JP2001130424A - 車両用操舵装置 - Google Patents

車両用操舵装置

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JP2001130424A
JP2001130424A JP31804499A JP31804499A JP2001130424A JP 2001130424 A JP2001130424 A JP 2001130424A JP 31804499 A JP31804499 A JP 31804499A JP 31804499 A JP31804499 A JP 31804499A JP 2001130424 A JP2001130424 A JP 2001130424A
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豊 有村
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秀明 澁江
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両挙動を検出するセンサが故障した場合に
も、操舵上の違和感を運転者に与えずに済むように改良
された車両用操舵装置を提供する。 【解決手段】 操向車輪(6)を手動で転舵する手動操
舵手段(ステアリングホイール1)と、手動操舵トルク
検出手段(12)の検出値に基づいて補助トルク成分を
決定するための補助トルク決定手段(21)と、車両挙
動の検出手段(操舵角速度センサ11、ヨーレイトセン
サ15)の検出値に基づいて反力トルク成分を決定する
ための反力トルク決定手段(22)と、補助トルク値と
反力トルク値との合算値をもって操向車輪に付加転舵力
を加える電動機(9)を制御するための制御手段(操舵
制御ユニット17)とを有する車両用操舵装置におい
て、操舵トルク検出値と電動機に与える駆動トルク目標
値とを所定時間比較し、その比較結果に基づいて反力ト
ルク値の制御手段への入力を禁止するものとする。これ
により、車両挙動の検出手段の故障時に、ステアリング
ホイールの操作力が無用に増大せずに済む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用操舵装置に
関し、特に手動転舵力に対する付加転舵力を電動機で発
生するように構成された車両用操舵装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】運転者の操舵力を軽減するための所謂パ
ワーステアリング装置として、ステアリングホイールに
加わる手動操舵力を電動機で補助するように構成すると
共に、ステアリングホイールに運転者が加えた操舵トル
クの検出信号の増幅度を車速や道路状況などに応じて変
化させることにより、最適な操舵トルクが常に得られる
ように電動機の出力を増減するようにしたものが知られ
ている(特公昭50−33584号公報など参照)。
【0003】この従来のパワーステアリング装置は、運
転者が操舵して初めて電動機が補助操舵トルクを発生す
るように構成されている。従って、走行中に強い横風を
受けたり、轍路を走行したりして車両の実走行ラインが
目標走行ラインを外れてしまう場合のような外乱による
転舵に対しては、このパワーステアリング装置の電動機
は駆動トルクを発生しない。しかも上記従来のパワース
テアリング装置は、一般に車両の横加速度並びにヨーレ
イトの一時的な増大に対しては補助操舵トルクが小さく
なるようにしている。そのため、外乱による車両の偏向
を抑えるためには、運転者自身がステアリングホイール
を操作しなければならないのだが、その偏向が大きけれ
ば大きいほど、修正に要する手動操舵トルクが大きくな
るという不都合があった。
【0004】そこで、例えば特開平5−105100号
公報には、ヨーレート、横加速度などの車両挙動の検出
値に基づいて反力トルク値を決定すると共に、手動操舵
トルク値などに基づいて補助トルク値を決定し、これら
の反力トルク値と補助トルク値とに基づいて電動機の駆
動トルクを制御するようにしたものが提案されている。
【0005】この構成によれば、横風や路面の轍などに
よる外乱が車両に作用した際の偏向抑制性能を高めて車
両の走行安定性を向上することができ、しかも雪道など
のようにタイヤと路面間の摩擦係数が低い路面での走行
時や低速走行時にも、ステアリングホイールの操舵力を
最適化し得る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、ヨーレー
ト、横加速度などの車両挙動を検出し、その検出値に基
づいて決定された反力トルク値と、手動操舵トルクなど
の検出値に基づいて決定された補助トルク値とに基づい
て上記電動機の駆動トルクを制御するものの場合、セン
サの故障等によって車両挙動の検出値が誤ると、反力ト
ルク値が誤って決定され、それに伴って電動機の駆動ト
ルクが誤った値となることがあり得た。つまり上記従来
の構成には、車両挙動を検出するセンサが故障すると、
操舵上の違和感を運転者に与えかねないという不都合が
あった。
【0007】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
車両挙動を検出するセンサが故障した場合にも、操舵上
の違和感を運転者に与えずに済むように改良された車両
用操舵装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的を果たす
ために、本発明においては、車両の操向車輪(6)に手
動転舵力を加えるための手動操舵手段(ステアリングホ
イール1)と、手動操舵トルクの検出手段(12)と、
操向車輪に付加転舵力を加えるための電動機(9)と、
操舵トルクの検出値に基づいて付加転舵力に含まれる補
助トルク成分を決定するための補助トルク決定手段(2
1)と、車両挙動の検出手段(操舵角速度センサ11、
ヨーレイトセンサ15)の検出値に基づいて付加転舵力
に含まれる反力トルク成分を決定するための反力トルク
決定手段(22)と、補助トルク値と反力トルク値との
合算値をもって電動機を制御するための制御手段(操舵
制御ユニット17)とを有する車両用操舵装置におい
て、操舵トルク検出手段の検出値と前記電動機に与える
駆動トルク目標値とを所定時間比較するための比較手段
(31)と、反力トルク決定手段が決定した反力トルク
値の制御手段への入力を比較手段での比較結果に基づい
て禁止するための禁止手段(40)とを有するものとし
た。
【0009】これによれば、操舵トルク検出手段の検出
値と駆動トルク目標値との方向を比較し、例えばこれら
が所定時間互いに異なる場合には、車両挙動の検出手段
の故障と判断し、補助トルク決定手段が決定した補助ト
ルク値のみによって電動機が制御される。従って、ステ
アリングホイールの操作力が無用に増大せずに済む。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して本発
明について詳細に説明する。
【0011】図1は、本発明が適用された車両用操舵装
置の概略構成を示す。この操舵装置は、ステアリングホ
イール1に一体結合されたステアリングシャフト2に自
在継手を有する連結軸3を介して連結され、ステアリン
グホイール1を介して手動操舵力が加えられるピニオン
4、及びピニオン4に噛合して車幅方向に往復動し得る
と共にタイロッド5を介して操向車輪としての左右の前
輪6のナックルアーム7にその両端が連結されたラック
軸8を有するラック・アンド・ピニオン機構と、電動パ
ワーステアリング装置としての補助操舵力をラック軸8
に加えるべく、ラック軸8の中間部に同軸的に配役され
た電動機9とからなっている。
【0012】ラック・アンド・ピニオン機構のピニオン
4の近傍には、ステアリングホイール1の回転角速度を
検出するための操舵角速度センサ11と、ピニオン4に
作用する手動操舵トルクを検出するための操舵トルクセ
ンサ12とが設けられている。そしてこれら2つのセン
サ11・12の信号出力は、車両のヨーレイト(ヨーイ
ング角速度)に対応した信号を出力するためにヨーレイ
トセンサ15と、車両の走行速度に対応した信号を出力
するための車速センサ16との出力信号と共に、電動機
9の出力を制御するための操舵制御ユニット17に入力
されている。
【0013】図2に示されるように、操舵制御ユニット
17内には、電動パワーステアリング装置としての通常
の補助トルク成分を演算するための補助トルク決定手段
21と、外乱入力に対して車両挙動を安定化するべくラ
ック・アンド・ピニオン機構のラック軸8に加える反力
トルク成分を演算するための反力トルク決定手段22
と、補助トルク決定手段21および反力トルク決定手段
22から出力される各トルク値に応じて電動機9に与え
る目標電流を設定する目標電流決定手段23と、その目
標電流に応じて電動機9に流す電流を制御する出力電流
制御手段24とが設けられている。
【0014】補助トルク決定手段21には、操舵角速度
センサ11、トルクセンサ12、及び車速センサ16の
各検出信号が入力しており、これらに応じて目標補助ト
ルクATが決定される。また反力トルク決定手段22に
は、車両挙動検出手段としての操舵角速度センサ11、
ヨーレイトセンサ15、及び車速センサ16の各検出信
号が入力しており、これらに応じて目標反力トルクCT
が決定される。そして出力電流制御手段24からの電流
制御信号が、操舵制御ユニット17と電動機9との間に
設けられた駆動回路25に入力され、駆動回路25から
電動機9に対して駆動電流が供給され、かつ駆動回路2
5と出力電流制御手段24との間で出力電流のフィード
バック制御が行われるようになっている。
【0015】次にステアリングホイール1に入力した操
舵トルクと電動機9が発生する駆動トルクとの比較手段
31について説明する。
【0016】この比較手段31においては、操舵トルク
センサ12からの操舵トルク値TSと基準操舵トルク設
定手段32が設定した操舵トルク基準値TSRとを操舵
トルク比較手段33で比較し、この比較結果を論理積演
算手段34に出力する。これと同時に、出力電流制御手
段24からの駆動トルク目標値TMと基準駆動トルク設
定手段35が設定した駆動トルク基準値TMRとを駆動
トルク比較手段36で比較し、この比較結果を論理積演
算手段34に出力する。そして操舵トルクTSと駆動ト
ルク目標値TMとの関係が図3に網線で示したセンサ故
障判定領域に有るか否かを判定し、無しであれば論理レ
ベル0、有りであれば論理レベル1の方向判定信号Dを
計時手段37に出力する。
【0017】計時手段37は、論理積演算手段34の論
理レベル1(存在有り)の継続時間を計測して得られる
計時信号T1を時間比較手段38に出力する。これと同
時に基準時間設定手段39は、所定の(たとえば15m
sec)基準時間信号T2を時間比較手段38に出力す
る。すると時間比較手段38は、計時信号T1と基準時
間信号T2とを比較し、基準時間信号T2以上計時信号
T1が継続した場合(T1≧T2)は、時間比較手段3
8が、禁止手段をなすスイッチ40に対して論理レベル
1の時間比較信号を反力制御禁止信号として出力し、通
常は閉じているスイッチ40を開く。これにより、電動
機9の目標駆動トルクに反力トルク成分が付加されるこ
とが禁止される。
【0018】このようにして、本発明に係る車両用操舵
装置においては、比較手段31及びスイッチ40(禁止
手段)を操舵制御ユニット17に設けることにより、ラ
ック軸8に加わる電動機9による駆動トルクの方向と、
ピニオン4に加わる操舵トルクの方向とが、所定時間
(例えば15msec)互いに異なる場合には、電動機
9がラック軸8に加える反力トルク成分を零にすること
ができる。なお、反力トルクの入力を禁止する信号の生
成には、上記の如き論理積演算手段34でなく、アナロ
グ回路を用いてもよい。さらに、センサ故障判定領域に
おける操舵トルクTSと駆動トルク目標値TMとに応じ
て基準時間設定手段39の基準時間信号T2を変えるこ
とにより(図3参照)、電動機9の特性や、車重および
車両の過渡特性などに応じて反力トルク成分の出力が停
止するまでの時間を最適制御することが可能である。
【0019】
【発明の効果】このように本発明によれば、ヨーレー
ト、横加速度などの車両挙動を検出するセンサが故障し
た際には、電動機が発生する反力トルク成分が操向車輪
に加わることが禁止されるので、運転者に違和感を与え
る操舵力の変化を生ぜずに済む。また、本発明による反
力トルク入力の禁止手段は、所定時間に満たない時は電
動機による反力トルク成分の付加を禁止しないので、横
風や轍路における瞬時のハンドル取られに対しては手動
操舵トルクの方向に対して逆方向のトルクを発生させる
ことができる。従って、本発明により、操縦安定性の向
上とセンサ故障時の安全性とをより一層高次元に両立す
る上に大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される車両用操舵装置の概略構成
【図2】本発明の制御系のブロック図
【図3】センサの故障判定領域図
【符号の説明】
1 ステアリングホイール 6 前輪 9 電動機 11 操舵角速度センサ 12 操舵トルクセンサ 15 ヨーレイトセンサ 17 操舵制御ユニット 21 補助トルク決定手段 22 反力トルク決定手段 31 比較手段 40 スイッチ(禁止手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B62D 137:00 B62D 137:00 Fターム(参考) 3D032 CC02 CC08 CC33 DA03 DA15 DA23 DA33 DB03 DC07 DC09 DC33 DD02 DD17 DE09 EA01 EB11 EB12 EC23 GG01 3D033 CA12 CA13 CA16 CA19 CA21 CA27 CA31

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の操向車輪に手動転舵力を加えるた
    めの手動操舵手段と、該手動操舵手段に加えられた操舵
    トルクを検出するための操舵トルク検出手段と、前記操
    向車輪に付加転舵力を加えるための電動機と、前記操舵
    トルク検出手段の検出値に基づいて前記付加転舵力に含
    まれる補助トルク成分を決定するための補助トルク決定
    手段と、ヨーレイトを含む前記車両の挙動を検出するた
    めの車両挙動検出手段と、該車両挙動検出手段の検出値
    に基づいて前記付加転舵力に含まれる反力トルク成分を
    決定するための反力トルク決定手段と、前記補助トルク
    値と前記反力トルク値との合算値をもって前記電動機を
    制御するための制御手段とを有する車両用操舵装置にお
    いて、 前記操舵トルク検出手段の検出値と前記電動機に与える
    駆動トルク目標値とを所定時間比較するための比較手段
    と、 前記反力トルク決定手段が決定した反力トルク値の前記
    制御手段への入力を前記比較手段での比較結果に基づい
    て禁止するための禁止手段とを有することを特徴とする
    車両用操舵装置。
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