JP2003002223A - 車両の操舵装置 - Google Patents

車両の操舵装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】ステアバイワイヤシステムを採用した車両にお
いて、過負荷防止のために操舵用アクチュエータの出力
の上限値を制限する時に、ドライバーが違和感を感じる
ことなく操縦性能が低下するのを防止できる車両の操舵
装置を提供する。 【解決手段】操作部材1を車輪4に機械的に連結するこ
となく、その操作部材1の回転に応じて駆動される操舵
用アクチュエータ2の動きに応じて舵角を変化させる。
その操作部材1を直進位置に復帰させる方向に作用する
操作用アクチュエータ19の発生反力の大きさを、予め
設定した制限条件に従った操舵用アクチュエータ2の出
力の制限程度が大きくなると大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるステアバ
イワイヤシステムを採用した車両の操舵装置に関する。 【0002】 【従来の技術】ステアバイワイヤシステムを採用した車
両においては、ステアリングホイールを模した操作部材
を車輪に機械的に連結することなく、その操作部材の回
転に応じて駆動される操舵用アクチュエータの動きを、
その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達して
いる。そのため、車輪と路面との間の摩擦に基づく操舵
抵抗やセルフアライニングトルクは、その操作部材には
伝達されない。 【0003】そこで、その操作部材を直進位置に戻す方
向の反力を作用させる操作用アクチュエータを設けるこ
とで、ステアリングホイールが車輪に機械的に連結され
た通常の車両と同様に、ドライバーに操舵フィーリング
を与え、また、操作部材を直進位置に復帰させている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ステアバイワイヤシス
テムを採用した車両において、据え切り操舵を連続して
行ったり、スラローム走行や急操舵を頻繁に行う場合、
操舵用アクチュエータの負荷が増大し、また、操舵用ア
クチュエータの電力制御用スイッチング素子等の電子部
品の発熱量が増大する。そこで、通常の車両の電動パワ
ーステアリング装置における操舵補助力発生用モータの
過負荷防止対策と同様に、操舵用アクチュエータの連続
駆動時間や通電電流の積算値等の負荷に対応する変量が
設定値に至ったならば、その操舵用アクチュエータの出
力の上限値を制限することが考えられる。 【0005】しかし、ステアバイワイヤシステムを採用
した車両においては、操舵用アクチュエータの出力を過
負荷防止のために制限しても、車輪と操作部材とは機械
的に連結されていないので、操作部材の操作は制限され
ない。そのため、操作部材の操作に対する車両の舵角変
化の応答性が低下し、円滑な操舵を行うことができず車
両の操縦性能が低下する。また、その応答性の低下原因
である操舵用アクチュエータの出力制限をドライバーが
把握するのは困難であるため、ドライバーは違和感を感
じる。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明の車両の操舵装置
は、操作部材と、その操作部材の回転に応じて駆動され
る操舵用アクチュエータと、その操作部材を車輪に機械
的に連結することなく、その操舵用アクチュエータの動
きに応じて舵角が変化するように、その動きを車輪に伝
達する機構と、その操舵用アクチュエータの出力の上限
値を、予め設定した制限条件に従って制限する手段と、
その操作部材を直進位置に復帰させる方向に作用する反
力を発生可能な操作用アクチュエータと、その操舵用ア
クチュエータの出力の上限値の制限程度と、その反力の
大きさとの間の予め定められた対応関係を記憶する手段
と、その対応関係に基づき、その制限程度に応じて反力
の大きさが変化するように、その操作用アクチュエータ
を制御する手段とを備える。本発明の構成によれば、過
負荷防止のために操舵用アクチュエータの出力の上限値
が制限される時、操作用アクチュエータの発生反力が大
きくなるので、操作部材の操作に対する車輪の舵角変化
の応答性が低下するのを防止できる。 【0007】 【発明の実施の形態】図1に示す車両の操舵装置は、ス
テアリングホイールを模した操作部材1と、その操作部
材1の回転に応じて駆動される操舵用アクチュエータ2
と、その操作部材1を車輪4に機械的に連結することな
く、その操舵用アクチュエータ2の動きに応じて舵角が
変化するように、その動きを車輪4に伝達するステアリ
ングギヤ3と、その操作部材1を直進位置に復帰させる
方向に作用する反力を発生可能な操作用アクチュエータ
19とを備える。 【0008】その操舵用アクチュエータ2は、例えば公
知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成でき
る。そのステアリングギヤ3は、その操舵用アクチュエ
ータ2の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド
7の直線運動に変換する例えばボールねじ機構等の運動
変換機構により構成されている。そのステアリングロッ
ド7の動きがタイロッド8とナックルアーム9を介して
車輪4に伝達され、その車輪4のトー角が変化する。そ
のステアリングギヤ3は、公知のものを用いることがで
き、操舵用アクチュエータ2の動きを舵角が変化するよ
うに車輪4に伝達できれば構成は限定されない。なお、
操舵用アクチュエータ2が駆動されていない状態では、
車輪4はセルフアライニングトルクにより直進位置に復
帰できるようにホイールアラインメントが設定されてい
る。 【0009】その操作部材1は、車体側により回転可能
に支持される回転シャフト10に連結されている。その
回転シャフト10に操作用アクチュエータ19の出力シ
ャフトが一体化されている。その操作用アクチュエータ
19はブラシレスモータ等の電動モータにより構成でき
る。 【0010】その操作部材1の直進位置からの回転量を
求める手段として、その操作部材1の直進位置からの回
転角度δhを検出する角度センサ11が設けられてい
る。車両の舵角δを検出する手段として、ステアリング
ロッド7の作動量を検出するポテンショメータにより構
成される舵角センサ13が設けられている。車速Vを検
出する速度センサ14が設けられている。その角度セン
サ11、舵角センサ13、速度センサ14は、コンピュ
ータにより構成される制御装置20に接続されている。
また、その制御装置20に、操舵用アクチュエータ2の
電流値を検出する電流検出センサ25と、操作用アクチ
ュエータ19の電流値を検出する電流検出センサ26と
が接続されている。 【0011】その制御装置20は、駆動回路22を介し
て操舵用アクチュエータ2を制御する。例えば、その操
作部材1の回転角度δhと車速Vと目標舵角との間の関
係を予め定めて記憶し、その目標舵角と検出した舵角δ
との偏差をなくすように駆動回路22を介して操舵用ア
クチュエータ2の駆動信号を出力する。その回転角度δ
hと車速Vと目標舵角との間の関係は、車速Vが大きく
なる程に回転角度δhに対応する目標舵角を小さくする
ことで、低速での旋回性能の向上と高速での走行安定性
とを図ることができる。なお、このような操舵用アクチ
ュエータ2の制御方法は特に限定されず、操作部材1の
回転に応じて操舵用アクチュエータ2が駆動されるもの
であれば良く、例えば、車両のヨーレートセンサを設
け、操作部材1の回転角度δhと目標ヨーレートとの間
の関係を予め定めて記憶し、検出ヨーレートと目標ヨー
レートとの偏差をなくすように駆動回路22を介して操
舵用アクチュエータ2の駆動信号を出力してもよい。 【0012】その制御装置20は、その操舵用アクチュ
エータ2の出力の上限値の予め設定した制限条件を記憶
し、その制限条件に従って操舵用アクチュエータ2の出
力の上限値を制限する。その制限条件は、操舵用アクチ
ュエータ2の負荷に対応する変量が設定値に至ったなら
ば充足するものとされる。本実施形態では、その負荷に
対応する変量として操舵用アクチュエータ2の通電電流
の積算値を電流検出センサ25の検出値に基づき制御装
置20が演算する。図2に示すように、その積算値が予
め定めた第1設定値eに至って制限条件が充足されるこ
とにより、操舵用アクチュエータ2の出力に対応する指
示電流の上限値を最大値Imaxから最小値Iminま
で低減することが開始され、その上限値と積算値との関
係が制御装置20に記憶される。その積算値が予め定め
た第2設定値fに至った時に、その上限値は最小値Im
inになるものとされている。 【0013】その制御装置20は、操作部材1の車両直
進位置からの回転角度δhと反力の大きさとの間の予め
定められた対応関係として、図3に示す関係を記憶す
る。その図3は、その回転角度δhと反力に対応する操
作用アクチュエータ19の目標電流I* との関係の一例
を示し、回転角度δhと目標電流I* は操作部材1が直
進位置よりも左右一方に位置する時は正、左右他方に位
置する時は負とされ、直進位置近傍において操作部材1
の遊びを確保するために回転角度δhの大きさが設定値
(図示例では10度)以下では目標電流I* を零にし、
その設定値を超えると回転角度δhの大きさの増減に目
標電流I* が比例して増減するものとされている。その
記憶した回転角度δhと目標電流I* との間の対応関係
に基づき制御装置20により操作用アクチュエータ19
を制御することで、求めた回転角度δhに対応する反力
が発生する。 【0014】その制御装置20は、その操舵用アクチュ
エータ2の出力の上限値の制限程度と、上記操作用アク
チュエータ19により発生する反力の大きさとの間の予
め定められた対応関係を記憶し、その対応関係に基づ
き、その制限程度に応じて反力の大きさが変化するよう
に、その操作用アクチュエータ19を制御する。例え
ば、その操舵用アクチュエータ2の出力が制限されてい
ない状態、すなわち、その上限値が最大値Imaxであ
って、図2において操舵用アクチュエータ2の通電電流
の積算値が第1設定値eに至るまでは、図3において実
線Eで示す関係に従って回転角度δhに応じた反力が発
生する。また、操舵用アクチュエータ2の通電電流の積
算値が第2設定値fに至り、その上限値が最小値Imi
nである時は、図3において二点鎖線Fで示す関係に従
って回転角度δhに応じた反力が発生し、その上限値が
最大値Imaxから最小値Iminまで低減する途中や
最小値Iminから最大値Imaxまで増大させる途中
の値である時は、その値に応じて定められた図3におい
て一点鎖線Gで示す関係に従って回転角度δhに応じた
反力が発生するものとされている。これにより、その操
舵用アクチュエータ2の出力に対応する指示電流の上限
値の制限程度が大きい程に、操作部材1の回転角度δh
に対する目標電流I* の増加割合が大きくなって反力が
大きくされる。すなわち、操作部材1の回転角度δh
と、上限値に応じた操作用アクチュエータ19の目標電
流I* との間の関係を制御装置20は記憶する。 【0015】上記制御装置20による操作用アクチュエ
ータ19の制御手順を図4のフローチャートを参照して
説明する。まず、操作部材1の回転角度δhと、電流検
出センサ26により検出した操作用アクチュエータ19
の通電電流Iの値を読み込み(ステップ101)、その
回転角度δhと、操舵用アクチュエータ2の指示電流の
上限値とに対応する操作用アクチュエータ19の目標電
流I* を、その回転角度δhと上限値に応じた目標電流
* との間の記憶した関係に基づき演算する(ステップ
102)。その目標電流I* と操作用アクチュエータ1
9の通電電流Iとの偏差をなくすように駆動回路23を
介して操作用アクチュエータ19の駆動信号を出力し
(ステップ103)、ステップ101に戻る。 【0016】上記構成によれば、過負荷防止のために操
舵用アクチュエータ2の出力の上限値が制限される時、
操作用アクチュエータ19の発生反力が大きくなる。ま
た、操舵用アクチュエータ2の出力の上限値を制限する
程に操作用アクチュエータ19の発生反力が大きくな
る。これにより、操舵用アクチュエータ2の出力の上限
値が制限される時に、操作部材1の操作に対する舵角変
化の応答性が低下するのを防止できる。 【0017】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えば、反力の大きさは操作部材の回転角度に応じて変化
するものに限定されず、操作部材の回転速度や回転加速
度といった他の運転条件に応じて変化してもよいし、ま
た、その反力は一定であってもよい。さらに、操作用ア
クチュエータにより反力だけでなく、操作部材を直進位
置に復帰させる方向と反対方向に作用する復帰抵抗力を
作用させるようにし、その復帰抵抗力の大きさを操舵用
アクチュエータの出力の上限値の制限程度に対応させて
変化させてもよい。また、操舵用アクチュエータの出力
の上限値の制限条件は、操舵用アクチュエータの過負荷
を防止できるように定められているものであればよく、
例えば、操舵用アクチュエータの連続駆動時間が設定値
になった時に設定された低減速度でその上限値を低減す
るようにしてもよいし、温度センサにより検出した操舵
用アクチュエータの雰囲気温度が低い程に制限条件を緩
和するようにしてもよい。 【0018】 【発明の効果】本発明によれば、ステアバイワイヤシス
テムを採用した車両において、過負荷防止のために操舵
用アクチュエータの出力の上限値を制限する時に、ドラ
イバーが違和感を感じることなく操縦性能が低下するの
を防止できる車両の操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施形態の車両の操舵装置の構成説明
図 【図2】本発明の実施形態の車両の操舵装置における操
舵用アクチュエータの通電電流積算値と指示電流上限値
との関係の一例を示す図 【図3】本発明の実施形態の車両の操舵装置における操
作部材の回転角度と操作用アクチュエータの目標電流と
の関係の一例を示す図 【図4】本発明の実施形態の車両の操舵装置における操
作用アクチュエータの制御手順を示すフローチャート 【符号の説明】 1 操作部材 2 操舵用アクチュエータ 3 ステアリングギヤ 4 車輪 19 操作用アクチュエータ 20 制御装置

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】操作部材と、その操作部材の回転に応じて
    駆動される操舵用アクチュエータと、その操作部材を車
    輪に機械的に連結することなく、その操舵用アクチュエ
    ータの動きに応じて舵角が変化するように、その動きを
    車輪に伝達する機構と、その操舵用アクチュエータの出
    力の上限値を、予め設定した制限条件に従って制限する
    手段と、その操作部材を直進位置に復帰させる方向に作
    用する反力を発生可能な操作用アクチュエータと、その
    操舵用アクチュエータの出力の上限値の制限程度と、そ
    の反力の大きさとの間の予め定められた対応関係を記憶
    する手段と、その対応関係に基づき、その制限程度に応
    じて反力の大きさが変化するように、その操作用アクチ
    ュエータを制御する手段とを備える車両の操舵装置。
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