械式に連
結されていない配設方法についても、走行力学的に確実
な車両の操縦を可能にする装置を得る。 【解決手段】 本発明による操舵角調整は、操作要素作
動値に基づき摩擦係数の低下と共に小さくなる感度によ
って行われるか、および／または操作要素作動値のそれ
ぞれの最大調整可能値は、摩擦係数の低下および／また
は縦方向車速の上昇と共に小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は操作要素を含む車両
用の操舵角調整装置に関し、操舵角は前記操作要素によ
って、操作要素の行程または操作要素に及ぼされる力の
ような所属の操作要素作動値に基づき調整可能である。

【０００２】従来の自動車では、ステアリングホイール
は操舵角を調整するための操作要素として使用され、こ
の場合ステアリングホイール作動力は車輪上に直接機械
的に伝達される。同時に、ステアリングホイールで使用
者は状態に応じて、所定の状態で操舵角がどの程度軽く
変更できるかについて反応を感じる。他方でステアリン
グホイールを省略して、操舵角調整用の操作要素として
操縦桿が使用されるようなステアリング装置も公知であ
る。このような配設方法では、それぞれの操舵角の調整
は、操縦桿の行程に基づきまたは所属の操作要素作動値
として操縦桿上に及ぼされる操作力に基づき行われ、こ
のために適切な特性曲線が設定される。この場合操作要
素の作動は、車輪の操舵角運動から機械的に切り離さ
れ、操舵角運動は、検出された操作要素の作動値に基づ
き操舵角制御ユニットにより制御されるアクチュエータ
によってむしろ引き起こされる。

【０００３】

【従来の技術】Ｐ．ブレネビー等の論文、アクティブ・
ラテラル・ダイナミック・コントロールおよび従来にな
いステアリング・ユニットを用いたアクティブおよびパ
ッシブ安全向上、安全試験車両に関する第１３回国際技
術会議、議事録第１巻、１９９１年１１月４日−７日、
２２４ページから、上述の種類の操舵角調整装置が公知
である。この装置では、より大きな操舵角変更の調整
が、より小さな操舵角変更の調整よりもより高い感度を
伴って行われるように、すなわち操作要素の所定の行程
変更が、小さな操舵角領域では、より大きな操舵角の領
域よりも小さな操舵角変更を生じさせるように、操舵角
の非直線特性曲線が操作要素行程に基づき設定される。

【０００４】この種のさらなる操舵角調整装置では、
Ｈ．バブ、「運転者の作業場所 −人間工学的研究」、
自動車産業３／８５、２６５ページで記述されているよ
うに、ほぼステアリングホイールポジションに配設され
た操作要素が、一方で縦方向の力学制御のために車両縦
方向に対し平行移動して他方で操舵角調整のために回転
して、使用される。

【０００５】米国特許明細書第３，０２２，８５０号で
は、操舵角の調整と車両縦方向力学の制御とを同時に行
うために操縦桿が使用されるような操舵角装置が開示さ
れている。操縦機能性に関して、速度に基づき、すなわ
ち好ましくは縦方向速度の２乗に反比例して所属の操縦
桿行程信号を強めることが提案されており、このため所
定の操縦桿行程によって、縦方向車速に無関係にほぼ一
定の横加速度を生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、特に、操舵角調整のために車輪の操舵運動が操作要
素作動と機械式に連結されていない配設方法について
も、走行力学的に確実な車両の操縦を可能にするような
冒頭に述べた種類の操舵角調整装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、請求項の第
１項または第２項の特徴を有する装置によって解決され
る。請求項１によれば、操舵角調整は、走行路面がより
滑らかになった場合にしたがって摩擦係数が低下した場
合に操舵角調整感度が低下するように、瞬間的に存在す
る摩擦係数に基づく感度によって行われる。これによっ
て、車両がより滑らかな走行路基盤に達したとき、不安
定な走行特性をもたらすかもしれない車輪に対する過度
の操縦干渉の危険が防止される。必要ならば請求項１に
基づき講じることが可能な措置に追加して、摩擦係数の
低下および／または縦方向車速の上昇と共に操作要素作
動値の最大調整可能値を所定の状態においてそれぞれ減
らすための、請求項２に提示した措置によって類似の効
果が達成される。これによって、より簡単な方法で最大
調整可能な操舵角が対応して低下される。

【０００８】

【発明の実施の形態】

【０００９】

【実施例】

【００１０】図面を参考にして本発明の好適な実施形態
を以下に詳細に説明する。図１と図２は、構造がほぼ従
来の形態でありまたしたがって図面で示す必要がない適
切に設計された車両の操舵角調整装置の機能方法を説明
するために、グラフ形態の種々の特性曲線を示してい
る。特に操舵角調整装置は、操舵角調整用の操作要素と
してステアリングホイールの代わりに操縦桿を含むこと
が可能であり、その行程または操縦桿に作用する作動力
は、冒頭に述べた従来技術から公知であるような調整す
べき操舵角の基準として用いられる。新奇な特徴とし
て、操作要素を介した操舵角調整の感度が、および／ま
たは所属操作要素の作動値の最大調整可能値が、縦方向
車速に基づきおよび／または摩擦係数に基づき変更可能
であるように、本操舵角調整装置は設計されている。こ
の方法については以下に詳細に説明する。

【００１１】図１では実線の曲線として特性曲線（１）
が示され、この特性曲線は、操舵角調整装置の操作要素
の作動によって調整可能な操舵角の値（α）と、低い縦
方向車速（Ｖ）と高い摩擦係数（μ）の場合の操作要素
の行程（Ｘ）との関数関係を反映している。この場合操
作要素は静止位置すなわちＸ＝０から最大行程すなわち
Ｘ＝ＸＭまで、第１のまたはそれと反対側の第２の作動
方向で操作することができ、これによって操舵角調整装
置は右または左方向への所属の操舵角かじ取りを行う。
この場合最大行程（Ｘ_M ）には、対応する最大操舵角の
値（α_M ）が一致する。特性曲線（１）の推移は非直線
的、特に凸であり、このためより小さな操作要素行程
（Ｘ）の領域における、したがってより低い感度を有す
るより小さな操舵角（α）の値の領域における操舵角調
整は、より大きな操作要素行程（Ｘ）、すなわちより大
きな操舵角の値（α）の場合に行われる。

【００１２】車両停止近辺の低い車速（Ｖ）および高い
摩擦係数（μ）の場合に許容されるような最大操舵角の
値（α_M ）近辺の操舵角の値（α）の調整は、車速
（Ｖ）が高くなるとまたは摩擦係数（μ）が相対的に低
くなると、望ましくない走行力学的に不安定になるおそ
れがある。これを避けるための第１の手段は、操舵角調
整の感度を適切に変更すること、正確に言えば摩擦係数
（μ）の低下または車速（Ｖ）の上昇につれて感度を減
らすことにある。操舵角調整装置のこのような設計は例
えば図１の破線の特性曲線（３）に示されている。操舵
角調整装置の操作要素の許容行程範囲は、この場合変更
されず、すなわち操作要素は依然として静止状態から最
大行程（Ｘ_M ）まで操作することができる。しかし、車
速（Ｖ）の上昇または摩擦係数（μ）の減少による操舵
角調整装置の感度低下によって、それ以降最大操舵角の
値（α_M ）よりも小さな、低減した最大調整可能な操舵
角の値（α_t ）のみが最大行程（Ｘ_M ）に対応し、この
操舵角の値の調整は車速（Ｖ）が非常に低くまた摩擦係
数（μ）が高い場合にのみ許容される。応用例に応じ
て、感度の低下は、小さくなる摩擦係数（μ）のみに基
づきまたは上昇する車速（Ｖ）のみに基づきまたは両方
の値を関連させて行うことができることが明らかであ
る。例えば後者の場合には、調整感度のために分離した
特性曲線を一方で車速（Ｖ）に基づきまた他方で摩擦係
数（μ）に基づき設定し、また両方からそれぞれ得られ
る両方の感度値から、最小選択単位を用いて小さな方の
値を標準感度値として選択することによって、関連付け
することができる。

【００１３】上述の方法と代替的にまたはそれに追加し
て、操舵角調整装置の操作要素の行程を車速（Ｖ）また
は摩擦係数（μ）に基づき制限することも考えられる。
この措置と感度変更措置との組合せは、図１の鎖線の特
性曲線（２）によって実現される。この特性曲線（２）
は、車速値（Ｖ_t ）の上昇または相対的により低い摩擦
係数（μ_t ）が存在するような状態を示している。この
場合、図１の実線で示した特性曲線（１）に較べてより
低いこの特性曲線（２）の勾配によって分かるように、
低い車速（Ｖ）と高い摩擦係数（μ）の場合の状態に対
する感度はまず若干減少する。さらに上昇車速（Ｖ_t ）
または低下摩擦係数（μ_t ）のため、この状態で許容さ
れる最大調整可能な操作要素の行程は、低い車速（Ｖ）
と高い摩擦係数（μ）の場合に許容される最大行程（Ｘ
_M ）よりも小さな低減行程（Ｘ_t）に制限される。この
両方の操舵角制限措置の組合せによって、図示例の調整
可能な操舵角の値（α）は、状態に基づき低減されるよ
うな最大調整可能な操舵角の値（α_t ）に再び所望の方
法で制限される。状態に基づき低減される最大行程値
（Ｘ_t ）を決定するために、調整感度を決定するための
類似の方法に従って、車速（Ｖ）のみの関数関係または
摩擦係数（μ）のみの関数関係または両方の値を組み合
わせた関数関係を設定できることが分かる。後者の場
合、状態に基づく基準最大行程値（Ｘ_t ）は、速度に基
づく特性曲線によって決定される値と、摩擦係数に基づ
く特性曲線によって決定される値とを最低限選択するこ
とによって再び獲得することができる。操舵角調整装置
の操作要素のために算出される行程限界は、例えば適切
に移動される機械式ストッパによって実現することがで
きる。

【００１４】図２では、上述の方法によって車速および
／または摩擦係数に基づき達成される最大調整可能な操
舵角の値（α_max ）の低下が示され、この場合横座標上
には車速（Ｖ）が右方に増加して、また摩擦係数（μ）
は左方に増加して示されている。第１の実際例では実線
の特性曲線（４）が示され、これによれば状態に基づく
最大調整可能な操舵角の値（α_max ）は、車速（Ｖ）が
ゼロから最高速度（Ｖ_M ）まで上昇するかまたは摩擦係
数（μ）が最大値（μ_M ）から最小値（μ_m ）にまでに
減少するとき、最大操舵角の値（α_M ）から下方の最大
調整可能な操舵角の値（α_K ）に低下する。例えばこの
特性曲線（４）から上述の低減最大操舵角の値（α_t ）
を抽出することができ、この操舵角の値は上昇した速度
値（Ｖ_t）または低減した摩擦係数（μ_t ）から得られ
る。車速（Ｖ）に基づきまた摩擦係数（μ）に基づき組
み合せて操舵角を制限する場合には、特性曲線（４）か
ら得られる最大調整可能な両方の操舵角の値（α_max ）
のそれぞれ小さな方の値が適用される。状態に基づき最
大調整可能な操舵角の値（α_max ）の制限に関する特性
曲線（４）の図示した凹形の推移とならんで、システム
設計に応じて直線または凸形の特性曲線推移も設けるこ
とができる。後者の場合は、図２の破線の特性曲線
（５）によって他の可能な例として示される。

【００１５】操舵角調整装置のもう１つの可能な設計
は、車速（Ｖ）と摩擦係数（μ）とに関係なく操舵角調
整の感度を一定に保ち、またこれら両方の値（Ｖ、μ）
の内の少なくとも１つに基づき操舵角調整装置の操作要
素の行程制限のみを行うことにある。図１のグラフで
は、このことは、実線で示した特性曲線（１）の推移が
すべての走行状態で維持されるが、この特性曲線（１）
の右側の最終点は、車速（Ｖ）または摩擦係数（μ）に
基づき特性曲線（１）に沿って特性曲線をそれなりに短
縮して移動されることを意味する。

【００１６】速度に基づきおよび／または摩擦係数に基
づき適切な操作要素作動によって実施される操舵角調整
に関連した操舵角調整装置の設計に関する上述の本発明
に基づく実現手段の各手段によって、車両の走行特性に
おける不安定性を過度の操縦干渉によって確実に防止す
ることができる。操作要素の基準作動値として、操作要
素行程の代わりに、既述したように操作要素に及ぼされ
る作動力を選択できることが理解される。完璧を期する
ために、走行時のそれぞれの摩擦係数（μ）を算出する
ための車両側装置が、例えば車輪回転数を検出かつ評価
するユニットの形態で公知であり、したがって本出願で
は特別な説明が必要でないことを述べておく。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両の操舵角調整装置の操作要素行程に基づく
操舵角の値の特性曲線グラフである。

【図２】車両の縦および横方向運動または摩擦係数に基
づき操舵角調整装置によって最大調整可能な操舵角の値
の特性曲線グラフである。

【符号の説明】

１ 実線の特性曲線 ２ 鎖線の特性曲線 ３ 破線の特性曲線 ４ 実線の特性曲線 ５ 破線の特性曲線 Ｖ 縦方向車速 Ｖ_M 最高速度 Ｖ_t 上昇車速 Ｘ 操作要素の行程 Ｘ_M 操作要素の最大行程 Ｘ_t 操作要素の調整可能行程 α 操舵角の値 α_K 調整可能な操舵角の値 α_M 最大操舵角の値 α_max 最大調整可能な操舵角の値 α_t 低減最大調整可能な操舵角の値 μ 摩擦係数 μ_m 摩擦係数の最小値 μ_M 摩擦係数の最大値 μ_t 相対的により低い摩擦係数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 113:00 137:00 (72)発明者 ヴエルナー ライヒエルト ドイツ連邦共和国 73730 エスリンゲン シユタインハルデ 30 (72)発明者 ペーター フランク ドイツ連邦共和国 780567 シユツツトガ ルトアイゼシユトラーセ 34 (72)発明者 ルツツ エツクシユタイン ドイツ連邦共和国 70372 シユツツトガ ルト ヴイースバーデナー シユシユトラ ーセ 33 (72)発明者 ミヒヤエル ベーリンガー ドイツ連邦共和国 71334 ヴアイプリン ゲン マールバツヒヤーヴエーク １

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所属の操作要素作動値に基づく操舵角調整
   用の操作要素を有する車両用操舵角調整装置において、 −操舵角調整が、操作要素作動値（Ｘ）に基づき摩擦係
   数（μ）の低下と共に小さくなる感度によって行われる
   ことを特徴とする車両用操舵角調整装置。
2. 【請求項２】−所属の操作要素作動値に基づく操舵角調
   整用の操作要素、を有する、特に請求項１に記載の車両
   用操舵角調整装置において、 −操作要素作動値（Ｘ）のそれぞれ最大調整可能な値
   （Ｘ_t ）が、摩擦係数（μ）の低下と共に、および／ま
   たは車両縦方向および／または横方向運動（Ｖ）の上昇
   と共に小さくなることを特徴とする車両用操舵角調整装
   置。