JP7077738B2 - 四輪操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、四輪操舵装置に関する。

従来、たとえば特許文献１に記載されるように、ステアリングホイールの操作に応じて前輪だけでなく後輪をも転舵させる四輪操舵装置が知られている。この四輪操舵装置は、車両が低速で走行する場合、ステアリングホイールの操舵角に応じて後輪を前輪と逆方向へ転舵させる。これにより、駐車場における車両の取り回し時などにおいて、より小さい旋回半径で車両を旋回させることが可能となる。

特開２０１４－２１３７７５号公報

操舵角に対する後輪の転舵特性として、たとえば操舵角の増加に対して後輪の転舵角が比例的に増加するように設定することが考えられる。運転者は、より小さい旋回半径で車両を旋回させようとするとき、ステアリングホイールをより多く回転操作すればよい。しかし、車庫入れ、または狭いクランク路あるいはＵターン路を走行する場合など、車両の走行場面あるいは運転場面によっては、必ずしも運転者の要求通りに車両を旋回させることができないおそれがある。

本発明の目的は、より優れた小回り性能を得ることができる四輪操舵装置を提供することにある。

上記目的を達成し得る四輪操舵装置は、車両の前輪を転舵させる前輪操舵装置と、ステアリングホイールの回転角度である操舵角に応じて車両の後輪を転舵させる後輪操舵装置とを有している。前記後輪操舵装置は、車速が車速しきい値未満である場合、後輪を前輪と逆方向へ転舵させる。前記後輪操舵装置は、車速が車速しきい値未満である場合、操舵角が角度しきい値に達した以降、操舵角の増加に対する後輪の転舵角の増加割合を急激に増加させる。

この構成によれば、車速が車速しきい値未満である場合、操舵角が角度しきい値に達した以降、操舵角の増加に対して車両の旋回半径が急激に小さくなる。このため、より優れた小回り性能が得られる。

上記の四輪操舵装置において、前記前輪操舵装置は、操舵補助力の発生源であるモータと、操舵状態に応じて前記モータを制御する制御装置を有し、前記制御装置は、車速が車速しきい値未満である場合、操舵角が前記角度しきい値に達した以降、操舵角の増加に対する操舵トルクの増大割合を急激に増加させるべく前記モータを制御することが好ましい。

この構成によれば、操舵角が角度しきい値に達した以降、操舵角の増加に対して操舵トルクが急激に増大する。このため、運転者に操舵角に対する後輪の転舵角が急激に増大することを、ステアリングホイールを介する手応えとして知らせることができる。運転者は、操舵角の増加に対して車両の旋回半径が急激に小さくなることに対して身構えることができるので、運転感覚として違和感を覚えにくい。

上記の四輪操舵装置において、前記後輪操舵装置は、車両の後部に設けられる障害物センサを通じて車両の後部におけるコーナー部分が障害物に接近したことが検出される場合、操舵角が前記角度しきい値に達しているときであれ、操舵角の増加に対する後輪の転舵角の増加割合を急激に増加させる制御を行わないことが好ましい。

壁などの障害物に沿って駐車していた車両が発進する場合、旋回初期に車両の後部が旋回外方へ張り出すことによって、車両における後端のコーナー部分が障害物と接触するおそれがある。この事象は、後輪の転舵角が大きくなるほど発生しやすい。これは、後輪の転舵角が大きくなるほど車両の旋回半径が小さくなるとともに、車両の後部の張り出し量が増大するからである。

この点、上記の構成によれば、障害物センサを通じて車両後部のコーナー部分が障害物に接近したことが検出される場合、操舵角が角度しきい値に達しているときであれ、操舵角の増加に対する後輪の転舵角の増加割合を急激に増加させる制御が行われない。このため、車両の旋回半径が急激に小さくなること、ひいては車両の後部が旋回外方へ張り出すことが抑えられる。したがって、車両後部のコーナー部分が障害物に接触することが抑制される。

上記の四輪操舵装置において、前記角度しきい値は、前記ステアリングホイールが物理的な操作範囲の限界位置に達する限界操舵角の近傍値に設定されることが好ましい。
ステアリングホイールが物理的な操作範囲の限界位置の近傍位置まで操作される場合、なるべく小さな旋回半径で車両を旋回させたい状況が想定される。このような状況下においては、車両の旋回半径をできるだけ小さくすることが好ましい。

本発明の四輪操舵装置によれば、より優れた小回り性能を得ることができる。

車両に搭載される四輪操舵装置の第１の実施の形態の概略構成図。 第１の実施の形態における第１のＥＣＵの制御ブロック図。 第１の実施の形態における第２のＥＣＵの制御ブロック図。 （ａ）は第１の実施の形態における前輪と後輪との位相関係（逆相）を示す車両の平面図、（ｂ）は第１の実施の形態における前輪と後輪との位相関係（同相）を示す車両の平面図。 （ａ）は第１の実施の形態における操舵角と操舵トルクとの関係を示すグラフ、（ｂ）は第１の実施の形態における操舵角と後輪の目標転舵角との関係を示すグラフ、（ｃ）は第１の実施の形態における操舵各と車両の旋回半径との関係を示すグラフ。 第１の実施の形態における目標アシストトルク演算部の制御ブロック図。 比較例における車両の旋回特性を示す平面図。 （ａ）は第２の実施の形態における操舵角と操舵トルクとの関係を示すグラフ、（ｂ）は第２の実施の形態における操舵角と後輪の目標転舵角との関係を示すグラフ、（ｃ）は第２の実施の形態における操舵各と車両の旋回半径との関係を示すグラフ。 第２の実施の形態における後輪の転舵制御の切替処理手順を示すフローチャート。 第２の実施の形態における車両の旋回特性を示す平面図。

＜第１の実施の形態＞
以下、四輪操舵装置の第１の実施の形態を説明する。
図１に示すように、車両１０には、四輪操舵装置１１が搭載されている。四輪操舵装置１１は、前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬを転舵させる前輪操舵装置１３、および後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬを転舵させる後輪操舵装置１４を有している。

＜前輪操舵装置＞
前輪操舵装置１３は、ステアリングホイール２１が連結されるステアリングシャフト２２、車幅方向（図１中の左右方向）に延びる転舵シャフト２３、および転舵シャフト２３を往復動可能に収容するハウジング２４を有している。ステアリングシャフト２２は、ステアリングホイール２１側から順にコラムシャフト２５、インターミディエイトシャフト２６、およびピニオンシャフト２７が連結されてなる。ピニオンシャフト２７は、転舵シャフト２３に対して交わっている。ピニオンシャフト２７のピニオン歯２７ａは、転舵シャフト２３のラック歯２３ａに噛み合わされている。転舵シャフト２３の両端には、それぞれタイロッド２８，２８および図示しないナックルを介して、左右の前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬが連結されている。したがって、ステアリングホイール２１の回転操作に伴い転舵シャフト２３が直線運動することにより、前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬの転舵角θ_ｗｆが変更される。

前輪操舵装置１３は、運転者によるステアリングホイール２１の操作を補助するための構成として、モータ３１、減速機構３２、およびピニオンシャフト３３を有している。モータ３１は操舵補助力（アシスト力）の発生源である。モータ３１としては、三相のブラシレスモータが採用される。モータ３１の回転軸は、減速機構３２を介してピニオンシャフト３３に連結されている。ピニオンシャフト３３のピニオン歯３３ａは、転舵シャフト２３のラック歯２３ｂに噛み合わされている。モータ３１のトルクは、操舵補助力としてピニオンシャフト３３を介して転舵シャフト２３に付与される。モータ３１の回転に応じて、転舵シャフト２３は車幅方向に沿って移動する。

前輪操舵装置１３は、第１のＥＣＵ（電子制御装置）４１を有している。第１のＥＣＵ４１は、車両に設けられる各種のセンサの検出結果に基づきモータ３１を制御する。センサとしては、車速センサ４２、トルクセンサ４３、操舵角センサ４４、および回転角センサ４５がある。車速センサ４２は、車速Ｖを検出する。トルクセンサ４３は、コラムシャフト２５に設けられている。トルクセンサ４３は、ステアリングホイール２１を介してステアリングシャフト２２に印加される操舵トルクＴ_ｓを検出する。操舵角センサ４４は、コラムシャフト２５におけるステアリングホイール２１とトルクセンサ４３との間に設けられている。操舵角センサ４４は、ステアリングシャフト２２の回転角度である操舵角θ_ｓを検出する。回転角センサ４５は、モータ３１に設けられている。回転角センサ４５は、モータ３１の回転角θ_ｍｆを検出する。第１のＥＣＵ４１は、これらセンサを通じて検出される車速Ｖ、操舵トルクＴ_ｓ、操舵角θ_ｓ、およびモータ３１の回転角θ_ｍｆに基づき、モータ３１を制御する。

＜後輪操舵装置＞
後輪操舵装置１４は、車幅方向（図１中の左右方向）に延びる転舵シャフト５１、および転舵シャフト５１を往復動可能に収容するハウジング５２を有している。転舵シャフト５１の両端には、それぞれタイロッド５３，５３および図示しないナックルを介して、左右の後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬが連結されている。また、後輪操舵装置１４は、転舵シャフト５１に対して後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬを転舵させるための動力である転舵力を付与するための構成として、モータ６１、減速機構６２、およびピニオンシャフト６３を有している。モータ６１は、転舵力の発生源である。モータ６１としては、三相のブラシレスモータが採用される。モータ６１の回転軸は、減速機構６２を介してピニオンシャフト６３に連結されている。ピニオンシャフト６３のピニオン歯６３ａは、転舵シャフト５１のラック歯５１ａに噛み合わされている。モータ６１のトルクは、転舵力としてピニオンシャフト６３を介して転舵シャフト５１に付与される。したがって、モータ６１の回転に応じて転舵シャフト５１が車幅方向に沿って直線運動することにより、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵角θ_ｗｒが変更される。

後輪操舵装置１４は、第２のＥＣＵ７１を有している。第２のＥＣＵ７１は、車速Ｖ、操舵角θ_ｓ、およびモータ６１の回転角θ_ｍｒに基づきモータ６１を制御する。モータ６１の回転角θ_ｍｒは、モータ６１に設けられる回転角センサ７２を通じて検出される。

＜第１のＥＣＵ＞
つぎに、第１のＥＣＵ４１について詳細に説明する。
図２に示すように、第１のＥＣＵ４１は、駆動回路８１およびマイクロコンピュータ８２を備えている。

駆動回路８１としては、たとえばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式のインバータ回路が採用される。駆動回路８１は、マイクロコンピュータ８２により生成される駆動信号（ＰＷＭ信号）Ｓ_ｃｆに基づいて、車載されるバッテリなどの直流電源から供給される直流電流を三相交流電流に変換する。この三相交流電流は、給電経路８３を介してモータ３１に供給される。給電経路８３には電流センサ８４が設けられている。電流センサ８４は、給電経路８３に生ずる実際の電流値Ｉ_ｍｆを検出する。

マイクロコンピュータ８２は、第１のＥＣＵ４１の図示しない記憶装置に格納された制御プログラムを実行することによって実現される各種の演算部を有している。マイクロコンピュータ８２は、これら演算部として、目標アシストトルク演算部８５、電流指令値演算部８６、および駆動信号生成部８７を備えている。

目標アシストトルク演算部８５は、操舵トルクＴ_ｓおよび車速Ｖに基づいて目標アシストトルクＴ_ａｓ ^＊を演算する。目標アシストトルクＴ_ａｓ ^＊は、モータ３１に発生させるべき回転力（トルク）の目標値である。目標アシストトルク演算部８５は、操舵トルクＴ_ｓの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｖが遅くなるほど、目標アシストトルクＴ_ａｓ ^＊の絶対値をより大きな値に設定する。

電流指令値演算部８６は、目標アシストトルク演算部８５により演算される目標アシストトルクＴ_ａｓ ^＊に基づき電流指令値Ｉ^＊を演算する。電流指令値演算部８６は、たとえば目標アシストトルクＴ_ａｓ ^＊をモータ３１のトルク定数で除算することによって電流指令値Ｉ^＊を求める。電流指令値Ｉ^＊は、モータ３１に目標アシストトルクＴ_ａｓ ^＊を発生させるためにモータ３１へ供給するべき電流の目標値である。

駆動信号生成部８７は、モータ３１へ供給される実際の電流値Ｉ_ｍｆが電流指令値Ｉ^＊に追従するように、モータ３１の回転角θ_ｍｆに応じた電流のフィードバック制御を行う。駆動信号生成部８７は、電流指令値Ｉ^＊と実際の電流値Ｉ_ｍｆとの偏差を求め、当該偏差を無くすように駆動回路８１に対する駆動信号Ｓ_ｃｆを生成する。駆動回路８１を通じて駆動信号Ｓ_ｃｆに応じた電流がモータ３１に供給されることにより、モータ３１は目標アシストトルクＴ_ａｓ ^＊に応じた回転力を発生する。

＜第２のＥＣＵ＞
つぎに、第２のＥＣＵ７１について詳細に説明する。
図３に示すように、第２のＥＣＵ７１は、駆動回路９１およびマイクロコンピュータ９２を備えている。

駆動回路８１としても、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式のインバータ回路が採用される。駆動回路９１は、マイクロコンピュータ９２により生成される駆動信号（ＰＷＭ信号）Ｓ_ｃｒに基づいて、車載されるバッテリなどの直流電源から供給される直流電流を三相交流電流に変換する。

マイクロコンピュータ９２は、第２のＥＣＵ７１の図示しない記憶装置に格納された制御プログラムを実行することによって実現される各種の演算部を有している。マイクロコンピュータ９２は、これら演算部として、転舵角演算部９３、目標転舵角演算部９４、および駆動信号生成部９５を備えている。

転舵角演算部９３は、回転角センサ７２を通じて検出されるモータ６１の回転角θ_ｍｒに基づき後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの実際の転舵角θ_ｗｒを演算する。モータ６１は減速機構６２を介してピニオンシャフト６３に連結されている。また、ピニオンシャフト６３のピニオン歯６３ａは、転舵シャフト５１のラック歯５１ａに噛み合わされている。このため、モータ６１の回転角θ_ｍｒとピニオンシャフト６３の回転角との間、ひいてはモータ６１の回転角θ_ｍｒと転舵シャフト５１の移動量との間には相関関係がある。この相関関係を利用してモータ６１の回転角θ_ｍｒから後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵角θ_ｗｒを求めることができる。

目標転舵角演算部９４は、操舵角θ_ｓおよび車速Ｖに基づき後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの目標転舵角θ_ｗｒ ^＊を演算する。目標転舵角演算部９４は、操舵角θ_ｓと目標転舵角θ_ｗｒ ^＊との関係を規定する転舵特性マップを使用して、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの目標転舵角θ_ｗｒ ^＊を演算する。目標転舵角演算部９４は、車速Ｖが車速しきい値（たとえば時速３０ｋｍ／ｈ）未満の低速域である場合と、車速Ｖが車速しきい値以上である中高速域である場合とで、異なる特性を有する転舵特性マップを使用する。転舵特性マップは、第２のＥＣＵ７１の記憶装置に格納される。

目標転舵角演算部９４は、車速Ｖが車速しきい値未満の低速域であるとき、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬが前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬの転舵方向と逆方向（逆相）へ転舵するように後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの目標転舵角θ_ｗｒ ^＊を演算する。図４（ａ）に示すように、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵角θ_ｗｒが前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬの転舵角θ_ｗｆと逆相となることによって、車両１０の全体としての旋回半径Ｒ１は、車両１０が二輪操舵車両である場合（後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵方向が車両の直進方向に維持される場合）の旋回半径Ｒ２よりも小さくなる。したがって、車両の小回り性が向上する。

目標転舵角演算部９４は、車速Ｖが車速しきい値以上の中高速域であるとき、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬが前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬの転舵方向と同方向（同相）に転舵するように後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの目標転舵角θ_ｗｒ ^＊を演算する。図４（ｂ）に示すように、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵角θ_ｗｒが前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬの転舵角θ_ｗｆと同相となることによって、車線変更あるいはコーナリングを行うときの走行安定性が確保される。後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵角θ_ｗｒを前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬの転舵角θ_ｗｆと同じ角度に設定すれば、斜め方向への平行移動も可能となる。

駆動信号生成部９５は、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの実際の転舵角θ_ｗｒが目標転舵角θ_ｗｒ ^＊に追従するように、モータ３１の回転角θ_ｍｒに応じた転舵角θ_ｗｒのフィードバック制御を行う。駆動信号生成部９５は、目標転舵角θ_ｗｒ ^＊と実際の転舵角θ_ｗｒとの偏差を求め、当該偏差を無くすように駆動回路９１に対する駆動信号Ｓ_ｃｒを生成する。駆動回路９１を通じて駆動信号Ｓ_ｃｒに応じた電流がモータ６１に供給されることにより、モータ６１は目標転舵角θ_ｗｒ ^＊と実際の転舵角θ_ｗｒとの偏差を無くすように動作する。

＜転舵特性マップ＞
つぎに、車速Ｖが低速域である場合に目標転舵角演算部９４によって使用される転舵特性マップについて説明する。ここで操舵角θ_ｓは、ステアリングホイール２１が中立位置を基準として左方向へ操作されている場合には正の値、ステアリングホイール２１が中立位置を基準として右方向へ操作されている場合には負の値として処理される。また、トルクセンサ４３により検出される操舵トルクＴ_ｓは、ステアリングホイール２１が中立位置を基準として左方向へ操作されている場合には正の値、ステアリングホイール２１が中立位置を基準として右方向へ操作されている場合には負の値として処理される。

図５（ｂ）のグラフに示すように、転舵特性マップＭ１は、横軸を操舵角θ_ｓ、縦軸を後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの目標転舵角θ_ｗｒ ^＊とするマップであって、操舵角θ_ｓと目標転舵角θ_ｗｒ ^＊との関係を規定する。転舵特性マップＭ１の特性は、つぎの通りである。

操舵角θ_ｓが車両１０の直進状態（ステアリングホイール２１の中立位置）に対応する０（零）である場合、目標転舵角θ_ｗｒ ^＊は０（零）となる。操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値未満の値であるとき、目標転舵角θ_ｗｒ ^＊の絶対値は操舵角θ_ｓの絶対値が増加するにつれて緩やかに直線状に増加する。また、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達した以降、目標転舵角θ_ｗｒ ^＊の絶対値は操舵角θ_ｓの絶対値の増加に対して急激に直線状に増加する。すなわち、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達した以降、操舵角θ_ｓの絶対値の増加に対する目標転舵角θ_ｗｒ ^＊の絶対値の増加割合（特性線の傾き）は、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達する前の増加割合よりも大きくなる。換言すれば、操舵角θ_ｓの絶対値の増加に対する目標転舵角θ_ｗｒ ^＊の絶対値の増加勾配は、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達する前の増加勾配よりも急になる。

ちなみに、正負の角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈは、ステアリングホイール２１が物理的な操作範囲の限界位置に達する限界操舵角θ_ｍａｘ，－θ_ｍａｘの近傍値に設定される。ただし、角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値は、限界操舵角θ_ｍａｘ，－θ_ｍａｘの絶対値よりも小さい値である。ステアリングホイール２１の限界操舵角θ_ｍａｘ，－θ_ｍａｘは、たとえばステアリングホイール２１に設けられるスパイラルケーブルの長さから定まる操舵角θ_ｓの上限値、あるいは転舵シャフト２３が物理的な可動範囲の限界位置（転舵シャフト２３の端部がハウジング２４に突き当たる位置）に達するときの操舵角θ_ｓに応じて決まる。

転舵特性マップＭ１に従って後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの目標転舵角θ_ｗｒ ^＊が設定されることにより、操舵角θ_ｓの変化に対して車両１０の旋回半径はつぎのように変化する。
図５（ｃ）のグラフに示すように、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値未満の値であるとき、旋回半径Ｒの絶対値は操舵角θ_ｓの絶対値が増加するにつれて緩やかに減少する。操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達した以降、旋回半径Ｒの絶対値は操舵角θ_ｓの増加に対して急激に減少する。すなわち、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達した以降、操舵角θ_ｓの絶対値の増加に対する旋回半径Ｒの減少割合（特性線の傾き）は、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達する前の減少割合よりも大きくなる。換言すれば、操舵角θ_ｓの絶対値の増加に対する旋回半径Ｒの減少勾配は、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達する前の減少勾配よりも急になる。

ここで、操舵角θ_ｓの絶対値が大きくなるほど、より小さい旋回半径で車両１０を旋回させたいという運転者の意思が強いといえる。特に、操舵角θ_ｓの絶対値が限界操舵角θ_ｍａｘ，－θ_ｍａｘの近傍値である角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値を超えるような場合、運転者はいわゆる急旋回を行おうとしていることも想定される。この点、本実施の形態では、操舵角θ_ｓが角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈに達した以降、操舵角θ_ｓの増加に対する後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの目標転舵角θ_ｗｒ ^＊の増加割合を急激に増加させることにより、車両１０の旋回半径Ｒが急激に小さくなる。すなわち、車両１０の小回り性が急激に向上するため、急旋回にも容易に対応することが可能となる。また、操舵角θ_ｓの増加に対して後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの目標転舵角θ_ｗｒ ^＊が急激に増加されることにより、運転者による旋回操作も簡単になる。このため、なるべく小さい旋回半径で車両１０を旋回させたいという運転者の要求に応えることができる。

ところが、操舵角θ_ｓが角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈに達した以降、操舵角θ_ｓの増加に対して車両１０の旋回半径Ｒが急激に小さくなることから、運転者は運転感覚として違和感を覚えるおそれがある。そこで、本実施の形態では、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵特性が急激に変化することを、操舵トルクＴ_ｓを変化させることによって運転者に報知する。操舵トルクＴ_ｓの特性の一例は、つぎの通りである。

図５（ａ）のグラフに示すように、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値未満の値であるとき、操舵トルクＴ_ｓの絶対値は操舵角θ_ｓの絶対値が増加するにつれて緩やかに増加する。操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達した以降、操舵トルクＴ_ｓの絶対値は操舵角θ_ｓの増加に対して急激に増加する。すなわち、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達した以降、操舵角θ_ｓの絶対値の増加に対する操舵トルクＴ_ｓの増加割合（増加勾配）は、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達する前の増加割合よりも大きくなる。

ちなみに、図５（ａ）に示される操舵トルクＴ_ｓの特性は、目標アシストトルク演算部８５における目標アシストトルクＴ_ａｓ ^＊の制御を通じて実現される。具体的な一例は、つぎの通りである。

図６に示すように、目標アシストトルク演算部８５は、基本アシストトルク演算部８５ａ、補正量演算部８５ｂ、および減算器８５ｃを有している。
基本アシストトルク演算部８５ａは、操舵トルクＴ_ｓと基本アシストトルクＴ_ａｓとの関係を車速Ｖに応じて規定する三次元マップを使用して、基本アシストトルクＴ_ａｓを演算する。基本アシストトルク演算部８５ａは、操舵トルクＴ_ｓの絶対値が大きくなるほど、また車速Ｖが遅くなるほど、基本アシストトルクＴ_ａｓの絶対値をより大きな値に設定する。基本アシストトルクＴ_ａｓは、目標アシストトルクＴ_ａｓ ^＊の基礎成分である。

補正量演算部８５ｂは、操舵角θ_ｓと補正量Ｔ_ｃとの関係を規定する補正マップを使用して、基本アシストトルクＴ_ａｓに対する補正量Ｔ_ｃを演算する。補正マップは、図５（ａ）に示される操舵トルクＴ_ｓの特性に準じた特性を有する。補正量Ｔ_ｃは、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達した以降、操舵角θ_ｓの絶対値の増加に対して急激に増大する。

減算器８５ｃは、基本アシストトルクＴ_ａｓから補正量Ｔ_ｃを減算することにより目標アシストトルクＴ_ａｓ ^＊を演算する。
このため、目標アシストトルクＴ_ａｓ ^＊、ひいてはモータ３１が発生する操舵補助力は補正量Ｔ_ｃに応じて減少する。したがって、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達した以降、操舵角θ_ｓの絶対値の増加に対して操舵補助力が急激に減少することによって、操舵トルクＴ_ｓは急激に増加する。

運転者は、操舵トルクＴ_ｓの急激な増加を手応えとして感じることによって、それ以上ステアリングホイール２１を操舵角θ_ｓの絶対値が増加する方向へ操作すると後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵特性が急激に変化すること、すなわち操舵角θ_ｓの絶対値の増加に対して車両１０の旋回半径Ｒが急減することを認識することが可能となる。このため、運転者は、たとえば車両１０を急旋回させる場合、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵特性が急激に変化することを認識したうえで、あえてステアリングホイール２１を操作することになる。したがって、運転者が車両挙動あるいは運転感覚として違和感を覚えることが抑制される。

＜第１の実施の形態の効果＞
したがって、第１の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）車両１０が低速域で走行している場合、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達した以降、操舵角θ_ｓの増加に対して後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの目標転舵角θ_ｗｒ ^＊が急激に増加する。このため、より優れた小回り性能が得られる。

（２）操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達した以降、操舵角θ_ｓの増加に対して操舵トルクＴ_ｓが急激に増大する。このため、運転者は、操舵角θ_ｓに対する後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵角θ_ｗｒが急激に増大することを、ステアリングホイール２１を介する手応えとして知ることができる。運転者は、車両１０の旋回半径Ｒが急激に小さくなることに対して身構えることができるので、運転感覚として違和感を覚えにくい。

（３）角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈは、ステアリングホイール２１が物理的な操作範囲の限界位置に達する限界操舵角θ_ｍａｘ，－θ_ｍａｘの近傍値に設定される。ステアリングホイール２１が物理的な操作範囲の限界位置の近傍位置まで操作される場合、なるべく小さな旋回半径Ｒで車両１０を旋回させたい状況が想定される。このような状況下においては、車両１０の旋回半径Ｒをできるだけ小さくすることが好ましい。

＜第２の実施の形態＞
つぎに、四輪操舵装置の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態の四輪操舵装置は、基本的には先の図１～図３に示される第１の実施の形態と同様の構成を有している。

図７に示すように、四輪操舵車両である車両１０が旋回するとき、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬを前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬと逆方向へ転舵させることにより、車両１０の全体としての旋回半径Ｒ１は、たしかに車両１０が二輪操舵車両である場合の旋回半径Ｒ２よりも小さくなる。しかし、車両１０の旋回初期において、車両１０の後部が二輪操舵車両である場合に比べて旋回外方へ向かって、より大きく張り出す。

すなわち、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵方向が車両の直進方向に維持される二輪操舵車両の場合、車両後端のコーナー部分（たとえばリヤバンパの角部分）Ｐ_ｃは、図７に破線矢印Ａ２で示すように、二輪操舵車両の旋回中心Ｃ２を中心として、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵方向に略沿った移動軌跡を描きながら旋回する。このため、二輪操舵車両における後端のコーナー部分Ｐ_ｃが、直進走行する場合における車両の外側面に対して旋回外方へ張り出すことはない。

これに対し、四輪操舵車両である車両１０の場合、車両後端のコーナー部分Ｐ_ｃは、図７に実線矢印Ａ１で示すように、四輪操舵車両の旋回中心Ｃ１を中心として、前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬとは逆位相に転舵された後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの操舵方向に略沿った移動軌跡を描きながら旋回する。その結果、車両後端のコーナー部分Ｐ_ｃは、旋回初期において、直進走行する場合における車両１０の外側面よりも旋回外方へ向かって張り出す。

このため、たとえば壁などの障害物Ｗ_ｏに沿って駐車していた車両１０が発進する場合、旋回初期に車両１０の後部が旋回外方へ張り出すことによって、車両１０における後端のコーナー部分Ｐ_ｃが障害物Ｗ_ｏと接触するおそれがある。この事象は、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵角θ_ｗｒが大きくなるほど発生しやすい。これは、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵角θ_ｗｒが大きくなるほど車両１０の旋回半径が小さくなるとともに、車両１０の後部の張り出し量が増大するからである。

そこで、本実施の形態では、四輪操舵装置としてつぎの構成を採用している。
図１０に示すように、車両１０の後端における左右２つのコーナー部分Ｐ_ｃ，Ｐ_ｃには、それぞれ障害物センサ１０Ｒ，１０Ｌが設けられている。障害物センサ１０Ｒ，１０Ｌは、車両１０のコーナー部分Ｐ_ｃが壁などの障害物Ｗ_ｏに接近したことを非接触で検出する。

第２のＥＣＵ７１の記憶装置には、転舵特性マップＭ１に加えて、図８（ｂ）に示される転舵特性マップＭ２が格納されている。第２のＥＣＵ７１は、障害物センサ１０Ｒ，１０Ｌの検出結果に基づき、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの目標転舵角θ_ｗｒ ^＊の演算に使用する転舵特性マップを転舵特性マップＭ１と転舵特性マップＭ２との間で切り替える。転舵特性マップＭ２には、製品仕様などに応じて、たとえば図８（ｂ）に実線で示される第１の特性、あるいは図８（ｂ）に二点鎖線で示される第２の特性が持たせられる。

転舵特性マップＭ２の第１の特性は、つぎの通りである。
図８（ｂ）に実線で示すように、操舵角θ_ｓの絶対値が正負の角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値未満の値であるとき、目標転舵角θ_ｗｒ ^＊の絶対値は、操舵角θ_ｓの絶対値が増加するにつれて緩やかに直線状に増加する。また、操舵角θ_ｓの絶対値が正負の角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達した以降、目標転舵角θ_ｗｒ ^＊の絶対値は、操舵角θ_ｓの絶対値にかかわらず一定値に維持される。この点において、転舵特性マップＭ２の特性は転舵特性マップＭ１の特性と異なる。

転舵特性マップＭ２に従って後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの目標転舵角θ_ｗｒ ^＊が設定されることにより、操舵角θ_ｓの変化に対して車両１０の旋回半径Ｒはつぎのように変化する。

図８（ｃ）のグラフに実線で示すように、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値未満の値であるとき、旋回半径Ｒの絶対値は操舵角θ_ｓの絶対値が増加するにつれて緩やかに減少する。操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達した以降、旋回半径Ｒの絶対値は操舵角θ_ｓにかかわらず一定の値に維持される。転舵特性マップＭ１と異なり、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達した以降、旋回半径Ｒが急激に小さくなることはない。

このように、転舵特性マップＭ２を使用して後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの目標転舵角θ_ｗｒ ^＊が演算される場合、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵特性が急激に変化することがないため、当該転舵特性の急変を運転者に対して報知するために操舵トルクＴ_ｓを急激に変化させる必要もない。このため、転舵特性マップＭ２を使用して後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの目標転舵角θ_ｗｒ ^＊を演算する場合、操舵トルクＴ_ｓは、つぎのように制御される。

図８（ａ）のグラフに示すように、ステアリングホイール２１の操作範囲（０≦│θ_ｓ│≦│±θ_ｍａｘ│）の全域において、操舵トルクＴ_ｓの絶対値は、操舵角θ_ｓの絶対値が増加するにつれて緩やかに直線状に増加する。

転舵特性マップＭ２の第２の特性は、つぎの通りである。
図８（ｂ）のグラフに二点鎖線で示すように、操舵角θ_ｓの値にかかわらず一律に目標転舵角θ_ｗｒ ^＊の絶対値が０（零）に維持される。この第２の特性を有する転舵特性マップＭ２が採用された場合、通常の二輪操舵車両と同様に、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬは操舵角θ_ｓにかかわらず直進状態に対応する操舵中立位置に保たれる。また、第２の特性を有する転舵特性マップＭ２が採用された場合、図８（ｃ）のグラフに二点鎖線で示すように、車両１０の旋回半径Ｒは前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬの転舵角θ_ｗｆに応じて一定に保たれる。操舵トルクＴ_ｓについては、図８（ａ）に示される第１の特性を有する転舵特性マップＭ２と同様に制御される。

つぎに、第２のＥＣＵ７１による後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵制御の切替処理手順を説明する。ここで、車速Ｖは車速しきい値（たとえば３０ｋｍ／ｈ）未満の低速域である。

図９のフローチャートに示すように、第２のＥＣＵ７１は、障害物センサ１０Ｒ，１０Ｌを通じて障害物Ｗ_ｏが検出されているかどうかを判定する（ステップＳ１０１）。第２のＥＣＵ７１は、障害物センサ１０Ｒ，１０Ｌを通じて障害物Ｗ_ｏが検出されていない旨判定されるとき（ステップＳ１０１でＮＯ）、転舵特性マップＭ１を使用して後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵制御を実行する（ステップＳ１０２）。第２のＥＣＵ７１は、障害物センサ１０Ｒ，１０Ｌを通じて障害物Ｗ_ｏが検出されている旨判定されるとき（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、転舵特性マップＭ２を使用して後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵制御を実行する（ステップＳ１０２）。

＜第２の実施の形態の作用および効果＞
したがって、第２の実施の形態によれば、以下の作用および効果を得ることができる。
図１０に実線で示すように、たとえば壁などの障害物Ｗ_ｏに沿って駐車していた車両１０が後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬを前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬと逆相に転舵して旋回発進する場合を考える。この場合、図１０に破線で示すように、車両１０の旋回に伴い、車両１０の後部におけるコーナー部分Ｐ_ｃ（ここでは、左側のコーナー部分Ｐ_ｃ）が障害物Ｗ_ｏに近接する。そして、コーナー部分Ｐ_ｃの障害物Ｗ_ｏに対する近接が障害物センサ１０Ｒ，１０Ｌを通じて検出されることを契機として、転舵特性マップＭ１を使用した後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵制御から転舵特性マップＭ２を使用した後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵制御へ切り替えられる。

ここで、転舵特性マップＭ２がたとえば第２の特性（後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵角θ_ｗｒが常に０に設定される。）を有する場合、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬは操舵中立位置へ変更される。その結果、車両１０の旋回中心は、四輪操舵である場合の旋回中心Ｃ１から二輪操舵である場合の旋回中心Ｃ２へ移動する。この後、図１０に一点鎖線で示すように、それ以上車両１０の後部におけるコーナー部分Ｐ_ｃが旋回外方へ張り出すことなく、通常の二輪操舵車両と同様に障害物Ｗ_ｏから離れるように旋回することができる。このため、車両１０の後部におけるコーナー部分Ｐ_ｃが障害物Ｗ_ｏに接触することが抑制される。

また、転舵特性マップＭ２が第１の特性を有する場合、すなわち操舵角θ_ｓの絶対値の増加に対して後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの目標転舵角θ_ｗｒ ^＊が緩やかに増加される場合、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値以上に達したときであれ、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵角θ_ｗｒが急激に増大することがない。このため、車両１０の後部におけるコーナー部分Ｐ_ｃが障害物Ｗ_ｏに接触することが抑制される。

＜他の実施の形態＞
なお、第１および第２の実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・第１および第２の実施の形態では、第１のＥＣＵ４１および第２のＥＣＵ７１は、操舵角センサ４４を通じて操舵角θ_ｓを検出したが、回転角センサ４５を通じて検出されるモータ３１の回転角θ_ｍｆに基づき操舵角θ_ｓを求めるようにしてもよい。モータ３１は、減速機構３２、ピニオンシャフト３３および転舵シャフト２３を介してステアリングシャフト２２に連結されている。このため、モータ３１の回転角θ_ｍｆと操舵角θ_ｓとの間には相関関係がある。したがって、モータ３１の回転角θ_ｍｆから操舵角θ_ｓを求めることができる。この構成によれば、車両１０の仕様などによって、操舵角センサ４４が設けられない車両１０にも好適に対応することができる。

・第１および第２の実施の形態では、前輪操舵装置１３として、モータ３１のトルクを転舵シャフト２３に付与する構成を採用したが、たとえばステアリングシャフト２２（コラムシャフト２５）にモータ３１のトルクを付与する構成を採用してもよい。

・第１の実施の形態では、前輪操舵装置１３として、モータ３１のトルクを転舵シャフト２３に付与することにより操舵を補助する構成を有していたが、車両１０の仕様などに応じて、操舵を補助する構成を割愛してもよい。この場合、運転者による操舵によってのみ前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬが転舵される。

・第２の実施の形態において、障害物センサ１０Ｒ，１０Ｌを通じて車両１０の後部におけるコーナー部分Ｐ_ｃが障害物Ｗ_ｏに接近したことが検出される場合、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値に達するとき、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬを前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬと同方向へ転舵させるようにしてもよい。このようにすれば、後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵角θ_ｗｒにもよるが、車両１０は前輪１２_ＦＲ，１２_ＦＬおよび後輪１２_ＲＲ，１２_ＲＬの転舵方向に沿って障害物Ｗ_ｏから離れるように平行移動することも可能となる。このため、車両１０の後部におけるコーナー部分Ｐ_ｃが障害物Ｗ_ｏに接触することが抑制される。

・第１および第２の実施の形態において、操舵角θ_ｓと車両回転半径（旋回半径Ｒ）との関係をつぎのように設定してもよい。すなわち、操舵角θ_ｓの絶対値が「０」から角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値までの角度範囲においては、通常のステアリング操作を行う際に確保する必要がある常用使用域の車両回転半径を実現する。また、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値よりも大きくなる角度範囲においては、通常のステアリング操作では確保する必要のない非常用使用域の車両回転半径を実現する。これにより、操舵角θ_ｓの絶対値が「０」から転舵特性の切替点である角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値までの角度範囲では、運転者および乗員に対してフィーリング（運転感覚、乗車感覚など）の自然さを重視した制御が行われる。また、操舵角θ_ｓの絶対値が角度しきい値θ_ｔｈ，－θ_ｔｈの絶対値よりも大きくなる角度範囲では小回り性能を重視した制御が行われるものの、当該角度範囲は非常用使用域であるため運転者あるいは乗員への影響を抑えられる。

＜他の技術的思想＞
つぎに、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）前記後輪操舵装置は、車両の後部に設けられる障害物センサを通じて車両の後部におけるコーナー部分が障害物に接近したことが検出される場合、操舵角が前記角度しきい値に達しているとき、操舵角の増加に対する後輪の転舵角の増加割合を急激に増加させることなく、操舵角の増加に対する後輪の転舵角の増加割合を、操舵角が前記角度しきい値に達する前と同程度に設定すること。この構成によれば、車両の後部におけるコーナー部分が障害物に接触することを抑制できる。

（ロ）前記後輪操舵装置は、車両の後部に設けられる障害物センサを通じて車両の後部におけるコーナー部分が障害物に接近したことが検出される場合、操舵角が前記角度しきい値に達しているとき、後輪を車両の直進状態に対応する操舵中立位置に復帰させる、あるいは後輪を前輪と同方向へ転舵させること。この構成によれば、車両の後部におけるコーナー部分が障害物に接触することを抑制できる。

１０…車両、１０Ｒ，１０Ｌ…障害物センサ、１１…四輪操舵装置、１２_ＦＲ，１２_ＦＬ…前輪、１２_ＲＲ，１２_ＲＬ…後輪、１３…前輪操舵装置、１４…後輪操舵装置、２１…ステアリングホイール、３１…モータ、４１…第１のＥＣＵ（制御装置）、Ｐ_ｃ…コーナー部分、Ｖ…車速、Ｗ_ｏ…障害物、θ_ｓ…操舵角、θ_ｍａｘ，－θ_ｍａｘ…限界操舵角。

Claims (3)

1. 車両の前輪を転舵させる前輪操舵装置と、ステアリングホイールの回転角度である操舵角に応じて車両の後輪を転舵させる後輪操舵装置とを有し、前記後輪操舵装置は、車速が車速しきい値未満である場合、後輪を前輪と逆方向へ転舵させる四輪操舵装置であって、
   前記後輪操舵装置は、車速が車速しきい値未満である場合、操舵角が角度しきい値に達した以降、操舵角の増加に対する後輪の転舵角の増加割合を急激に増加させるように構成され、
   前記前輪操舵装置は、操舵補助力の発生源であるモータと、操舵状態に応じて前記モータを制御する制御装置を有し、
   前記制御装置は、車速が車速しきい値未満である場合、操舵角が前記角度しきい値に達した以降、操舵角の増加に対する操舵トルクの増大割合を急激に増加させるべく前記モータを制御する四輪操舵装置。
2. 請求項１に記載の四輪操舵装置において、
   前記後輪操舵装置は、車両の後部に設けられる障害物センサを通じて車両の後部におけるコーナー部分が障害物に接近したことが検出される場合、操舵角が前記角度しきい値に達しているときであれ、操舵角の増加に対する後輪の転舵角の増加割合を急激に増加させる制御を行わない四輪操舵装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の四輪操舵装置において、
   前記角度しきい値は、前記ステアリングホイールが物理的な操作範囲の限界位置に達する限界操舵角の近傍値に設定される四輪操舵装置。

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