JP5446444B2 - 車両用操舵制御装置、および操舵制御装置付き車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両の操舵を制御する車両用操舵制御装置、および操舵制御装置付き車両に関する。

この種の技術としては、下記の特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報では、ステアリング（ハンドル）と操舵輪との間の伝達系に、ステアリングの操作角（操舵角）と操舵輪の転舵角との比である伝達比（舵角比とも言う）を可変とする伝達比可変機構（伝達比可変手段）を備え、該伝達比可変機構に設けられたモータ（アクチュエータ）を駆動することによって伝達比を制御する車両用操舵装置が開示されている。この特許文献１に記載の車両用操舵装置においては、伝達比可変機構のモータが過熱状態となったときには、伝達比を所定の伝達比にロック（固定）するようにしたものが開示されている。

特開２００１−２７０４５３号公報

上記従来技術においては、伝達比可変機構のモータが過熱状態となった場合にステアリング（ハンドル）の回転角（操舵角）と操向輪の転舵角との比、すなわち伝達比を固定するため、伝達比を固定する前後で、操舵角に対する車両挙動が大きく変わる。特に上記従来技術では、モータの過熱を検出した後に伝達比を固定としているため、急にハンドル操舵に対する車両挙動が大きく変わることとなり、ドライバに違和感を与えるおそれがあった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ドライバへ違和感をあたえることを防止することができる車両用操舵装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明においては、ハンドルの操舵角と前輪の転舵角との比である舵角比を変更する舵角比可変手段を駆動する前輪転舵アクチュエータの負荷が予め定められた所定のしきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、その時点の舵角比よりも1に近い値となるように前輪転舵アクチュエータを制御するようにした。
また、後輪に後輪転舵角を付与する後輪転舵アクチュエータの負荷が予め定められた所定のしきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、後輪転舵角を小さくするように前記後輪転舵アクチュエータを制御するようにした。

よって、転舵アクチュエータが過熱状態となってから転舵アクチュエータを駆動停止して舵角比を固定する場合に比べて、転舵アクチュエータが過熱状態となる前に舵角比をその時点の舵角比よりも1に近い値となるように転舵アクチュエータを制御することにより、転舵アクチュエータが過熱状態となることを防止して車両挙動の変化を小さくすることができ、ドライバに与える違和感を抑制することができる。

実施例１の車両の車両用操舵装置の全体システム図である。 実施例１の車両用操舵装置の制御ブロック図である。 実施例１の補正ゲインのマップを示す図である。 実施例１の補正ゲインを小さく設定する範囲を示す模式図である。 実施例１の補正ゲインの数値例を示した図である。 実施例２の補正ゲインを小さく設定する範囲を示す模式図である。 実施例２の補正ゲインの数値例を示した図である。 実施例３の補正ゲインを小さく設定する範囲を示す模式図である。 実施例３の補正ゲインの数値例を示した図である。

［実施例１］
〔全体構成〕
図１は、実施例１の車両１５に搭載した車両用操舵装置１の全体システム図である。車両用操舵装置１は、ハンドル２の操舵角に対する前輪４の転舵角の比である舵角比を可変にすることができるとともに、後輪８も転舵させることができる４輪アクティブステアシステムである。

この車両用操舵装置１は前輪側の機構として、ハンドル（ステアリング）２と、前輪４に接続されたラック５ａ含む前輪転舵機構５と、前記ラック５ａに設けられたラックギヤにギヤ結合したピニオンギヤ６ｃと、該ピニオンギヤ６ｃに接続されたピニオンシャフト６ｂと、ハンドル2に連結されたステアリングシャフト６ａと、ピニオンシャフト６ｂとステアリングシャフト６ａとの間に設けられた舵角比可変機構２０（舵角比可変手段）と、該舵角比可変機構を駆動して舵角比を可変する前輪転舵アクチュエータ７と、前輪転舵機構５に転舵補助トルクを付与するパワーステアリングアクチュエータ１８を有している。また車両用操舵装置１は後輪側の機構として、後輪８を転舵させる後輪転舵機構９と、この後輪転舵機構９と連結する後輪転舵アクチュエータ１０とを有している。

前輪転舵アクチュエータ７は、例えば、モータと減速器等により構成され、前輪転舵アクチュエータコントロールユニット１１からの指令電流によって駆動する。舵角比可変機構２０は、前輪転舵アクチュエータ７の駆動によってハンドル２の操舵によるステアリングシャフト６ａの回転角である操舵角を入力し、入力した操舵角に対して前輪補助転舵角を加減した回転角をピニオンシャフト６ｂに出力することによって、ハンドル２の操舵角に対するピニオンシャフト６ｂの回転角の比を可変にするものである。なお、ピニオンシャフト６ｂの回転角と前輪４の転舵角との関係は、ピニオンギヤ６ｃとラックギヤとのギヤ比（即ち、いわゆるラック＆ピニオン機構のギヤ比）で一意に決定される為、ピニオンシャフト６ｂの回転角を以下では転舵角と言い、ステアリングシャフト６ａの回転角（操舵角）に対するピニオンシャフト６ｂの回転角（転舵角）の比を舵角比と言う。

後輪転舵アクチュエータ１０は、後輪８を転舵させる後輪転舵機構９のラック軸に減速器を介して出力軸が連結されている。この後輪転舵アクチュエータ１０は、4輪アクティブステアコントロールユニット１２（舵角比制御手段）からの指令電流によって駆動する。後輪転舵アクチュエータ１０は、後輪８に後輪転舵角を付与することによって、前輪４の転舵方向と同位相または逆位相方向に後輪８を転舵させるものである。

車両用操舵装置１の制御系として、ハンドル２の操舵角γを検出する操舵角センサ３（操舵角検出手段）と、車両１５に作用する横加速度Gyを検出する横加速度センサ１６（横加速度検出手段）と、車速Vを検出する車速センサ１４と、前輪転舵アクチュエータ７を制御する前輪転舵アクチュエータコントロールユニット１１と、後輪転舵アクチュエータ１０を制御する後輪転舵アクチュエータコントロールユニット１２ｅと、前輪転舵アクチュエータ７及び後輪転舵アクチュエータ１０の制御量を演算する4輪アクティブステアコントロールユニット１２（舵角比制御手段）と、パワーステアリングアクチュエータ１８を制御するパワーステアリングアクチュエータコントロールユニット１７とを有している。

操舵角センサ３、横加速度センサ１６、車速センサ１４、4輪アクティブステアコントロールユニット１２、パワーステアリングアクチュエータコントロールユニット１７は、低速車両CAN１３に接続しており、この低速車両CAN１３を介して各種情報を共有している。また前輪転舵アクチュエータコントロールユニット１１（前輪転舵アクチュエータ制御手段）と4輪アクティブステアコントロールユニット１２とは高速専用CAN１９により接続し、相互に情報を共有している。

〔制御ブロック〕
図２は車両用操舵装置１の制御ブロック図である。
4輪アクティブステアコントロールユニット１２は、目標値生成部１２ａと、目標出力生成部１２ｂ（目標前輪転舵角演算手段、目標後輪転舵角演算手段）と、出力補正部１２ｃ（目標前輪転舵角補正手段、目標後輪転舵角補正手段）と、走行状態判定部１２ｄ（負荷検出手段）と、後輪転舵アクチュエータコントロールユニット１２ｅ（後輪転舵アクチュエータ制御手段）とを有している。
（車両モデル）
目標値生成部１２ａでは、以下に示す車両モデルを用いて車両パラメータを演算する。一般に、２輪モデルを仮定すると、車両のヨーレートと横速度は、下記の式(1)で表せる。

ここで、

である。

状態方程式より前輪操舵に対するヨーレート、横速度の伝達関数を求めると、

となる。

ヨーレート伝達関数は、式(3)より下記の式(5)で表される。

ここで、

同様に横速度伝達関数は、式(4)より下記の式(7)と表される。

ここで、

以上から、車両パラメータ

が求められる。

（目標値生成部）
目標値生成部１２ａでは、操舵角γ、車速Vから目標ヨーレートψ'*、目標横速度Vy*を求める。

目標ヨーレートψ'*は、下記の式(9)により表される。

目標横速度Vy*は、下記の式(10)により表される。

ここで、目標ヨーレートψ'*のパラメータは、下記の式(11)で表される。

ただし、yrate_gain_map，yrate_omegn_map，yrate_zeta_map，yrate_zero_mapはチューニングパラメータである。

また、目標横速度Vy*のパラメータは、下記の式(12)で表される。

ただし、vy_gain_map，vy_omegn_map，vy_zeta_map，vy_zero_mapはチューニングパラメータである。

（目標出力生成部）
目標出力生成部１２ｂでは、目標ヨーレートψ'*と目標横速度Vy*とに基づいて、目標後輪転舵角δ*と目標前輪転舵角θ*とを演算する。

このモデルから下記の式(14)を得る。

よって、目標後輪転舵角δ*は、下記の式(15)となる。

目標ヨーレートと目標横速度Vy*から、下記の式(16)を用いて目標前輪転舵角θ*を算出する。

（走行状態判定部）
走行状態判定部１２ｄでは、前輪転舵アクチュエータ７、後輪転舵アクチュエータ１０に作用する負荷L(γ',Gy)を演算する。前輪転舵アクチュエータ７、後輪転舵アクチュエータ１０に作用する負荷L(γ',Gy)は、操舵角速度γ'、横加速度Gyにより求められ、操舵角速度γ'が速いほど、また横加速度Gyが大きいほど高く演算される。そして演算した負荷L(γ',Gy)に応じて、補正ゲインXijを求める。補正ゲインXijは、負荷L(γ',Gy)がしきい値L1よりも高い状態が設定時間以上継続した場合には、負荷L(γ',Gy)が大きくなるほど補正ゲインXijの値を小さく設定している。この補正ゲインXijは、後述する出力補正部１２ｃにおける演算に用いられるものであって、前輪転舵アクチュエータ７、後輪転舵アクチュエータ１０の負荷に応じて設定するものである。補正ゲインXijが小さいほど、前輪転舵アクチュエータ７が付与する前輪補助転舵角、後輪転舵アクチュエータ１０が付与する後輪転舵角を小さくすることとなる。

補正ゲインXijは、マップを用いて求めている。図３は補正ゲインXijのマップを示す図である。図３に示すように、補正ゲインXijは操舵角速度γ'、横加速度Gyに応じて設定される。ここで補正ゲインXijを求める際に用いられる操舵角速度γ'、横加速度Gyは、設定時間以上、それ以上の値を維持しているものを用いる。すなわち、瞬間的に操舵角速度γ'が速くなることや、横加速度Gyが高くなることにより補正を行うことによって、車両挙動がたびたび変化することを防止している。

図４は、補正ゲインXijを小さく設定する範囲を示す模式図である。図４に示すように、横加速度Gyと操舵角速度γ'とによって４つの領域に分けることができる。第１の領域は横加速度Gyが小さく、操舵角速度γ'が遅い領域であり、すなわち車両１５にとって通常走行領域であり、ハンドル操作はゆっくり行われている領域である。この第１の領域では、補正ゲインXijを「1」に設定して、前輪補助転舵角や後輪転舵角を小さくしないようにしている。第２の領域は、横加速度Gyが大きく、操舵角速度γ'が遅い領域であり、すなわち車両１５にとっては限界走行領域であり、ハンドル操作はゆっくりおこなわれている領域である。この第２の領域では、補正ゲインXijを「1」以下に設定して、前輪補助転舵角や後輪転舵角を小さくするようにしている。

第３の領域は、横加速度Gyが小さく、操舵角速度γ'が速い領域であり、すなわち車両１５にとっては通常走行領域であり、ハンドル操作は忙しくおこなわれている領域である。この第３の領域では、補正ゲインXijを「1」以下に設定して、前輪補助転舵角や後輪転舵角を小さくするようにしている。第４の領域は、横加速度Gyが大きく、操舵角速度γ'が速い領域であり、すなわち車両１５にとっては限界走行領域であり、ハンドル操作は忙しくおこなわれている領域である。この第４の領域では、補正ゲインXijを「1」以下に設定して、前輪補助転舵角や後輪転舵角を小さくするようにしている。

図５は補正ゲインXijの具体的な数値の例を示した図である。図５では、操舵角速度γ'、横加速度Gyが大きくなるほど補正ゲインXijを小さくしている。すなわち、操舵角速度γ'、横加速度Gyより求めた負荷L(γ',Gy)がしきい値L1よりも高いときには、操舵角速度γ'が速いほど駆動頻度が高く前輪転舵アクチュエータ７、後輪転舵アクチュエータ１０の負荷が高い状態であると判定し、また横加速度Gyが大きいほど路面反力が大きく前輪転舵アクチュエータ７、後輪転舵アクチュエータ１０の負荷が高い状態であると判定して補正ゲインXijとして小さな値を用いる。

（出力補正部）
出力補正部１２ｃでは、操舵角速度γ'と横加速度Gyとに応じて、目標前輪転舵角θ*と目標後輪転舵角δ*を補正した補正後目標前輪転舵角θc*と補正後目標後輪転舵角δc*とを求める。補正後目標前輪転舵角θc*と補正後目標後輪転舵角δc*は次の式(17),(18)を用いて算出する。

… (17)

… (18)

ここでθ(γ)は、ハンドル２の操舵により付与される前輪４の転舵角を示している。目標前輪転舵角θ*は、ハンドル２の操舵により付与される前輪４の転舵角θ(γ)と、前輪転舵アクチュエータ７の駆動により付与される前輪４の前輪補助転舵角との合計である。補正ゲインXijをかけるのは前輪補助転舵角のみで良いため、式(17)では目標前輪転舵角θ*と転舵角θ(γ)との差に対して補正ゲインXijをかけて補正後目標前輪転舵角θc*を求めている。また後輪８は後輪転舵アクチュエータ１０によってのみ転舵されるため、後輪８の転舵角δは後輪転舵角と同一であり、目標後輪転舵角δ*に対して補正ゲインXijをかけて補正後目標後輪転舵角δc*を求めている。

（後輪転舵アクチュエータコントロールユニット）
後輪転舵アクチュエータコントロールユニット１２ｅでは、補正後目標後輪転舵角δc*と後輪転舵アクチュエータ１０による後輪８の転舵角δとを入力し、不図示の後輪転舵角センサで検出された後輪８の転舵角δが補正後目標後輪転舵角δc*となるように後輪転舵アクチュエータ１０を駆動する指令電流Ir*を演算する。

（前輪転舵アクチュエータコントロールユニット）
前輪転舵アクチュエータコントロールユニット１１では、補正後目標前輪転舵角θc*と不図示の前輪転舵角センサで検出された前輪４の転舵角θとを入力し、転舵角θが補正後目標前輪転舵角θc*となるように前輪転舵アクチュエータ７を駆動する指令電流If*を演算する。具体的には、上述の様に目標前輪転舵角θ*は、ハンドル２を操舵角γで操舵することにより付与される前輪４の転舵角θ(γ)と、前輪転舵アクチュエータ７の駆動により付与される前輪４の前輪補助転舵角との合計である為、運転者がハンドル２を操舵角γで操舵すると、舵角比可変機構２０はハンドル２を操舵角γで操舵することにより付与される転舵角θ(γ)に前輪補助転舵角を加算した回転角度でピニオンシャフト６ｂを回転する。すなわち、舵角比可変機構２０によって舵角比が変更されない場合はハンドル２を操舵角γで操舵するとピニオンシャフト６ｂの転舵角は転舵角θ(γ)となり、舵角比は1であるが、舵角比可変機構２０によって転舵角θ(γ)に対して前輪補助転舵角が加算（前輪補助転舵角が正の値なら加算、前輪補助転舵角が負の値なら減算）される事により舵角比が変更される。

（パワーステアリングコントロールユニット）
パワーステアリングアクチュエータコントロールユニット１７では、車速Vに応じて、ドライバの操舵トルクを補助する目標補助トルクT*を演算し、この目標補助トルクT*に応じてパワーステアリングアクチュエータ１８を駆動する指令電流It*を演算する。

〔作用〕
実施例１の車両用操舵装置１は、ハンドル２の操舵角に対する前輪４の転舵角の比である舵角比を、前輪転舵アクチュエータ７により前輪補助転舵角を加算、減算することにより可変にすることができる。この前輪転舵アクチュエータ７が過熱等により駆動を停止すると、駆動停止の前後で舵角比が可変から固定に変わるためハンドルの操舵に対する車両挙動が大きく変わることとなり、ドライバに違和感を与えるおそれがあった。

そこで実施例１の車両用操舵装置１では、操舵角センサ３により検出した操舵角γから求めた操舵角速度γ'、横加速度センサ１６により検出した横加速度Gyから求めた負荷L(γ',Gy)がしきい値L1よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、前輪転舵アクチュエータ７により加減算する前輪補助転舵角を小さくするようにした。

すなわち、前輪補助転舵角を小さくすることにより、前輪転舵アクチュエータ７の発熱を抑制し、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止させ難くすることが可能となる。そのため、前輪転舵アクチュエータ７が過熱してしまった後に前輪転舵アクチュエータ７の駆動を停止する場合に比べて、車両挙動の変化を小さくすることができ、ドライバに与える違和感を抑制することができる。

実施例１の車両用操舵装置１では、操舵角速度γ'と横加速度Gyとから前輪転舵アクチュエータ７に作用する負荷を検出するようにしている。アクチュエータの発熱量や電流値は、アクチュエータに負荷が作用した結果として変化が表れるパラメータであって、直接アクチュエータへ作用する負荷を示すものではない。そのため、アクチュエータの発熱量や電流値では、アクチュエータに作用する負荷に対して変化が生じるタイミングが遅い。

特に実施例１のように前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止させ難くするものにあっては、アクチュエータの発熱量や電流値ではパラメータの変化が遅い。これを考慮して、アクチュエータの発熱量や電流値のしきい値を低く設定することも考えられる。しかし、アクチュエータの発熱量や電流値が低く設定したしきい値を超えた後に負荷が小さくなった場合には、無用に前輪補助転舵角を小さくすることとなり、車両挙動の変化が頻発することとなる。実施例１では、操舵角速度γ'と横加速度Gyとから前輪転舵アクチュエータ７に作用する負荷を検出することにより、前輪補助転舵角を小さくするタイミングを遅くすることなく、また前輪補助転舵角を小さくする制御が頻発することを抑制することができる。

また、実施例１の車両用操舵装置１では、操舵角センサ３により検出した操舵角γから求めた操舵角速度γ'、横加速度センサ１６により検出した横加速度Gyから求めた負荷L(γ',Gy)がしきい値L1よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、後輪転舵アクチュエータ１０により加算する後輪転舵角を小さくするようにした。

すなわち、後輪転舵角を小さくすることにより、後輪転舵アクチュエータ１０の発熱を抑制し、後輪転舵アクチュエータ１０を駆動停止させ難くすることが可能となる。そのため、後輪転舵アクチュエータ１０を駆動停止したときに比べて、車両挙動の変化を小さくすることができ、ドライバに与える違和感を抑制することができる。

また、実施例１の車両用操舵装置１では、負荷負荷L(γ',Gy)がしきい値L1よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、負荷が高いほど前輪補助転舵角および後輪補助舵角を小さく補正するようにした。
すなわち、負荷が比較的低いときには前輪補助転舵角および後輪補助舵角の補正量を小さくすることにより、車両挙動変化を小さくしてドライバへの違和感を抑制することができる。一方、負荷が比較的高いときには前輪補助転舵角および後輪補助舵角の補正量を大きくすることにより、前輪転舵アクチュエータ７、後輪転舵アクチュエータ１０を駆動停止し難くすることができる。

〔効果〕
次に実施例１の車両用操舵装置１の効果について、以下に列記する。

（１）ハンドル２の操舵角γと該ハンドル２の操舵に伴って転舵する前輪４の転舵角θとの比である舵角比を可変する舵角比可変機構２０と、該舵角比可変機構２０を駆動する前輪転舵アクチュエータ７と、前輪転舵アクチュエータ７を制御して、舵角比を制御する４輪アクティブステアコントロールユニット１２と、車両１５の横加速度を検出する横加速度センサ１６と、ハンドル２の操舵角γを検出する操舵角センサ３と、横加速度センサ１６において検出した横加速度が大きいほど、および操舵角センサ３において検出した操舵角γの速度が速いほど、前輪転舵アクチュエータ７に作用する負荷L(γ',Gy)を高く演算する走行状態判定部１２ｄと、を備え、４輪アクティブステアコントロールユニット１２は、走行状態判定部１２ｄにおいて演算した負荷L(γ',Gy)が予め定められた所定のしきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、舵角比を1に近づけるように前輪転舵アクチュエータ７を制御するようにした。

よって、舵角比を小さくすることにより、前輪転舵アクチュエータ７の発熱を抑制し、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止させ難くすることが可能となる。そのため、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止したときに比べて、車両挙動の変化を小さくすることができ、ドライバに与える違和感を抑制することができる。

（２）舵角比可変機構２０は、ハンドル２の操舵角γに対応する前輪４の転舵角θに対して前輪補助転舵角を加減することにより舵角比を可変し、４輪アクティブステアコントロールユニット１２は、走行状態判定部１２ｄにおいて演算した負荷L(γ',Gy)がしきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、舵角比可変機構２０によって加減する前輪補助転舵角が小さくなるように前輪転舵アクチュエータ７を制御することによって、舵角比を1に近づけるようにした。

よって、前輪補助転舵角を小さくすることにより、前輪転舵アクチュエータ７の発熱を抑制し、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止させ難くすることが可能となる。そのため、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止したときに比べて、車両挙動の変化を小さくすることができ、ドライバに与える違和感を抑制することができる。

（３）車両挙動を検出する操舵角センサ３、車速センサ１４を設け、４輪アクティブステアコントロールユニット１２は、操舵角センサ３、車速センサ１４によって検出された車両挙動（操舵角γ、車速V）に基づいて目標前輪転舵角を演算する目標値生成部１２ａ、目標出力生成部１２ｂと、走行状態判定部１２ｄにおいて演算したL(γ',Gy)がしきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには舵角比が1に近づくように目標値生成部１２ａ、目標出力生成部１２ｂによって算出された目標前輪転舵角を補正する出力補正部１２ｃとを備え、出力補正部１２ｃによって補正された補正後目標前輪転舵角θc*に基づいて前輪転舵アクチュエータ７を制御するようにした。

よって、前輪補助転舵角を小さくすることにより、前輪転舵アクチュエータ７の発熱を抑制し、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止させ難くすることが可能となる。そのため、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止したときに比べて、車両挙動の変化を小さくすることができ、ドライバに与える違和感を抑制することができる。

（４）後輪８に後輪転舵角δを付与する後輪転舵アクチュエータ１０と、操舵角センサ３、車速センサ１４が検出した車両挙動（操舵角γ、車速V）に応じて目標後輪転舵角を演算する目標値生成部１２ａ、目標出力生成部１２ｂと、走行状態判定部１２ｄにおいて検出したL(γ',Gy)がしきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、後輪転舵角を小さくするように目標後輪転舵角を補正して補正後目標後輪転舵角を求める出力補正部１２ｃと、後輪８の転舵角δが、出力補正部１２ｃにおいて補正された補正後目標後輪転舵角となるように後輪転舵アクチュエータ１０を制御する後輪転舵アクチュエータコントロールユニット１２ｅとを設けた。

よって、後輪転舵角δを小さくすることにより、後輪転舵アクチュエータ１０の発熱を抑制し、後輪転舵アクチュエータ１０を駆動停止させ難くすることが可能となる。そのため、後輪転舵アクチュエータ１０を駆動停止したときに比べて、車両挙動の変化を小さくすることができ、ドライバに与える違和感を抑制することができる。

（５）４輪アクティブステアコントロールユニット１２は、走行状態判定部１２ｄにおいて検出した負荷L(γ',Gy)がしきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、負荷L(γ',Gy)が高いほど舵角比を1に近づくように前輪転舵アクチュエータ７を制御するようにした。
よって、負荷L(γ',Gy)が比較的低いときには前輪補助転舵角の補正量を小さくすることにより、車両挙動変化を小さくしてドライバへの違和感を抑制することができる。一方、負荷L(γ',Gy)が比較的高いときには前輪補助転舵角の補正量を大きくすることにより、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止し難くすることができる。

（６）出力補正部１２ｃは、走行状態判定部１２ｄにおいて検出した負荷L(γ',Gy)がしきい値L1よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、負荷L(γ',Gy)が高いほど後輪転舵角を小さくするように目標後輪転舵角δ*を補正して補正後目標後輪転舵角δc*を求めるようにした。
よって、負荷L(γ',Gy)が比較的低いときには後輪転舵角の補正量を小さくすることにより、車両挙動変化を小さくしてドライバへの違和感を抑制することができる。一方、負荷L(γ',Gy)が比較的高いときには後輪転舵角の補正量を大きくすることにより、後輪転舵アクチュエータ１０を駆動停止し難くすることができる。

［実施例２］
実施例１では、操舵角速度γ'と横加速度Gyとから負荷L(γ',Gy)を求めるようにしていた。実施例２では、横加速度Gyから負荷L（Gy）を求めるようにした点で実施例１と相違する。実施例２は、走行状態判定部の構成が実施例１と異なる。

〔制御ブロック〕
図２は車両用操舵装置１の制御ブロック図である。
4輪アクティブステアコントロールユニット１２は、目標値生成部１２ａと、目標出力生成部１２ｂと、出力補正部１２ｃと、走行状態判定部１２ｄと、後輪転舵アクチュエータコントロールユニット１２ｅとを有している。

（走行状態判定部）
走行状態判定部１２ｄでは、前輪転舵アクチュエータ７、後輪転舵アクチュエータ１０に作用する負荷L(Gy)を演算する。前輪転舵アクチュエータ７、後輪転舵アクチュエータ１０に作用する負荷L(Gy)は、横加速度Gyにより求められ、横加速度Gyが大きいほど高く演算される。そして演算した負荷L(Gy)に応じて、補正ゲインXijを求める。補正ゲインXijは、負荷L(Gy)がしきい値L1よりも高い状態が設定時間以上継続した場合には、負荷L(Gy)が大きくなるほど補正ゲインXijの値を小さく設定している。

補正ゲインXijは、マップを用いて求めている。図６は、補正ゲインXijを小さく設定する範囲を示す模式図である。図６に示すように、横加速度Gyと操舵角速度γ'とによって４つの領域に分けることができる。第１の領域は横加速度Gyが小さく、操舵角速度γ'が遅い領域であり、すなわち車両１５にとって通常走行領域であり、ハンドル操作はゆっくり行われている領域である。この第１の領域では、補正ゲインXijを「1」に設定して、前輪補助転舵角や後輪転舵角を小さくしないようにしている。第２の領域は、横加速度Gyが大きく、操舵角速度γ'が遅い領域であり、すなわち車両１５にとっては限界走行領域であり、ハンドル操作はゆっくりおこなわれている領域である。この第２の領域では、補正ゲインXijを「1」以下に設定して、前輪補助転舵角や後輪転舵角を小さくするようにしている。

第３の領域は、横加速度Gyが小さく、操舵角速度γ'が速い領域であり、すなわち車両１５にとっては通常走行領域であり、ハンドル操作は忙しくおこなわれている領域である。この第３の領域では、補正ゲインXijを「1」に設定して、前輪補助転舵角や後輪転舵角を小さくしないようにしている。第４の領域は、横加速度Gyが大きく、操舵角速度γ'が速い領域であり、すなわち車両１５にとっては限界走行領域であり、ハンドル操作は忙しくおこなわれている領域である。この第４の領域では、補正ゲインXijを「1」以下に設定して、前輪補助転舵角や後輪転舵角を小さくするようにしている。

図７は補正ゲインXijの具体的な数値の例を示した図である。図７では、横加速度Gyが大きくなるほど補正ゲインXijを小さくしている。すなわち、横加速度Gyより求めた負荷L(Gy)がしきい値L1よりも高いときには、横加速度Gyが大きいほど路面反力が大きく、前輪転舵アクチュエータ７、後輪転舵アクチュエータ１０の負荷が高い状態であると判定して補正ゲインXijとして小さな値を用いる。

〔作用〕
実施例２の車両用操舵装置１は、ハンドル２の操舵角に対する前輪４の転舵角の比である舵角比を、前輪転舵アクチュエータ７により転舵角を加算、減算することにより可変にすることができる。この前輪転舵アクチュエータ７が発熱等により駆動を停止すると、駆動停止の前後で舵角比が可変から固定に変わるためハンドルの操舵に対する車両挙動が大きく変わることとなり、ドライバに違和感を与えるおそれがあった。

そこで実施例２の車両用操舵装置１では、横加速度センサ１６により検出した横加速度Gyから求めた負荷L(Gy)がしきい値L1よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、前輪転舵アクチュエータ７により加減算する前輪補助転舵角を小さくするようにした。

すなわち、前輪補助転舵角を小さくすることにより、前輪転舵アクチュエータ７の発熱を抑制し、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止させ難くすることが可能となる。そのため、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止したときに比べて、車両挙動の変化を小さくすることができ、ドライバに与える違和感を抑制することができる。

〔効果〕
次に実施例２の車両用操舵装置１の効果について、以下に列記する。

（７）ハンドル２の操舵角γと該ハンドル２の操舵に伴って転舵する前輪４の転舵角θとの比である舵角比を可変する舵角比可変機構２０と、該舵角比可変機構２０を駆動する前輪転舵アクチュエータ７と、前輪転舵アクチュエータ７を制御して、舵角比を制御する４輪アクティブステアコントロールユニット１２と、車両１５の横加速度Gyを検出する横加速度センサ１６と、横加速度センサ１６において検出した横加速度Gyが大きいほど、前輪転舵アクチュエータ７に作用する負荷L(Gy)を高く演算する走行状態判定部１２ｄと、を備え、４輪アクティブステアコントロールユニット１２は、走行状態判定部１２ｄにおいて演算した負荷が予め定められた所定のしきい値L1よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、舵角比を1に近づけるように前輪転舵アクチュエータ７を制御するようにした。

よって、舵角比を小さくすることにより、前輪転舵アクチュエータ７の発熱を抑制し、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止させ難くすることが可能となる。そのため、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止したときに比べて、車両挙動の変化を小さくすることができ、ドライバに与える違和感を抑制することができる。

（８）車両１５において、ハンドル２の操舵角γと該ハンドル２の操舵に伴って転舵する前輪４の転舵角θとの比である舵角比を可変する舵角比可変機構２０と、該舵角比可変機構２０を駆動する前輪転舵アクチュエータ７と、前輪転舵アクチュエータ７を制御して、舵角比を制御する４輪アクティブステアコントロールユニット１２と、車両１５の横加速度Gyを検出する横加速度センサ１６と、横加速度センサ１６において検出した横加速度Gyが大きいほど、前輪転舵アクチュエータ７に作用する負荷L(Gy)を高く演算する走行状態判定部１２ｄと、を備え、４輪アクティブステアコントロールユニット１２は、走行状態判定部１２ｄにおいて演算した負荷が予め定められた所定のしきい値L1よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、舵角比を1に近づけるように前輪転舵アクチュエータ７を制御するようにした。

よって、舵角比を小さくすることにより、前輪転舵アクチュエータ７の発熱を抑制し、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止させ難くすることが可能となる。そのため、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止したときに比べて、車両挙動の変化を小さくすることができ、ドライバに与える違和感を抑制することができる。

［実施例３］
実施例１では、操舵角速度γ'と横加速度Gyとから負荷L(γ',Gy)を求めるようにしていた。実施例３では、操舵角速度γ'から負荷L（γ'）を求めるようにした点で実施例１と相違する。実施例３は、走行状態判定部の構成が実施例１と異なる。

〔制御ブロック〕
図２は車両用操舵装置１の制御ブロック図である。
4輪アクティブステアコントロールユニット１２は、目標値生成部１２ａと、目標出力生成部１２ｂと、出力補正部１２ｃと、走行状態判定部１２ｄと、後輪転舵アクチュエータコントロールユニット１２ｅとを有している。

（走行状態判定部）
走行状態判定部１２ｄでは、前輪転舵アクチュエータ７、後輪転舵アクチュエータ１０に作用する負荷L(γ')を演算する。前輪転舵アクチュエータ７、後輪転舵アクチュエータ１０に作用する負荷L(γ')は、操舵角速度γ'により求められ、操舵角速度γ'が大きいほど高く演算される。そして演算した負荷L(γ')に応じて、補正ゲインXijを求める。補正ゲインXijは、負荷L(γ')がしきい値L1よりも高い状態が設定時間以上継続した場合には、負荷L(γ')が大きくなるほど補正ゲインXijの値を小さく設定している。

補正ゲインXijは、マップを用いて求めている。図８は、補正ゲインXijを小さく設定する範囲を示す模式図である。図８に示すように、横加速度Gyと操舵角速度γ'とによって４つの領域に分けることができる。第１の領域は横加速度Gyが小さく、操舵角速度γ'が遅い領域であり、すなわち車両１５にとって通常走行領域であり、ハンドル操作はゆっくり行われている領域である。この第１の領域では、補正ゲインXijを「1」に設定して、前輪補助転舵角や後輪転舵角を小さくしないようにしている。第２の領域は、横加速度Gyが大きく、操舵角速度γ'が遅い領域であり、すなわち車両１５にとっては限界走行領域であり、ハンドル操作はゆっくりおこなわれている領域である。この第２の領域では、補正ゲインXijを「1」に設定して、前輪補助転舵角や後輪転舵角を小さくしないようにしている。

第３の領域は、横加速度Gyが小さく、操舵角速度γ'が速い領域であり、すなわち車両１５にとっては通常走行領域であり、ハンドル操作は忙しくおこなわれている領域である。この第３の領域では、補正ゲインXijを「1」以下に設定して、前輪補助転舵角や後輪転舵角を小さくするようにしている。第４の領域は、横加速度Gyが大きく、操舵角速度γ'が速い領域であり、すなわち車両１５にとっては限界走行領域であり、ハンドル操作は忙しくおこなわれている領域である。この第４の領域では、補正ゲインXijを「1」以下に設定して、前輪補助転舵角や後輪転舵角を小さくするようにしている。

図９は補正ゲインXijの具体的な数値の例を示した図である。図９では、操舵角速度γ'が大きくなるほど補正ゲインXijを小さくしている。すなわち、操舵角速度γ'より求めた負荷L(γ')がしきい値L1よりも高いときには、操舵角速度γ'が速いほど駆動頻度が高く前輪転舵アクチュエータ７、後輪転舵アクチュエータ１０の負荷が高い状態であると判定して補正ゲインXijとして小さな値を用いる。

〔作用〕
実施例３の車両用操舵装置１は、ハンドル２の操舵角に対する前輪４の転舵角の比である舵角比を、前輪転舵アクチュエータ７により転舵角を加算、減算することにより可変にすることができる。この前輪転舵アクチュエータ７が発熱等により駆動を停止すると、駆動停止の前後で舵角比が可変から固定に変わるためハンドルの操舵に対する車両挙動が大きく変わることとなり、ドライバに違和感を与えるおそれがあった。

そこで実施例３の車両用操舵装置１では、操舵角センサ３により検出した操舵角γから求めた操舵角速度γ'に応じて演算した負荷L(γ')がしきい値L1よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、前輪転舵アクチュエータ７により加減算する前輪補助転舵角を小さくするようにした。

すなわち、前輪補助転舵角を小さくすることにより、前輪転舵アクチュエータ７の発熱を抑制し、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止させ難くすることが可能となる。そのため、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止したときに比べて、車両挙動の変化を小さくすることができ、ドライバに与える違和感を抑制することができる。

〔効果〕
次に実施例３の車両用操舵装置１の効果について、以下に列記する。

（９）ハンドル２の操舵角γと前輪４の転舵角θとの比である舵角比を可変する舵角比可変機構２０を駆動する前輪転舵アクチュエータ７と、転舵アクチュエータ７を制御して、舵角比を制御する４輪アクティブステアコントロールユニット１２と、ハンドル２の操舵角γを検出する操舵角センサ３と、操舵角センサ３において検出した操舵角γの速度γ'が速いほど、前輪転舵アクチュエータ７に作用する負荷L(γ')を高く演算する走行状態判定部１２ｄとを備え、４輪アクティブステアコントロールユニット１２は、演算した負荷L(γ')が予め定められた所定のしきい値L1よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、舵角比を1に近づけるように前輪転舵アクチュエータ７を制御するようにした。

よって、舵角比を小さくすることにより、前輪転舵アクチュエータ７の発熱を抑制し、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止させ難くすることが可能となる。そのため、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止したときに比べて、車両挙動の変化を小さくすることができ、ドライバに与える違和感を抑制することができる。

（１０）車両１５において、ハンドル２の操舵角γと前輪４の転舵角θとの比である舵角比を可変する舵角比可変機構２０を駆動する前輪転舵アクチュエータ７と、転舵アクチュエータ７を制御して、舵角比を制御する４輪アクティブステアコントロールユニット１２と、ハンドル２の操舵角γを検出する操舵角センサ３と、操舵角センサ３において検出した操舵角γの速度γ'が速いほど、前輪転舵アクチュエータ７に作用する負荷L(γ')を高く演算する走行状態判定部１２ｄとを備え、４輪アクティブステアコントロールユニット１２は、演算した負荷L(γ')が予め定められた所定のしきい値L1よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、舵角比を1に近づけるように前輪転舵アクチュエータ７を制御するようにした。

よって、前輪補助転舵角を小さくすることにより、前輪転舵アクチュエータ７の発熱を抑制し、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止させ難くすることが可能となる。そのため、前輪転舵アクチュエータ７を駆動停止したときに比べて、車両挙動の変化を小さくすることができ、ドライバに与える違和感を抑制することができる。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１ないし実施例３に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１ないし実施例３に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

実施例１の車両用操舵装置１では、補正ゲインXijをマップにより求めているが、演算により求めても良い。
また実施例１の車両用操舵装置１は、前輪４および後輪８の舵角を可変にする4輪アクティブステアシステムであるが、前輪４のみの舵角を可変にするものであっても良い。

また実施例１の車両用操舵装置１では、横加速度Gyを横加速度センサ１６により検出しているが、操舵角γと車速Vとから推定するようにしてもよい。

１ 車両用操舵装置
２ ハンドル
３ 操舵角センサ（車両挙動検出手段、操舵角検出手段）
４ 前輪
７ 前輪転舵アクチュエータ
８ 後輪
１０ 後輪転舵アクチュエータ
１１ 前輪転舵アクチュエータコントロールユニット（前輪アクチュエータ制御手段）
１２ ４輪アクティブステアコントロールユニット
１２ｂ 目標出力生成部（目標前輪転舵角演算手段、目標後輪転舵角演算手段）
１２ｃ 出力補正部（目標前輪転舵角補正手段、目標後輪転舵角補正手段）
１２ｄ 走行状態判定部（負荷検出手段）
１２ｅ 後輪転舵アクチュエータコントロールユニット（後輪アクチュエータ制御手段）
１４ 車速センサ（車両挙動検出手段）
１５ 車両
１６ 横加速度センサ（横加速度検出手段）

Claims (10)

1. ハンドルの操舵角と該ハンドルの操舵に伴って転舵する前輪の転舵角との比である舵角比を可変にする舵角比可変手段と、
   該舵角比可変手段を駆動する前輪転舵アクチュエータと、
   後輪に後輪転舵角を付与する後輪転舵アクチュエータと、
   前記前輪転舵アクチュエータを制御して、前記舵角比を制御する舵角比制御手段と、
   前記後輪転舵角アクチュエータを制御して、前記後輪転舵角を制御する後輪転舵アクチュエータ制御手段と、
   車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
   前記横加速度検出手段において検出した前記横加速度が大きいほど、前記前輪転舵アクチュエータおよび前記後輪転舵アクチュエータに作用する負荷を高く演算する負荷演算手段と、
   を備え、
   前記舵角比制御手段は、前記負荷演算手段において演算した前記負荷が予め定められた所定のしきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、前記舵角比を1に近づけるように前記前輪転舵アクチュエータを制御するとともに、前記後輪転舵角を小さくするように前記後輪転舵アクチュエータを制御することを特徴とする車両用操舵制御装置。
2. ハンドルの操舵角と該ハンドルの操舵に伴って転舵する前輪の転舵角との比である舵角比を可変にする舵角比可変手段と、
   該舵角比可変手段を駆動する前輪転舵アクチュエータと、
   後輪に後輪転舵角を付与する後輪転舵アクチュエータと、
   前記前輪転舵アクチュエータを制御して、前記舵角比を制御する舵角比制御手段と、
   前記後輪転舵角アクチュエータを制御して、前記後輪転舵角を制御する後輪転舵アクチュエータ制御手段と、
   前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記操舵角検出手段において検出した前記操舵角の速度が速いほど、前記前輪転舵アクチュエータおよび前記後輪転舵アクチュエータに作用する負荷を高く演算する負荷演算手段と、
   を備え、
   前記舵角比制御手段は、前記負荷演算手段において演算した前記負荷が予め定められた所定のしきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、前記舵角比を1に近づけるように前記前輪転舵アクチュエータを制御するとともに、前記後輪転舵角を小さくするように前記後輪転舵アクチュエータを制御することを特徴とする車両用操舵制御装置。
3. 請求項1または請求項2に記載の車両用操舵制御装置において、
   前記舵角比可変手段は、前記ハンドルの操舵角に対応する前記前輪の前記転舵角に対して前輪補助転舵角を加減することにより前記舵角比を可変し、
   前記舵角比制御手段は、前記負荷演算手段において演算した前記負荷がしきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、前記舵角比可変手段によって加減する前記前輪補助転舵角が小さくなるように前記前輪転舵アクチュエータを制御することによって、前記舵角比を1に近づけることを特徴とする車両用操舵制御装置。
4. 請求項1または請求項2に記載の車両用操舵制御装置において、
   車両挙動を検出する車両挙動検出手段を設け、
   前記舵角比制御手段は、該車両挙動検出手段によって検出された前記車両挙動に基づいて目標前輪転舵角を演算する目標前輪転舵角演算手段と、前記負荷演算手段において演算した前記負荷がしきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには前記舵角比が1に近づくように前記目標前輪転舵角演算手段によって算出された前記目標前輪転舵角を補正する目標前輪転舵角補正手段とを備え、前記目標前輪転舵角補正手段によって補正された補正後目標前輪転舵角に基づいて前記前輪転舵アクチュエータを制御することを特徴とする車両用操舵制御装置。
5. 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の車両用操舵制御装置において、
   車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
   前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   を設け、
   前記負荷演算手段は、前記横加速度検出手段において検出した前記横加速度が大きいほど、および前記操舵角検出手段において検出した前記操舵角の速度が速いほど、前記前輪転舵アクチュエータおよび前記後輪転舵アクチュエータに作用する負荷を高く演算する手段であることを特徴とする車両用操舵制御装置。
6. 請求項1ないし請求項5のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
   車両挙動を検出する車両挙動検出手段を設け、
   前記後輪転舵アクチュエータは、該車両挙動検出手段によって検出された車両挙動に基づいて目標後輪転舵角を演算する目標後輪転舵角演算手段と、前記負荷演算手段において演算した前記負荷がしきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには前記後輪転舵角を小さくするように前記目標後輪転舵角演算手段によって算出された前記目標後輪転舵角を補正する目標後輪転舵角補正手段とを備え、前記目標後輪転舵角補正手段によって補正された補正後目標後輪転舵角に基づいて前記後輪転舵アクチュエータを制御することを特徴とする車両用操舵制御装置。
7. 請求項1ないし請求項6のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
   前記舵角比制御手段は、前記負荷演算手段において演算した前記負荷が前記しきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、前記負荷が高いほど前記舵角比を1に近づくように前記前輪転舵アクチュエータを制御することを特徴とする車両用操舵制御装置。
8. 請求項6に記載の車両用操舵装置において、
   前記目標後輪転舵角補正手段は、前記負荷演算手段において演算した前記負荷が前記しきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、前記負荷が高いほど前記後輪転舵角を小さくするように前記目標後輪転舵角を補正して補正後目標後輪転舵角を求めることを特徴とする車両用操舵制御装置。
9. ハンドルの操舵角と該ハンドルの操舵に伴って転舵する前輪の転舵角との比である舵角比を可変にする舵角比可変手段と、
   該舵角比可変手段を駆動する前輪転舵アクチュエータと、
   後輪に後輪転舵角を付与する後輪転舵アクチュエータと、
   前記前輪転舵アクチュエータを制御して、前記舵角比を制御する舵角比制御手段と、
   前記後輪転舵角アクチュエータを制御して、前記後輪転舵角を制御する後輪転舵アクチュエータ制御手段と、
   車両の横加速度を検出する横加速度検出手段と、
   前記横加速度検出手段において検出した前記横加速度が大きいほど、前記前輪転舵アクチュエータおよび前記後輪転舵アクチュエータに作用する負荷を高く演算する負荷演算手段と、
   を備え、
   前記舵角比制御手段は、前記負荷演算手段において演算した負荷が予め定められた所定のしきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、前記舵角比を1に近づけるように前記前輪転舵アクチュエータを制御するとともに、前記後輪転舵角を小さくするように前記後輪転舵アクチュエータを制御することを特徴とする操舵制御装置付き車両。
10. ハンドルの操舵角と該ハンドルの操舵に伴って転舵する前輪の転舵角との比である舵角比を可変にする舵角比可変手段と、
    該舵角比可変手段を駆動する前輪転舵アクチュエータと、
    後輪に後輪転舵角を付与する後輪転舵アクチュエータと、
    前記前輪転舵アクチュエータを制御して、前記舵角比を制御する舵角比制御手段と、
    前記後輪転舵角アクチュエータを制御して、前記後輪転舵角を制御する後輪転舵アクチュエータ制御手段と、
    前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
    前記操舵角検出手段において検出した前記操舵角の速度が速いほど、前記前輪転舵アクチュエータおよび前記後輪転舵アクチュエータに作用する負荷を高く演算する負荷演算手段と、
    を備え、
    前記舵角比制御手段は、前記負荷演算手段において演算した前記負荷が予め定められた所定のしきい値よりも高い状態が設定時間以上継続したときには、前記舵角比を1に近づけるように前記前輪転舵アクチュエータを制御するとともに、前記後輪転舵角を小さくするように前記後輪転舵アクチュエータを制御することを特徴とする車両用操舵制御装置付き車両。

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