JP2002225740A - ステアリングホイールのトルクを利用した車両の操舵装置のミスアラインメント検出装置及び方法 - Google Patents
ステアリングホイールのトルクを利用した車両の操舵装置のミスアラインメント検出装置及び方法Info
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 自動車の操舵装置のミスアラインメント検出
装置を提供する。 【解決手段】 ミスアラインメント検出装置（12）は、
車両速度センサ（18）及びステアリングホイール（ハン
ドル）角度センサ（20）に接続された論理回路（14）を
有する。論理回路は、記憶装置（16）にも接続されてお
り、この記憶装置は、ステアリングホイール比マップ及
び自動車製造業者の車輪アラインメント仕様から導き出
される履歴的ステアリングホイール角度又は車輪角度の
値を記憶するのに用いられる。論理回路（14）は、ステ
アリングホイール角度センサ（20）からの信号と、製造
業者の車輪アラインメント仕様から導き出された履歴的
ステアリングホイール角度又は車輪角度の値の何れかの
記憶値を比較する。指示器（28）が、操舵装置のミスア
ラインメント状態が存在していることを表す信号を自動
車（10）のオペレータに表示することができる。
装置を提供する。 【解決手段】 ミスアラインメント検出装置（12）は、
車両速度センサ（18）及びステアリングホイール（ハン
ドル）角度センサ（20）に接続された論理回路（14）を
有する。論理回路は、記憶装置（16）にも接続されてお
り、この記憶装置は、ステアリングホイール比マップ及
び自動車製造業者の車輪アラインメント仕様から導き出
される履歴的ステアリングホイール角度又は車輪角度の
値を記憶するのに用いられる。論理回路（14）は、ステ
アリングホイール角度センサ（20）からの信号と、製造
業者の車輪アラインメント仕様から導き出された履歴的
ステアリングホイール角度又は車輪角度の値の何れかの
記憶値を比較する。指示器（28）が、操舵装置のミスア
ラインメント状態が存在していることを表す信号を自動
車（10）のオペレータに表示することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概略的には、自動
車の操舵装置に関し、詳細には、操舵装置のミスアライ
ンメント検出装置及び方法に関する。
車の操舵装置に関し、詳細には、操舵装置のミスアライ
ンメント検出装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車が、円滑ぶ走行し、予測可能な操
舵操作が可能であり、さらに、タイヤ及び関連サスペン
ション部品が均一な消耗するには、車輪が整列状態であ
る（車輪のアラインメントが取られている）ことが必要
である。自動車の走行中、操舵装置が、ミスアラインメ
ント状態になる場合がある。ロードホイールアラインメ
ント及びアラインメント調節に関連した幾つかの特許が
あり、かかる特許としては、米国特許第５，９８８，３
１１号（発明の名称：Electrical Steering Actuato
r）、米国特許第５，９４１，３３８号（発明の名称：V
ehicle Steering Correction System）、米国特許第
５，０２６，０８１号（発明の名称：Rear WheelSteeri
ng System Having Toe Error Compensation）、米国特
許第４，８３５，７１４号（発明の名称：Wheel Alignm
ent Control System For Vehicles ）、米国特許第３，
５９７，７２８号（発明の名称：Means of Instantly D
etecting Anomalies On A Moving Vehicle）、米国特許
第５，７９０，９６６号（発明の名称：Method for Det
ermining Steering Position of Automotive Steering
Mechanism ）及び米国特許第５，７８７，３７５号（発
明の名称：Method for Determining Steering Position
of Automotive Steering Mechanism ）が挙げられる。
車両ミスアラインメントは、種々の理由で自動車に生じ
る。路面の窪み、路上屑片、縁石又はラフロード上を運
転すると、それにより調節機構、又は、車両構造自体が
変化する場合があり、その結果、操舵装置のミスアライ
ンメントが生じることになる。本明細書において、ミス
アラインメントは、車両製造業者によって提供されるア
ラインメント仕様に対する操舵輪、又は、ロードホイー
ルのミスアラインメントを意味している。
舵操作が可能であり、さらに、タイヤ及び関連サスペン
ション部品が均一な消耗するには、車輪が整列状態であ
る（車輪のアラインメントが取られている）ことが必要
である。自動車の走行中、操舵装置が、ミスアラインメ
ント状態になる場合がある。ロードホイールアラインメ
ント及びアラインメント調節に関連した幾つかの特許が
あり、かかる特許としては、米国特許第５，９８８，３
１１号（発明の名称：Electrical Steering Actuato
r）、米国特許第５，９４１，３３８号（発明の名称：V
ehicle Steering Correction System）、米国特許第
５，０２６，０８１号（発明の名称：Rear WheelSteeri
ng System Having Toe Error Compensation）、米国特
許第４，８３５，７１４号（発明の名称：Wheel Alignm
ent Control System For Vehicles ）、米国特許第３，
５９７，７２８号（発明の名称：Means of Instantly D
etecting Anomalies On A Moving Vehicle）、米国特許
第５，７９０，９６６号（発明の名称：Method for Det
ermining Steering Position of Automotive Steering
Mechanism ）及び米国特許第５，７８７，３７５号（発
明の名称：Method for Determining Steering Position
of Automotive Steering Mechanism ）が挙げられる。
車両ミスアラインメントは、種々の理由で自動車に生じ
る。路面の窪み、路上屑片、縁石又はラフロード上を運
転すると、それにより調節機構、又は、車両構造自体が
変化する場合があり、その結果、操舵装置のミスアライ
ンメントが生じることになる。本明細書において、ミス
アラインメントは、車両製造業者によって提供されるア
ラインメント仕様に対する操舵輪、又は、ロードホイー
ルのミスアラインメントを意味している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ミスアラインメント
は、操舵が重くなることにより、或いはその状態が続い
た場合にタイヤ及びサスペンションブッシュの摩耗の増
大として現れることがある。また、ミスアラインメント
の結果として、思いがけない振動や操舵具合の生じる場
合がある。タイヤ又はブッシュが感知できる摩耗を示し
又は車両が或る速度で震動を示すまで、ミスアラインメ
ントを検出できないことが多い。タイヤ又はブッシュの
摩耗が感知できるようになり又は車両が思いがけないほ
ど震動するようになってしまうと、残念なことに損傷は
既に生じている。
は、操舵が重くなることにより、或いはその状態が続い
た場合にタイヤ及びサスペンションブッシュの摩耗の増
大として現れることがある。また、ミスアラインメント
の結果として、思いがけない振動や操舵具合の生じる場
合がある。タイヤ又はブッシュが感知できる摩耗を示し
又は車両が或る速度で震動を示すまで、ミスアラインメ
ントを検出できないことが多い。タイヤ又はブッシュの
摩耗が感知できるようになり又は車両が思いがけないほ
ど震動するようになってしまうと、残念なことに損傷は
既に生じている。
【０００４】したがって、ミスアラインメントが存在し
ていることを表す信号を運転手に出して、修正措置をと
ることができるようにする自動車用ミスアラインメント
検出装置を提供することが望ましい。
ていることを表す信号を運転手に出して、修正措置をと
ることができるようにする自動車用ミスアラインメント
検出装置を提供することが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、車速センサ、
ステアリングホイール（ハンドル）トルクセンサ、ステ
アリングホイール角度センサ、横加速度センサ、ヨーレ
ートセンサ及び記憶装置／論理回路を有する自動車の操
舵装置のミスアラインメント検出装置を提供する。車速
センサは、自動車の速度を表す自動車速度信号を生成す
る。ステアリングホイールトルクセンサは、運転手によ
ってステアリングホイールに加えられたトルクを表すス
テアリングホイールトルク信号を生成する。ステアリン
グホイール角度センサは、運転手によってステアリング
ホイールにもたらされた角度を表すステアリングホイー
ル角度信号を生成する。横加速度センサは、自動車の受
ける横加速度を表す横加速度信号を生成する。ヨーレー
トセンサは、自動車のヨーレートを表す信号を生成す
る。記憶装置は、以前のセンサ履歴及び（又は）自動車
製造業者によって提供されたアラインメント仕様から得
られたステアリングホイール角度値を記録する。論理回
路は、種々のセンサ信号を分析してミスアラインメント
が存在しているか否かを判定する。最も基本的な形態で
は、ミスアラインメント検出装置は、ヨーレート及び横
加速度センサを用いて自動車が実質的に直進状態で運転
されているか否かを判定し、もしそうであれば、ステア
リングホイールトルクセンサからの信号を見てオペレー
タがこの直進運動を維持するためにホイールを調節しな
ければならないか否かを判定する。もし自動車が直線状
態で走行している間に、ステアリングホイールトルクセ
ンサによって検出された運転手の入力補正値が所定レベ
ルよりも大きいと、ミスアラインメントが存在すること
になる。また、論理回路は、単純な論理関数を種々の信
号値に適用して誤差値についての他の事情、例えば道路
の傾斜部（バンク）及び中高部（クラウン）を除外する
よう構成されたものであるのがよい。
ステアリングホイール（ハンドル）トルクセンサ、ステ
アリングホイール角度センサ、横加速度センサ、ヨーレ
ートセンサ及び記憶装置／論理回路を有する自動車の操
舵装置のミスアラインメント検出装置を提供する。車速
センサは、自動車の速度を表す自動車速度信号を生成す
る。ステアリングホイールトルクセンサは、運転手によ
ってステアリングホイールに加えられたトルクを表すス
テアリングホイールトルク信号を生成する。ステアリン
グホイール角度センサは、運転手によってステアリング
ホイールにもたらされた角度を表すステアリングホイー
ル角度信号を生成する。横加速度センサは、自動車の受
ける横加速度を表す横加速度信号を生成する。ヨーレー
トセンサは、自動車のヨーレートを表す信号を生成す
る。記憶装置は、以前のセンサ履歴及び（又は）自動車
製造業者によって提供されたアラインメント仕様から得
られたステアリングホイール角度値を記録する。論理回
路は、種々のセンサ信号を分析してミスアラインメント
が存在しているか否かを判定する。最も基本的な形態で
は、ミスアラインメント検出装置は、ヨーレート及び横
加速度センサを用いて自動車が実質的に直進状態で運転
されているか否かを判定し、もしそうであれば、ステア
リングホイールトルクセンサからの信号を見てオペレー
タがこの直進運動を維持するためにホイールを調節しな
ければならないか否かを判定する。もし自動車が直線状
態で走行している間に、ステアリングホイールトルクセ
ンサによって検出された運転手の入力補正値が所定レベ
ルよりも大きいと、ミスアラインメントが存在すること
になる。また、論理回路は、単純な論理関数を種々の信
号値に適用して誤差値についての他の事情、例えば道路
の傾斜部（バンク）及び中高部（クラウン）を除外する
よう構成されたものであるのがよい。
【０００６】本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付
の図面を参照して行われる好ましい実施形態についての
詳細な説明及び特許請求の範囲の記載から明らかになろ
う。
の図面を参照して行われる好ましい実施形態についての
詳細な説明及び特許請求の範囲の記載から明らかになろ
う。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下の図において、同一の参照符
号は同一の部分を示す。本発明は、自動車用のミスアラ
インメント検出装置に関して記載されている。本発明
は、種々のセンサ及び入力信号を自動車の他の種々のシ
ステムと共有してもよい。
号は同一の部分を示す。本発明は、自動車用のミスアラ
インメント検出装置に関して記載されている。本発明
は、種々のセンサ及び入力信号を自動車の他の種々のシ
ステムと共有してもよい。
【０００８】図１を参照すると、車両１０が、ミスアラ
インメント検出装置１２を有している。ミスアラインメ
ント検出装置１２は、種々の情報を受け取って操舵装置
のミスアラインメントが生じているか否かを判定するた
めの計算及び論理機能を実行するのに用いられる論理回
路又は論理機構１４を有している。
インメント検出装置１２を有している。ミスアラインメ
ント検出装置１２は、種々の情報を受け取って操舵装置
のミスアラインメントが生じているか否かを判定するた
めの計算及び論理機能を実行するのに用いられる論理回
路又は論理機構１４を有している。
【０００９】論理回路１４は好ましくは、マイクロプロ
セッサを利用したものである。専用の論理回路１４をミ
スアラインメント検出装置１２内に用いてもよいが、論
理回路１４は、車両１０の別のシステム、例えば操舵制
御装置の一部であってもよい。さらに、論理回路１４
は、車両１０の運動制御装置の一部であってもよい。
セッサを利用したものである。専用の論理回路１４をミ
スアラインメント検出装置１２内に用いてもよいが、論
理回路１４は、車両１０の別のシステム、例えば操舵制
御装置の一部であってもよい。さらに、論理回路１４
は、車両１０の運動制御装置の一部であってもよい。
【００１０】論理回路１４は、記憶装置１６に接続され
ている。記憶装置１６は、独立した部品として示されて
いるが、論理回路１４又は車両１０内に用いられる別の
記憶装置の中に組み込まれたものであってもよい。記憶
装置１６は、ＲＯＭ及びＲＡＭの組合せ又は別形式の記
憶装置であってもよい。記憶装置１６は、ステアリング
比メモリマップ、種々の他のメモリマップ及び（又は）
種々の他の車両パラメータ及び（又は）信号を記憶する
のに適しており、これについては以下に説明する。
ている。記憶装置１６は、独立した部品として示されて
いるが、論理回路１４又は車両１０内に用いられる別の
記憶装置の中に組み込まれたものであってもよい。記憶
装置１６は、ＲＯＭ及びＲＡＭの組合せ又は別形式の記
憶装置であってもよい。記憶装置１６は、ステアリング
比メモリマップ、種々の他のメモリマップ及び（又は）
種々の他の車両パラメータ及び（又は）信号を記憶する
のに適しており、これについては以下に説明する。
【００１１】論理回路１４は、車両速度センサ１８に接
続されている。車両速度センサ１８は、車両１０の長手
方向の車両速度を論理回路１４に伝える。車両速度セン
サ１８は、自動車に通常用いられている種々の装置又は
システムから成るものであるのがよい。本発明のシステ
ムへの使用に適した車両速度センサ１８の一形式は、個
々の車輪の速度を示すようになった多数の速度センサか
ら入力信号を受ける速度モジュールである。速度モジュ
ールは、車輪速度センサからの信号を組み合わせて平均
化することにより長手方向車両速度信号を生成する。各
車輪のところに設けられたパルス発生器を用いて個々の
車輪速度を確認することができる。
続されている。車両速度センサ１８は、車両１０の長手
方向の車両速度を論理回路１４に伝える。車両速度セン
サ１８は、自動車に通常用いられている種々の装置又は
システムから成るものであるのがよい。本発明のシステ
ムへの使用に適した車両速度センサ１８の一形式は、個
々の車輪の速度を示すようになった多数の速度センサか
ら入力信号を受ける速度モジュールである。速度モジュ
ールは、車輪速度センサからの信号を組み合わせて平均
化することにより長手方向車両速度信号を生成する。各
車輪のところに設けられたパルス発生器を用いて個々の
車輪速度を確認することができる。
【００１２】ステアリングホイール角度センサ２０が、
記憶装置１６に接続されている。ステアリングホイール
角度センサ２０は、運転手によってもたらされたステア
リングホイール回転角を表示する。種々の形式のステア
リングホイール角度センサを採用してもよい。適当なス
テアリングホイール角度センサは、可変抵抗器又はパル
ス発生器を有するのがよい。
記憶装置１６に接続されている。ステアリングホイール
角度センサ２０は、運転手によってもたらされたステア
リングホイール回転角を表示する。種々の形式のステア
リングホイール角度センサを採用してもよい。適当なス
テアリングホイール角度センサは、可変抵抗器又はパル
ス発生器を有するのがよい。
【００１３】ステアリングホイールトルクセンサ２２も
また、記憶装置１６に結合されている。ステアリングホ
イールトルクセンサ２２は、運転手によってもたらされ
たステアリングホイールトルクを表示する。種々の形式
のステアリングホイールトルクセンサを採用することが
できる。
また、記憶装置１６に結合されている。ステアリングホ
イールトルクセンサ２２は、運転手によってもたらされ
たステアリングホイールトルクを表示する。種々の形式
のステアリングホイールトルクセンサを採用することが
できる。
【００１４】横加速度センサ２４も又、記憶装置１６に
接続されている。横加速度センサは、車両１０の横加速
度を表示する。
接続されている。横加速度センサは、車両１０の横加速
度を表示する。
【００１５】ヨーレートセンサ２６も又、記憶装置１６
に接続されている。ヨーレートセンサ２６は、車両のヨ
ーレートを表すヨーレート信号を発生する。種々の形式
のヨーレートセンサを採用することができる。適当なヨ
ーレートセンサは、圧電又はシリコン微細加工素子を有
するのがよい。
に接続されている。ヨーレートセンサ２６は、車両のヨ
ーレートを表すヨーレート信号を発生する。種々の形式
のヨーレートセンサを採用することができる。適当なヨ
ーレートセンサは、圧電又はシリコン微細加工素子を有
するのがよい。
【００１６】ミスアラインメント状態を運転手に指示す
るために論理回路１４及び（又は）記憶装置１６が指示
器２８に接続されてきるのがよい。指示器２８は、車両
の計器パネル上に設けられた動作不良表示灯であるのが
よい。指示器２８は、車両内に設けられたＬＣＤディス
プレイであってもよい。さらに、指示器２８は、適当な
機器を所持した点検整備員が論理回路１４及び（又は）
記憶装置１６からの情報をモニターできるような点検整
備診断コネクタであってもよい。
るために論理回路１４及び（又は）記憶装置１６が指示
器２８に接続されてきるのがよい。指示器２８は、車両
の計器パネル上に設けられた動作不良表示灯であるのが
よい。指示器２８は、車両内に設けられたＬＣＤディス
プレイであってもよい。さらに、指示器２８は、適当な
機器を所持した点検整備員が論理回路１４及び（又は）
記憶装置１６からの情報をモニターできるような点検整
備診断コネクタであってもよい。
【００１７】次に、図２を参照すると、本発明のミスア
ラインメント検出装置の作動を示す機能的ブロック図
（フローチャート）が示されている。本発明の方法は、
或る事象の発生で開始され、かかる事象としては、点火
装置をオンにした状態で或る期間が経過したこと、又
は、或る期間にわたってステアリングホイールトルク信
号の変化が無かったことが挙げられる。ブロック３０で
は、論理回路は、車両が実質的に直進状態で運転されて
いるか否かに関するデータを収集する。車両が直進状態
で走行しているか否かを示すレベルＩＩＩステアリング
ホイール角度推定値（level III Steering Wheel Angle
Estimate ：ＳＷＡｅｓｔ）が生成される。ブロック３
２では、車両が直進状態で走行している場合、レベルＩ
ＩＩＳＷＡｅｓｔ値をレベルＩＩＩステアリングホイー
ル角度の理想値と比較する。もしＳＷＡｅｓｔが実質的
にステアリングホイール角度の理想的な直線運動値に一
致していなければ、この処理が再開されるまでにそれ以
上の動作は行わない。もしＳＷＡｅｓｔがステアリング
ホイール角度の理想的な直線運動値に実質的に一致して
いれば、ステアリングホイールトルクを分析する。ブロ
ック３４では、ステアリングホイールトルクセンサ信号
を分析してこれが記憶装置に記憶されているステアリン
グホイールトルクセンサ信号の所定の限度値を越えてい
るか否かを判定する。ステアリングホイールトルクセン
サ信号の所定の限度値は、車両の直進走行時、トルクを
ステアリングホイールのところにもたらすのに相当多大
な又はいやになるほど大きな運転手の労力が必要なほど
の値である。ステアリングホイールトルクセンサ信号の
値が、所定の限度値を越えていなければ、この処理の再
開されるまでそれ以上の動作は行わない。ステアリング
ホイールトルクセンサ信号の値がこの所定限度値を越え
ていれば、ミスアラインメント事象が、ブロック３６で
記憶装置内に蓄積される。ブロック３８では、累積誤差
を記憶装置内に記憶されている累積誤差の所定限度値と
比較する。当業者には明らかなようにブロック３６の累
積誤差に対して数値フィルタリング法を実施するのがよ
い。ミスアラインメントについて間違った検出を避ける
ためにこのフィルタリング法を多数のトリガ事象（例え
ば、点火サイクル）について実施するのがよい。加うる
に、誤差値の特性、例えば、大きさ、増加率又は符号
（正又は負）を他の車両状態信号、例えば、ステアリン
グホイールトルク、車両速度又は横加速度という観点か
ら分析し、それにより、自動車の技術者によって後で利
用可能にするために記憶装置に記憶されるべき一層精緻
な診断情報を提供するのがよい。もし累積誤差が所定の
限度値よりも大きければ、ブロック４０においてミスア
ラインメント状態が存在していることが認識される。こ
れが起こると、或る指標、例えば指示器による指標が提
示される。
ラインメント検出装置の作動を示す機能的ブロック図
（フローチャート）が示されている。本発明の方法は、
或る事象の発生で開始され、かかる事象としては、点火
装置をオンにした状態で或る期間が経過したこと、又
は、或る期間にわたってステアリングホイールトルク信
号の変化が無かったことが挙げられる。ブロック３０で
は、論理回路は、車両が実質的に直進状態で運転されて
いるか否かに関するデータを収集する。車両が直進状態
で走行しているか否かを示すレベルＩＩＩステアリング
ホイール角度推定値（level III Steering Wheel Angle
Estimate ：ＳＷＡｅｓｔ）が生成される。ブロック３
２では、車両が直進状態で走行している場合、レベルＩ
ＩＩＳＷＡｅｓｔ値をレベルＩＩＩステアリングホイー
ル角度の理想値と比較する。もしＳＷＡｅｓｔが実質的
にステアリングホイール角度の理想的な直線運動値に一
致していなければ、この処理が再開されるまでにそれ以
上の動作は行わない。もしＳＷＡｅｓｔがステアリング
ホイール角度の理想的な直線運動値に実質的に一致して
いれば、ステアリングホイールトルクを分析する。ブロ
ック３４では、ステアリングホイールトルクセンサ信号
を分析してこれが記憶装置に記憶されているステアリン
グホイールトルクセンサ信号の所定の限度値を越えてい
るか否かを判定する。ステアリングホイールトルクセン
サ信号の所定の限度値は、車両の直進走行時、トルクを
ステアリングホイールのところにもたらすのに相当多大
な又はいやになるほど大きな運転手の労力が必要なほど
の値である。ステアリングホイールトルクセンサ信号の
値が、所定の限度値を越えていなければ、この処理の再
開されるまでそれ以上の動作は行わない。ステアリング
ホイールトルクセンサ信号の値がこの所定限度値を越え
ていれば、ミスアラインメント事象が、ブロック３６で
記憶装置内に蓄積される。ブロック３８では、累積誤差
を記憶装置内に記憶されている累積誤差の所定限度値と
比較する。当業者には明らかなようにブロック３６の累
積誤差に対して数値フィルタリング法を実施するのがよ
い。ミスアラインメントについて間違った検出を避ける
ためにこのフィルタリング法を多数のトリガ事象（例え
ば、点火サイクル）について実施するのがよい。加うる
に、誤差値の特性、例えば、大きさ、増加率又は符号
（正又は負）を他の車両状態信号、例えば、ステアリン
グホイールトルク、車両速度又は横加速度という観点か
ら分析し、それにより、自動車の技術者によって後で利
用可能にするために記憶装置に記憶されるべき一層精緻
な診断情報を提供するのがよい。もし累積誤差が所定の
限度値よりも大きければ、ブロック４０においてミスア
ラインメント状態が存在していることが認識される。こ
れが起こると、或る指標、例えば指示器による指標が提
示される。
【００１８】次に、図３を参照すると、以下の説明は、
ステアリングホイール角度及びステアリング比に基づい
ている。論理回路は、車両の直線運動中、所定の閾値で
車両のステアリングホイール角度を推定することができ
る。
ステアリングホイール角度及びステアリング比に基づい
ている。論理回路は、車両の直線運動中、所定の閾値で
車両のステアリングホイール角度を推定することができ
る。
【００１９】中心探索アルゴリズム（center find algo
rithm）の機能は、車両を直線に沿って走行させる角度
に対するステアリングホイール角度を推定することにあ
る。この推定は、以下の関係式から得ることができる。 ステアリングホイール角度＝ステアリング比×δf×５７．２９５ ・・・（式１） 上式において、δfは、前輪タイヤの操舵角の平均値で
ある。
rithm）の機能は、車両を直線に沿って走行させる角度
に対するステアリングホイール角度を推定することにあ
る。この推定は、以下の関係式から得ることができる。 ステアリングホイール角度＝ステアリング比×δf×５７．２９５ ・・・（式１） 上式において、δfは、前輪タイヤの操舵角の平均値で
ある。
【００２０】上式中のステアリング比は、経験的に得ら
れたデータから作成され又は自動車製造業者の原仕様か
ら導き出されたマップを表している。互いに異なる操舵
装置を備えた種々の車両についての特定のデータは様々
である場合がある。もしステアリング比が既知であり又
はヨーレート、車両速度及び横加速度の値からδｆを求
めてかなり良好な近似が行われると、結果的にこれら動
的値が得られるようにする車両ステアリングホイール角
度の正確な推定値を得ることができる。
れたデータから作成され又は自動車製造業者の原仕様か
ら導き出されたマップを表している。互いに異なる操舵
装置を備えた種々の車両についての特定のデータは様々
である場合がある。もしステアリング比が既知であり又
はヨーレート、車両速度及び横加速度の値からδｆを求
めてかなり良好な近似が行われると、結果的にこれら動
的値が得られるようにする車両ステアリングホイール角
度の正確な推定値を得ることができる。
【００２１】例えば、前輪タイヤの操舵角δｆの平均値
を以下の式から計算することができる。 δf＝ｒ／ｕ×（Ｌ＋Ｋus／ｇ×ｕ2）・・・（式２） 上式において、ｒ＝車両のヨーレート（ｒａｄ／ｓ）、
ｕ＝車両の長手方向速度（１秒当たりのｍ）、Ｌ＝ホイ
ールベース（ｍ）、Ｋｕｓ／ｇ＝車両のアンダステア係
数（ｇ＝重力加速度）であり、ステアリング比について
のマップを用いると、式１を用いてステアリングホイー
ル角度の推定値を求めることができる。したがって、ス
テアリング比のばらつきを車両速度及びステアリングホ
イール角度（又は、これに対応した前輪タイヤ操舵角の
平均値）の関数として定量化することができる。
を以下の式から計算することができる。 δf＝ｒ／ｕ×（Ｌ＋Ｋus／ｇ×ｕ2）・・・（式２） 上式において、ｒ＝車両のヨーレート（ｒａｄ／ｓ）、
ｕ＝車両の長手方向速度（１秒当たりのｍ）、Ｌ＝ホイ
ールベース（ｍ）、Ｋｕｓ／ｇ＝車両のアンダステア係
数（ｇ＝重力加速度）であり、ステアリング比について
のマップを用いると、式１を用いてステアリングホイー
ル角度の推定値を求めることができる。したがって、ス
テアリング比のばらつきを車両速度及びステアリングホ
イール角度（又は、これに対応した前輪タイヤ操舵角の
平均値）の関数として定量化することができる。
【００２２】これらばらつきを定量化するため、車両に
ついて試験を行って、ヨーレート、車両速度、横加速度
及びステアリングホイール角度を測定する。次に、ヨー
レート、車両速度及び他の車両パラメータを式２に代入
して前輪タイヤ操舵角の平均値δfについて解を求め
る。最後に、ステアリングホイール角度を測定し、式１
を用いてステアリング比について解くことができる。
ついて試験を行って、ヨーレート、車両速度、横加速度
及びステアリングホイール角度を測定する。次に、ヨー
レート、車両速度及び他の車両パラメータを式２に代入
して前輪タイヤ操舵角の平均値δfについて解を求め
る。最後に、ステアリングホイール角度を測定し、式１
を用いてステアリング比について解くことができる。
【００２３】 ステアリング比＝ステアリングホイール角度測定値／δf・・・（式３） 種々の測定されたステアリングホイール角度位置に相当
するステアリング比についての表を作成することができ
るということに注目されたい。１つの特定のステアリン
グホイール角度のところでのステアリング比の代表的な
プロットが図３に示されている。
するステアリング比についての表を作成することができ
るということに注目されたい。１つの特定のステアリン
グホイール角度のところでのステアリング比の代表的な
プロットが図３に示されている。
【００２４】ステアリング比と車両速度の非線形の関係
を線形方程式で近似させることができる。したがって、
ステアリング比を以下の線形方程式で表すことができ
る。 ステアリング比＝ｍ×車両速度＋ｂ・・・（式４） 上式において、ｍ及びｂはそれぞれ、図３のステアリン
グ比と車両速度の関係を表す直線４９の勾配及び直線当
てはめ４８のｙ切片である。
を線形方程式で近似させることができる。したがって、
ステアリング比を以下の線形方程式で表すことができ
る。 ステアリング比＝ｍ×車両速度＋ｂ・・・（式４） 上式において、ｍ及びｂはそれぞれ、図３のステアリン
グ比と車両速度の関係を表す直線４９の勾配及び直線当
てはめ４８のｙ切片である。
【００２５】この関係は、すべてのステアリングホイー
ル角度について実験的に定量化される。一例として、車
両のヨーレート、車両速度及びステアリングホイール角
度の測定値を、最も左側の操舵走行位置（レフトロッ
ク）から最も右側の操舵走行位置（ライトロック）まで
２０°刻みで測定し、その結果、約１，０００°の角変
位について約５０のデータポイントが得られることにな
る。次に、各データランにつき、平均前輪タイヤ操舵角
δfを計算し、式３に代入してステアリング比について
解く。図４は、ステアリング比を幾つかのステアリング
ホイール角度について車両速度の関数として表してい
る。図４で分かるように、直線のパターン５０が、大き
なステアリングホイール角度から小さなステアリングホ
イール角度に進むと現れ始める。プロットで分かるよう
に各直線について独特な勾配及びｙ切片が存在し、これ
らをこれらと対応関係にある前輪タイヤ操舵角と併せて
作表することができる。これらの変数を表にした後、勾
配、ｙ切片及びこれらの対応の前輪タイヤ操舵角につい
ての約５０のデータポイントを得ることができる。次
に、勾配及びｙ切片データポイントをこれらと対応関係
にある前輪タイヤ操舵角に対してプロットすることがで
きる。前輪タイヤ操舵角の関数としてのｙ切片の値の代
表的なプロットが、図５に示されている。
ル角度について実験的に定量化される。一例として、車
両のヨーレート、車両速度及びステアリングホイール角
度の測定値を、最も左側の操舵走行位置（レフトロッ
ク）から最も右側の操舵走行位置（ライトロック）まで
２０°刻みで測定し、その結果、約１，０００°の角変
位について約５０のデータポイントが得られることにな
る。次に、各データランにつき、平均前輪タイヤ操舵角
δfを計算し、式３に代入してステアリング比について
解く。図４は、ステアリング比を幾つかのステアリング
ホイール角度について車両速度の関数として表してい
る。図４で分かるように、直線のパターン５０が、大き
なステアリングホイール角度から小さなステアリングホ
イール角度に進むと現れ始める。プロットで分かるよう
に各直線について独特な勾配及びｙ切片が存在し、これ
らをこれらと対応関係にある前輪タイヤ操舵角と併せて
作表することができる。これらの変数を表にした後、勾
配、ｙ切片及びこれらの対応の前輪タイヤ操舵角につい
ての約５０のデータポイントを得ることができる。次
に、勾配及びｙ切片データポイントをこれらと対応関係
にある前輪タイヤ操舵角に対してプロットすることがで
きる。前輪タイヤ操舵角の関数としてのｙ切片の値の代
表的なプロットが、図５に示されている。
【００２６】ｙ切片及び勾配のばらつきをタイヤ操舵角
の関数として定量化するため、ｙ切片及び勾配データに
２次多項式を当てはめる。ｙ切片とタイヤ操舵角との関
係についての多項式による当てはめ状態が図４に示され
ている。ｙ切片及び勾配についての曲線当てはめを以下
の多項式で表すことができる。 ｂ＝ａ1δf 2＋ａ2δf＋ａ3・・・（式５） ｍ＝ｃ1δf 2＋ｃ2δf＋ｃ3・・・（式６） 上式において、ｂ、ｍはそれぞれ、図４のステアリング
比曲線に当てはめられるｙ切片、直線の勾配である。曲
線の当てはめアルゴリズムを用いると、係数ａi及びｃi
を把握することができる。この場合、それ自体ステアリ
ング比δｆ の２次関数であるｍの勾配及びｂのｙ切片
をもつ速度の１次関数でステアリング比を表すことがで
きる。ヨーレート及び車両速度が分かれば、δfを式２
から計算できるということを思い起こされたい。
の関数として定量化するため、ｙ切片及び勾配データに
２次多項式を当てはめる。ｙ切片とタイヤ操舵角との関
係についての多項式による当てはめ状態が図４に示され
ている。ｙ切片及び勾配についての曲線当てはめを以下
の多項式で表すことができる。 ｂ＝ａ1δf 2＋ａ2δf＋ａ3・・・（式５） ｍ＝ｃ1δf 2＋ｃ2δf＋ｃ3・・・（式６） 上式において、ｂ、ｍはそれぞれ、図４のステアリング
比曲線に当てはめられるｙ切片、直線の勾配である。曲
線の当てはめアルゴリズムを用いると、係数ａi及びｃi
を把握することができる。この場合、それ自体ステアリ
ング比δｆ の２次関数であるｍの勾配及びｂのｙ切片
をもつ速度の１次関数でステアリング比を表すことがで
きる。ヨーレート及び車両速度が分かれば、δfを式２
から計算できるということを思い起こされたい。
【００２７】要約すると、ヨーレート及び車両速度が与
えられると、δfを式２から計算することができる。δf
が既知であれば、ｂ及びｍを式５，６から計算すること
ができ、この場合、係数ａi，ｃiは実験的又は特定のデ
ータから分かっている。次に、以下の方程式からステア
リング比を計算することができる。 ステアリング比＝ｍ×車両速度＋ｂ・・・（式７） 上式は、図４に示された直線当てはめ群を表している。
ステアリング比を計算したからには、式１を用いてステ
アリングホイール角度を推定することができる。すなわ
ち、 ステアリングホイール角度の推定値（ＳＷＡｅｓｔ）＝ ステアリング比×δf×５７．２９５・・・（式８） 上述の理論的説明を利用すると式５，６の多項式係数を
把握することができる。特定の車両形態についてこれら
の係数がいったん分かれば、車両のステアリングホイー
ル角度を車両速度及びヨーレートから非常に正確に推定
することができる。これは、図２で言及したレベルＩＩ
Ｉステアリングホイール推定値（レベルＩＩＩＳＷＡｅ
ｓｔ）に該当する。
えられると、δfを式２から計算することができる。δf
が既知であれば、ｂ及びｍを式５，６から計算すること
ができ、この場合、係数ａi，ｃiは実験的又は特定のデ
ータから分かっている。次に、以下の方程式からステア
リング比を計算することができる。 ステアリング比＝ｍ×車両速度＋ｂ・・・（式７） 上式は、図４に示された直線当てはめ群を表している。
ステアリング比を計算したからには、式１を用いてステ
アリングホイール角度を推定することができる。すなわ
ち、 ステアリングホイール角度の推定値（ＳＷＡｅｓｔ）＝ ステアリング比×δf×５７．２９５・・・（式８） 上述の理論的説明を利用すると式５，６の多項式係数を
把握することができる。特定の車両形態についてこれら
の係数がいったん分かれば、車両のステアリングホイー
ル角度を車両速度及びヨーレートから非常に正確に推定
することができる。これは、図２で言及したレベルＩＩ
Ｉステアリングホイール推定値（レベルＩＩＩＳＷＡｅ
ｓｔ）に該当する。
【００２８】作動中、直線運動（ＳＷＡｓｔｒａｉｇｈ
ｔ−ｌｉｎｅ ）を表す履歴的ステアリングホイール角
度値を車両１０の作動中に維持し又は車両仕様から推定
し、記憶装置１６に記憶するのがよい。次に、レベルＩ
ＩＩステアリングホイール推定値（ＳＷＡｅｓｔ）を論
理回路１４によって記憶装置１６内に記憶されている直
線ステアリングホイール角度（ＳＷＡｓｔｒａｉｇｈｔ
−ｌｉｎｅ）と比較する。もしＳＷＡｅｓｔがＳＷＡｓ
ｔｒａｉｇｈｔ−ｌｉｎｅに実質的に等しければ、車両
は、直進状態で走行していると考えることができる。車
両が直進状態で走行していると判定されると、論理回路
１４は、ステアリングホイールトルク信号２２を分析す
る。ステアリングホイールトルク２２が実質的に０より
も大きいと、運転手は直進しようとしてトルクをステア
リングホイールに加えており、車両１０にミスアライン
メント状態が生じているかもしれない。累積ミスアライ
ンメント状態が所定限度を越えるまでミスアラインメン
ト状態を記憶装置１６内に記録する。累積ミスアライン
メント状態が所定限度を越えると、ミスアラインメント
状態が存在していることになる。すると、論理回路は、
指示器２８により運転手に信号を出し、情報を記憶装置
１６に記憶して診断のために使用し、又は車両が独立作
動式電動操舵装置を有していれば、ステアードホイール
のうち一方又は両方のアラインメント状態を調節するこ
とができる。
ｔ−ｌｉｎｅ ）を表す履歴的ステアリングホイール角
度値を車両１０の作動中に維持し又は車両仕様から推定
し、記憶装置１６に記憶するのがよい。次に、レベルＩ
ＩＩステアリングホイール推定値（ＳＷＡｅｓｔ）を論
理回路１４によって記憶装置１６内に記憶されている直
線ステアリングホイール角度（ＳＷＡｓｔｒａｉｇｈｔ
−ｌｉｎｅ）と比較する。もしＳＷＡｅｓｔがＳＷＡｓ
ｔｒａｉｇｈｔ−ｌｉｎｅに実質的に等しければ、車両
は、直進状態で走行していると考えることができる。車
両が直進状態で走行していると判定されると、論理回路
１４は、ステアリングホイールトルク信号２２を分析す
る。ステアリングホイールトルク２２が実質的に０より
も大きいと、運転手は直進しようとしてトルクをステア
リングホイールに加えており、車両１０にミスアライン
メント状態が生じているかもしれない。累積ミスアライ
ンメント状態が所定限度を越えるまでミスアラインメン
ト状態を記憶装置１６内に記録する。累積ミスアライン
メント状態が所定限度を越えると、ミスアラインメント
状態が存在していることになる。すると、論理回路は、
指示器２８により運転手に信号を出し、情報を記憶装置
１６に記憶して診断のために使用し、又は車両が独立作
動式電動操舵装置を有していれば、ステアードホイール
のうち一方又は両方のアラインメント状態を調節するこ
とができる。
【００２９】本発明の特定の実施形態を開示したが、当
業者には多くの改造例及び変形例が想到されよう。した
がって、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等
範囲に基づいて定められる。
業者には多くの改造例及び変形例が想到されよう。した
がって、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等
範囲に基づいて定められる。
【００３０】操舵装置の分野における当業者は上述の詳
細な説明並びに図面及び特許請求の範囲の記載から理解
できるように、特許請求の範囲に記載された本発明の範
囲から逸脱することなく本発明の好ましい実施形態につ
いての設計変更例及び改造例を想到できる。
細な説明並びに図面及び特許請求の範囲の記載から理解
できるように、特許請求の範囲に記載された本発明の範
囲から逸脱することなく本発明の好ましい実施形態につ
いての設計変更例及び改造例を想到できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のミスアラインメント検出装置のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】直線運転方法及びステアリングホイールトルク
センサを利用する本発明のミスアラインメント検出装置
のフローチャートである。
センサを利用する本発明のミスアラインメント検出装置
のフローチャートである。
【図３】特定のステアリングホイール角度でのステアリ
ングホイール比を車両速度の関数としてプロットした図
である。
ングホイール比を車両速度の関数としてプロットした図
である。
【図４】幾つかのステアリングホイール角度についてス
テアリングホイール比を車両速度の関数としてプロット
した図である。
テアリングホイール比を車両速度の関数としてプロット
した図である。
【図５】本発明のミスアラインメント検出装置について
ミスアラインメント検出装置のｙ切片を前輪タイヤ操舵
角度の関数としてプロットした図である。
ミスアラインメント検出装置のｙ切片を前輪タイヤ操舵
角度の関数としてプロットした図である。
１０ 自動車 １２ ミスアラインメント検出装置
───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 ベロウズ アシュラフィ アメリカ合衆国 ミシガン州 48126 デ ィアボーン ヘザー ドライヴ 5101 ア パートメント ジェイ−215 アパートメ ント ＃ジェイ−215 Ｆターム(参考） 3D032 CC50 DA03 DA15 DA19 DA24 DA28 DA33 DC04 DC07 DC08 DC11 DC33 GG01
Claims (2)
- 【請求項１】 操舵装置のミスアラインメント検出装置
であって、 ステアリングホイールにかかる操舵トルクを表すステア
リングホイールトルク信号を生成させるステアリングホ
イールトルクセンサと、 少なくとも１つの所定のステアリングホイール角度値及
び少なくとも１つの所定のステアリングホイールトルク
値を記憶することができる記憶装置と、 前記ステアリングホイールトルクセンサ及び前記記憶装
置に接続された論理回路とを有し、 前記論理回路は、ステアリングホイール角度推定値を生
成させることができ、前記論理回路は、更に、前記ステ
アリングホイール角度推定値と前記少なくとも１つの所
定のステアリングホイール角度値を比較することがで
き、前記論理回路は更に、前記ステアリングホイールト
ルク信号と前記少なくとも１つの所定のステアリングホ
イールトルク値を比較することができる、 ことを特徴とするミスアラインメント検出装置。 - 【請求項２】 自動車の操舵装置のミスアラインメント
を検出する方法であって、 ステアリングホイール角度推定値を求めるステップと、 前記ステアリングホイール角度推定値とステアリングホ
イール角度限度値を比較するステップと、 自動車のステアリングホイールトルクを検出するステッ
プと、 前記ステアリングホイールトルクとステアリングホイー
ルトルク限度値を比較するステップと、 前記ステアリングホイール角度推定値が前記ステアリン
グホイール角度限度値よりも大きく且つ前記ステアリン
グホイールトルクが前記ステアリングホイールトルク限
度値よりも大きい場合、ミスアラインメントの存在を指
示するステップと、 を有することを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/742,194 US6574539B1 (en) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | Steering wheel torque-based detection of misalignment of a vehicle's steering system |
| US09/742194 | 2000-12-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002225740A true JP2002225740A (ja) | 2002-08-14 |
| JP4015848B2 JP4015848B2 (ja) | 2007-11-28 |
Family
ID=24983849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001385916A Expired - Fee Related JP4015848B2 (ja) | 2000-12-20 | 2001-12-19 | ステアリングホイールのトルクを利用した車両の操舵装置のミスアラインメント検出装置及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6574539B1 (ja) |
| JP (1) | JP4015848B2 (ja) |
| DE (1) | DE10161619A1 (ja) |
| GB (1) | GB2370260B (ja) |
Cited By (2)
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| WO2007043694A1 (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Nsk Ltd. | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
| KR100774669B1 (ko) | 2006-09-18 | 2007-11-08 | 현대자동차주식회사 | 차량 차선유지 보조장치의 조향각 센서 오차 보정을 위한자동 측정방법 |
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