JP2007176264A

JP2007176264A - 車輌の操舵制御装置

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Publication number: JP2007176264A
Application number: JP2005375263A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Koshiro; 隆博小城
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: JP4735831B2

Abstract

【課題】車輌のコントロールが困難になるような状況に於いては車輌の前後方向をできるだけ路面の傾斜方向に近づけることにより、傾斜路に於ける車輌の走行性能を向上させる。
【解決手段】車輌の前後加速度Ｇxに基づいて、車輌が登坂の向きにあるか（Ｓ３０）、車輌が降坂の向きにあるか（Ｓ１３０）の判別が行われ、車輌が登坂の向き又は降坂の向きにあると判別されたときには、車輌の横加速度Ｇyに基づいて路面の傾斜度合及び路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差が判定され、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ変化するよう、路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差の大きさに応じて操舵アシストトルク若しくはステアリングギヤ比若しくは左右の前輪１０FL及び１０FRの舵角が制御される（Ｓ４０〜１００、Ｓ１４０〜２００）。
【選択図】図２

Description

本発明は、車輌の操舵制御装置に係り、更に詳細には車輌が傾斜路を走行する際に操舵輪の舵角を制御する操舵制御装置に係る。

自動車等の車輌の制御装置の一つとして、車輌の発進加速性能を向上させるトラクション制御装置は知られており、例えば下記の特許文献１にはエンジン出力や制動力を制御することにより特に急坂路に於ける車輌の走破性を向上させるトラクション制御装置が記載されている。
特開２０００−３４４０８３

一般に、車輌が急坂路を走行する際に車輪のグリップが限界を越えて車輪がスリップし、車輌が走行路の傾斜に沿って滑るようになると、運転者は車輌の前後方向が路面の傾斜方向に対し垂直な状態（走行路の等高線に平行な状態）になるよう運転し、車輌の下降を阻止しようとする。

しかし車輌の前後方向が路面の傾斜方向に対し垂直な方向に近づくにつれて左右輪の接地荷重の差が大きくなり、特に走行路の傾斜の高い方の車輪の接地荷重が大きく低下する。そのため接地荷重が大きく低下した車輪の横力の余裕度が小さくなり、操舵輪の転舵により車輌の進行方向を変更しようとしても車輌の進行方向を変更することが困難になり、特にオフロード走行時の如く走行路の傾斜が急峻である場合には、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に対し垂直な方向に近づくにつれて車輌が走行路の傾斜に沿って横滑りしたり車輌のロール方向の安定性が低下したり易くなる。

本発明は、車輌が傾斜路を走行する際に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、車輌のコントロールが困難になるような状況に於いては車輌の前後方向をできるだけ路面の傾斜方向に近づけることにより、傾斜路に於ける車輌の走行性能を従来に比して更に一層向上させることである。

上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち操舵輪の転舵を制御する制御手段を備えた車輌の操舵制御装置に於いて、路面の傾斜度合及び路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差を判定する判定手段を有し、前記制御手段は路面の傾斜度合が基準値以上である状況に於いて、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向への操舵輪の転舵を促進し、若しくは車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向への操舵輪の転舵を抑制することを特徴とする車輌の操舵制御装置によって達成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記操舵制御装置は少なくとも操舵反力に応じて操舵アシスト力を発生する操舵アシスト力発生手段を含み、前記制御手段は運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときに比して、操舵アシスト力の大きさが大きくなるよう前記操舵アシスト力発生手段を制御するよう構成される（請求項２の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記操舵制御装置は操舵入力手段より操舵輪への操舵伝達比を変更する操舵伝達比可変手段を含み、前記制御手段は運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときに比して、操舵伝達比が大きくなるよう前記操舵伝達比可変手段を制御するよう構成される（請求項３の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至３の構成に於いて、前記操舵制御装置は運転者の操舵に依存せずに操舵輪を転舵可能な操舵輪舵角可変手段を含み、前記制御手段は運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されないときには、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ変化するよう前記操舵輪舵角可変手段により操舵輪を転舵するよう構成される（請求項４の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４の構成に於いて、前記操舵輪舵角可変手段により操舵輪を転舵する転舵角の大きさは路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差の大きさが大きいほど大きいよう構成される（請求項５の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４又は５の構成に於いて、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときには、前記操舵輪舵角可変手段により操舵輪を転舵する転舵角の大きさは運転者による操舵量の大きさが大きいほど大きいよう構成される（請求項６の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項４乃至６の構成に於いて、車輌は少なくとも操舵反力に応じて操舵アシスト力を発生し前記制御手段により制御される操舵アシスト力発生手段を有し、前記制御手段は前記操舵輪舵角可変手段により操舵輪を転舵するときには、操舵輪の転舵に起因する操舵反力の変化を低減するよう操舵アシスト力を制御するよう構成される（請求項７の構成）。

上記請求項１の構成によれば、路面の傾斜度合及び路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差が判定され、路面の傾斜度合が基準値以上である状況に於いては、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向への操舵輪の転舵が促進され、若しくは車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向への操舵輪の転舵が抑制されるので、車輌のコントロールが困難になるような状況に於いて車輌の前後方向をできるだけ路面の傾斜方向に近づけることができ、これにより傾斜路に於ける車輌の走行性能を従来に比して更に一層向上させることができる。

また上記請求項２の構成によれば、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときに比して、操舵アシスト力の大きさが大きくなるよう操舵アシスト力発生手段が制御されるので、運転者は車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ容易に操舵することができると共に、車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵し難くなり、これにより車輌の前後方向をできるだけ路面の傾斜方向に近づけることができる。

また上記請求項３の構成によれば、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときに比して、操舵伝達比が大きくなるよう操舵伝達比可変手段が制御されるので、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向への操舵輪の転舵を促進すると共に、車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向への操舵輪の転舵を抑制することができ、これにより車輌の前後方向をできるだけ路面の傾斜方向に近づけることができる。

また上記請求項４の構成によれば、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されないときには、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ変化するよう操舵輪舵角可変手段により操舵輪が転舵されるので、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されない場合にも車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ変化するよう操舵輪を転舵し、これにより車輌の前後方向を確実に路面の傾斜方向に近づけることができる。

また上記請求項５の構成によれば、操舵輪舵角可変手段により操舵輪を転舵する転舵角の大きさは路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差の大きさが大きいほど大きいので、路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差の大きさが大きいほど車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向への操舵輪の転舵角を大きくすることができ、これにより路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差の大きさが大きい場合にも車輌の前後方向を確実に路面の傾斜方向に近づけることができる。

また上記請求項６の構成によれば、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときには、操舵輪舵角可変手段により操舵輪を転舵する転舵角の大きさは運転者による操舵量の大きさが大きいほど大きいので、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵される場合にも車輌の前後方向をできるだけ路面の傾斜方向に近づけることができる。

また上記請求項７の構成によれば、操舵輪舵角可変手段により操舵輪を転舵するときには、操舵輪の転舵に起因する操舵反力の変化を低減するよう操舵アシスト力が制御されるので、操舵輪の転舵に伴う操舵反力の変化に起因して運転者が違和感を覚える虞れを確実に低減することができる。

［課題解決手段の好ましい態様］
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至７の構成に於いて、判定手段は慣性錘式の前後加速度検出手段及び横加速度検出手段を含み、前後加速度検出手段により検出される車輌の前後加速度及び横加速度検出手段により検出される車輌の横加速度に基づいて路面の傾斜度合及び路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差を判定するよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至７又は上記好ましい態様１の構成に於いて、制御手段は路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差及び車輌の進行方向に基づいて車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向への操舵輪の転舵であるか否かを判定するよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至７又は上記好ましい態様１又は２の構成に於いて、制御手段は車輌の前後加速度の大きさが基準値以上であるときに路面の傾斜度合が基準値以上であると判定するよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様３の構成に於いて、制御手段は各車輪の車輪速度に基づいて車速を演算し、車輌の前後加速度と車速の変化率との偏差の大きさが基準値以上であるときに路面の傾斜度合が基準値以上であると判定するよう構成される（好ましい態様４）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様４の構成に於いて、基準値は車輌の横加速度の大きさが大きいほど小さくなるよう車輌の横加速度に応じて可変設定されるよう構成される（好ましい態様５）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２乃至７又は上記好ましい態様１乃至５の構成に於いて、制御手段は少なくとも操舵反力に基づいて目標操舵アシスト力を演算し、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには目標操舵アシスト力の大きさを増大させ、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときには目標操舵アシスト力の大きさを低下させることにより、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときに比して、操舵アシスト力の大きさを大きくするよう構成される（好ましい態様６）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３乃至７又は上記好ましい態様１乃至６の構成に於いて、制御手段は少なくとも車速に基づいて目標ステアリングギヤ比を演算し、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには目標ステアリングギヤ比を小さくし、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときには目標ステアリングギヤ比を大きくすることにより、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときに比して、操舵伝達比を大きくするよう構成される（好ましい態様７）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３乃至７又は上記好ましい態様１乃至７の構成に於いて、操舵伝達比可変手段は操舵入力手段に対し操舵輪を相対的に転舵駆動する転舵角可変手段を含んでいるよう構成される（好ましい態様８）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項４乃至７又は上記好ましい態様１乃至８の構成に於いて、操舵輪転舵角可変手段は操舵入力手段側部材に対し相対的に操舵輪側部材を駆動することにより操舵輪を転舵駆動するよう構成される（好ましい態様９）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項４乃至７又は上記好ましい態様１乃至９の構成に於いて、制御手段は運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときにも、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ変化するよう操舵輪舵角可変手段により操舵輪を転舵するよう構成される（好ましい態様１０）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１０の構成に於いて、操舵輪を転舵する転舵角の大きさは路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差の大きさが大きいほど大きいよう構成される（好ましい態様１１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１０又は１１の構成に於いて、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときに操舵輪を転舵する転舵角の大きさは運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときに操舵輪を転舵する転舵角の大きさよりも小さいよう構成される（好ましい態様１２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項７又は上記好ましい態様１乃至１２の構成に於いて、制御手段は操舵輪の転舵量に基づいて操舵輪の転舵に起因する操舵反力の変化量を推定し、推定された操舵反力の変化量に基づいて操舵アシスト力を制御するよう構成される（好ましい態様１３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至７又は上記好ましい態様１乃至１３の構成に於いて、制御手段は車輌の横加速度の大きさが第一の基準値以上であるときに前記操舵アシスト力発生手段の制御を行うよう構成される（好ましい態様１４）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１４の構成に於いて、制御手段は車輌の横加速度の大きさが第一の基準値よりも大きい第二の基準値以上であるときに前記操舵アシスト力発生手段の制御及び前記操舵伝達比可変手段の制御を行うよう構成される（好ましい態様１５）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１５の構成に於いて、制御手段は車輌の横加速度の大きさが第三の基準値以上であるときに前記操舵輪舵角可変手段による操舵輪の転舵の制御を行うよう構成される（好ましい態様１６）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１４乃至１６の構成に於いて、車輌の横加速度は検出された車輌の横加速度が車速と車輌のヨーレートとの積にて減算補正された値であるよう構成される（好ましい態様１６）。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施例について詳細に説明する。

図１は自動操舵装置及び電動式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌の操舵制御装置の一つの実施例を示す概略構成図である。

図１に於いて、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ車輌の左右の後輪を示している。操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型の電動式パワーステアリング装置１６によりラックバー１８及びタイロッド２０L及び２０Rを介して転舵される。

図示の実施例に於いては、電動式パワーステアリング装置１６はラック同軸型の電動式パワーステアリング装置であり、電動機２２と、電動機２２の回転トルクをラックバー１８の往復動方向の力に変換する例えばボールねじ式の変換機構２４とを有し、ハウジング２６に対し相対的にラックバー１８を駆動する操舵アシスト力を発生することにより、運転者の操舵負担を軽減する操舵アシスト力発生装置として機能する。尚操舵アシスト力発生装置は当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。

ステアリングホイール１４はアッパステアリングシャフト２８Ａ、転舵角可変装置３０、ロアステアリングシャフト２８Ｂ、ユニバーサルジョイント３２を介して電動式パワーステアリング装置１６のピニオンシャフト３４に駆動接続されている。図示の実施例に於いては、転舵角可変装置３０はハウジング３６Ａの側にてアッパステアリングシャフト２８Ａの下端に連結され、回転子３６Ｂの側にてロアステアリングシャフト２８Ｂの上端に連結された補助転舵駆動用の電動機３６を含んでいる。

かくして転舵角可変装置３０はアッパステアリングシャフト２８Ａに対し相対的にロアステアリングシャフト２８Ｂを回転駆動することにより、ステアリングホイール１４の回転角度に対する操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRの舵角の比、即ち操舵伝達比（ステアリングギヤ比の逆数）を変化させるステアリングギヤ比可変装置（操舵伝達比可変手段）として機能すると共に、必要に応じて運転者の操舵に関係なく左右の前輪１０FL及び１０FRをステアリングホイール１４に対し相対的に補助転舵駆動する自動転舵装置としても機能する。

図示の実施例に於いては、アッパステアリングシャフト２８Ａには該アッパステアリングシャフトの回転角度を操舵角θとして検出する操舵角センサ４０及び操舵トルクＴsを検出する操舵トルクセンサ４２が設けられており、転舵角可変装置３０にはハウジング３６Ａ及び回転子３６Ｂの相対回転角度をアッパステアリングシャフト２２Ａに対するロアステアリングシャフト２２Ｂの相対回転角度θreとして検出する回転角度センサ４４が設けられており、これらのセンサの出力は操舵制御装置４６へ供給される。

また操舵制御装置４６には車輪速度センサ４８i（ｉ＝fl、fr、rl、rr）により検出された左右前輪及び左右後輪の車輪速度Ｖwi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）を示す信号、前後加速度センサ５０により検出された車輌の前後加速度Ｇxを示す信号、横加速度センサ５２により検出された車輌の横加速度Ｇyを示す信号が入力される。

特に前後加速度センサ５０及び横加速度センサ５２はそれぞれ慣性錘に作用する車輌前後方向及び車輌横方向の慣性力を検出する慣性錘式の加速度センサであり、車輌が傾斜路を走行する際には車輌の走行に伴う加速度に加えて傾斜路の傾斜に対応する値を含む検出値を出力する。

尚操舵角センサ４０、回転角度センサ４４、横加速度センサ５２はそれぞれ車輌の左旋回方向への操舵、転舵、旋回の場合を正として操舵角θ、相対回転角度θre、車輌の横加速度Ｇyを検出する。また回転角度センサ４４はロアステアリングシャフト２８Ｂの回転角度θaを検出するセンサに置き換えられ、相対回転角度θreは操舵角の差θa−θとして求められてもよい。

後述の如く、操舵制御装置４６は転舵角可変装置３０の目標相対回転角度θret及び電動式パワーステアリング装置１６の目標アシストトルクＴaを演算し、目標相対回転角度θret及び目標アシストトルクＴaを示す信号をそれぞれ転舵角可変制御装置５４及び電動式パワーステアリング（ＥＰＳ）制御装置５６へ出力する。転舵角可変制御装置５４は目標相対回転角度θretに基づいて転舵角可変装置３０を制御し、電動式パワーステアリング制御装置５６は目標アシストトルクＴaに基づいて電動式パワーステアリング装置１６を制御する。

後述の如く、操舵制御装置４６は図２に示されたフローチャートに従って車輪速度Ｖwiに基づいて車速Ｖxを演算すると共に、車速Ｖxの変化率、即ち車輪速度Ｖwiに基づく車輌の前後加速度Ｇvxを演算する。そして操舵制御装置４６は車輌の前後加速度Ｇxと車輪速度に基づく車輌の前後加速度Ｇvxとの偏差ΔＧxが基準値Ｇxo以上であるか否かの判別により、車輌が登坂の向きにあるか否かを判別し、車輌の前後加速度の偏差ΔＧxが基準値−Ｇxo以下であるか否かの判別により、車輌が降坂の向きにあるか否かを判別する。

操舵制御装置４６は車輌が急峻な路面での登坂状態及び降坂状態にない通常走行時には、電動式パワーステアリング装置１６及び転舵角可変装置３０について通常走行時の制御を行うべき指令信号をそれぞれ電動式パワーステアリング制御装置５６及び転舵角可変制御装置５４へ出力する。

特に操舵制御装置４６は、操舵トルクＴsに基づき図３に示されたグラフに対応するマップより目標基本アシストトルクＴabを演算し、車速Ｖxに基づき図４に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋvを演算し、車速係数Ｋvと目標基本アシストトルクＴabとの積として目標アシストトルクＴaを演算し、目標アシストトルクＴaを示す信号を電動式パワーステアリング制御装置５６へ出力する。

また操舵制御装置４６は、車速Ｖxに基づき図５に示されたグラフに対応するマップより目標ステアリングギヤ比Ｒsgtを演算し、目標ステアリングギヤ比Ｒsgtに基づいて転舵角可変装置３０の目標相対回転角度θretを演算し、目標相対回転角度θretを示す信号を転舵角可変制御装置５４へ出力する。尚電動式パワーステアリング制御装置５６は目標アシストトルクＴaに基づいて電動式パワーステアリング装置１６を制御し、転舵角可変制御装置５４は目標相対回転角度θretに基づいて転舵角可変装置３０を制御する。

これに対し車輌が急峻な路面での登坂状態又は降坂状態にある状況に於いて、路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差の大きさが比較的小さい場合には、操舵制御装置４６は、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには目標操舵アシストトルクＴaの大きさを増大させ、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときには目標操舵アシストトルクＴaの大きさを低下させることにより、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときに比して、操舵アシストトルクＴaの大きさを大きくする。

また車輌が急峻な路面での登坂状態又は降坂状態にある状況に於いて、路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差の大きさが中程度である場合には、操舵制御装置４６は、路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差の大きさが比較的小さい場合と同様に操舵アシストトルクＴaの大きさを制御する。また操舵制御装置４６は、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには目標ステアリングギヤ比Ｒsgtを小さくし、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときには目標ステアリングギヤ比Ｒsgtを大きくすることにより、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときに比して、操舵伝達比を大きくする。

更に車輌が急峻な路面での登坂状態又は降坂状態にある状況に於いて、路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差の大きさが比較的大きい場合には、操舵制御装置４６は、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ変化するよう転舵角可変装置３０により左右の前輪１０FL及び１０FRを転舵する。

次に図２に示されたフローチャートを参照して実施例に於ける操舵制御ルーチンについて説明する。尚図２に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１０に於いては操舵角θを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いては車輪速度Ｖwiに基づき当技術分野に於いて公知の要領にて車速Ｖxが演算されると共に、車速Ｖxの変化率、即ち車輪速度Ｖwiに基づく車輌の前後加速度Ｇvxが演算される。

ステップ３０に於いては例えば車輌の横加速度Ｇyの絶対値が大きいほど小さくなるよう傾斜判定の正の基準値Ｇxoが演算されると共に、車輌の前後加速度Ｇxと車輪速度に基づく車輌の前後加速度Ｇvxとの偏差ΔＧxが基準値Ｇxo以上であるか否かの判別により、車輌が登坂の向きにあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１３０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ４０へ進む。

ステップ４０に於いては路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の傾斜度合を示す指標値としての車輌の横加速度Ｇyの絶対値が操舵輪転舵基準値としての第三の基準値Ｇy3（正の定数）以上であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ６０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ５０へ進む。

ステップ５０に於いてはＧy＞０且つＶx≧0である場合又はＧy＜0且つＶx＜０である場合には、左右の前輪１０FL及び１０FRが左切り方向へ転舵されるよう、車輌の横加速度Ｇyの絶対値に基づいて転舵角可変装置３０の目標相対回転角度θretが演算される。これに対しＧy＜0且つＶx≧0である場合又はＧy＞０且つＶx＜０である場合には、左右の前輪１０FL及び１０FRが右切り方向へ転舵されるよう、車輌の横加速度Ｇyの絶対値に基づいて転舵角可変装置３０の目標相対回転角度θretが演算される。そして目標相対回転角度θretを示す信号が転舵角可変制御装置５４へ出力され、転舵角可変装置３０が目標相対回転角度θretに基づいて転舵角可変制御装置５４により制御され、これにより車輌１２の前後方向が路面の傾斜方向に近づくよう左右の前輪１０FL及び１０FRがアクティブ操舵される。

ステップ６０に於いては車輌の横加速度Ｇyの絶対値が操舵伝達比制御基準値としての第二の基準値Ｇy2（Ｇy3よりも小さい正の定数）以上であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ８０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ７０へ進む。

ステップ７０に於いてはＧy＞０且つＶx≧0である場合又はＧy＜0且つＶx＜０である場合には、左切り操舵時の操舵反力が小さくなると共に右切り操舵時の操舵反力が大きくなるよう、車輌の横加速度Ｇyの絶対値に基づいてアシストトルクの補正量ΔＴaが演算され、補正量ΔＴaにて補正された目標アシストトルクＴaを示す信号が電動式パワーステアリング制御装置５６へ出力される。

また左切り操舵時の操舵伝達比が大きくなると共に右切り操舵時の操舵伝達比が小さくなるよう、車輌の横加速度Ｇyの絶対値に基づいて転舵角可変装置３０の目標相対回転角度θretの補正量Δθretが演算され、補正量Δθretにて補正された目標相対回転角度θretを示す信号が転舵角可変制御装置５４へ出力される。

これに対しＧy＜0且つＶx≧0である場合又はＧy＞０且つＶx＜０である場合には、左切り操舵時の操舵反力が大きくなると共に右切り操舵時の操舵反力が小さくなるよう、車輌の横加速度Ｇyの絶対値に基づいてアシストトルクの補正量ΔＴaが演算され、補正量ΔＴaにて補正された目標アシストトルクＴaを示す信号が電動式パワーステアリング制御装置５６へ出力される。

また左切り操舵時の操舵伝達比が小さくなると共に右切り操舵時の操舵伝達比が大きくなるよう、車輌の横加速度Ｇyの絶対値に基づいて転舵角可変装置３０の目標相対回転角度θretの補正量Δθretが演算され、補正量Δθretにて補正された目標相対回転角度θretを示す信号が転舵角可変制御装置５４へ出力される。

そして電動式パワーステアリング装置１６が電動式パワーステアリング制御装置５６により補正後の目標アシストトルクＴaに基づいて制御されると共に、転舵角可変装置３０が転舵角可変制御装置５４により補正後の目標相対回転角度θretに基づいて制御される。

ステップ８０に於いては車輌の横加速度Ｇyの絶対値が操舵アシスト力制御基準値としての第一の基準値Ｇy1（Ｇy2以下の正の定数）以上であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ９０に於いて上述のステップ７０の場合と同様の要領にて電動式パワーステアリング装置１６の制御が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１００に於いて上記転舵角可変装置３０の制御若しくは電動式パワーステアリング装置１６の制御が停止され、転舵角可変装置３０及び電動式パワーステアリング装置１６について車輌の通常走行時（非傾斜路走行時）の制御が行われる。

ステップ１３０に於いては例えば車輌の前後加速度Ｇxと車輪速度に基づく車輌の前後加速度Ｇvxとの偏差ΔＧxが基準値−Ｇxo以下であるか否かの判別により、車輌が降坂の向きにあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１３５に於いて転舵角可変装置３０及び電動式パワーステアリング装置１６について車輌の通常走行時の制御が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ１４０へ進む。

ステップ１４０〜２００に於いては、それぞれ上述のステップ４０〜１００の場合と同一の要領にて転舵角可変装置３０若しくは電動式パワーステアリング装置１６が制御されることにより、車輌の降坂時に於ける操舵制御が実行される。

尚ステップ５０及び１５０に於いては、左右の前輪１０FL及び１０FRを転舵する転舵角の大きさは路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差の大きさが大きいほど大きい。また運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときには、左右の前輪１０FL及び１０FRを転舵する転舵角の大きさは運転者による操舵量が大きいほど大きいが、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには、左右の前輪１０FL及び１０FRを転舵する転舵角の大きさは運転者による操舵量が大きいほど小さい。

また車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ左右の前輪１０FL及び１０FRを転舵する方向が右切り方向であるか左切り方向であるかは、路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差及び車輌の進行方向に基づいて判定される。更に左右の前輪１０FL及び１０FRのアクティブ操舵に起因する不自然な操舵反力の変化が生じないよう、目標相対回転角度θretの補正量Δθret又は左右の前輪１０FL及び１０FRの転舵角に基づいて目標アシストトルクＴaが補正される。

かくして図示の実施例によれば、ステップ３０に於いて車輌が登坂の向きにあるか否かの判別が行われ、ステップ１３０に於いて車輌が降坂の向きにあるか否かの判別が行われ、車輌が登坂の向きにあると判別されたときにはステップ４０〜１００に於いて、車輌が降坂の向きにあると判別されたときにはステップ１４０〜２１００に於いて、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ変化するよう、操舵アシストトルク若しくはステアリングギヤ比若しくは左右の前輪１０FL及び１０FRの舵角が制御される。

次に路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差及び車輌の進行方向が異なる様々な状況について、図示の実施例の作動を説明する。

（Ａ）車輌が登坂の向きにある場合
（Ａ−１）車輌の前後方向が路面の傾斜方向である場合
図６（Ａ）に示されている如く車輌１２が路面の傾斜方向に沿って前進登坂している場合、及び図６（Ｂ）に示されている如く車輌１２が路面の傾斜方向に沿って後進降坂している場合には、ステップ３０に於いて肯定判別が行われ、ステップ４０、６０，８０に於いて否定判別が行われ、ステップ１００に於いて転舵角可変装置３０及び電動式パワーステアリング装置１６について車輌の通常走行時の制御が行われる。

尚車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ変化するよう、操舵アシストトルクが制御されている状態より車輌１２が図６（Ａ）又は図６（Ｂ）に示された状態になる場合には、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ変化させるための操舵アシストトルクの制御量が漸減される。

（Ａ−２）車輌の前方向が路面の傾斜登り方向に対し右向きで前進状態である場合
これは車輌１２が図７（Ａ）に示された状態にある場合である。車輌の横加速度Ｇyの絶対値が第三の基準値Ｇy3以上である場合には、左右の前輪１０FL及び１０FRが左切りされるようアクティブ操舵され、車輌１２は左旋回する。車輌の横加速度Ｇyの絶対値が第二の基準値Ｇy2以上で第三の基準値Ｇy3未満である場合には、運転者の左操舵時には操舵アシストトルクが増大されると共に、ステアリングギヤ比が小さくされ、運転者の右操舵時には操舵アシストトルクが低下されると共に、ステアリングギヤ比が大きくされる。車輌の横加速度Ｇyの絶対値が第一の基準値Ｇy1以上で第二の基準値Ｇy2未満である場合には、運転者の左操舵時には操舵アシストトルクが増大され、運転者の右操舵時には操舵アシストトルクが低下される。

（Ａ−３）車輌の前方向が路面の傾斜登り方向に対し右向きで後進状態である場合
これは車輌１２が図７（Ｂ）に示された状態にある場合である。車輌の横加速度Ｇyの絶対値が第三の基準値Ｇy3以上である場合には、左右の前輪１０FL及び１０FRが右切りされるようアクティブ操舵され、車輌１２は右旋回する。車輌の横加速度Ｇyの絶対値が第二の基準値Ｇy2以上で第三の基準値Ｇy3未満である場合には、運転者の右操舵時には操舵アシストトルクが増大されると共に、ステアリングギヤ比が小さくされ、運転者の左操舵時には操舵アシストトルクが低下されると共に、ステアリングギヤ比が大きくされる。車輌の横加速度Ｇyの絶対値が第一の基準値Ｇy1以上で第二の基準値Ｇy2未満である場合には、運転者の右操舵時には操舵アシストトルクが増大され、運転者の左操舵時には操舵アシストトルクが低下される。

（Ｂ）車輌が降坂の向きにある場合
（Ｂ−１）車輌の前後方向が路面の傾斜方向である場合
図８（Ａ）に示されている如く車輌１２が路面の傾斜方向に沿って前進降坂している場合、及び図８（Ｂ）に示されている如く車輌１２が路面の傾斜方向に沿って後進登坂している場合には、ステップ３０に於いて否定判別が行われると共に、ステップ１３０に於いて肯定判別が行われ、ステップ１４０、１６０、１８０に於いて否定判別が行われ、ステップ１２０に於いて転舵角可変装置３０及び電動式パワーステアリング装置１６について車輌の通常走行時の制御が行われる。

尚車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ変化するよう、操舵アシストトルクが制御されている状態より車輌１２が図８（Ａ）又は図８（Ｂ）に示された状態になる場合には、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ変化させるための操舵アシストトルクの制御量が漸減される。

（Ｂ−２）車輌の前方向が路面の傾斜下り方向に対し右向きで前進状態である場合
これは車輌１２が図９（Ａ）に示された状態にある場合である。車輌の横加速度Ｇyの絶対値が第三の基準値Ｇy3以上である場合には、左右の前輪１０FL及び１０FRが左切りされるようアクティブ操舵され、車輌１２は左旋回する。車輌の横加速度Ｇyの絶対値が第二の基準値Ｇy2以上で第三の基準値Ｇy3未満である場合には、運転者の左操舵時には操舵アシストトルクが増大されると共に、ステアリングギヤ比が小さくされ、運転者の右操舵時には操舵アシストトルクが低下されると共に、ステアリングギヤ比が大きくされる。車輌の横加速度Ｇyの絶対値が第一の基準値Ｇy1以上で第二の基準値Ｇy2未満である場合には、運転者の左操舵時には操舵アシストトルクが増大され、運転者の右操舵時には操舵アシストトルクが低下される。

（Ｂ−３）車輌の前方向が路面の傾斜下り方向に対し右向きで後進状態である場合
これは車輌１２が図９（Ｂ）に示された状態にある場合である。車輌の横加速度Ｇyの絶対値が第三の基準値Ｇy3以上である場合には、左右の前輪１０FL及び１０FRが右切りされるようアクティブ操舵され、車輌１２は右旋回する。車輌の横加速度Ｇyの絶対値が第二の基準値Ｇy2以上で第三の基準値Ｇy3未満である場合には、運転者の右操舵時には操舵アシストトルクが増大されると共に、ステアリングギヤ比が小さくされ、運転者の左操舵時には操舵アシストトルクが低下されると共に、ステアリングギヤ比が大きくされる。車輌の横加速度Ｇyの絶対値が第一の基準値Ｇy1以上で第二の基準値Ｇy2未満である場合には、運転者の右操舵時には操舵アシストトルクが増大され、運転者の左操舵時には操舵アシストトルクが低下される。

尚車輌１２の前方向が路面の傾斜登り又は下り方向に対し図７及び図９の場合とは左右逆向きである場合には、左右の前輪１０FL及び１０FRのアクティブ操舵の方向、操舵アシストトルクの増減、ステアリングギヤ比の増減が逆になり、従って車輌の旋回方向も逆になる。

以上の説明より解る如く、図示の実施例によれば、車輌が登坂状態又は降坂状態にあり、車輌のコントロールが困難になる虞れがあるときには、車輌の前後方向をできるだけ路面の傾斜方向に近づけることができ、これにより車輌が走行路の傾斜に沿って横滑りしたり車輌のロール方向の安定性が低下したりする虞れを低減し、傾斜路に於ける車輌の走行性能を従来に比して向上させることができる。

特に図示の実施例によれば、車輌の横加速度Ｇyの絶対値に基づいて路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差の大きさが判定され、偏差の大きさが小さいときには操舵アシストトルクの増減により、偏差の大きさが中程度であるときには操舵アシストトルクの増減及びステアリングギヤ比の増減により、偏差の大きさが大きいときには左右前輪１０FL及び１０FRのアクティブ操舵により、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向への操舵輪の転舵が促進され、車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向への操舵輪の転舵が抑制されるので、操舵アシストトルクの増減、ステアリングギヤ比の増減、左右前輪のアクティブ操舵の何れかのみにより車輌の前後方向の制御が行われる場合に比して、運転者が覚える違和感を低減しつつ車輌の前後方向をできるだけ効果的に路面の傾斜方向に近づけることができる。

また図示の実施例によれば、傾斜判定の正の基準値Ｇxoはステップ３０に於いて車輌の横加速度Ｇyの絶対値が大きいほど小さくなるよう演算されるので、傾斜判定の正の基準値Ｇxoが一定の値である場合に比して、車輌が登坂の向きにあるか否かの判別及び路面の傾斜度合が車輌の前後方向の制御を要する傾斜度合であるか否かの判別を適正に行うことができる。

また図示の実施例によれば、車輌の前後加速度Ｇxと車輪速度に基づく車輌の前後加速度Ｇvxとの偏差ΔＧxが基準値Ｇxo以上であるか否かの判別により、車輌が登坂の向きにあるか否かの判別が行われるので、車輪速度に基づく車輌の前後加速度Ｇvxが考慮されない場合に比して、車輌が登坂の向きにあるか否かの判別及び路面の傾斜度合が車輌の前後方向の制御を要する傾斜度合であるか否かの判別を適正に行うことができる。

また図示の実施例によれば、左右前輪がアクティブ操舵される場合には、アクティブ操舵に起因する操舵反力の変動が低減されるよう操舵アシストトルクが制御されるので、アクティブ操舵に伴う操舵反力の変動に起因して運転者が違和感を覚える虞れを確実に低減することができる。

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の実施例に於いては、慣性錘式の前後加速度センサ５０及び横加速度センサ５２によりそれぞれ検出される車輌の前後加速度Ｇx及び車輌の横加速度Ｇyに基づいて路面の傾斜度合及び路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差が判定されるようになっているが、路面の傾斜度合及び路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差は例えばナビゲーション装置よりの情報の如く当技術分野に於いて公知の情報及び手段により求められてよい。

また上述の実施例に於いては、ステップ４０、６０、８０に於いて車輌の横加速度Ｇyの絶対値がそれぞれ基準値Ｇy1〜Ｇy3以上であるか否かの判別により路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差が判定されるようになっているが、車輌の旋回走行に伴う横力の影響ができるだけ排除されるよう、車輌のヨーレートγと車速Ｖxとの積を車輌の推定横加速度Ｇyhとして、Ｇy−Ｇyhの絶対値がそれぞれ基準値Ｇy1〜Ｇy3以上であるか否かの判別により路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差が判定されるよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差の大きさが小さいときには操舵アシストトルクの増減により、偏差の大きさが中程度であるときには操舵アシストトルクの増減及びステアリングギヤ比の増減により、偏差の大きさが大きいときには左右前輪１０FL及び１０FRのアクティブ操舵により、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向への操舵輪の転舵が促進され、車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向への操舵輪の転舵が抑制されるようになっているが、操舵アシストトルクの増減、ステアリングギヤ比の増減、左右前輪のアクティブ操舵の何れかが省略されてもよい。

更に上述の実施例に於いては、操舵伝達比可変手段（ステアリングギヤ比可変装置）はアッパステアリングシャフト２８Ａに対し相対的にロアステアリングシャフト２８Ｂを回転駆動する転舵角可変装置３０であるが、操舵伝達比可変手段は当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよく、また少なくとも操舵反力に応じて操舵アシスト力を発生する手段は電動式パワーステアリング装置１６であるが、例えば油圧式のパワーステアリング装置の如く当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。

自動操舵装置及び電動式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌用操舵制御装置の一つの実施例を示す概略構成図である。実施例に於ける操舵制御ルーチンを示すフローチャートである。操舵トルクＴs及び車輌の横加速度Ｇyの絶対値と目標基本アシストトルクＴabとの間の関係を示すグラフである。車速Ｖと車速係数Ｋvとの間の関係を示すグラフである。車速Ｖ及び車輌の横加速度Ｇyの絶対値と目標ステアリングギヤ比Ｒsgtとの間の関係を示すグラフである。車輌が路面の傾斜方向に沿って前進登坂している状況（Ａ）、及び車輌が路面の傾斜方向に沿って後進降坂している状況（Ｂ）を示す説明図である。車輌の前方向が路面の傾斜登り方向に対し右向きで前進状態にある状況（Ａ）、及び車輌の前方向が路面の傾斜登り方向に対し右向きで後進状態にある状況（Ｂ）を示す説明図である。車輌が路面の傾斜方向に沿って前進降坂している状況（Ａ）、及び車輌が路面の傾斜方向に沿って後進登坂している状況（Ｂ）を示す説明図である。車輌の前方向が路面の傾斜下り方向に対し右向きで前進状態にある状況（Ａ）、及び車輌の前方向が路面の傾斜登り方向に対し右向きで後進状態にある状況（Ｂ）を示す説明図である。

符号の説明

１６電動式パワーステアリング装置
１４ステアリングホイール
３０転舵角可変装置
４０操舵角センサ
４２トルクセンサ
４４回転角度センサ
４６操舵制御装置
４８i 車輪速度センサ
５０前後加速度センサ
５２横加速度センサ
５４転舵角可変制御装置
５６電動式パワーステアリング（ＥＰＳ）制御装置

Claims

操舵輪の転舵を制御する制御手段を備えた車輌の操舵制御装置に於いて、路面の傾斜度合及び路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差を判定する判定手段を有し、前記制御手段は路面の傾斜度合が基準値以上である状況に於いて、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向への操舵輪の転舵を促進し、若しくは車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向への操舵輪の転舵を抑制することを特徴とする車輌の操舵制御装置。
前記操舵制御装置は少なくとも操舵反力に応じて操舵アシスト力を発生する操舵アシスト力発生手段を含み、前記制御手段は運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときに比して、操舵アシスト力の大きさが大きくなるよう前記操舵アシスト力発生手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の車輌の操舵制御装置。
前記操舵制御装置は操舵入力手段より操舵輪への操舵伝達比を変更する操舵伝達比可変手段を含み、前記制御手段は運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されるときには、運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときに比して、操舵伝達比が大きくなるよう前記操舵伝達比可変手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌の操舵制御装置。
前記操舵制御装置は運転者の操舵に依存せずに操舵輪を転舵可能な操舵輪舵角可変手段を含み、前記制御手段は運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ操舵されないときには、車輌の前後方向が路面の傾斜方向に近づく方向へ変化するよう前記操舵輪舵角可変手段により操舵輪を転舵することを特徴とする請求項１乃至３に記載の車輌の操舵制御装置。
前記操舵輪舵角可変手段により操舵輪を転舵する転舵角の大きさは路面の傾斜方向に対する車輌の前後方向の偏差の大きさが大きいほど大きいことを特徴とする請求項４に記載の車輌の操舵制御装置。
運転者により車輌の前後方向が路面の傾斜方向より離れる方向へ操舵されるときには、前記操舵輪舵角可変手段により操舵輪を転舵する転舵角の大きさは運転者による操舵量の大きさが大きいほど大きいことを特徴とする請求項４又は５に記載の車輌の操舵制御装置。
車輌は少なくとも操舵反力に応じて操舵アシスト力を発生し前記制御手段により制御される操舵アシスト力発生手段を有し、前記制御手段は前記操舵輪舵角可変手段により操舵輪を転舵するときには、操舵輪の転舵に起因する操舵反力の変化を低減するよう操舵アシスト力を制御することを特徴とする請求項４乃至６に記載の車輌の操舵制御装置。