JP6213233B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵制御装置に関し、特に、ドライバによるステアリングホイールの操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵機構の小型化が図られるようにしたものである。

この種の従来の技術として、ステアリングホイールの操舵角と車速とを検出し、それら操舵角及び車速に基づいて転舵可変装置の目標可変転舵角を演算するものであって、車速の増加に伴って、ステアリングホイールの操舵角に対する転舵輪の転舵角の比であるステアリングギア比を増加させることで、操舵感覚を低速側でクイックとし、高速側でスローにするという発明が知られている（例えば、特許文献１参照）。即ち、この特許文献１に記載された発明では、定速走行時や車両停車時には、ステアリングギア比が小さくなって操舵感覚はクイックとなるため、据え切り時におけるドライバの取り回し負荷の軽減を図ることができる。

特開２００８−１３７６１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、上記のように車両停車時にはステアリングギア比を小さくしてドライバの取り回し負荷軽減を図るという構成であるため、例えば、転舵機構を電動モータで駆動する構成の場合であれば、大きなトルクを発生可能な大型の電動モータが必要になる。
つまり、特許文献１に記載された発明では、搭載する電動モータを選定する場合、据え切り時にフル転舵位置近くまで転舵を行う際に必要なモータトルクを発生できることが前提となるため、選定される電動モータは必然的に大きくなってしまい、これが転舵機構の小型化の妨げになっているという未解決の問題点がある。

本発明は、このような従来技術が有する未解決の問題点に着目してなされたものであって、ドライバによるテアリングホイールの操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵機構の小型化を図ることができる操舵制御装置を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る操舵制御装置の一態様は、ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角との関係を表す舵角比特性として、走行時舵角比特性と停車時舵角比特性との少なくとも２つの特性を設定する。停車時舵角比特性は、前記操舵角が閾値に達するまでは前記走行時舵角比特性と同じ舵角比特性に設定され、操舵角が閾値を超えたときに前記走行時舵角比特性よりも前記舵角比が小さくなる舵角比特性に設定する。

本発明によれば、車両の走行停止時には操舵角が閾値に達するまでは車両の走行時の転舵比特性と同等に転舵制御し、操舵角が閾値を超えると舵角比が小さくなる即ち操舵角に対する転舵角の変化が小さくなるため、車両の走行停止時にドライバがステアリングホイールを大きく操舵しても、転舵機構による転舵は小さくて済むため、転舵機構に必要な最大駆動力は小さくなる。よって、転舵機構の小型化に寄与できる。

本発明に係るステアリング制御装置を適用した自動車の構成を示す概略図である。 本発明に適用し得る操舵反力制御部で実行する操舵反力制御処理手順の一例を示すフローチャートである。 フル転舵状態を検出するための操舵角及び操舵トルクとの関係を示す特性線図である。 本発明に適用し得る転舵制御部の一例を示すブロック図である。 本発明に適用し得る転舵制御部で実行する舵角比特性選択処理手順の一例を示すフローチャートである。 走行時舵角比特性を示す特性線図である。 停止時舵角比特性を示す特性線図である。 第１実施形態の動作を説明するタイムチャートである。 停止時舵角比特性の他の例を示す特性線図である。

以下、図を参照して本発明を適用した自動車の実施の形態を説明する。
（第１実施形態）
（構成）
図１は、本発明に係る操舵制御装置を適用した自動車１の構成を示す概略図である。
図１において、自動車１は、車体１Ａと、ステアリングホイール２と、入力側ステアリング軸３と、操舵角検出部としての操舵角センサ４と、操舵トルクセンサ５と、操舵反力アクチュエータ６と、操舵反力アクチュエータ角度センサ７とを備えている。

また、自動車１は、転舵アクチュエータ８と、転舵アクチュエータ角度センサ９と、出力側ステアリング軸１０と、転舵トルクセンサ１１と、ピニオンギヤ１２、ピニオン角度センサ１３、ラック軸１４、タイロッド１５、およびタイロッド軸力センサ１６と、車輪１７ＦＲ，１７ＦＬ，１７ＲＲ，１７ＲＬとを備えている。ここで、転舵アクチュエータ８と、駆動力伝達部を構成する出力側ステアリング軸１０、ピニオンギヤ１２、ピニオン角度センサ１３、ラック軸１４、およびタイロッド１５とで転舵機構が構成されている。

このように、自動車１は、転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬを転舵する転舵機構とステアリングホイール２とが機械的に切り離されて転舵アクチュエータ８によって転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬが転舵されるステアバイワイヤシステムＳＢＷとされている。
さらに、自動車１は、例えば前輪１７ＦＲ及び１７ＦＬを回転駆動するドライブシャフト２０を備え、このドライブシャフト２０が図示しないエンジンや電動モータ等の回転駆動源によって正転又は逆転駆動されることで自動車１が前進又は後退する。この自動車１の駆動形式は、前輪駆動形式の場合に限らず、後輪駆動形式や四輪駆動形式を適用することができる。

また、自動車１は、車両状態パラメータ取得部２１と、車輪速センサ２４ＦＲ，２４ＦＬ，２４ＲＲ，２４ＲＬと、コントロール／駆動回路ユニット２６と、メカニカルバックアップ２７とを備えている。
ステアリングホイール２は、入力側ステアリング軸３と一体に回転するよう構成され、運転者による操舵入力を入力側ステアリング軸３に伝達する。

入力側ステアリング軸３は、操舵反力アクチュエータ６を備えており、ステアリングホイール２から入力された操舵入力に対し、操舵反力アクチュエータ６による操舵反力を加える。
操舵角センサ４は、入力側ステアリング軸３に備えられ、入力側ステアリング軸３の回転角即ち運転者によるステアリングホイール２の操舵角θｓを検出する。そして、操舵角センサ４は、検出した入力側ステアリング軸３の回転角即ち操舵角θｓをコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。

操舵トルクセンサ５は、入力側ステアリング軸３に設置してあり、入力側ステアリング軸３の回転トルク即ちステアリングホイール２への操舵トルクＴｓを検出する。そして、操舵トルクセンサ５は、検出した操舵トルクＴｓをコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
操舵反力アクチュエータ６は、モータ軸と一体に回転するギヤが入力側ステアリング軸３の一部に形成されたギヤに噛合しており、コントロール／駆動回路ユニット２６からの指示に従って、ステアリングホイール２による入力側ステアリング軸３の回転に対して反力を付与する。

操舵反力アクチュエータ角度センサ７は、操舵反力アクチュエータ６の回転角即ち操舵反力アクチュエータ６に伝達した操舵入力による回転角θｒａを検出し、検出した回転角θｒａをコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
転舵アクチュエータ８は、後述する転舵モータ８ａのモータ軸と一体に回転するギヤが出力側ステアリング軸１０の一部に形成されたギヤに噛合しており、コントロール／駆動回路ユニット２６からの指示に従って、出力側ステアリング軸１０を回転させる。ここで、転舵アクチュエータ８の転舵モータ８ａで発生する転舵トルクは、自動車１の停車時における転舵時所謂据え切り時におけるフル転舵に必要な転舵トルクよりは小さい転舵トルクに設定されている。このため、転舵アクチュエータ８が据え切り時のフル転舵に必要な転舵トルクを十分に出力する転舵アクチュエータに比較して小形・軽量化されている。

転舵アクチュエータ角度センサ９は、転舵アクチュエータ８の回転角即ち転舵アクチュエータ８が出力した転舵のための回転角δｍを検出し、検出した回転角δｍをコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
出力側ステアリング軸１０は、転舵アクチュエータ８を備えており、転舵アクチュエータ８が入力した回転をピニオンギヤ１２に伝達する。

転舵トルクセンサ１１は、出力側ステアリング軸１０に設置してあり、出力側ステアリング軸１０の回転トルク即ちラック軸１４を介した車輪１７ＦＲ，１７ＦＬの転舵トルクＴｒを検出する。そして、転舵トルクセンサ１１は、検出した出力側ステアリング軸１０の回転トルクＴｒをコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
ピニオンギヤ１２は、ステアリング部材を構成するラック軸１４に形成したラックギヤと噛合しており、出力側ステアリング軸１０から入力した回転をラック軸１４に伝達する。

ピニオン角度センサ１３は、ピニオンギヤ１２の回転角即ちラック軸１４を介して出力される車輪１７ＦＲ，１７ＦＬの転舵角δｒを検出し、検出したピニオンギヤ１２の回転角即ち転舵角δｒをコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
ラック軸１４は、ピニオンギヤ１２と噛合する平歯を有し、ピニオンギヤ１２の回転を車幅方向の直線運動に変換する。

タイロッド１５は、ラック軸１４の両端部と車輪１７ＦＲ，１７ＦＬのナックルアーム１８とを、ボールジョイント１９を介してそれぞれ連結している。
タイロッド軸力センサ１６は、ラック軸１４の両端部に設置されたタイロッド１５それぞれに設置してあり、タイロッド１５に作用している軸力を検出する。そして、タイロッド軸力センサ１６は、検出したタイロッド１５の軸力をコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。

車輪１７ＦＲ，１７ＦＬ，１７ＲＲ，１７ＲＬは、タイヤホイールにタイヤを取り付けて構成したものであり、図示しないサスペンション装置を介して車体１Ａに支持されている。これらのうち、前輪（転舵輪１７ＦＲ，１７ＦＬ）は、タイロッド１５によってナックルアーム１８が揺動することにより、車体１Ａに対する転舵輪１７ＦＲ，１７ＦＬの向きが変化する。

車両状態パラメータ取得部２１は、各車輪１７ＦＲ，１７ＦＬ，１７ＲＲ，１７ＲＬに設けられた車輪速センサ２４ＦＲ，２４ＦＬ，２４ＲＲ，２４ＲＬから出力される車輪の回転速度を示すパルス信号を基に車速Ｖを取得する。また、車両状態パラメータ取得部２１は、車速Ｖと各車輪の回転速度とを基に、各車輪のスリップ率を取得する。そして、車両状態パラメータ取得部２１は、取得した各パラメータをコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。

車輪速センサ２４ＦＲ，２４ＦＬ，２４ＲＲ，２４ＲＬは、各車輪の回転速度を示すパルス信号を、車両状態パラメータ取得部２１およびコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
コントロール／駆動回路ユニット２６は、車両１全体を制御するものであり、各部に設置したセンサから入力する信号を基に、入力側ステアリング軸３の操舵反力、前輪の転舵角、あるいはメカニカルバックアップ２７の連結について、各種制御信号を、操舵反力アクチュエータ６、転舵アクチュエータ８、あるいはメカニカルバックアップ２７等に出力する。

また、コントロール／駆動回路ユニット２６は、各センサによる検出値を使用目的に応じた値に換算する。例えば、コントロール／駆動回路ユニット２６は、操舵反力アクチュエータ角度センサ７によって検出された回転角を操舵反力角に換算したり、転舵アクチュエータ角度センサ９によって検出された回転角を転舵輪１７ＦＲ，１７ＦＬの転舵角δｄに換算したり、ピニオン角度センサ１３によって検出されたピニオンギヤ１２の回転角を転舵輪１７ＦＲ，１７ＦＬの実転舵角δｒに換算したりする。

なお、コントロール／駆動回路ユニット２６は、操舵角センサ４によって検出された入力側ステアリング軸３の回転角、操舵反力アクチュエータ角度センサ７によって検出された操舵反力アクチュエータ６の回転角、転舵アクチュエータ角度センサ９によって検出された転舵アクチュエータ８の回転角、および、ピニオン角度センサ１３によって検出されたピニオンギヤ１２の回転角を監視し、これらの関係を基に、操舵系統におけるフェールの発生を検出することができる。そして、操舵系統におけるフェールを検出すると、コントロール／駆動回路ユニット２６は、メカニカルバックアップ２７に対し、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とを連結させる指示信号を出力する。

メカニカルバックアップ２７は、コントロール／駆動回路ユニット２６の指示に従って、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とを連結し、入力側ステアリング軸３から出力側ステアリング軸１０への力の伝達を確保する機構である。ここで、メカニカルバックアップ２７に対しては、通常時には、コントロール／駆動回路ユニット２６から、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とを連結しない状態を指示している。そして、操舵系統におけるフェールの発生により、操舵角センサ４、操舵トルクセンサ５および転舵アクチュエータ８等を介することなく操舵操作を行う必要が生じた場合に、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とを連結させる指示が入力する。

なお、メカニカルバックアップ２７は、例えばケーブル式ステアリング機構や電磁クラッチ機構等によって構成することができる。
そして、コントロール／駆動回路ユニット２６は、図１に示すように、操舵反力アクチュエータ６を制御する操舵反力制御部４０と転舵アクチュエータ８を制御する転舵制御部５０とを備えている。

操舵反力制御部４０には、操舵トルクセンサ５で検出した操舵トルクＴｓ、タイロッド軸力センサ１６で検出した路面から前輪１７ＦＲ，１７ＦＬの回転軸方向に作用する横力による転舵反力Ｆｒと、転舵アクチュエータ回転角センサ９から転舵アクチュエータ８の回転角δｍとが入力される。また、操舵反力制御部４０には、操舵角センサ４で検出したステアリングホイール２の操舵角θｓが入力される。

そして、操舵反力制御部４０は、操舵トルクＴｓ、転舵反力Ｆｒ及び転舵アクチュエータ８の回転角δｍに基づいて入力側ステアリング軸３に付与する目標操舵反力トルクＴＲを演算する。さらに、操舵反力制御部４０は、演算した目標操舵反力トルクＴＲに基づいて操舵反力アクチュエータ６のトルク制御を行う。
ここで、操舵反力制御部４０では、図２に示す操舵反力制御処理を実行する。この操舵反力制御処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１で、操舵トルクＴｓ、操舵反力Ｆｒ、転舵アクチュエータ８の回転角δｍ、操舵角θｓを読込んでからステップＳ２に移行する。

このステップＳ２では、操舵トルクＴｓ、操舵反力Ｆｔ及び転舵アクチュエータ８の回転角δｍに基づいて操舵反力ＴＲを算出してからステップＳ３に移行する。
このステップＳ３では、転舵輪がフル転舵状態に達したか否かを判定する。このフル転舵状態に達したか否かの判定は、図３に示すように、操舵角θｓ及び転舵トルクＴｒに基づいて操舵角θｓが最大操舵角θｓｍａｘに達し、且つ操舵トルクＴｒがフル転舵操舵力Ｔｒｍａｘに所定値α（例えば＋１０Ｎ）を加えたフル転舵閾値Ｔｒｔｈに達したときにフル転舵状態であると判定する。

ステップＳ３の判定結果がフル転舵状態に達していないときには、ステップＳ４に移行して、前述したステップＳ２で算出した算出した操舵反力ＴＲに基づいて操舵反力アクチュエータ６を駆動する操舵反力電流を算出し、算出した操舵反力電流を操舵反力アクチュエータ６に出力してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
一方、ステップＳ３の判定結果がフル転舵状態に達しているときには、ステップＳ５に移行して、それ以上のステアリングホイール２の操舵を規制するために、操舵反力アクチュエータ６に対してロック制御信号を出力し、ロック機構を作動させてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

また、転舵制御部５０は、図４に示すように、目標転舵角演算部５１及びアクチュエータ制御部５２を備えている。
目標転舵角演算部５１は、操舵角センサ４で検出した操舵角θｓ及び車両状態パラメータ取得部２１で取得した車速Ｖが入力され、これら操舵角θｓ及び車速Ｖに基づいて転舵アクチュエータ８を駆動するための目標転舵角δ^＊を算出する。ここで、目標転舵角演算部５１は、ステアリングホイール２の操舵角θｓ及び転舵輪１７ＦＲ，１７ＦＬの転舵角δｒの関係を表す舵角比特性を設定した、図６に示す走行時舵角比特性制御マップ及び図７に示す停車時舵角比特性制御マップを記憶しており、車両走行状態を表す車速Ｖが走行状態を表すか停車状態を表すかに基づいて走行時舵角比特性制御マップ及び停車時舵角比特性制御マップを選択し、操舵角θｓをもとに選択した制御マップを参照して目標転舵角δ^*を算出する。

走行時舵角比特性制御マップは、図６に示すように、操舵角θｓの増加に比例して目標転舵角δ＊が増加するように舵角比（＝δｒ／θｓ）を“１”とした実線図示のフル転舵まで直線的な特性線Ｌ１が設定されている。このように、特性線Ｌ１を直線的に設定する理由は、自動車１の走行状態では、転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬに対する路面抵抗が小さくなり、転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬを転舵するための転舵力が少なくて済み前述したように、転舵トルクが据え切り時のフル転舵に必要な転舵トルクより小さい転舵アクチュエータ８でもフル転舵に達する転舵トルクを発生できるためである。

これに対して、停車時舵角比特性制御マップは、図７に示すように、操舵角θｓが中立位置からフル転舵の半分程度に設定された閾値θｓｔｈに達するまでは走行時舵角比特性制御マップの一点鎖線図示の特性線Ｌ１に沿う舵角比（＝δｒ／θｓ）が“１”となる直線部Ｌ２１に設定されている。そして、操舵角θｓが閾値θｓｔｈを超えると、舵角比（＝δｒ／θｓ）が例えば“０．３”程度となって、ステアリングホイール２をフル転舵位置まで操舵したときに、転舵アクチュエータ８で発生する最大転舵トルク即ち最大ラック軸力ＦＲｍａｘで転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬの転舵角δｒがフル転舵角δｒｍａｘより小さいδｒｍａｘ′となる直線的な特性線Ｌ２２が設定されている。

この目標転舵角演算部５１では、図５に示す舵角比特性制御処理を所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行する。この舵角比特性制御処理は、先ず、ステップＳ１１で、操舵角θｓ、転舵角δｒ、車速Ｖ、操舵トルクＴｓ及び転舵トルクＴｒを読込んでからステップＳ１２に移行する。
このステップＳ１２では、車速Ｖの絶対値が“０”より大きいか否かを判定することにより、自動車１が走行状態であるか停車状態であるかを判定し、｜Ｖ｜＞０であるときには自動車１が走行状態であると判断してステップＳ１３に移行し、操舵角θｓをもとに、図６に示す走行時舵角比特性制御マップを参照しても目標転舵角δ^＊を算出してからステップＳ１４に移行する。

このステップＳ１４では、目標転舵角δ^＊から現在の転舵角δｒを減算した舵角偏差Δδ（＝δ^＊−δｒ）が予め設定して舵角偏差閾値Δδｓを超えているか否かを判定する。ここで、舵角偏差閾値Δδｓは、転舵角δｒの増加がドライバに感知できない程度の最大値に設定されている。
このステップＳ１４の判定結果が、δ^＊−δｒ＞Δδｓであるときには、目標転舵角δ^＊の変化が大きくするものと判断してステップＳ５に移行し、現在の転舵角δｒに舵角偏差閾値Δδｓを加算した値を目標転舵角δ^＊に設定してからステップＳ１６に移行する。

一方、ステップＳ１４の判定結果が、δ^＊−δｒ≦Δδｓであるときには、目標転舵角δ^＊の補正が必要ないものと判断して直接ステップＳ１６に移行する。
ステップＳ１６では、算出した目標転舵角δ^＊をアクチュエータ制御部５２に出力してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
一方、前記ステップＳ２の判定結果が、｜Ｖ｜≦０であるときには、自動車１が停車状態であるものと判断してステップＳ１７に移行し、転舵角δｒが変化しているか否かを判定する。このステップＳ１７の判定結果が、前回読込時の転舵角δｒ(n-1)と今回読込時の転舵角δｒ(n)との偏差Δδｒが設定値Δδｒｓ以上であって転舵角δｒが変化しているものと判断したときにはステップＳ１８に移行して、転舵角δｒ及び転舵トルクＴｒに基づいて路面摩擦係数μを算出してからステップＳ１９に移行する。

このステップＳ１９では、路面摩擦係数μが予め設定した低摩擦係数閾値μｓ（例えばμｓ＝０．７）以下であるか否かを判定し、μ≦μｓであるときには路面が凍結路、雪路、降雨路、砂利路等の路面摩擦係数μが小さく、転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬの転舵力が少なくて済むものと判断して前記ステップＳ１３へ移行する。
一方、ステップＳ１９の判定結果が、μ＞μｓであるときには、乾燥したコンクリート路、アスファルト路であり、路面摩擦係数μが大きく転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬの転舵力が大きくなって転舵アクチュエータ８の負荷が大きいものと判断してステップＳ２０に移行する。

また、前記ステップＳ１７の判定結果が、転舵角δｒが変化していないときには直接ステップＳ２０に移行する。
ステップＳ２０では、前述した図２の操舵反力制御処理におけるステップＳ３と同様に、操舵角θｓ及び操舵トルクＴｓに基づいてフル転舵状態であるか否かを判定し、フル転舵状態ではないときにはステップＳ２１に移行する。

このステップＳ２１では、操舵角θｓをもとに図７の停車時舵角比特性制御マップを参照して目標転舵角δ^＊を算出してから前記ステップＳ１６へ移行する。
また、ステップＳ２０の判定結果が、フル転舵状態であるときにはステップＳ２１に移行し、操舵角θｓをもとに前述したステップＳ１３と同様に走行時舵角比特性制御マップを参照して目標転舵角δ^＊が算出してから直接前記ステップＳ１６に移行する。

また、アクチュエータ制御部５２は、転舵角偏差Δδを算出する転舵角偏差演算部６１と、転舵モータ制御部６２と、電流偏差演算部６３とモータ電流制御部６５とを備えている。
転舵角偏差演算部６１は、目標転舵角演算部５１から出力される目標転舵角δ^＊からピニオン角度センサ１３で検出したピニオン回転角に基づいて算出される転舵角δｒを減算して舵角偏差Δδを算出し、算出した舵角偏差Δδを転舵モータ制御部６２に出力する。

転舵モータ制御部６２は、入力される転舵角偏差Δδが零となるようにアクチュエータ８を構成する転舵モータ８ａの駆動指令電流ｉｍ^＊を算出し、算出した駆動指令電流ｉｍ^＊を電流偏差演算部６３に出力する。
電流偏差演算部６３は、入力される駆動指令電流ｉｍ^＊から転舵アクチュエータ８を構成する転舵モータ８ａに供給するモータ電流を検出するモータ電流検出部６４から出力されるモータ電流ｉｍｒを減算して電流偏差Δｉを算出し、算出した電流偏差Δｉをモータ電流制御部６５に出力する。
モータ電流制御部６５は、入力される電流偏差Δｉが零となるように、すなわち、実際のモータ電流ｉｍｒが駆動指令電流ｉｍ^＊に追従するようにフィードバック制御し、転舵モータ駆動電流ｉｍｒを転舵モータ８ａに出力する。

（動作）
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、自動車１が、図８（ｂ）に示すように、時点ｔ１で車速Ｖが零で乾燥したコンクリート路のように路面摩擦係数μが設定値μｓより大きな高摩擦係数路で停車しているとともに、ステアリングホイール２を操舵しておらず、このステアリングホイール２が中立位置にあり、転舵アクチュエータ８を構成する転舵モータ８ａが転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬを直進走行状態となる転舵角δｒが“０”となる回転角δｍで停止しているものとする。

この自動車１の停車状態では、転舵制御部５０における目標転舵角演算部５１で、図５の舵角比特性制御処理を実行する。この舵角比特性制御処理では、先ず、操舵角θｓ、転舵角δｒ、車速Ｖ、操舵トルクＴｓ、転舵トルクＴｒを読込む（ステップＳ１１）。次いで、車速Ｖが零であるので、ステップＳ１２からステップＳ１７に移行し、ステアリングホイール２が中立位置にあって転舵角δｒが変化していないので、ステップＳ２０に移行する。

このとき、操舵角θｓが零であることからステップＳ２０からステップＳ２１に移行し、図７に示す停車時舵角比特性制御マップを選択し、操舵角θｓをもとに停車時舵角特性制御マップを参照して目標転舵角δ＊を算出する。このとき、停車時舵角比特性制御マップは、図７に示すように、操舵角θｓが零から閾値θｓｔｈに達するまでの間は図６に示す走行時舵角比特性制御マップの特性線Ｌ１と同様の舵角比（＝δｒ／θｓ）が“１”となる特性線Ｌ２１が設定されている。

このため、目標転舵角δ^＊が操舵角θｓに一致することになり、δ^＊＝０となる。この目標転舵角δ^＊がアクチュエータ制御部５２に出力される。このアクチュエータ制御部５２では、転舵アクチュエータ８を構成する転舵モータ８ａが回転角δｍが“０”で停止しているので、転舵角偏差演算部６１から出力される転舵角偏差Δδも“０”となり、転舵モータ制御部６２から出力されるモータ電流指令値ｉｍ^＊も“０”となる。このとき、転舵モータ８ａが停止しており、モータ電流検出値ｉｍｒも“０”であることから電流偏差演算部６３から出力される電流偏差Δｉも“０”となる。このため、モータ電流制御部６５から出力されるモータ電流ｉｍも“０”に制御され、転舵モータ８ａは停止状態を継続する。

この自動車１の停車状態における非操舵状態では、操舵反力制御部４０で実行される図２の操舵反力制御処理では、操舵トルクＴｓ、転舵反力Ｆｒ及び転舵モータ８ａの回転角δｍがそれぞれ零となる。このため、ステップＳ２で算出される操舵反力トルクＴＲも零となり、操舵角θｓが零であってフル転舵状態ではないので、ステップＳ３からステップＳ４に移行して操舵反力トルクＴＲに基づく“０”の操舵反力電流Ｉｒが算出される。この操舵反力電流Ｉｒが操舵反力アクチュエータ６に供給されるので、操舵反力アクチュエータ６も停止状態を維持し、ステアリングホイール２に負荷される操舵反力も“０”となる。

この状態から、時点ｔ２で、ステアリングホイール２を例えば右切りする据え切りを行うと、図８（ａ）に示すように、操舵角θｓが中立位置の“０”から正方向に増加する。
このとき、これに伴って図７の停車時舵角比特性制御マップを参照して算出される目標転舵角δ＊も走行時舵角比特性制御マップの特性線Ｌ１と同様に舵角比（＝δｒ／θｓ）を“１”に維持して増加する。このため、ステアリングホイール２の操舵角θｓと転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬの転舵角δｒとが一致した状態で転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬが転舵されて据え切りが行われる。

これと同時、操舵反力制御部４０で操舵トルクＴｓ、転舵反力Ｆｒ及び転舵アクチュエータ８の回転角δｍに基づいて据え切り時に必要な操舵反力トルクＴＲを算出し、算出した操舵反力トルクＴＲに応じた操舵反力アクチュエータ電流ｉｒを算出する。この操舵反力アクチュエータ電流ｉｒが操舵反力アクチュエータ６に供給されて、この操舵反力アクチュエータ６でステアリングホイール２に対する操舵反力トルクが発生される。

このように、転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＲが転舵されることにより、転舵角δｒが変化し、舵角比特性制御処理でステップＳ１７からステップＳ１８に移行して、転舵角δｒと転舵トルクＴｒに基づいて路面摩擦係数μが算出される。ここでは、高摩擦係数路に停車しているので、転舵トルクＴｒが大きな値となることから路面摩擦係数μが設定値μｓより大きな値となり、ステップＳ１９からステップＳ２０に移行し、前述した停車時舵角比特性制御マップによる目標転舵角δ^＊の算出が継続され、据え切りが継続される。

その後、時点ｔ３で操舵角θｓが閾値θｓｔｈを越えると、停車時舵角比特性制御マップで特性線Ｌ２１から特性線Ｌ２２に切り換わることにより、舵角比（＝δｒ／θｓ）が“０．３”程度に抑制される。このため、転舵角δｒの増加量が操舵角θｓの増加量に比べて小さくなり、転舵アクチュエータ８を構成する転舵モータ８ａで発生する転舵トルクが抑制された状態で据え切りが継続される。

その後、ステアリングホイール２の操舵を操舵角θｓがフル転舵状態に達する前に停止させると、これに応じて転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬの転舵角δｒの増加も停止する。その後、時点ｔ５で図８（ｂ）に示すように自動車１を前進又は後退させると、これに応じて車速Ｖの絶対値｜Ｖ｜が“０”から増加する。
このため、転舵制御部５０で実行する図５の舵角比特性制御処理で、ステップＳ１２からステップＳ１３に移行して、図６に示す走行時舵角比特性制御マップを参照して目標転舵角δ＊(n)を算出する。このため、目標転舵角δ＊(n)が前回の停車時舵角比特性制御マップで算出される目標転舵角δ＊(n-1)）に対して舵角比（＝δｒ／θｓ）が大きくなることにより急増する。

しかしながら、算出された目標転舵角δ^＊(n)に対して実際の転舵角δｒが小さい値となっているので、ステップＳ１４でδ^＊−δｒ＞Δδｓと判断されることにより、目標転舵角δ^＊が現在の転舵角δｒに設定値Δδｓを加えた値に抑制され、この目標転舵角δ^＊がアクチュエータ制御部５２の転舵角偏差演算部６１に出力される。
このため、転舵角δｒが図８（ａ）で一点鎖線図示のように、車両の発進に伴って徐々に増加し、転舵角δｒが走行時舵角比特性制御マップで算出される目標転舵角δ^＊に近づいてδ^＊−δｒ≦Δδｓとなると、ステップＳ１４から直接ステップＳ１６に移行することから、走行時舵角比特性制御マップで算出される目標転舵角δ^＊がそのままアクチュエータ制御部５２の転舵角偏差演算部６１に供給される。

したがって、以後、転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬの転舵角δｒが走行時舵角比特性制御マップで算出される目標転舵角δ^＊にしたがって制御される。この自動車１の走行状態では、路面反力が据え切り時に比較して十分に小さくなるので、転舵トルクを抑制した転舵モータ８ａでフル転舵状態に達する転舵トルクを発生することができる。
このように、停車時舵角比特性制御マップを参照して算出される目標転舵角δ^＊が操舵角θｓに対して舵角比が抑制される操舵状態で、自動車１の前進又は後退の走行が開始されると、短時間で走行時舵角比特性マップで算出される目標転舵角δ^＊に切換えられるので、旋回半径が制限されていることをドライバが感知することなくスムーズに通常の旋回半径に移行することができる。このため、据え切り状態から走行を開始する車庫入れ時、縦列駐車時、発進時に走行方向に障害物を避ける操舵が必要な発進時にドライバに違和感を与えることなく転舵制御を行うことができる。

また、据え切り時のステアリングホイール２の操舵角θｓが閾値θｓｔｈ以下である状態では、図７に示す停車時舵角比特性制御マップの特性線Ｌ２１が図６に示す走行時舵角比特性制御マップの特性線Ｌ１と等しく設定されているので、自動車１が前進又は後退する走行を開始したときに、停車時舵角比特性制御マップで算出される目標転舵角δ^＊と走行時舵角比特性制御マップで算出される目標転舵角δ^＊とが等しくなる。このため、据え切り状態のまま走行を開始しても算出される目標転舵角δ^＊急変することなく転舵制御を継続することができる。

据え切り時に、ステアリングホイール２の操舵角θｓがフル転舵時の最大操舵角θｓｍａｘに達し、且つ操舵トルクＴｓがフル転舵時の最大発生トルクＴｓｍａｘに所定値α（例えば＋１０Ｎ）を越える値に達すると、図５の舵角比特性制御処理で、ステップＳ２０からステップＳ２２に移行して、走行時舵角比特性制御マップを参照して目標転舵角δ^＊がフル転舵時の最大転舵角δｒｍａｘに対応する値に設定される。

しかしながら、転舵アクチュエータ８を構成する転舵モータ８ａではフル転舵に必要とする最大転舵トルクを発生できないので、転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬの転舵角δｒは最大転舵角δｒｍａｘを下回ったままとなる。
このとき、操舵反力制御部４０では、図２の操舵反力制御処理を実行して、ステップＳ３からステップＳ５に移行することにより、ステアリングホイール２の操舵を規制するために、操舵反力アクチュエータ６に対してロック制御信号を出力し、ロック機構を作動させる。このため、ステアリングホイール２の最大操舵角θｓｍａｘ以上の回転が停止される。

この状態で、自動車１を前進又は後退させることにより、走行による路面反力の低下にしたがって、転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬが最大転舵角δｒｍａｘまで短時間に転舵される。このため、自動車１の旋回半径が直ちにドライバの意図するフル転舵の旋回半径に移行することになり、ドライバに違和感を与えることがない。
さらに、自動車１が凍結路、雪路、降雨路、砂利路等の低摩擦計数路面に停車している場合には、ステアリングホイール２を操舵していない状態では、前述した図５の舵角比特性制御処理でステップＳ１２からステップＳ１７を経て直接ステップＳ２０に移行する。

しかしながら、ステアリングホイール２を操舵することにより、転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬの転舵角δｒが増加したときに、ステップＳ１７からステップＳ１８に移行して、転舵角δｒ及び転舵トルクＴｒに基づいて路面摩擦係数μが算出される。このとき算出される路面摩擦係数μが設定値μｓ以下となることにより、ステップＳ１９からステップＳ１３へ移行し、図６に示す走行時舵角比特性制御マップを参照して目標転舵角δ^＊が算出される。

この低摩擦係数路面では、路面反力が小さいことにより、転舵トルクが抑制された転舵モータ８ａでも十分にフル転舵となる最大転舵角δｒｍａｘまで転舵することができる。
そして、低摩擦係数路面での停車状態から自動車１を前進又は後退させて車速ＶがＶ＞０となると、同じ走行時舵角比特性制御マップを参照して目標転舵角δ^＊を算出し、転舵角δｒと目標転舵角δ^＊との差が設定値Δδｓより小さくなるので、目標転舵角δ^＊がそのままアクチュエータ制御部５２の転舵角偏差演算部６１に出力されて転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬが転舵制御される。

このため、転舵輪１７ＦＲ及び１７ＦＬの転舵角δｒがフル転舵状態でも大きく変化することなくドライバの意図する転舵角で発進することができる。
ここで、本実施形態では、操舵角センサ４が操舵状態検出部に対応し、車輪速センサ７ＦＬ〜７ＲＲ及び車両状態パラメータ取得部２１が走行状態検出部に対応し、図５のステップＳ１８の処理が路面摩擦係数検出部に対応している。

（第１実施形態の効果）
（１）自動車１が停車時であるか走行時であるかの走行状態に応じて、転舵制御部によってステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角との関係を表す舵角比特性である少なくとも停止時舵角比特性及び走行時舵角比特性の一方を選択して転舵輪を転舵する転舵機構を制御し、停止時舵角比特性は、前記操舵角が閾値に達するまでは前記走行時舵角比特性と同じ舵角比特性に設定され、操舵角が閾値を超えたときに前記走行時舵角比特性よりも前記舵角比が小さくなる舵角比特性に設定されている。

このため、据え切り時であっても過大な操舵トルクを発生させる必要が無く、従って、転舵モータ８ａに必要な最大トルクは小さめで済む。したがって、転舵モータ８ａ自体の小型・軽量化にとって有利である。しかも、停止時舵角比特性がステアリングホイールの操舵角が閾値に達するまでの間は走行時舵角比特性に沿う舵角比特性に設定されているので、操舵角が閾値に達するまでの間の操舵状態で自動車を発進させたときに、舵角比特性に変化を生じることがなく、停車時舵角比特性から走行時舵角比特性への切り換えを円滑に行うことができる。

（２）前記転舵輪の最大転舵状態を検出する最大転舵状態検出部を備え、前記舵角比特性制御部は、前記停車時舵角比特性を選択している場合に、前記最大転舵状態検出部で最大転舵状態を検出したときに、前記走行時舵角比特性を選択する。
この構成によれば、ドライバが最大転舵状態を意図している場合に、停車時に転舵モータの転舵トルクが不足するときに、走行開始時の路面抵抗の低下とともに転舵輪の転舵角をステアリングホイールの操舵角に追従させることができ、ドライバに取り回しの違和感を与えることなく最大転舵角に移行させることができる。したがって、ドライバに過度の操舵負担を強いることを防止することができる。

（３）路面摩擦状態を検出する路面摩擦検出部を備え、舵角比特性制御部は、前記路面摩擦検出部によって前記転舵機構で必要とする操舵トルクが通常時の操舵トルクより小さくなる低摩擦係数路面を検出したときに、前記停車時舵角比特性の選択を中止する。
この構成によれば、転舵モータの転舵トルクか小さい場合でも、低摩擦係数路での停車時に、据え切り操舵を行った場合に、転舵角を最大転舵角まで切り増すことができる。

（４）前記走行時舵角比特性及び前記停車時舵角比特性のそれぞれは、前記操舵角及び前記転舵角の関係を表す制御マップとして設定され、前記舵角比特性制御部は、前記操舵角をもとに前記制御マップを参照して目標転舵角を算出する。
この構成によれば、走行状態に応じて走行時舵角比特性制御マップ及び走行時舵角比特性制御マップの何れかを選択することにより、操舵角に応じた目標転舵角を容易且つ迅速に算出することができる。

（５）前記転舵機構は、前記ステアリングホイールと前記転舵輪との間が機械的に分離されたステアバイワイヤ式の転舵機構である。
この構成によれば、舵角比特性の調整を容易に行うことができる。
（６）前記転舵機構は、前記転舵輪を転舵させるための駆動力を発生する電動モータと、該電動モータで発生する駆動力を前記転舵輪に伝達する駆動力伝達部とを備えている。
この構成によれば、電動モータを転舵制御部で制御することにより、舵角比の調整を容易に行うことができる。

（変形例）
第１実施形態では、ステアバイワイヤ式の転舵機構１２を備えた自動車１に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ステアリングホイール２と前輪１７ＦＲ、１７ＦＬとが機械的に連結され、前輪１７ＦＲ、１７ＦＬに対して、ステアリングホイール２を操舵することにより発生する操舵トルクと、操舵補助モータによって発生する操舵補助トルクとが加わるようになっている電動パワーステアリング装置を備えた自動車であっても、本発明は適用可能である。即ち、舵角比を複数のギヤを利用して可変する舵角比可変機構を設けて、この舵角比可変機構を上記第１実施形態と同様に転舵制御部で制御することで、据え切り時に発生させる操舵トルクが小さくて済むようになり、操舵補助モータの小型化に寄与できる。

また、上記第１実施形態では、車輪速センサ２４ＦＬ〜２４ＲＲから供給される車輪速検出信号に基づいて車速Ｖを求めるようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、自動車１に発生する前後方向加速度を検出し、その前後方向加速度を積分して車速Ｖを算出することも可能である。また、その前後方向加速度に基づいて自動車１の停車状態及び走行状態を判断するようにしてもよい。

さらに、上記第１の実施形態では、転舵反力をタイロッド軸力センサ１６で検出したタイロッド軸力を操舵反力として検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前輪１７ＦＲ及び１７ＦＬにハブ横力センサを内蔵させて前輪１７ＦＲ，１７ＦＬの回転軸方向に作用する横力による転舵反力Ｆｒを検出するようにしてもよい。
また、上記第１の実施形態では、停車時舵角比特性が図７に示すように直線状の特性線Ｌ２２を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図９（ａ）に示すように、時間の経過とともに舵角比の変化率（ｄθｓ／ｄδｒ）を図９（ｂ）に示すように小さくして時間の経過とともに増加する二次曲線Ｌ２３とするようにしてもよい。

（効果）
このように特性線Ｌ２３を二次曲線とすることにより、特性線Ｌ２１と二次曲線Ｌ２３との切換点での舵角比変化を滑らかにすることができ、ドライバに舵角比変化を感知しにくくすることができる。

１…車両、１Ａ…車体、２…ステアリングホイール、３…入力側ステアリング軸、４…操舵角センサ、５…操舵トルクセンサ、６…操舵反力アクチュエータ、７…操舵反力アクチュエータ角度センサ、８…転舵アクチュエータ、８ａ…転舵モータ、９…転舵アクチュエータ角度センサ、１０…出力側ステアリング軸、１１…転舵トルクセンサ、１２…ピニオンギヤ、１３…ピニオン角度センサ、１４…ラック軸、１５…タイロッド、１６…タイロッド軸力センサ、１７ＦＲ，１７ＦＬ，１７ＲＲ，１７ＲＬ…車輪、１８…ナックルアーム、１９…ボールジョイント、２０…ドライブシャフト、２１…車両状態パラメータ取得部、２４ＦＲ，２４ＦＬ，２４ＲＲ，２４ＲＬ…車輪速センサ、２６…駆動回路ユニット、２７…メカニカルバックアップ、４０…操舵反力制御部、５０…転舵制御部、５１…目標転舵角演算部、５２…アクチュエータ制御部、６１…転舵角偏差演算部、６２…転舵モータ制御部、６３…電流偏差演算部、６４…電流センサ、６５…モータ電流制御部

Claims (7)

1. ステアリングホイールの操舵状態を検出する操舵状態検出部と、
   車両の走行状態を検出する走行状態検出部と、
   転舵輪を転舵する転舵機構と、
   前記ステアリングホイールの操舵角及び前記転舵輪の転舵角の関係を表す舵角比特性を、少なくとも車両走行時の走行時舵角比特性と車両停車時の停車時舵角比特性とに分けて設定し、前記走行状態検出手段が検出した前記走行状態に基づいて、前記走行時舵角比特性及び前記停車時舵角比特性の何れかを選択して前記転舵機構を制御する転舵制御部とを備え、
   前記停車時舵角比特性は、前記操舵角が閾値に達するまでは前記走行時舵角比特性と同じ舵角比特性に設定され、操舵角が閾値を超えたときに前記走行時舵角比特性よりも舵角比が小さくなる舵角比特性に設定されている
   ことを特徴とする操舵制御装置。
2. 前記転舵輪の最大転舵状態を検出する最大転舵状態検出部を備え、前記舵角比特性制御部は、前記停車時舵角比特性を選択している場合に、前記最大転舵状態検出部で最大転舵状態を検出したときに、前記走行時舵角比特性を選択することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 路面摩擦状態を検出する路面摩擦検出部を備え、前記舵角比特性制御部は、前記路面摩擦検出部によって前記転舵機構で必要とする操舵トルクが通常時の操舵トルクより小さくなる低摩擦係数路面を検出したときに、前記停車時舵角比特性の選択を中止することを特徴とする請求項１又は２に記載の操舵制御装置。
4. 前記停車時舵角比特性は、前記操舵角が前記閾値を超えたときに、操舵角に対する転舵角の変化率を徐々に増加させる二次曲線に設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
5. 前記走行時舵角比特性及び前記停車時舵角比特性のそれぞれは、前記操舵角及び前記転舵角の関係を表す制御マップとして設定され、前記舵角比特性制御部は、前記操舵角をもとに前記制御マップを参照して目標転舵角を算出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
6. 前記転舵機構は、前記ステアリングホイールと前記転舵輪との間が機械的に分離されたステアバイワイヤ式の転舵機構である請求項１から５のいずれか１項に記載の操舵制御装置。
7. 前記転舵機構は、前記転舵輪を転舵させるための駆動力を発生する電動モータと、該電動モータで発生する駆動力を前記転舵輪に伝達する駆動力伝達部とを備えている請求項６に記載の操舵制御装置。

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