JP2003182619A - 車両の操舵装置 - Google Patents
車両の操舵装置Info
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- JP2003182619A JP2003182619A JP2001389789A JP2001389789A JP2003182619A JP 2003182619 A JP2003182619 A JP 2003182619A JP 2001389789 A JP2001389789 A JP 2001389789A JP 2001389789 A JP2001389789 A JP 2001389789A JP 2003182619 A JP2003182619 A JP 2003182619A
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】アクチュエータにより操作部材の操作反力を付
与する際にドライバーに路面状況を把握させ、且つ、車
両運転条件に適した操作反力の付与による操縦性能の向
上を図ることができる車両の操舵装置を提供する。 【解決手段】操舵用アクチュエータ２の動きを舵角変化
が生じるように車輪４に伝達する。操作部材１の操作量
と車輪４の転舵量との比が変化するように操舵用アクチ
ュエータ２は制御される。操作部材１の中立位置復帰方
向へ作用する操作用アクチュエータ１９の発生操作反力
は、車両運転条件に応じて変化する。車両運転条件に相
関する操作反力目標値と、路面反力の変動量に対応する
値に相関する付加反力との和に対応する操作反力を発生
するように、操作用アクチュエータ１９が制御可能とさ
れている。
与する際にドライバーに路面状況を把握させ、且つ、車
両運転条件に適した操作反力の付与による操縦性能の向
上を図ることができる車両の操舵装置を提供する。 【解決手段】操舵用アクチュエータ２の動きを舵角変化
が生じるように車輪４に伝達する。操作部材１の操作量
と車輪４の転舵量との比が変化するように操舵用アクチ
ュエータ２は制御される。操作部材１の中立位置復帰方
向へ作用する操作用アクチュエータ１９の発生操作反力
は、車両運転条件に応じて変化する。車両運転条件に相
関する操作反力目標値と、路面反力の変動量に対応する
値に相関する付加反力との和に対応する操作反力を発生
するように、操作用アクチュエータ１９が制御可能とさ
れている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータの
制御により車両の操舵特性を変更可能な車両の操舵装置
に関する。
制御により車両の操舵特性を変更可能な車両の操舵装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】操作部材の操作に応じた操舵用アクチュ
エータの動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際
に、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させ
ることで操舵特性を変更可能な車両の操舵装置が提案さ
れている。そのような操舵装置として、操作部材を車輪
に機械的に連結しない所謂ステアバイワイヤシステムを
採用したものと機械的に連結したものとがある。ステア
バイワイヤシステムを採用した操舵装置においては、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、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、そ
の伝達に際して操舵用アクチュエータを制御することで
操作量と転舵量との比を変更している。また、操作部材
を車輪に機械的に連結した操舵装置においては、ステア
リングホイールの操作に応じた入力シャフトの回転を出
力シャフトに遊星ギヤ機構等の伝達比可変機構を介して
伝達し、その伝達に際して遊星ギヤ機構を構成するリン
グギヤ等を駆動する操舵用アクチュエータを制御するこ
とで操作量と転舵量との比を変更している。
エータの動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際
に、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させ
ることで操舵特性を変更可能な車両の操舵装置が提案さ
れている。そのような操舵装置として、操作部材を車輪
に機械的に連結しない所謂ステアバイワイヤシステムを
採用したものと機械的に連結したものとがある。ステア
バイワイヤシステムを採用した操舵装置においては、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、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、そ
の伝達に際して操舵用アクチュエータを制御することで
操作量と転舵量との比を変更している。また、操作部材
を車輪に機械的に連結した操舵装置においては、ステア
リングホイールの操作に応じた入力シャフトの回転を出
力シャフトに遊星ギヤ機構等の伝達比可変機構を介して
伝達し、その伝達に際して遊星ギヤ機構を構成するリン
グギヤ等を駆動する操舵用アクチュエータを制御するこ
とで操作量と転舵量との比を変更している。
【０００３】ステアバイワイヤシステムを採用した操舵
装置においては、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操作部材に伝達され
ない。また、ステアリングホイールと車輪とが伝達比可
変機構を介して機械的に連結されている操舵装置におい
ては、その操舵抵抗やセルフアライニングトルクは操作
部材の操作量に対応しない。そのため、ドライバーに適
正な操舵フィーリングを与える手段が必要になる。
装置においては、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操作部材に伝達され
ない。また、ステアリングホイールと車輪とが伝達比可
変機構を介して機械的に連結されている操舵装置におい
ては、その操舵抵抗やセルフアライニングトルクは操作
部材の操作量に対応しない。そのため、ドライバーに適
正な操舵フィーリングを与える手段が必要になる。
【０００４】そこで、その操作部材を中立位置へ復帰さ
せる方向に作用する反力を発生する操作用アクチュエー
タを設け、ドライバーに操舵フィーリングを与えてい
る。すなわち、車輪に路面側から作用する路面反力に対
応する値を求め、その路面反力に対応する操作反力が発
生するように操作用アクチュエータを制御している（特
開平１０−２１７９８８）。
せる方向に作用する反力を発生する操作用アクチュエー
タを設け、ドライバーに操舵フィーリングを与えてい
る。すなわち、車輪に路面側から作用する路面反力に対
応する値を求め、その路面反力に対応する操作反力が発
生するように操作用アクチュエータを制御している（特
開平１０−２１７９８８）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、操作用アクチ
ュエータの操作反力を路面反力にのみ対応させた場合、
車両運転条件を操作反力に直接的に反映させることがで
きないため、操縦性能の向上を十分に図ることができな
いという問題がある。
ュエータの操作反力を路面反力にのみ対応させた場合、
車両運転条件を操作反力に直接的に反映させることがで
きないため、操縦性能の向上を十分に図ることができな
いという問題がある。
【０００６】また、操作用アクチュエータにより付与さ
れる操作反力を、舵角のような車両運転条件に応じて設
定することが提案されている。しかし、操作反力を車両
運転条件にのみ対応させた場合、悪路における凹凸、障
害物、突起、段差の存在により路面から車輪に作用する
路面反力の変動を操作反力に反映させることができな
い。そのため、ドライバーが路面状況を把握できないと
いう問題がある。
れる操作反力を、舵角のような車両運転条件に応じて設
定することが提案されている。しかし、操作反力を車両
運転条件にのみ対応させた場合、悪路における凹凸、障
害物、突起、段差の存在により路面から車輪に作用する
路面反力の変動を操作反力に反映させることができな
い。そのため、ドライバーが路面状況を把握できないと
いう問題がある。
【０００７】本発明は、上記課題を解決することのでき
る車両の操舵装置を提供することを目的とする。
る車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、操作部材と、
その操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュ
エータと、その操舵用アクチュエータの動きを舵角変化
が生じるように車輪に伝達する機構と、その操作部材の
中立位置復帰方向へ作用する操作反力を発生する操作用
アクチュエータと、その操舵用アクチュエータと操作用
アクチュエータの制御系とを備え、その操舵用アクチュ
エータは、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比が変
化するように制御可能とされ、その操作用アクチュエー
タは、操作反力が車両運転条件に応じて変化するように
制御可能とされている車両の操舵装置において、車両運
転条件に相関する操作反力目標値を求める手段と、その
車輪に路面側から作用する路面反力の変動量に対応する
値を求める手段と、その路面反力の変動量に対応する値
に相関する付加反力を求める手段とが設けられ、その求
めた操作反力目標値と付加反力との和に対応する操作反
力を発生するように、前記操作用アクチュエータが制御
可能とされていることを特徴とする。
その操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュ
エータと、その操舵用アクチュエータの動きを舵角変化
が生じるように車輪に伝達する機構と、その操作部材の
中立位置復帰方向へ作用する操作反力を発生する操作用
アクチュエータと、その操舵用アクチュエータと操作用
アクチュエータの制御系とを備え、その操舵用アクチュ
エータは、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比が変
化するように制御可能とされ、その操作用アクチュエー
タは、操作反力が車両運転条件に応じて変化するように
制御可能とされている車両の操舵装置において、車両運
転条件に相関する操作反力目標値を求める手段と、その
車輪に路面側から作用する路面反力の変動量に対応する
値を求める手段と、その路面反力の変動量に対応する値
に相関する付加反力を求める手段とが設けられ、その求
めた操作反力目標値と付加反力との和に対応する操作反
力を発生するように、前記操作用アクチュエータが制御
可能とされていることを特徴とする。
【０００９】この構成によれば、操作用アクチュエータ
が発生する操作反力は、車両運転条件に相関する操作反
力目標値と、路面反力の変動量に対応する値に相関する
付加反力との和に対応する。これにより、操作反力を路
面反力の変動に応じて変動させてドライバーに路面状況
を把握させることができ、且つ、車両運転条件を直接的
に反映した操作反力を付与できる。
が発生する操作反力は、車両運転条件に相関する操作反
力目標値と、路面反力の変動量に対応する値に相関する
付加反力との和に対応する。これにより、操作反力を路
面反力の変動に応じて変動させてドライバーに路面状況
を把握させることができ、且つ、車両運転条件を直接的
に反映した操作反力を付与できる。
【００１０】その付加反力の大きさは、その操作反力目
標値の大きさよりも小さくなるように設定されるのが好
ましい。これにより、操作反力に対する路面反力の変動
の影響が過大になるのを防止し、車両運転条件を反映し
た操作反力を付与できる。
標値の大きさよりも小さくなるように設定されるのが好
ましい。これにより、操作反力に対する路面反力の変動
の影響が過大になるのを防止し、車両運転条件を反映し
た操作反力を付与できる。
【００１１】その車輪に路面側から作用する路面反力の
変動量に対応する値として、その車輪と車体との間のサ
スペンションを構成する吸振部材の振幅が求められるの
が好ましい。これにより、付加反力はサスペンションを
構成する吸振部材の振幅に相関するので、路面の凹凸を
確実に操作反力に反映することができる。
変動量に対応する値として、その車輪と車体との間のサ
スペンションを構成する吸振部材の振幅が求められるの
が好ましい。これにより、付加反力はサスペンションを
構成する吸振部材の振幅に相関するので、路面の凹凸を
確実に操作反力に反映することができる。
【００１２】その車輪に路面側から作用する路面反力の
変動量に対応する値として、その車輪の車軸に作用する
設定周波数範囲内の軸力の変動量が求められるのが好ま
しい。これにより、車輪の舵角変化を阻止する段差や障
害物等の存在を確実に操作反力に反映してドライバーに
認識させることができる。
変動量に対応する値として、その車輪の車軸に作用する
設定周波数範囲内の軸力の変動量が求められるのが好ま
しい。これにより、車輪の舵角変化を阻止する段差や障
害物等の存在を確実に操作反力に反映してドライバーに
認識させることができる。
【００１３】その車輪に路面側から作用する路面反力の
変動量に対応する値として、設定周波数範囲内の操舵用
アクチュエータの駆動電流の変動量が求められるのが好
ましい。これにより、簡単な構成で路面反力の変動を検
知することができる。
変動量に対応する値として、設定周波数範囲内の操舵用
アクチュエータの駆動電流の変動量が求められるのが好
ましい。これにより、簡単な構成で路面反力の変動を検
知することができる。
【００１４】その車輪の前方における路面の撮像手段
と、その路面の撮像データから路面形状を認識する手段
と、路面形状と路面反力との間の予め定められた対応関
係を記憶する手段とが設けられ、その認識された路面形
状と記憶された対応関係とから、その車輪に路面側から
作用する路面反力の変動量に対応する値が求められるの
が好ましい。これにより、車輪の前方の路面状況に応じ
た路面反力を操作反力に反映することができ、路面反力
の変動に迅速に対応できる。
と、その路面の撮像データから路面形状を認識する手段
と、路面形状と路面反力との間の予め定められた対応関
係を記憶する手段とが設けられ、その認識された路面形
状と記憶された対応関係とから、その車輪に路面側から
作用する路面反力の変動量に対応する値が求められるの
が好ましい。これにより、車輪の前方の路面状況に応じ
た路面反力を操作反力に反映することができ、路面反力
の変動に迅速に対応できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１に示す第１実施形態の車両の
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の操作に応じて駆動される操舵用ア
クチュエータ２と、その操舵用アクチュエータ２の動き
を、その操作部材１を前部左右車輪４に機械的に連結す
ることなく、舵角変化が生じるように前部左右車輪４に
伝達する機構としてステアリングギヤ３とを備える。
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の操作に応じて駆動される操舵用ア
クチュエータ２と、その操舵用アクチュエータ２の動き
を、その操作部材１を前部左右車輪４に機械的に連結す
ることなく、舵角変化が生じるように前部左右車輪４に
伝達する機構としてステアリングギヤ３とを備える。
【００１６】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ネジ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、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前部左
右車輪４に伝達できれば構成は限定されない。操舵用ア
クチュエータ２が駆動されていない状態では、前部左右
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。
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ネジ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、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前部左
右車輪４に伝達できれば構成は限定されない。操舵用ア
クチュエータ２が駆動されていない状態では、前部左右
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。
【００１７】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
は操作部材１の中立位置復帰方向へ作用する操作反力を
発生する。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。
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
は操作部材１の中立位置復帰方向へ作用する操作反力を
発生する。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。
【００１８】操作部材１の操作量として中立位置からの
操作角δｈを検出する角度センサ１１が設けられてい
る。車輪４の転舵量として舵角δを検出する舵角センサ
１３が設けられ、本実施形態では、その舵角δとして車
輪４の転舵量に対応するステアリングロッド７の移動量
を検出する。車速Ｖを検出する速度センサ１４が設けら
れている。操作部材１の操作反力に対応する操作トルク
Ｔｈとして回転シャフト１０により伝達されるトルクを
検出するトルクセンサ４４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、トルク
センサ４４は、コンピュータにより構成される制御装置
２０に接続される。その操作角δｈ、舵角δ、操作トル
クＴｈの符号は、中立位置から左右一方への操舵時は
正、左右他方への操舵時は負とされる。
操作角δｈを検出する角度センサ１１が設けられてい
る。車輪４の転舵量として舵角δを検出する舵角センサ
１３が設けられ、本実施形態では、その舵角δとして車
輪４の転舵量に対応するステアリングロッド７の移動量
を検出する。車速Ｖを検出する速度センサ１４が設けら
れている。操作部材１の操作反力に対応する操作トルク
Ｔｈとして回転シャフト１０により伝達されるトルクを
検出するトルクセンサ４４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、トルク
センサ４４は、コンピュータにより構成される制御装置
２０に接続される。その操作角δｈ、舵角δ、操作トル
クＴｈの符号は、中立位置から左右一方への操舵時は
正、左右他方への操舵時は負とされる。
【００１９】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を制御する制御系を構成する。例え
ば制御装置２０は、操作部材１の操作角δｈと車速Ｖと
目標舵角との間の予め定められた関係を記憶し、検出舵
角δと目標舵角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。
その操作角δｈと車速Ｖと目標舵角との間の関係は、例
えば車速Ｖが大きくなる程に目標舵角が小さくなるもの
とされる。これにより、操舵用アクチュエータ２の動き
を車輪４に舵角が変化するように伝達する際に、操作角
δｈと舵角δとの比を変化させることが可能とされてい
る。操作角δｈに対する舵角δの比を低車速で大きくす
ることで旋回性能を向上し、高車速で小さくすることで
走行安定性を向上できる。なお、操舵用アクチュエータ
２の制御方法は、操作角δｈと舵角δとの比が変化する
ように制御可能であれば特にこれに限定されるものでは
ない。
用アクチュエータ２を制御する制御系を構成する。例え
ば制御装置２０は、操作部材１の操作角δｈと車速Ｖと
目標舵角との間の予め定められた関係を記憶し、検出舵
角δと目標舵角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。
その操作角δｈと車速Ｖと目標舵角との間の関係は、例
えば車速Ｖが大きくなる程に目標舵角が小さくなるもの
とされる。これにより、操舵用アクチュエータ２の動き
を車輪４に舵角が変化するように伝達する際に、操作角
δｈと舵角δとの比を変化させることが可能とされてい
る。操作角δｈに対する舵角δの比を低車速で大きくす
ることで旋回性能を向上し、高車速で小さくすることで
走行安定性を向上できる。なお、操舵用アクチュエータ
２の制御方法は、操作角δｈと舵角δとの比が変化する
ように制御可能であれば特にこれに限定されるものでは
ない。
【００２０】その制御装置２０に、左右車輪４それぞれ
と車体との間のサスペンションを構成する吸振部材２１
の振幅を検出する左右変位センサ２８が接続される。例
えば、サスペンションを構成するショックアブソーバー
におけるシリンダに対する伸縮ロッドの振幅や吸振バネ
の振幅が、各変位センサ２８により、車輪４に路面側か
ら作用する路面反力の変動量に対応する値として検出さ
れる。各変位センサ２８は公知のものを用いることがで
きる。
と車体との間のサスペンションを構成する吸振部材２１
の振幅を検出する左右変位センサ２８が接続される。例
えば、サスペンションを構成するショックアブソーバー
におけるシリンダに対する伸縮ロッドの振幅や吸振バネ
の振幅が、各変位センサ２８により、車輪４に路面側か
ら作用する路面反力の変動量に対応する値として検出さ
れる。各変位センサ２８は公知のものを用いることがで
きる。
【００２１】制御装置２０は、操作反力が車両運転条件
に応じて変化するように駆動回路２３を介して操作用ア
クチュエータ１９を制御する制御系を構成し、その操作
角δｈに相関する操作反力目標値として目標操作トルク
Ｔｈ* を求める。本実施形態では、その運転条件は操作
角δｈとされ、操作反力は操作角δｈの増減に応じて増
減する。例えば図２に示す操作角δｈと目標操作トルク
Ｔｈ* との関係が制御装置２０に記憶され、その記憶し
た関係と検出操作角δｈとから制御装置２０は目標操作
トルクＴｈ* を求める。なお、車両運転条件は操作角δ
ｈに限定されず、例えば操作角δｈと車速Ｖとに目標操
作トルクＴｈ* が相関するようにしてもよく、車両運転
条件に応じて操作反力が変化することでドライバーに適
正な操作反力を付与できればよい。
に応じて変化するように駆動回路２３を介して操作用ア
クチュエータ１９を制御する制御系を構成し、その操作
角δｈに相関する操作反力目標値として目標操作トルク
Ｔｈ* を求める。本実施形態では、その運転条件は操作
角δｈとされ、操作反力は操作角δｈの増減に応じて増
減する。例えば図２に示す操作角δｈと目標操作トルク
Ｔｈ* との関係が制御装置２０に記憶され、その記憶し
た関係と検出操作角δｈとから制御装置２０は目標操作
トルクＴｈ* を求める。なお、車両運転条件は操作角δ
ｈに限定されず、例えば操作角δｈと車速Ｖとに目標操
作トルクＴｈ* が相関するようにしてもよく、車両運転
条件に応じて操作反力が変化することでドライバーに適
正な操作反力を付与できればよい。
【００２２】制御装置２０は、路面反力の変動量に対応
する値に相関する付加反力として、左右変位センサ２８
により検出した吸振部材２１の変位に比例する付加トル
クＴｄを求める。操作用アクチュエータ１９は、目標操
作トルクＴｈ* と付加トルクＴｄとの和に対応する操作
反力を発生するように制御可能とされている。
する値に相関する付加反力として、左右変位センサ２８
により検出した吸振部材２１の変位に比例する付加トル
クＴｄを求める。操作用アクチュエータ１９は、目標操
作トルクＴｈ* と付加トルクＴｄとの和に対応する操作
反力を発生するように制御可能とされている。
【００２３】その付加トルクＴｄの大きさは目標操作ト
ルクＴｈ* の大きさよりも小さくなるように設定され、
目標操作トルクＴｈ* の大きさの例えば数％程度になる
ように設定される。例えば図３において、左車輪４側の
サスペンションの吸振部材２１の変位δＬが一点鎖線で
示すように変化し、右車輪４側のサスペンションの吸振
部材の変位δＲが二点鎖線で示すように変化する場合、
図４に示すように付加トルクＴｄは両変位の和（δＬ＋
δＲ）に比例するものとされる。その付加トルクＴｄと
両変位の和（δＬ＋δＲ）との比例関係が制御装置２０
に記憶され、その関係と検出変位δＬ、δＲとから付加
トルクＴｄが演算される。
ルクＴｈ* の大きさよりも小さくなるように設定され、
目標操作トルクＴｈ* の大きさの例えば数％程度になる
ように設定される。例えば図３において、左車輪４側の
サスペンションの吸振部材２１の変位δＬが一点鎖線で
示すように変化し、右車輪４側のサスペンションの吸振
部材の変位δＲが二点鎖線で示すように変化する場合、
図４に示すように付加トルクＴｄは両変位の和（δＬ＋
δＲ）に比例するものとされる。その付加トルクＴｄと
両変位の和（δＬ＋δＲ）との比例関係が制御装置２０
に記憶され、その関係と検出変位δＬ、δＲとから付加
トルクＴｄが演算される。
【００２４】図５のフローチャートを参照して制御装置
２０による操舵用アクチュエータ２と操作用アクチュエ
ータ１９の制御手順を説明する。まず、各センサによる
検出値を読み込み（ステップＳ１）、検出車速Ｖと検出
操作角δｈに対する舵角目標値δ* を記憶した関係に基
づき演算し（ステップＳ２）、その舵角目標値δ* と検
出舵角δとの偏差を低減するように操舵用アクチュエー
タ２を制御する（ステップＳ３）。また、操作角δｈに
相関する目標操作トルクＴｈ* を演算し（ステップＳ
４）、付加トルクＴｄを演算し（ステップＳ５）、その
目標操作トルクＴｈ* と付加トルクＴｄとの和と検出操
作トルクＴｈとの偏差を低減するように操作用アクチュ
エータ１９を制御する（ステップＳ６）。そして制御を
終了するか否かを判断し（ステップＳ７）、終了しない
場合はステップＳ１に戻る。
２０による操舵用アクチュエータ２と操作用アクチュエ
ータ１９の制御手順を説明する。まず、各センサによる
検出値を読み込み（ステップＳ１）、検出車速Ｖと検出
操作角δｈに対する舵角目標値δ* を記憶した関係に基
づき演算し（ステップＳ２）、その舵角目標値δ* と検
出舵角δとの偏差を低減するように操舵用アクチュエー
タ２を制御する（ステップＳ３）。また、操作角δｈに
相関する目標操作トルクＴｈ* を演算し（ステップＳ
４）、付加トルクＴｄを演算し（ステップＳ５）、その
目標操作トルクＴｈ* と付加トルクＴｄとの和と検出操
作トルクＴｈとの偏差を低減するように操作用アクチュ
エータ１９を制御する（ステップＳ６）。そして制御を
終了するか否かを判断し（ステップＳ７）、終了しない
場合はステップＳ１に戻る。
【００２５】上記第１実施形態によれば、操作用アクチ
ュエータ１９の発生する操作反力は、操作角δｈに相関
する目標操作トルクＴｈ* と、路面反力の変動量に対応
する吸振部材２１の振幅に相関する付加トルクＴｄとの
和に対応する。これにより、操作反力を路面反力の変動
に応じて変動させてドライバーに路面状況を把握させる
ことができ、且つ、操作角δｈを直接的に反映した操作
反力を付与できる。また、その付加トルクＴｄの大きさ
は目標操作トルクＴｈ* の大きさよりも小さくなるよう
に設定されるので、操作反力に対する路面反力の変動の
影響が過大になるのを防止し、車両運転条件を反映した
操作反力を付与できる。さらに、その付加トルクＴｄは
サスペンションを構成する吸振部材２１の振幅に相関す
るので、路面の凹凸を確実に操作反力に反映することが
できる。
ュエータ１９の発生する操作反力は、操作角δｈに相関
する目標操作トルクＴｈ* と、路面反力の変動量に対応
する吸振部材２１の振幅に相関する付加トルクＴｄとの
和に対応する。これにより、操作反力を路面反力の変動
に応じて変動させてドライバーに路面状況を把握させる
ことができ、且つ、操作角δｈを直接的に反映した操作
反力を付与できる。また、その付加トルクＴｄの大きさ
は目標操作トルクＴｈ* の大きさよりも小さくなるよう
に設定されるので、操作反力に対する路面反力の変動の
影響が過大になるのを防止し、車両運転条件を反映した
操作反力を付与できる。さらに、その付加トルクＴｄは
サスペンションを構成する吸振部材２１の振幅に相関す
るので、路面の凹凸を確実に操作反力に反映することが
できる。
【００２６】図６は本発明の第２実施形態の車両の操舵
装置を示す。第１実施形態との相違は、車輪４に路面側
から作用する路面反力の変動量に対応する値として、吸
振部材２１の振幅に代えて、車輪４の車軸に作用する設
定周波数範囲内の軸力の変動量が求められる。すなわ
ち、第１実施形態の左右変位センサ２８に代えて、左右
車輪４それぞれの車軸に作用する軸力を検出する左右軸
力センサ２８′がバンドパスフィルター２９を介して制
御装置２０に接続される。各軸力センサ２８′は公知の
ものを用いることができる。制御装置２０は、路面反力
の変動量に対応する値に相関する付加反力として、左右
軸力センサ２８′とバンドパスフィルター２９を介して
入力される設定周波数範囲内の軸力の変動に比例する付
加トルクＴｄを求める。例えば、左車輪４の車軸に作用
する設定周波数範囲内の軸力ｆＬの設定値からの偏差Δ
ｆＬと、右車輪４の車軸に作用する設定周波数範囲内の
軸力ｆＲの設定値からの偏差ΔｆＲの和（ΔｆＬ＋Δｆ
Ｒ）に、付加トルクＴｄは比例するものとされる。その
軸力の設定値は、平坦な路面を走行する時に車輪４に作
用する軸力に対応するように定めればよい。その設定周
波数範囲は、高周波振動を除去するように設定すればよ
く、例えば５ＨＺ〜５０ＨＺ程度とされる。他は第１実
施形態と同様で、同一部分は同一符号で示す。この第２
実施形態によれば、車輪４の舵角変化を阻止する段差や
障害物等の存在を確実に操作反力に反映してドライバー
に認識させることができる。
装置を示す。第１実施形態との相違は、車輪４に路面側
から作用する路面反力の変動量に対応する値として、吸
振部材２１の振幅に代えて、車輪４の車軸に作用する設
定周波数範囲内の軸力の変動量が求められる。すなわ
ち、第１実施形態の左右変位センサ２８に代えて、左右
車輪４それぞれの車軸に作用する軸力を検出する左右軸
力センサ２８′がバンドパスフィルター２９を介して制
御装置２０に接続される。各軸力センサ２８′は公知の
ものを用いることができる。制御装置２０は、路面反力
の変動量に対応する値に相関する付加反力として、左右
軸力センサ２８′とバンドパスフィルター２９を介して
入力される設定周波数範囲内の軸力の変動に比例する付
加トルクＴｄを求める。例えば、左車輪４の車軸に作用
する設定周波数範囲内の軸力ｆＬの設定値からの偏差Δ
ｆＬと、右車輪４の車軸に作用する設定周波数範囲内の
軸力ｆＲの設定値からの偏差ΔｆＲの和（ΔｆＬ＋Δｆ
Ｒ）に、付加トルクＴｄは比例するものとされる。その
軸力の設定値は、平坦な路面を走行する時に車輪４に作
用する軸力に対応するように定めればよい。その設定周
波数範囲は、高周波振動を除去するように設定すればよ
く、例えば５ＨＺ〜５０ＨＺ程度とされる。他は第１実
施形態と同様で、同一部分は同一符号で示す。この第２
実施形態によれば、車輪４の舵角変化を阻止する段差や
障害物等の存在を確実に操作反力に反映してドライバー
に認識させることができる。
【００２７】図７は本発明の第３実施形態の車両の操舵
装置を示す。第１実施形態との相違は、車輪４に路面側
から作用する路面反力の変動量に対応する値として、吸
振部材２１の振幅に代えて、設定周波数範囲内の操舵用
アクチュエータ２の駆動電流の変動量が求められる。そ
のため、第１実施形態の左右変位センサ２８に代えて、
操舵用アクチュエータ２の駆動電流を検出する電流セン
サ２８″がバンドパスフィルター２９を介して制御装置
２０に接続される。制御装置２０は、路面反力の変動量
に対応する値に相関する付加反力として、例えば電流セ
ンサ２８″から入力される設定周波数範囲内の駆動電流
Ｉの設定値からの偏差に比例する付加トルクＴｄを求め
る。その駆動電流の設定値は、平坦な路面を走行する時
における駆動電流に対応するように定めればよい。その
設定周波数範囲は、第２実施形態と同様に高周波振動を
除去するように設定すればよい。他は第１実施形態と同
様で、同一部分は同一符号で示す。この第３実施形態に
よれば、簡単な構成で路面反力の変動を検知して操作反
力に反映させることができる。
装置を示す。第１実施形態との相違は、車輪４に路面側
から作用する路面反力の変動量に対応する値として、吸
振部材２１の振幅に代えて、設定周波数範囲内の操舵用
アクチュエータ２の駆動電流の変動量が求められる。そ
のため、第１実施形態の左右変位センサ２８に代えて、
操舵用アクチュエータ２の駆動電流を検出する電流セン
サ２８″がバンドパスフィルター２９を介して制御装置
２０に接続される。制御装置２０は、路面反力の変動量
に対応する値に相関する付加反力として、例えば電流セ
ンサ２８″から入力される設定周波数範囲内の駆動電流
Ｉの設定値からの偏差に比例する付加トルクＴｄを求め
る。その駆動電流の設定値は、平坦な路面を走行する時
における駆動電流に対応するように定めればよい。その
設定周波数範囲は、第２実施形態と同様に高周波振動を
除去するように設定すればよい。他は第１実施形態と同
様で、同一部分は同一符号で示す。この第３実施形態に
よれば、簡単な構成で路面反力の変動を検知して操作反
力に反映させることができる。
【００２８】図８は本発明の第４実施形態の車両の操舵
装置を示す。第１実施形態との相違は、第１実施形態の
左右変位センサ２８に代えて、左右車輪４それぞれの前
方における路面の撮像手段として左右路面監視カメラ３
０が車両に取り付けられ、各カメラ３０は制御装置２０
に接続される。制御装置２０は、各カメラ３０から送ら
れる路面の撮像データから路面形状を認識する画像処理
機能を有する。また、制御装置２０は、路面形状と路面
反力との間の予め定められた対応関係を記憶する。例え
ば、認識した路面形状を表す段差の高さ寸法や窪みの深
さ寸法、車速Ｖや舵角δ等の路面反力に影響を及ぼす値
と、路面反力との対応関係を表すデータを実験により求
め、その対応関係をテーブルや式の形で表したものを路
面形状と路面反力との対応関係として記憶すればよい。
制御装置２０は、第１実施形態の吸振部材２１の振幅に
代えて、その認識した路面形状と記憶した対応関係とか
ら、車輪４に路面側から作用する路面反力の変動量に対
応する値を平坦な路面を走行する時における値を基準と
して求める。その車輪４に路面側から作用する路面反力
の変動量に対応する値から付加反力として付加トルクＴ
ｄを求める。他は第１実施形態と同様で、同一部分は同
一符号で示す。この第４実施形態によれば、車輪４の前
方の路面状況に応じた路面反力を操作反力に反映するこ
とができ、路面反力の変動に迅速に対応できる。
装置を示す。第１実施形態との相違は、第１実施形態の
左右変位センサ２８に代えて、左右車輪４それぞれの前
方における路面の撮像手段として左右路面監視カメラ３
０が車両に取り付けられ、各カメラ３０は制御装置２０
に接続される。制御装置２０は、各カメラ３０から送ら
れる路面の撮像データから路面形状を認識する画像処理
機能を有する。また、制御装置２０は、路面形状と路面
反力との間の予め定められた対応関係を記憶する。例え
ば、認識した路面形状を表す段差の高さ寸法や窪みの深
さ寸法、車速Ｖや舵角δ等の路面反力に影響を及ぼす値
と、路面反力との対応関係を表すデータを実験により求
め、その対応関係をテーブルや式の形で表したものを路
面形状と路面反力との対応関係として記憶すればよい。
制御装置２０は、第１実施形態の吸振部材２１の振幅に
代えて、その認識した路面形状と記憶した対応関係とか
ら、車輪４に路面側から作用する路面反力の変動量に対
応する値を平坦な路面を走行する時における値を基準と
して求める。その車輪４に路面側から作用する路面反力
の変動量に対応する値から付加反力として付加トルクＴ
ｄを求める。他は第１実施形態と同様で、同一部分は同
一符号で示す。この第４実施形態によれば、車輪４の前
方の路面状況に応じた路面反力を操作反力に反映するこ
とができ、路面反力の変動に迅速に対応できる。
【００２９】本発明は上記各実施形態に限定されない。
例えば図９の変形例に示すように、操作部材であるステ
アリングホイールＨが車輪（図示省略）に機械的に連結
され、且つ、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を
変化させることができる操舵装置１０１に本発明を適用
してもよい。そのステアリングホイールＨの操作に応じ
た入力シャフト１０２の回転は、回転伝達機構１３０に
より出力シャフト１１１に伝達され、その出力シャフト
１１１の回転が車輪に舵角が変化するようにステアリン
グギヤ（図示省略）により伝達される。そのステアリン
グギヤはラックピニオン式ステアリングギヤやボールス
クリュー式ステアリングギヤ等の公知のものを用いるこ
とができる。その回転伝達機構１３０の構成要素をモー
タ（操舵用アクチュエータ）１３９により駆動すること
で、そのモータ１３９の動きが車輪に舵角が変化するよ
うに伝達される。その入力シャフト１０２と出力シャフ
ト１１１は互いに同軸心に隙間を介して配置され、ベア
リング１０７、１０８、１１２、１１３を介してハウジ
ング１１０により支持されている。その回転伝達機構１
３０は、本変形例では遊星ギヤ機構とされ、サンギヤ１
３１とリングギヤ１３２とに噛み合う遊星ギヤ１３３を
キャリア１３４により保持する。そのサンギヤ１３１
は、入力シャフト１０２の端部に同行回転するように連
結されている。そのキャリア１３４は、出力シャフト１
１１に同行回転するように連結されている。そのリング
ギヤ１３２は、入力シャフト１０２を囲むホルダー１３
６にボルト３６２を介して固定されている。そのホルダ
ー１３６は、入力シャフト１０２を囲むようにハウジン
グ１１０に固定された筒状部材１３５によりベアリング
１０９を介して支持されている。そのホルダー１３６の
外周にウォームホイール１３７が同行回転するように嵌
め合わされている。そのウォームホイール１３７に噛み
合うウォーム１３８がハウジング１１０により支持され
ている。そのウォーム１３８がハウジング１１０に取り
付けられたモータ１３９により駆動される。そのステア
リングホイールＨの操作反力に対応する操作トルクとし
て入力シャフト１０２により伝達されるトルクを検出す
るトルクセンサ１４４が設けられている。また、そのス
テアリングホイールＨの中立位置復帰方向へ作用する操
作反力を発生する操作用アクチュエータ１１９が設けら
れている。そのモータ１３９と操作用アクチュエータ１
１９の制御によって転舵制御および操作反力制御を行う
ことができる。
例えば図９の変形例に示すように、操作部材であるステ
アリングホイールＨが車輪（図示省略）に機械的に連結
され、且つ、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を
変化させることができる操舵装置１０１に本発明を適用
してもよい。そのステアリングホイールＨの操作に応じ
た入力シャフト１０２の回転は、回転伝達機構１３０に
より出力シャフト１１１に伝達され、その出力シャフト
１１１の回転が車輪に舵角が変化するようにステアリン
グギヤ（図示省略）により伝達される。そのステアリン
グギヤはラックピニオン式ステアリングギヤやボールス
クリュー式ステアリングギヤ等の公知のものを用いるこ
とができる。その回転伝達機構１３０の構成要素をモー
タ（操舵用アクチュエータ）１３９により駆動すること
で、そのモータ１３９の動きが車輪に舵角が変化するよ
うに伝達される。その入力シャフト１０２と出力シャフ
ト１１１は互いに同軸心に隙間を介して配置され、ベア
リング１０７、１０８、１１２、１１３を介してハウジ
ング１１０により支持されている。その回転伝達機構１
３０は、本変形例では遊星ギヤ機構とされ、サンギヤ１
３１とリングギヤ１３２とに噛み合う遊星ギヤ１３３を
キャリア１３４により保持する。そのサンギヤ１３１
は、入力シャフト１０２の端部に同行回転するように連
結されている。そのキャリア１３４は、出力シャフト１
１１に同行回転するように連結されている。そのリング
ギヤ１３２は、入力シャフト１０２を囲むホルダー１３
６にボルト３６２を介して固定されている。そのホルダ
ー１３６は、入力シャフト１０２を囲むようにハウジン
グ１１０に固定された筒状部材１３５によりベアリング
１０９を介して支持されている。そのホルダー１３６の
外周にウォームホイール１３７が同行回転するように嵌
め合わされている。そのウォームホイール１３７に噛み
合うウォーム１３８がハウジング１１０により支持され
ている。そのウォーム１３８がハウジング１１０に取り
付けられたモータ１３９により駆動される。そのステア
リングホイールＨの操作反力に対応する操作トルクとし
て入力シャフト１０２により伝達されるトルクを検出す
るトルクセンサ１４４が設けられている。また、そのス
テアリングホイールＨの中立位置復帰方向へ作用する操
作反力を発生する操作用アクチュエータ１１９が設けら
れている。そのモータ１３９と操作用アクチュエータ１
１９の制御によって転舵制御および操作反力制御を行う
ことができる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、アクチュエータにより
操作部材の操作反力を付与する際にドライバーに路面状
況を把握させ、且つ、車両運転条件に適した操作反力の
付与による操縦性能の向上を図ることができる車両の操
舵装置を提供できる。
操作部材の操作反力を付与する際にドライバーに路面状
況を把握させ、且つ、車両運転条件に適した操作反力の
付与による操縦性能の向上を図ることができる車両の操
舵装置を提供できる。
【図１】本発明の第１実施形態の車両の操舵装置の構成
説明図
説明図
【図２】本発明の第１実施形態の車両の操舵装置におけ
る操作角と目標操作トルクとの関係を示す図
る操作角と目標操作トルクとの関係を示す図
【図３】本発明の第１実施形態の車両の操舵装置におけ
るサスペンションの吸振部材の変位と時間との関係を示
す図
るサスペンションの吸振部材の変位と時間との関係を示
す図
【図４】本発明の第１実施形態の車両の操舵装置におけ
る付加反力と時間との関係を示す図
る付加反力と時間との関係を示す図
【図５】本発明の第１実施形態の車両の操舵装置におけ
る制御装置による操舵用アクチュエータと操作用アクチ
ュエータの制御手順を示すフローチャート
る制御装置による操舵用アクチュエータと操作用アクチ
ュエータの制御手順を示すフローチャート
【図６】本発明の第２実施形態の車両の操舵装置の構成
説明図
説明図
【図７】本発明の第３実施形態の車両の操舵装置の構成
説明図
説明図
【図８】本発明の第４実施形態の車両の操舵装置の構成
説明図
説明図
【図９】本発明の変形例の車両の操舵装置の構成説明図
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、１１９ 操作用アクチュエータ
２０ 制御装置
２１ 吸振部材
２８ 変位センサ
２８′ 軸力センサ
２８″ 電流センサ
３０ カメラ
１３９ モータ
Ｈ ステアリングホイール
─────────────────────────────────────────────────────
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 121:00 Ｂ６２Ｄ 121:00
Ｆターム(参考） 3D032 CC08 DA03 DA15 DA16 DA23
DA64 EB05 EB12 EC23
3D033 CA13 CA16 CA17 CA20 CA28
CA29
Claims (6)
- 【請求項１】操作部材と、その操作部材の操作に応じて
駆動される操舵用アクチュエータと、その操舵用アクチ
ュエータの動きを舵角変化が生じるように車輪に伝達す
る機構と、その操作部材の中立位置復帰方向へ作用する
操作反力を発生する操作用アクチュエータと、その操舵
用アクチュエータと操作用アクチュエータの制御系とを
備え、その操舵用アクチュエータは、操作部材の操作量
と車輪の転舵量との比が変化するように制御可能とさ
れ、その操作用アクチュエータは、操作反力が車両運転
条件に応じて変化するように制御可能とされている車両
の操舵装置において、車両運転条件に相関する操作反力
目標値を求める手段と、その車輪に路面側から作用する
路面反力の変動量に対応する値を求める手段と、その路
面反力の変動量に対応する値に相関する付加反力を求め
る手段とが設けられ、その求めた操作反力目標値と付加
反力との和に対応する操作反力を発生するように、前記
操作用アクチュエータが制御可能とされていることを特
徴とする車両の操舵装置。 - 【請求項２】その付加反力の大きさは、その操作反力目
標値の大きさよりも小さくなるように設定される請求項
１に記載の車両の操舵装置。 - 【請求項３】その車輪に路面側から作用する路面反力の
変動量に対応する値として、その車輪と車体との間のサ
スペンションを構成する吸振部材の振幅が求められる請
求項１または２に記載の車両の操舵装置。 - 【請求項４】その車輪に路面側から作用する路面反力の
変動量に対応する値として、その車輪の車軸に作用する
設定周波数範囲内の軸力の変動量が求められる請求項１
または２に記載の車両の操舵装置。 - 【請求項５】その車輪に路面側から作用する路面反力の
変動量に対応する値として、設定周波数範囲内の操舵用
アクチュエータの駆動電流の変動量が求められる請求項
１または２に記載の車両の操舵装置。 - 【請求項６】その車輪の前方における路面の撮像手段
と、その路面の撮像データから路面形状を認識する手段
と、路面形状と路面反力との間の予め定められた対応関
係を記憶する手段とが設けられ、その認識された路面形
状と記憶された対応関係とから、その車輪に路面側から
作用する路面反力の変動量に対応する値が求められる請
求項１または２に記載の車両の操舵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001389789A JP2003182619A (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 車両の操舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001389789A JP2003182619A (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 車両の操舵装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003182619A true JP2003182619A (ja) | 2003-07-03 |
Family
ID=27597904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001389789A Pending JP2003182619A (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 車両の操舵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003182619A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1600359A2 (en) | 2004-05-27 | 2005-11-30 | Nissan Motor Company, Limited | Vehicle steering apparatus and method |
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| JP2014113960A (ja) * | 2012-12-11 | 2014-06-26 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両の運転支援装置 |
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-
2001
- 2001-12-21 JP JP2001389789A patent/JP2003182619A/ja active Pending
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| JP4608948B2 (ja) * | 2004-05-27 | 2011-01-12 | 日産自動車株式会社 | 車両用操舵装置 |
| JP2010167802A (ja) * | 2009-01-20 | 2010-08-05 | Jtekt Corp | 車両用操舵装置 |
| JP2014113960A (ja) * | 2012-12-11 | 2014-06-26 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両の運転支援装置 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060124 |
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| A02 | Decision of refusal |
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