特許 6034419 運転中に車両の運転者を支援する方法およびシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6034419

(24)【登録日】2016年11月4日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】運転中に車両の運転者を支援する方法およびシステム

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20161121BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20161121BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20161121BHJP

   B62D 137/00 20060101ALN20161121BHJP

【ＦＩ】

   B62D6/00

   B62D101:00

   B62D113:00

   B62D137:00

【請求項の数】10

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-32867(P2015-32867)

(22)【出願日】2015年2月23日

(62)【分割の表示】特願2012-518506(P2012-518506)の分割

【原出願日】2009年6月29日

(65)【公開番号】特開2015-120518(P2015-120518A)

(43)【公開日】2015年7月2日

【審査請求日】2015年3月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】500277711

【氏名又は名称】ボルボ ラストバグナー アーベー

(74)【代理人】

【識別番号】100098729

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 和男

(74)【代理人】

【識別番号】100163212

【弁理士】

【氏名又は名称】溝渕 良一

(74)【代理人】

【識別番号】100148161

【弁理士】

【氏名又は名称】秋庭 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100156535

【弁理士】

【氏名又は名称】堅田 多恵子

(74)【代理人】

【識別番号】100116757

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 英雄

(74)【代理人】

【識別番号】100123216

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 祐一

(72)【発明者】

【氏名】スヴェンソン，ヨーン−インネ

(72)【発明者】

【氏名】ポール，ヨヘン

(72)【発明者】

【氏名】ラグンフルト，ステン

(72)【発明者】

【氏名】フルテン，ヨハン

【審査官】 岡▲さき▼ 潤

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−３０７９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１９７８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３０５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−００７９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６６８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３７５１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ ６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

舵取り機構を介して運転者に所望の舵取り感を提供することによって運転中に車両の運転者を支援する方法であって、前記舵取り機構は、舵取り装置、少なくとも１つの地面係合部材、及び前記舵取り装置と前記少なくとも１つの地面係合部材との間の機械接続を含み、
- 前記舵取り機構内の所望の摩擦を表わす部分を含む所望の舵取り装置案内力を決定する段階と、
- 前記決定された舵取り装置案内力に基づく前記所望の舵取り感を前記運転者に提供する段階と、を含み、
- 前記所望の舵取り装置案内力は前記舵取り機構内の前記所望の摩擦の少なくとも１つの所定の摩擦モデルによって決定され、前記摩擦モデルは、前記舵取り機構内の可撓性要素と前記舵取り装置との間の摩擦を表わし、前記可撓性要素が、舵取り軸のまわりの円周方向に相対変位するように構成され、前記変位が、前記舵取り機構の上側シャフトと下側シャフトの間に生成されるようになっており、
前記所望の舵取り装置案内力に基づく最終舵取り装置案内力を手動操作舵取り装置に印加することによって、前記運転者に前記所望の舵取り感を提供し、
前記方法は、さらに、
− 運転中に実際の舵取り機構から生じる前記舵取り装置への実際の力を決定する段階と、
− 前記決定された所望の舵取り装置案内力の値から前記決定された実際の力の値を減算することによって、前記舵取り装置に印加される最終舵取り装置案内力の値を決定する段階と、を含むことを特徴とする方法。

【請求項2】

少なくとも１つの地面係合部材を操縦するように構成された前記車両内の舵取り機構内の摩擦の運転者舵取り感への影響を少なくとも抑制することを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

車両状態を表わす入力に基づいて前記所望の舵取り装置案内力を決定する段階を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

舵取り角を表わす入力に基づいて前記舵取り装置案内力を決定する段階を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。

【請求項5】

前記摩擦モデルが、前記舵取り装置案内力を前記舵取り装置に印加するアクチュエータと前記舵取り機構内の前記可撓性要素と間の摩擦を表わさないように構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

前記可撓性要素が、ねじり棒であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

舵取り機構を介して所望の舵取り感を運転者に提供することによって運転中に車両の運転者を支援するシステムであって、
前記舵取り機構は、舵取り装置（３）、少なくとも１つの地面係合部材（４）、及び前記舵取り装置（３）と前記少なくとも１つの地面係合部材（４）との間の機械接続（５）を含み、
前記舵取り機構内の所望の摩擦を表わす部分を含む所望の舵取り装置案内力を決定する手段（１３）と、決定された前記舵取り装置案内力に基づいて前記所望の舵取り感を前記運転者に提供する手段（９）と、を含み、
前記所望の舵取り装置案内力を決定する前記手段（１３）が、前記車両舵取り機構内の所望の摩擦の少なくとも１つの所定の摩擦モデル（１８）を含み、前記摩擦モデルが、前記舵取り機構（２）内の可撓性要素（１０）と前記舵取り装置（３）の間の摩擦を表わし、前記可撓性要素が、舵取り軸のまわりの円周方向に相対変位するように構成され、前記変位が、前記舵取り機構の上側シャフトと下側シャフトの間に生成されるようになっており、
前記所望の舵取り装置案内力に基づく最終舵取り装置案内力を手動操作舵取り装置に印加することによって、前記運転者に前記所望の舵取り感を提供し、
さらに、
運転中に実際の舵取り機構から生じる前記舵取り装置への実際の力を決定する手段と、 前記決定された所望の舵取り装置案内力の値から前記決定された実際の力の値を減算することによって、前記舵取り装置に印加される最終舵取り装置案内力の値を決定する手段と、を含むことを特徴とするシステム。

【請求項8】

少なくとも１つの地面係合部材（４）を操縦するように構成された前記車両内の舵取り機構（２）の摩擦の運転者舵取り感への影響を抑制する手段（１２）を含むことを特徴とする請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記所望の舵取り装置案内力を決定する手段（１３）はコントローラを含み、前記所望の舵取り感を前記運転者に提供する手段（９）はアクチュエータを含むことを特徴とする請求項７または８に記載のシステム。

【請求項10】

前記運転者舵取り感への影響を抑制する手段（１２）は、帰還ループを含むことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、運転者に所望の舵取り感を提供することによって運転中に車両の運転者を支援する方法およびシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

舵取り装置の振れ、横加速度、ヨーレート、車両速度などの様々な入力パラメータに基づいて舵取り装置に案内力（ｇｕｉｄｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）を加えることによって運転者に所望の舵取り感を提供することは知られている。

【0003】

舵取り装置に加えられる案内力は、運転者によって舵取り装置に加えられた力を打ち消す場合には抵抗、または運転者によって舵取り装置に加えられる力と同じ方向に働く場合には補助であり、これにより、例えば車輪に働き舵取り装置を操作するときに運転者が抵抗として経験する摩擦力などの作用が減少する。

【0004】

舵取り装置は、通常、車両の場合には従来のステアリング・ホイールによって構成される。しかしながら、本発明は、ジョイスティック、摺動ニップル、または車両を操縦するための他の適切な舵取り装置などの他の舵取り装置に適用可能である。例えば、舵取り装置が、ステアリング・ホイールの場合、案内力は、ステアリング・ホイールに働く案内トルクとして現われる。したがって、この場合、舵取り感という用語は、車両の運転中に運転者が経験するステアリング・ホイール・トルクを示す。

【0005】

特許文献１は、ステアリング・ホイール回転角、車両速度および横加速度またはヨーレートに基づいてステアリング・ホイール抵抗トルクを推定するシステムを開示している。ステアリング・ホイールは、舵取りシャフト機構を介して車輪に接続され、提供ステアリング・ホイール抵抗トルクが測定され、推定ステアリング・ホイール抵抗トルクと比較され、提供ステアリング・ホイール抵抗トルクは、フィードバック・コントローラの使用によって推定ステアリング・ホイール抵抗トルクと実質的に同じになるように適応される。このシステムが特定の運転で不安定と見なされることがあることが判明した。更に、長い曲線で運転しているときに舵取り感が減少することが判明した。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】欧州特許第１４３１１６０号明細書

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の１つの目的は、運転者を支援するために舵取り感を改善する状況を作り出す方法を達成することである。

【0008】

この目的は、請求項１に定義された方法によって達成される。したがって、この目的は、
- 舵取り機構は、舵取り装置、少なくとも１つの地面係合部材、及び前記舵取り装置と前記少なくとも１つの地面係合部材との間の機械接続を含み、
− 前記舵取り機構内の所望の摩擦を表わす部分を含む所望の舵取り装置案内力を決定する段階と、前記所望の舵取り装置案内力は前記舵取り機構内の前記所望の摩擦の少なくとも１つの所定の摩擦モデルによって決定され、前記摩擦モデルは、前記舵取り機構内の可撓性要素と前記舵取り装置との間の摩擦を表わし、前記可撓性要素が、舵取り軸のまわりの円周方向に相対変位するように構成され、前記変位が、前記舵取り機構の上側シャフトと下側シャフトの間に生成されるようになっており、
− 決定された舵取り装置案内力に基づいて所望の舵取り感を運転者に提供する段階とによって達成される。

【0009】

本発明は、特定の摩擦感が望ましいという洞察に基づく。詳しくは以下を参照されたい。所望の舵取り装置案内力は、名目上の所望の摩擦を表わすことが好ましい。前記用語「舵取り機構」は、名目上の舵取り機構でよい。

【0010】

決定された所望の舵取り装置案内力は、摩擦成分に加えて更に他の所望の舵取り特性などの、更に他の情報に基づいてもよい。したがって、決定された所望の舵取り装置案内力は、所望の力（トルク成分など）の和でよい。

【0011】

車両は、手動舵取り装置、少なくとも１対の地面係合部材、および手動舵取り装置と前記地面係合部材の間の機械接続を有する実際の舵取り機構を有することが好ましい。

【0012】

例示的実施形態によれば、方法は、所望の舵取り装置案内力に基づく最終舵取り装置案内力を手動操作舵取り装置に印加することによって、運転者に所望の舵取り感を提供する段階を含む。前記手動操作舵取り装置は、ステアリング・ホイールによって構成されることが好ましい。舵取り装置案内力に関する用語「最終」は、この場合、能動的に提供された舵取り装置案内力が、必ずしも決定された所望の舵取り装置案内力と等しくないことを定義する。例えば、方法は、運転中に実際の車両舵取り機構による舵取り装置への実際の力を決定し、決定された実際の力の値を決定された所望の舵取り装置案内力の値から減算することによって舵取り装置に印加される最終舵取り装置案内力の値を決定する段階を含む。

【0013】

実際の力は、ステアリング・ホイールに対する実際のトルクによって構成され、この実際のトルクは、舵取り機構内のねじり棒などの弾性要素を介して決定されることが好ましい。

【0014】

舵取りトルクは、舵取り機構内のねじり棒のねじれを測定することによって決定されることが好ましい。より正確には、第１の角度センサは、ねじり棒の第１端に配置され、第２の角度センサは、ねじり棒の第２の端（第１の端と反対側）に配置される。舵取りトルクは、ねじり棒の相対角度運動（ねじれ）とねじり棒の剛性に基づいて決定することができる。代替案によれば、１つ又はいくつかのひずみゲージが使用されてもよい。

【0015】

例示的実施形態によれば、方法は、少なくとも１つの地面係合部材を操縦するように構成された車両の舵取り機構内の摩擦の運転者舵取り感への影響を少なくとも抑制する段階を含む。

【0016】

舵取り機構内の摩擦の運転者舵取り感への影響の抑制は、いわゆる基準ジェネレータ機能または摩擦補償装置若しくは機能の他の既知の手段によって行われることが好ましい。

【0017】

舵取り機構内の摩擦の運転者舵取り感への影響の抑制は、舵取り装置案内力の適用と同時に行われることが好ましい。運転者舵取り感は、舵取り機構内の摩擦の影響から分離されることが好ましい。これにより、舵取り機構内の摩擦の影響は、完全に除去されることが好ましい。

【0018】

この実施形態は、電動パワーステアリング（ＥＰＡＳ）システムを使用するための状況を作り出す。特に、この方法は、舵取り装置と地面の間に機械接続があるが運転中に機械接続によって生じる固有の舵取り感がなくされるか少なくとも抑制されるステアリング・システムで適用可能である。

【0019】

例えば、実際の舵取り機構の固有機械摩擦は、製造公差、摩耗、温度、寿命などの様々な動作状況に依存する。したがって、機械接続の機械摩擦は、様々な個々の車両で異なり、時間の経過により変化する。したがって、この実施形態は、摩擦舵取り感からハードウェア（機械接続）を切り離すための状況を作り出す。換言すると、実施形態は、用途に依存しない（ハードウェアから独立した）摩擦舵取り感のための状況を作り出す。

【0020】

方法は、舵取り角などの車両状態に基づいて所望の舵取り装置案内力を決定する段階を含むことが好ましい。舵取り角は、ステアリング・ホイールの振れによって定義されることが好ましい。

【0021】

方法は、決定された舵取り装置案内力を舵取り機構に印加し、同時に機械式相互接続に起因する舵取り装置の乱れを少なくとも抑制する段階を含むことが好ましい。

【0022】

提供された舵取り装置案内力が、測定され、推定された所望の舵取り装置案内力と比較され、提供された舵取り装置案内力が、フィードバック・コントローラの使用によって、前記案内力の大きさを適応させることにより所望の舵取り装置案内力と実質的に同じになるように適応されることが好ましい。

【0023】

更に他の例示的実施形態によれば、方法は、舵取り装置案内力を、車両舵取り機構内の所望の摩擦の少なくとも１つの所定の摩擦モデルによって決定する段階を含む。方法は、アクチュエータによって舵取り装置案内力を舵取り機構に印加する段階を含むことが好ましい。

【0024】

更に他の例示的実施形態よれば、摩擦モデルは、舵取り機構内の可撓性要素と舵取り装置との間の摩擦を表わし、可撓性要素は、舵取り軸のまわりの円周方向に相対変位するように構成され、この変位は、舵取り機構の上側シャフトと下側シャフトの間に生成される。この実施形態は、この特別に定義された摩擦が舵取り感に有利であるという洞察に基づく。

【0025】

円周方向の変位は、上側シャフトと下側シャフト間に挟まれた可撓性要素（ねじり棒）のねじれにより、ステアリング・ホイールの回転に応じて上側シャフトと下側シャフトの間に生成される。

【0026】

上側舵取り柱の摩擦は、以下の事実により望ましい。
− 摩擦は、エネルギーを放散し、したがってシステムの減衰を高める（非線形的に）。
− 特定量の摩擦は、長いカーブで運転者トルクを減少させ、運転者は、言わば「腕を摩擦で休ませる」ことができる。
− 摩擦のない舵取りシステムは、純粋なばねとして経験される。

【0027】

更に他の例示的な実施形態によれば、摩擦モデルは、舵取り装置に舵取り装置案内力を印加するためのアクチュエータと舵取り機構内の可撓性要素との間の摩擦を表わしておらず、より正確に言うとステアリング・ホイールと可撓性装置の間の所望の量の摩擦を表わすように構成される。この実施形態は、この特に定義された摩擦だけが舵取り感に有利であるという洞察に基づく。

【0028】

したがって、電動式パワーステアリング・システムの摩擦は、次の２つの別個のカテゴリに区別される。
− ある程度望ましいねじり棒より上の摩擦。
− 制御と安定性の視点から望ましくない電気的アクチュエータとねじり棒の間の摩擦。

【0029】

本発明のその他の目的は、運転者を支援するために舵取り感を改善するための状況を作り出すシステムを達成することである。

【0030】

この目的は、請求項９に定義されたシステムによって達成される。したがって、この目的は、運転者に所望の舵取り感を提供することによって運転中に車両の運転者を支援するシステムによって達成され、このシステムは、
舵取り機構は、舵取り装置、少なくとも１つの地面係合部材、及び前記舵取り装置と前記少なくとも１つの地面係合部材との間の機械接続を含み、
前記舵取り機構内の所望の摩擦を表わす部分を含む所望の舵取り装置案内力を決定する手段と、前記所望の舵取り装置案内力を決定する前記手段が、前記車両舵取り機構内の所望の摩擦の少なくとも１つの所定の摩擦モデルを含み、前記摩擦モデルが、前記舵取り機構内の可撓性要素と前記舵取り装置の間の摩擦を表わし、前記可撓性要素が、舵取り軸のまわりの円周方向に相対変位するように構成され、前記変位が、前記舵取り機構の上側シャフトと下側シャフトの間に生成されるようになっており、
決定された前記舵取り装置案内力に基づいて前記所望の舵取り感を前記運転者に提供する手段と、を含むことを特徴とする。

【0031】

例示的実施形態によれば、システムは、少なくとも１つの地面係合部材を操縦するように構成された車両内の舵取り機構内の摩擦の運転者舵取り感への影響を抑制する手段を含む。

【0032】

更に他の例示的実施形態によれば、所望の舵取り装置案内力を決定する前記手段が、車両舵取り機構内の所望の摩擦の少なくとも１つの所定の摩擦モデルを含む。

【0033】

更に他の例示的実施形態によれば、摩擦モデルは、舵取り機構内の可撓性要素と舵取り装置の間の摩擦を表わし、可撓性要素は、舵取り軸のまわりの円周方向に相対変位するように構成され、この変位は、舵取り機構の上側シャフトと下側シャフトの間に生成される。

【0034】

更に他の例示的な実施形態とその利点は、以下の説明、図面および特許請求の範囲から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

本発明は、添付図面に示された実施形態に関して以下に詳細に説明される。

【0036】

【図1】一実施形態による本発明の方法を実行するシステムを概略的に示す図である。

【図2】摩擦モデルの一実施形態を示す図である。

【図3】摩擦モデルの一実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下では、本発明は、トラックでの用途に関して説明される。しかしながら、本発明は、トラックに限定されると見なされるべきでなく、自動車などの他の車両に適用されてもよい。図１は、一実施形態による制御方法を実行するためのシステム１を概略的に示す。システム１は、従来のタイプでよい機械式舵取り機構２を含む。機械式舵取り機構２は、ステアリング・ホイールの形の舵取り装置３、車輪の形の少なくとも１つの地面係合部材４、およびステアリング・ホイール３から車輪４まで舵取り信号を伝達するためのステアリング・ホイール３と車輪４の間の機械接続５を含む。

【0038】

ステアリング・ホイール３は、乗客室内に配置され、車輪４を操縦するために車両の運転者によって手動で操作される。舵取り機構２は、ステアリング・ホイール３から、舵取りリンク機構６の角度回転を舵取り部材８を介して直線運動に変換するための油圧パワー支援システム（ＨＰＡＳ）７まで下に延在する舵取りリンク機構手段６を有する。舵取りリンク機構手段６は、電気式舵取り装置を含む。ＨＰＡＳは、油圧シリンダ（図示せず）とねじり棒（図示せず）を含む従来型のものでよい。舵取り部材８は、両端で左側および右側車輪４に結合され、ステアリング・ホイール３からの舵取り信号に応じて車輪４を回転させるように構成される。

【0039】

システム１は、更に、舵取り角の支援調整を提供するアクチュエータ９を有する。アクチュエータ９は、電動機によって構成されることが好ましい。アクチュエータ９は、ステアリング・ホイールを舵取りする際に運転者を支援するために、案内力と、より具体的には案内トルクまたは支援トルクを舵取り組立体に提供する。電動機は、舵取り機構２内の舵取り柱のまわりに配置されてもよく、磁界が舵取り柱に直接作用する。あるいは、電動機は、舵取り柱の横に配置され、機械的リンク機構を介して、好ましくはピニオン・ギアを介して舵取り柱に作用してもよい。

【0040】

システム１は、更に、運転者によってステアリング・ホイールに印加される手動トルクを測定するためのトルク測定装置、即ちセンサ１０を含む。トルク測定装置１０は、弾性構成のものであり、好ましくはねじり棒を含む。換言すると、ねじり棒を介してステアリング・ホイール角度が測定される。より具体的には、電気舵取り装置は、前記ねじり棒を含む。換言すると、トルク・センサ１０は、ステアリング・ホイールに印加される舵取りトルクとして、上側シャフトと下側シャフトの間に配置されたねじり棒のねじれにより、ステアリング・ホイールの回転によるステアリング・ホイールの軸のまわりに回転する舵取りシャフトの上側シャフトと下側シャフト間で生成される円周方向の相対変位を検出する。

【0041】

システム１は、更に、電動パワーステアリング（ＥＰＡＳ）システム１１を含む。ＥＰＡＳ１１は、無トルク舵取りを達成するように構成された調整ループ１２を含む。調整ループ１２は、ステアリング・ホイール３の現在舵取りトルクを示す入力信号を受け取るように構成される。入力信号は、トルク測定装置１０から受け取られる。基本的に、調整ループ１２は、アクチュエータ９に信号を出力して前記無トルク舵取りを達成するように構成される。

【0042】

調整ループ１２は、フィルタ機能を含むコントローラ（または、レギュレータ）２７を有する。フィルタ機能は、この車両の舵取り動力学の反転モデルに基づいてもよい。更に、レギュレータ２７は、システムの不安定さの危険を減らすために、モデル内の誤差を小さくし外乱と測定ノイズを減らすように構成されてもよい。

【0043】

レギュレータ２７は、電動機を介して舵取り機構に適用されたトルクを示す信号を受け取り、それに応じて出力信号を生成するように構成される。調整ループ１２は、更に、レギュレータ２７からトルクを示す出力信号を受け取り、対応する現在値を含む信号を電動機に対して生成するように構成された電動機制御手段２８を含む。代替例によれば、レギュレータ２７と電動機制御手段２８は、単一コントローラ内で組み合わせられる。

【0044】

ＥＰＡＳは、更に、運転者に所望の舵取り感を提供するためにステアリング・ホイールに加えられる所望のトルクを決定するように構成された制御機能１３（以下で基準ジェネレータと呼ばれる）を含む。換言すると、基準ジェネレータは、名目上の車両について述べる。

【0045】

更に、基準ジェネレータ１３は、調整ループ１２に動作可能に接続され、所望の舵取りトルクを示す信号を出力する。調整ループは、所望の舵取りトルクを実際の現在舵取りトルクと比較し、続いて所望の舵取りトルクが運転者に伝達されるようにアクチュエータへの出力信号を適応させるように構成される。換言すると、アクチュエータは、基準ジェネレータからの所望のトルク値と舵取り組立体の現在の実際のトルクとの差を、実際のトルクが所望のトルクと実質的に等しくなるように適用するように制御される。

【0046】

基準ジェネレータ１３は、少なくとも１つの舵取り装置案内力動作モデルと、図１の例では複数の案内力動作モデル１４，１５，１６，１７，１８を含む。案内力動作モデルは、好ましくは数学的モデルを含む。モデルは、舵取り装置内で所望の舵取り感を達成するように設計される。したがって、モデルは、様々な車両タイプおよび／または様々な所望の舵取り感のために様々な方法で設計されてもよい。

【0047】

更に、モデルは、少なくとも１つの所望の舵取り特性パラメータを含む。より具体的には、各モデルは、少なくとも１つの入力１９に基づいて、１つの望ましい所定の舵取り特性パラメータ用の案内トルク値Ｔを生成するように構成される。換言すると、舵取り特性パラメータは、案内力が影響を及ぼす動作パラメータである。各モデルは、数学関数を含み、トルク値は、入力の値の関数として決定され、図１の関数の例を参照されたい。

【0048】

モデルから得られる個別のトルク値は、基準ジェネレータからの出力２０を構成するトルク合計値に合算される。示された実施形態によれば、基準ジェネレータは、車両横加速度、舵取り装置運動の減衰、タイヤ摩擦、舵取り装置の中立位置に対する自己アライメント、および舵取り装置と車輪間の機械接続の摩擦の舵取り特性パラメータのモデルを含む。

【0049】

基準ジェネレータに入力された信号は、ステアリング・ホイール角度（δ）やステアリング・ホイール角度の変化率（ｄδ／ｄｔ）などの運転者の舵取り意図を示す少なくとも１つの信号を含む。ステアリング・ホイール角度の代替により、舵取り意図を示す信号は、電動機角度またはホイール角度でよい。ステアリング・ホイール角度の変化率の代替によれば、舵取り意図を示す信号は、電動機角度の変化率またはホイール角度の変化率でよい。

【0050】

基準ジェネレータに入力される信号は、横加速度（Ａｙ）および／またはヨーレートなどの車体の動きを示す少なくとも１つの信号を含む。そのような車体の動きは、車両内に配置されたセンサによって検出されてもよい。

【0051】

車両横加速度モデル１４は、所望の舵取り感を達成するために案内トルク値と現在横加速度との所定の関係を表わす。したがって、モデル１４は、入力信号として現在横加速度を示す信号を受け取る。図１に示された例示的な機能によれば、トルク値は、横加速度の入力値が小さい場合に劇的に増大する。更に、トルク値は、横加速度の入力値が大きくなっても実質的に増加しない。換言すると、曲線は平らになる。車両横加速度モデル１４は、好ましくは純粋な静的マッピングである。好ましい例によれば、車両横加速度は、最も重要な舵取り特性パラメータである。

【0052】

減衰モデル１５は、所望の舵取り感を達成するための案内トルク値と現在ステアリング・ホイール速度との間の所定の関係を表わす。したがって、減衰モデル１５は、ステアリング・ホイール速度（ステアリング・ホイール位置の変化率）を示す信号を受け取ることが好ましい。

【0053】

図１に示された例示的な機能によれば、トルク値は、ステアリング・ホイール速度の入力値が小さい場合に劇的に増加する。更に、トルク値は、ステアリング・ホイール速度の入力値が大きくなっても実質的にあまり増加しない。換言すると、曲線は、平らになる。減衰モデル１５は、純粋な静的マッピングであることが好ましい。減衰モデルから出力されるトルク値は、現在ステアリング・ホイール速度に対して反対方向に働くように構成される。減衰モデルは、得られるトルクが、ステアリング・ホイール速度が高いほど小さく、ステアリング・ホイール速度が小さいほど高くなるように設計されることが好ましい。このようにして、減衰トルクは、通常の運転中のステアリング・ホイール角度速度に比例し、駐車または回避操縦（ｅｖａｓｉｖｅ ｍａｎｏｅｕｖｒｅｓ）中に最大値に制限される。

【0054】

このように、車両横加速度モデル１４と減衰モデル１５は、互いに関連付けられる。

【0055】

自己アライメント・モデル１７は、所望の舵取り感を達成するための案内トルク値と現在ステアリング・ホイール角との所定の関係を表わす。舵取り装置の中立位置への自己アライメントは、アクティブ・リターン、すなわち解放されたステアリング・ホイールが中央設定に戻ることを意味する。自己アライメント・モデル１７は、入力信号として、ステアリング・ホイール角度を示す信号と車両速度を示す信号とを受け取ることが好ましい。車両速度入力信号の目的は、所望のアライメント・トルクを現在の車両速度で変調して高速運転中に自己アライメント・トルクを減少させることができるようにすることである。

【0056】

摩擦モデル１６，１８に関しては、ステアリング・ホイールの特定の大きさの摩擦感が必要とされる。例えば、小さなステアリング・ホイール角度の振れに対して所望のトルク増加を達成するために、オンセンター・ハンドリング中にクーロン摩擦が必要とされる。更に、クーロン摩擦は、長いカーブを運転している際にも必要とされ、その結果、舵取り力が減少し、運転者は、ステアリング・ホイールを摩擦で「静止させる」ことができる。

【0057】

タイヤ・モデル１６は、タイヤ・モデルを表わすヒステリシス曲線を含む。モデル１６は、舵取りトルクに関する非回転タイヤの動的モデルであることが好ましい。ステアリング・ホイール角度とトルクとの関係は、物理的関係によって与えられ、この場合、個別のゴム部材の振れは、ステアリング・ホイールの角度差と、回転タイヤによるゴム部材のねじれと弛緩によりモデル化される。したがって、得られるモデルによって、車両速度が高くステアリング・ホイール角周波数が一定の場合にヒステリシス効果が小さくなる。

【0058】

本発明の方法は、実際の舵取り機構から生じるステアリング・ホイールの実際の摩擦作用を打ち消し、その代わりに運転者に名目上の摩擦感を提供する所望の抵抗トルクをステアリング・ホイールに加える状況を作り出す。これにより、ハードウェア（機械式舵取り機構）は、摩擦舵取り感から切り離される。換言すると、本発明は、用途に依存しない（ハードウェアに依存しない）摩擦舵取り感の状況を作り出す。

【0059】

タイヤ摩擦モデル１６と機械接続摩擦モデル１８は、互いに類似の原理である。タイヤ摩擦モデル１６は、タイヤと地面の間の摩擦を表わし、機械接続摩擦モデル１８は、上側ステアリング・ホイール舵取り柱アセンブリの摩擦を表わす。したがって、機械接続摩擦モデル１８の集中摩擦剛性（ｌｕｍｐｅｄ ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）は、タイヤ摩擦モデル１６のものより高い。タイヤ摩擦モデル１６は、ステアリング・ホイール角度を示す信号と車両速度を示す信号とを受け取ることが好ましい。機械接続摩擦モデル１８は、ステアリング・ホイール角度を示す信号を受け取ることが好ましい。

【0060】

図２乃至図３は、摩擦モデル１６，１８の例をより詳細に示す。ステアリング・ホイール角度δの値は、Ｎｍ／ｒａｄで表した集中ばね剛性に対応する剛性Ｋを表わす第１のボックス５０１に入力される。第１のボックス５０１からの得られた値は、ラプラス演算子ｓによって示されるような導関数を表わす第２のボックス５０３に入力される。導出されたステアリング・ホイール角度信号、すなわち、ステアリング・ホイール角度速度と剛性Ｋを掛けたものは、積分範囲とラプラス変換子の逆関数によって示されたアンチ・ワインドアップ機能（ａｎｔｉ ｗｉｎｄｕｐ ｆｉｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）を有する積分関数を表す第３のボックス５０５に渡される。範囲値は、摩擦トルクを所望の最大値と最小値に制限するように選択される。前述のアンチ・ワインドアップ機能は、積分範囲が達成された後で積分をやめるように意図される。図６に、ステアリング・ホイール角度δと出力トルク値の関係が示される。

【0061】

舵取り特性モデル１４，１５，１６，１７，１８は、様々な舵取り特性パラメータが、様々な運転シナリオで他のものより優先されるように設計されることが好ましい。一例によれば、横加速度は、高速で運転中に他の舵取り特性パラメータより優先されるように構成される。更に他の例によれば、舵取りシステム摩擦とタイヤ摩擦は、低速で運転中に他の舵取り特性パラメータより優先されるように構成される。減衰トルクは、車両速度にかかわらず等しく有効である。更に他の例によれば、自己アライメントは、高速と低速の間の中間速度期間の運転中に他の舵取り特性パラメータより優先されるように構成される。

【0062】

本発明は、運転中に車両の運転者を支援する方法に関する。好ましい実施形態によれば、制御方法は、移動中に車両の運転者が経験する舵取り特性の制御を可能にするように構成される。換言すると、制御方法は、ステアリング・ホイールによる舵取り感（または、舵取り感度または触覚フィードバック）を運転者に提供するように構成される。

【0063】

摩擦感に関して、例示的実施形態によれば、方法は、舵取り角を表わす入力に基づいて所望の抵抗トルクを決定する段階を含む。実際の舵取り角の方向（時計回りまたは反時計回り）を決定し、即座にトルクを同じ方向に加えることにより、舵取り機構の摩擦作用を有効に打ち消すことができる。

【0064】

舵取り角は、ステアリング・ホイールの振れを測定することによって決定されることが好ましい。あるいは、舵取り角は、舵取り角度、または機械式舵取り機構におけるステアリング・ホイールと接地輪の間のどこかを測定することによって決定されてもよい。

【0065】

基準ジェネレータ１３と調整ループ１２（コントローラ２７，２８を含む）は、ソフトウェアに実装されることが好ましい。

【0066】

車両横加速度の値は、測定された車両ヨーレートから推定してもよい。

【符号の説明】

【0067】

１ システム
２ 機械式舵取り機構
３ 舵取り装置（ステアリング・ホイール）
４ 地面係合部材（車輪）
５ 機械接続
６ 舵取りリンク機構
７ 舵取りギア（油圧パワー支援システム（ＨＰＡＳ））
８ 舵取り部材
９ アクチュエータ
１０ トルク測定装置
１１ 電動パワーステアリング（ＥＰＡＳ）システム
１２ 調整ループ

【図1】

【図2】

【図3】