JP2004231085A - 操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジン始動時に、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が大きい場合に、前記操舵角及び転舵角を容易に一致させることができる操舵装置を提供する。
【解決手段】操舵装置A1は、車両のエンジン始動時に、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサ(操舵角検出手段)3と、転舵輪の転舵角を検出する転舵角センサ(転舵角検出手段)15と、操舵角センサ3で検出された操舵角と転舵角センサ15で検出された転舵角とに基づいて、前記操舵角及び転舵角を一致させるべく操舵ハンドルを回転させる際の最小操舵角を算出する最小操舵角算出手段43と、操舵ハンドルを操舵角算出手段43で算出された最小操舵角だけ回転させるように反力アクチュエータ5を駆動させる反力アクチュエータ駆動手段44とを備えて構成されている。
【選択図】 図2
【解決手段】操舵装置A1は、車両のエンジン始動時に、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサ(操舵角検出手段)3と、転舵輪の転舵角を検出する転舵角センサ(転舵角検出手段)15と、操舵角センサ3で検出された操舵角と転舵角センサ15で検出された転舵角とに基づいて、前記操舵角及び転舵角を一致させるべく操舵ハンドルを回転させる際の最小操舵角を算出する最小操舵角算出手段43と、操舵ハンドルを操舵角算出手段43で算出された最小操舵角だけ回転させるように反力アクチュエータ5を駆動させる反力アクチュエータ駆動手段44とを備えて構成されている。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の転舵輪を操舵する操舵装置に関し、詳しくは、ステア・バイ・ワイヤ方式の操舵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、車両の転舵輪を操舵する操舵装置として、運転者が操作する操舵ハンドル(ステアリングホイール)が取り付けられた操舵軸と、車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されており、転舵機構を操舵ハンドルから制御部を介して電気的に制御するように構成された、いわゆるステア・バイ・ワイヤ(Steer By Wire、以下SBWと表す)方式の操舵装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
ところで、特許文献1に開示されているような従来のSBW方式の操舵装置では、操舵ハンドルが取り付けられた操舵軸と転舵機構とが機械的に分離されているため、エンジン停止時からエンジン始動時までの間に、操舵ハンドルがエンジン停止時とは異なる操舵角に回転された場合は、エンジン始動時に操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角とが一致しない。
【0004】
そのため、従来、エンジン始動時に操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角とが一致しない場合は、運転者が操舵ハンドルと転舵輪の一方又は両方を回転(回動)させることによって、前記操舵角及び転舵角を一致させていた(例えば、特許文献2及び特許文献3参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平1−233170号公報(第3〜5頁、第2図)
【特許文献2】
特開平10−329742号公報(第3〜4頁、第1図)
【特許文献3】
特開平10−236329号公報(第2〜3頁、第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献2や特許文献3に開示されている方法では、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が大きい場合は、操舵ハンドルを回転させることにより前記角度差を解消しようとすると、運転者は操舵ハンドルを回転させる角度が大きくなるため、その操作が煩わしい又は違和感があるという問題があった。また、転舵輪を回転させることにより前記角度差を解消しようとすると、転舵輪を回動させる角度が大きくなるため、ステアリングモータの消費電力が大きくなるという問題があった。さらに、前記操舵角及び転舵角を一致させるのに時間がかかるという問題があった。
【0007】
そこで、本発明の課題は、エンジン始動時に、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が大きい場合でも、前記操舵角及び転舵角を容易に一致させることができる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】
請求項1に記載の操舵装置は、運転者が操作する操舵ハンドルが取り付けられた操舵軸と、車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されており、前記転舵機構を前記操舵ハンドルから制御部を介して電気的に制御するように構成された操舵装置であって、前記操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、前記操舵角検出手段で検出された操舵角と前記転舵角検出手段で検出された転舵角とに基づいて、前記操舵角及び転舵角を一致させるべく前記操舵ハンドルを回転させる際の最小操舵角を算出する最小操舵角算出手段と、前記操舵ハンドルを前記最小操舵角算出手段で算出された最小操舵角だけ回転させる操舵ハンドル回転手段とを備えて構成されたことを特徴とする。
【0009】
請求項1に記載の操舵装置によれば、操舵ハンドルを最小操舵角算出手段で算出された最小操舵角だけ操舵ハンドル回転手段で回転させることにより、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角とを一致させることができる。なお、最小操舵角とは、転舵角と操舵角との角度差から操舵ハンドルの不要な回転に相当する角度を演算で相殺して求めた、180deg以内の角度のことである。したがって、エンジン始動時に、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が大きい場合でも、前記操舵角及び転舵角を容易に一致させることができる。また、エンジン始動時以外でも、例えば所定の速度以下において、前記操舵角及び転舵角を一致させることも可能である。
【0010】
また、請求項2に記載の操舵装置は、運転者が操作する操舵ハンドルが取り付けられた操舵軸と、車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されており、前記転舵機構を前記操舵ハンドルから制御部を介して電気的に制御するように構成された操舵装置であって、前記操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、前記操舵角検出手段で検出された操舵角と前記転舵角検出手段で検出された転舵角とに基づいて、前記操舵角及び転舵角を一致させるべく前記転舵輪を回動させる際の最小転舵角を算出する最小転舵角算出手段と、前記転舵輪を前記最小転舵角算出手段で算出された最小転舵角だけ回動させる転舵輪回動手段とを備えて構成されたことを特徴とする。
【0011】
請求項2に記載の操舵装置によれば、転舵輪を最小転舵角算出手段で算出された最小転舵角だけ転舵輪回動手段で回動させることにより、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角とを一致させることができる。なお、最小転舵角とは、転舵角と操舵角との角度差から転舵輪の不要な回転に相当する角度を演算で相殺して求めた、180deg以内の角度のことである。したがって、エンジン始動時に、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が大きい場合でも、前記操舵角及び転舵角を容易に一致させることができる。また、エンジン始動時以外でも、例えば所定の速度以下において、前記操舵角及び転舵角を一致させることも可能である。
【0012】
また、請求項3に記載の操舵装置は、運転者が操作する操舵ハンドルが取り付けられた操舵軸と、車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されており、前記転舵機構を前記操舵ハンドルから制御部を介して電気的に制御するように構成された操舵装置であって、車両のエンジン停止時に、前記操舵ハンドルの操舵角をエンジン停止時の角度のまま固定する操舵角固定手段と、前記エンジン停止時に、前記転舵輪の転舵角をエンジン停止時の角度のまま固定する転舵角固定手段とを備えて構成されたことを特徴とする。
【0013】
請求項3に記載の操舵装置によれば、エンジン停止時から再始動時までの間、操舵角固定手段により操舵ハンドルの操舵角をエンジン停止時の角度のまま固定し、転舵角固定手段により転舵輪の転舵角をエンジン停止時の角度に固定することができるので、エンジン停止時に操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が生じることがない。したがって、エンジン始動時に、前記操舵角及び転舵角を一致させる必要がなくなる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る操舵装置の実施の形態について、適宜図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明に係る操舵装置はSBW方式の操舵装置である。
【0015】
(第1の実施の形態)
まず、第1の実施の形態に係る操舵装置A1について主に図1を参照して説明する。本実施の形態では、操舵ハンドル1を回転させることにより操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角との角度差を解消する場合について説明する。
【0016】
図1に示す操舵装置A1は、運転者が操作する操舵ハンドル1が取り付けられた操舵軸2と、車両の転舵輪W,Wを転舵させる転舵機構10とが機械的に切り離されており、操舵ハンドル1の操舵角に応じて出力される電気信号により、転舵機構10を電気的に制御するように構成されている。
【0017】
操舵軸2には、操舵ハンドル1の操舵角を検出する操舵角検出手段である操舵角センサ3が接続されている。操舵角センサ3としては例えばポテンショメータなどの公知のセンサを用いることができる。操舵角センサ3での検出結果は制御部4へ出力される。また、操舵軸2の端部は、操舵ハンドル回転手段である反力アクチュエータ5の回転軸に連結されている。この反力アクチュエータ5は、エンジン始動時に、制御部4から入力される制御信号に基づいて操舵軸2を回転させ、操舵ハンドル1の操舵角を調整するためのものである。
【0018】
転舵機構10は、ステアリングモータ11、ボールねじ機構12、ラック軸13、タイロッド14,14とから構成されており、転舵輪W、Wの転舵は、ステアリングモータ11の回転をボールねじ機構12によってラック軸13の直線運動に変換し、その直線運動をタイロッド14,14を介して転舵輪W、Wの転舵運動に変換することにより行われる。
【0019】
また、ラック軸13には、転舵角検出手段である転舵角センサ15が接続されている。この転舵角センサ15は、ラック軸13の直線運動を検出することにより、転舵輪W,Wの転舵角を検出している。転舵角センサ15での検出結果は制御部4へ出力される。転舵角センサ15としては、例えば、リニアエンコーダやポテンショメータなどの公知のセンサを用いることができる。
【0020】
制御部4は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)および所定の電気回路を備えたECU(電子制御部)から構成されており、反力アクチュエータ5及びステアリングモータ11と電気的に接続されている。この制御部4は、エンジン始動時には、操舵角センサ3から入力される操舵ハンドル1の操舵角と、転舵角センサ15から入力される転舵輪W,Wの転舵角に基づいて操舵角及び転舵角を一致させるべく反力アクチュエータ5を駆動させる。
【0021】
また、図1では図示していないが、操舵装置A1には、エンジンの始動を検出するエンジン始動検出手段が設けられており、エンジンが始動したことを制御部4へ通知することができるように構成されている。
【0022】
図2は、制御部4のブロック図である。制御部4は、運転時に、操舵角センサ3から入力された操舵ハンドル1の操舵角に基づいて転舵輪W,Wの転舵角を設定する転舵角設定手段41と、転舵角設定手段41で設定された転舵角だけ転舵輪W,Wを回動させるようにステアリングモータ11を駆動させるステアリングモータ駆動手段42とを備えている。
【0023】
また、制御部4は、エンジン始動時に、操舵角検出手段である操舵角センサ3が検出した操舵ハンドル1の操舵角と、転舵角検出手段である転舵角センサ15が検出した転舵輪W,Wの転舵角とに基づいて、操舵角及び転舵角を一致させるべく操舵ハンドル1を回転させる際の最小操舵角を算出する最小操舵角算出手段43と、操舵ハンドル1を最小操舵角算出手段43で算出された最小操舵角だけ回転させるように反力アクチュエータ5を駆動させる反力アクチュエータ駆動手段44とを備えている。
【0024】
次に、最小操舵角算出手段43において、操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを一致させるべく操舵ハンドル1を回転させる際の最小操舵角を算出する方法について、図3及び図4のフローチャートを参照して説明する。
【0025】
図3のフローチャートを参照して、まず、ステップS1で操舵角センサ3から操舵ハンドル1の操舵角a(deg)が入力される。次のステップS2では、a≧0であるかどうかを判定する。ステップS2においてa≧0と判定された場合、即ち操舵ハンドル1が右に回転していると判定された場合は、ステップS3に進む。また、ステップS2においてa<0と判定された場合、即ち操舵ハンドル1が左に回転していると判定された場合は、ステップS6に進む。
【0026】
ステップS3では、a≧360n(n=1,2,3……)であるかどうかを判定する。ステップS3において、a≧360nと判定された場合は、次のステップS4に進む。また、ステップS3において、a<360nと判定された場合は、ステップS3に戻る。
【0027】
ステップS4では、a≧360(n+1)であるかどうかを判定する。ステップS4において、a≧360(n+1)と判定された場合は、次のステップS5に進む。また、ステップS4において、a<360(n+1)と判定された場合は、ステップS3に戻る。
【0028】
ステップS5では、操舵ハンドル1の最小操舵角bが「a−360n」であると決定する。その後、ステップS9に進む。
【0029】
ステップS6では、a≧−360nであるかどうかを判定する。ステップS6において、a≧−360nと判定された場合は、次のステップS7に進む。また、ステップS7において、a<−360nと判定された場合は、ステップS6に戻る。
【0030】
ステップS7では、a≧−360(n+1)であるかどうかを判定する。ステップS7において、a≧−360(n+1)と判定された場合は、次のステップS8に進む。また、ステップS7において、a<−360(n+1)と判定された場合は、ステップS6に戻る。
【0031】
ステップS8では、操舵ハンドル1の最小操舵角bが「a+360(n+1)」であると決定する。その後、ステップS9に進む。
【0032】
以上のように、ステップS3〜ステップS5の過程、及びステップS6〜ステップS8の過程で、操舵ハンドル1の操舵角aを、−180deg≦b≦180degの範囲である最小操舵角bに置き換えることができる。
【0033】
図4のフローチャートを参照して、ステップS9では、転舵角センサ15から転舵輪W,Wの転舵角c(deg)が入力される。次のステップS10では、c≧0であるかどうかを判定する。ステップS10においてc≧0と判定された場合、即ち操舵ハンドル1が右に回転していると判定された場合は、ステップS11に進む。また、ステップS10においてc<0と判定された場合、即ち操舵ハンドル1が左に回転していると判定された場合は、ステップS14に進む。
【0034】
ステップS11では、c≧360nであるかどうかを判定する。ステップS11において、c≧360nと判定された場合は、ステップS12に進む。また、ステップS11において、c<360nと判定された場合は、ステップS11に戻る。
【0035】
ステップS12では、c≧360(n+1)であるかどうかを判定する。ステップS12において、c≧360(n+1)と判定された場合は、次のステップS13に進む。また、ステップS12において、c<360(n+1)と判定された場合は、ステップS11に戻る。
【0036】
ステップS13では、転舵輪W,Wの最小転舵角dを、「c−360n」と決定する。ステップS13の後はステップS17に進む。
【0037】
ステップS14では、c≧−360nであるかどうかを判定する。ステップS14において、c≧−360nと判定された場合は、次のステップS15に進む。また、ステップS14において、c<−360nと判定された場合は、ステップS14に戻る。
【0038】
ステップS15では、c≧−360(n+1)であるかどうかを判定する。ステップS15において、c≧−360nと判定された場合は、次のステップS16に進む。また、ステップS15において、c<−360(n+1)と判定された場合は、ステップS14に戻る。
【0039】
ステップS16では、転舵輪W,Wの最小転舵角dが「c+360(n+1)」であると決定する。ステップS16の後はステップS17に進む。
【0040】
以上のように、ステップS11〜ステップS13の過程、及びステップS14〜ステップS16の過程で、転舵輪W,Wの転舵角cを、−180deg≦d≦180degの範囲である最小転舵角dに置き換えることができる。
【0041】
ステップS17では、ステップS5又はステップS7で求めた最小操舵角bと、ステップS13又はステップS16で求めた最小転舵角dとから、操舵ハンドル1と転舵輪W,Wの角度差eを求める。
【0042】
そして、次のステップS18では、e≧180であるかどうかを判定する。ステップS18において、e≧180と判定された場合は、ステップS19に進む。また、ステップS18において、e<180と判定された場合は、ステップS20に進む。
【0043】
ステップS19では、操舵ハンドル1の目標操舵角gを、「e」と決定して、処理を終了する。また、ステップS20では、操舵ハンドル1の目標操舵角gを、「e−360」と決定して、処理を終了する。
【0044】
以上のように、ステップS18〜ステップS20の過程で、操舵ハンドル1の目標操舵角gを、−180deg≦g≦180degの範囲に決定することができる。
【0045】
なお、本実施の形態では、操舵ハンドル1を回転させることにより操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを一致させる場合について説明したが、転舵輪W,Wを回動させることにより操舵角及び転舵角を一致させる場合についても同様である。
【0046】
この場合は、図5に示すように、制御部4に、エンジン始動時に、操舵角検出手段である操舵角センサ3が検出した操舵ハンドル1の操舵角と、転舵角検出手段である転舵角センサ15が検出した転舵輪W,Wの転舵角とに基づいて、操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを一致させるべく転舵輪W,Wを回動させる際の最小転舵角を算出する最小転舵角算出手段45を設け、転舵輪W,Wを最小転舵角算出手段45で算出された最小転舵角だけ回動させるようにステアリングモータ11を駆動させればよい。なお、この場合は、ステアリングモータ11は、特許請求の範囲における「転舵輪回動手段」の役割を果たす。
【0047】
次に、本実施の形態に係る操舵装置A1における操舵ハンドル1の操舵角と、転舵輪W,Wの転舵角とを一致させる方法について、図6及び図7を参照して具体的に説明する。ここでは、図6(a)に示すように、転舵輪W,Wの転舵角が+90degであり、操舵ハンドル1の操舵角が−180degであるとする。
【0048】
図6(a)に示すような場合は、従来は、図6(b)に示すように、エンジン始動時に操舵ハンドル1の操舵角を+側に270deg回転させるか、図6(c)に示すように、転舵輪W,Wの転舵角を−側に270deg回転させることにより、操舵ハンドル1の操舵角と、転舵輪W,Wの転舵角とを一致させていた。
【0049】
このことに対して、本実施の形態に係る操舵装置A1では、図7(a)に示すように、転舵輪W,Wの転舵角「+90deg」を「−270deg」に置き換えることにより、操舵ハンドル1を−側に90deg回転させるだけで、操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを一致させることができる。
【0050】
または、図7(b)に示すように、操舵ハンドル1の操舵角「−180deg」を「+180deg」に置き換えることにより、転舵輪W,Wを+側に90deg回転させるだけで、操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを一致させることができる。
【0051】
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態に係る操舵装置A2について図8を参照して説明する。なお、以下の説明において、前記した第1の実施の形態に係る操舵装置A1と同一の部分については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【0052】
第2の実施の形態に係る操舵装置A2は、図8に示すように、反力アクチュエータ5の回転をロックする反力アクチュエータロック機構6と、ステアリングモータ11の回転をロックするステアリングモータロック機構16とが設けられており、エンジン停止時にこれらのロック機構6、16によって反力アクチュエータ5及びステアリングモータ11の回転をロック(固定)するように構成されている。
【0053】
このように構成すると、エンジン停止時から再始動時までの間、操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを、エンジン停止時の角度に固定することができるので、エンジン始動時には、操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とが不一致となることはない。なお、反力アクチュエータロック機構6は特許請求の範囲における操舵角固定手段に相当し、ステアリングモータロック機構16は特許請求の範囲における転舵角固定手段に相当する。
【0054】
(第3の実施の形態)
次に、第3の実施の形態に係る操舵装置A3について図9を参照して説明する。なお、以下の説明において、前記した第1の実施の形態に係る操舵装置A1と同一の部分については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【0055】
第3の実施の形態に係る操舵装置A3には、図9に示すように、制御部4に、エンジン停止時に操舵ハンドル1の操舵角を記憶する操舵角記憶手段46と、エンジン停止時に転舵輪W,Wの転舵角を記憶する転舵角記憶手段47とが設けられている。
【0056】
このように構成された操舵装置A3によれば、エンジン始動時に、制御部4が、反力アクチュエータ駆動手段44により反力アクチュエータ5を駆動し、操舵ハンドル1の操舵角が操舵角記憶手段46に記憶されている操舵角となるように操舵ハンドル1を回転させることにより、操舵ハンドル1の操舵角と、転舵輪W,Wの転舵角とを一致させることができる。
【0057】
または、エンジン始動時に、制御部4が、ステアリングモータ駆動手段42によりステアリングモータ11を駆動し、転舵輪W,Wの転舵角が転舵角記憶手段47に記憶されている転舵角となるように転舵輪W,Wを回動させることにより、操舵ハンドル1の操舵角と、転舵輪W,Wの転舵角とを一致させることができる。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の操舵装置によれば、操舵ハンドルを最小操舵角算出手段で算出された最小操舵角だけ操舵ハンドル回転手段で回転させることにより、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角とを一致させることができる。したがって、エンジン始動時に、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が大きい場合でも、前記操舵角及び転舵角を容易に一致させることができる。
【0059】
また、請求項2に記載の操舵装置によれば、転舵輪を最小転舵角算出手段で算出された最小転舵角だけ転舵輪回動手段で回動させることにより、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角とを一致させることができる。したがって、エンジン始動時に、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が大きい場合でも、前記操舵角及び転舵角を容易に一致させることができる。
【0060】
また、請求項3に記載の操舵装置によれば、エンジン停止時から再始動時までの間、操舵角固定手段により操舵ハンドルの操舵角をエンジン停止時の角度のまま固定し、転舵角固定手段により転舵輪の転舵角をエンジン停止時の角度に固定することができるので、エンジン停止時に操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が生じることがない。したがって、エンジン始動時に、前記操舵角及び転舵角を一致させる必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る操舵装置A1の構成図である。
【図2】制御部4のブロック図である。
【図3】最小操舵角を算出する方法について説明するためのフローチャートである。
【図4】最小操舵角を算出する方法について説明するためのフローチャートである。
【図5】第1の実施の形態に係る操舵装置A1の変形例における制御部4のブロック図である。
【図6】操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを一致させる方法を説明するための図である。
【図7】第1の実施の形態に係る操舵装置A1における操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを一致させる方法についての説明図である。
【図8】第2の実施の形態に係る操舵装置A2の構成図である。
【図9】第3の実施の形態に係る操舵装置A3の構成図である。
【符号の説明】
A1 操舵装置
1 操舵ハンドル
2 操舵軸
3 操舵角センサ
4 制御部
41 転舵角設定手段
42 ステアリングモータ駆動手段
43 最小操舵角算出手段
44 反力アクチュエータ駆動手段
5 反力アクチュエータ
10 転舵機構
11 ステアリングモータ
12 ボールねじ機構
13 ラック軸
14 タイロッド
15 転舵角センサ
W 転舵輪
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の転舵輪を操舵する操舵装置に関し、詳しくは、ステア・バイ・ワイヤ方式の操舵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、車両の転舵輪を操舵する操舵装置として、運転者が操作する操舵ハンドル(ステアリングホイール)が取り付けられた操舵軸と、車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されており、転舵機構を操舵ハンドルから制御部を介して電気的に制御するように構成された、いわゆるステア・バイ・ワイヤ(Steer By Wire、以下SBWと表す)方式の操舵装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
ところで、特許文献1に開示されているような従来のSBW方式の操舵装置では、操舵ハンドルが取り付けられた操舵軸と転舵機構とが機械的に分離されているため、エンジン停止時からエンジン始動時までの間に、操舵ハンドルがエンジン停止時とは異なる操舵角に回転された場合は、エンジン始動時に操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角とが一致しない。
【0004】
そのため、従来、エンジン始動時に操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角とが一致しない場合は、運転者が操舵ハンドルと転舵輪の一方又は両方を回転(回動)させることによって、前記操舵角及び転舵角を一致させていた(例えば、特許文献2及び特許文献3参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平1−233170号公報(第3〜5頁、第2図)
【特許文献2】
特開平10−329742号公報(第3〜4頁、第1図)
【特許文献3】
特開平10−236329号公報(第2〜3頁、第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献2や特許文献3に開示されている方法では、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が大きい場合は、操舵ハンドルを回転させることにより前記角度差を解消しようとすると、運転者は操舵ハンドルを回転させる角度が大きくなるため、その操作が煩わしい又は違和感があるという問題があった。また、転舵輪を回転させることにより前記角度差を解消しようとすると、転舵輪を回動させる角度が大きくなるため、ステアリングモータの消費電力が大きくなるという問題があった。さらに、前記操舵角及び転舵角を一致させるのに時間がかかるという問題があった。
【0007】
そこで、本発明の課題は、エンジン始動時に、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が大きい場合でも、前記操舵角及び転舵角を容易に一致させることができる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】
請求項1に記載の操舵装置は、運転者が操作する操舵ハンドルが取り付けられた操舵軸と、車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されており、前記転舵機構を前記操舵ハンドルから制御部を介して電気的に制御するように構成された操舵装置であって、前記操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、前記操舵角検出手段で検出された操舵角と前記転舵角検出手段で検出された転舵角とに基づいて、前記操舵角及び転舵角を一致させるべく前記操舵ハンドルを回転させる際の最小操舵角を算出する最小操舵角算出手段と、前記操舵ハンドルを前記最小操舵角算出手段で算出された最小操舵角だけ回転させる操舵ハンドル回転手段とを備えて構成されたことを特徴とする。
【0009】
請求項1に記載の操舵装置によれば、操舵ハンドルを最小操舵角算出手段で算出された最小操舵角だけ操舵ハンドル回転手段で回転させることにより、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角とを一致させることができる。なお、最小操舵角とは、転舵角と操舵角との角度差から操舵ハンドルの不要な回転に相当する角度を演算で相殺して求めた、180deg以内の角度のことである。したがって、エンジン始動時に、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が大きい場合でも、前記操舵角及び転舵角を容易に一致させることができる。また、エンジン始動時以外でも、例えば所定の速度以下において、前記操舵角及び転舵角を一致させることも可能である。
【0010】
また、請求項2に記載の操舵装置は、運転者が操作する操舵ハンドルが取り付けられた操舵軸と、車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されており、前記転舵機構を前記操舵ハンドルから制御部を介して電気的に制御するように構成された操舵装置であって、前記操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、前記操舵角検出手段で検出された操舵角と前記転舵角検出手段で検出された転舵角とに基づいて、前記操舵角及び転舵角を一致させるべく前記転舵輪を回動させる際の最小転舵角を算出する最小転舵角算出手段と、前記転舵輪を前記最小転舵角算出手段で算出された最小転舵角だけ回動させる転舵輪回動手段とを備えて構成されたことを特徴とする。
【0011】
請求項2に記載の操舵装置によれば、転舵輪を最小転舵角算出手段で算出された最小転舵角だけ転舵輪回動手段で回動させることにより、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角とを一致させることができる。なお、最小転舵角とは、転舵角と操舵角との角度差から転舵輪の不要な回転に相当する角度を演算で相殺して求めた、180deg以内の角度のことである。したがって、エンジン始動時に、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が大きい場合でも、前記操舵角及び転舵角を容易に一致させることができる。また、エンジン始動時以外でも、例えば所定の速度以下において、前記操舵角及び転舵角を一致させることも可能である。
【0012】
また、請求項3に記載の操舵装置は、運転者が操作する操舵ハンドルが取り付けられた操舵軸と、車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されており、前記転舵機構を前記操舵ハンドルから制御部を介して電気的に制御するように構成された操舵装置であって、車両のエンジン停止時に、前記操舵ハンドルの操舵角をエンジン停止時の角度のまま固定する操舵角固定手段と、前記エンジン停止時に、前記転舵輪の転舵角をエンジン停止時の角度のまま固定する転舵角固定手段とを備えて構成されたことを特徴とする。
【0013】
請求項3に記載の操舵装置によれば、エンジン停止時から再始動時までの間、操舵角固定手段により操舵ハンドルの操舵角をエンジン停止時の角度のまま固定し、転舵角固定手段により転舵輪の転舵角をエンジン停止時の角度に固定することができるので、エンジン停止時に操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が生じることがない。したがって、エンジン始動時に、前記操舵角及び転舵角を一致させる必要がなくなる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る操舵装置の実施の形態について、適宜図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明に係る操舵装置はSBW方式の操舵装置である。
【0015】
(第1の実施の形態)
まず、第1の実施の形態に係る操舵装置A1について主に図1を参照して説明する。本実施の形態では、操舵ハンドル1を回転させることにより操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角との角度差を解消する場合について説明する。
【0016】
図1に示す操舵装置A1は、運転者が操作する操舵ハンドル1が取り付けられた操舵軸2と、車両の転舵輪W,Wを転舵させる転舵機構10とが機械的に切り離されており、操舵ハンドル1の操舵角に応じて出力される電気信号により、転舵機構10を電気的に制御するように構成されている。
【0017】
操舵軸2には、操舵ハンドル1の操舵角を検出する操舵角検出手段である操舵角センサ3が接続されている。操舵角センサ3としては例えばポテンショメータなどの公知のセンサを用いることができる。操舵角センサ3での検出結果は制御部4へ出力される。また、操舵軸2の端部は、操舵ハンドル回転手段である反力アクチュエータ5の回転軸に連結されている。この反力アクチュエータ5は、エンジン始動時に、制御部4から入力される制御信号に基づいて操舵軸2を回転させ、操舵ハンドル1の操舵角を調整するためのものである。
【0018】
転舵機構10は、ステアリングモータ11、ボールねじ機構12、ラック軸13、タイロッド14,14とから構成されており、転舵輪W、Wの転舵は、ステアリングモータ11の回転をボールねじ機構12によってラック軸13の直線運動に変換し、その直線運動をタイロッド14,14を介して転舵輪W、Wの転舵運動に変換することにより行われる。
【0019】
また、ラック軸13には、転舵角検出手段である転舵角センサ15が接続されている。この転舵角センサ15は、ラック軸13の直線運動を検出することにより、転舵輪W,Wの転舵角を検出している。転舵角センサ15での検出結果は制御部4へ出力される。転舵角センサ15としては、例えば、リニアエンコーダやポテンショメータなどの公知のセンサを用いることができる。
【0020】
制御部4は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)および所定の電気回路を備えたECU(電子制御部)から構成されており、反力アクチュエータ5及びステアリングモータ11と電気的に接続されている。この制御部4は、エンジン始動時には、操舵角センサ3から入力される操舵ハンドル1の操舵角と、転舵角センサ15から入力される転舵輪W,Wの転舵角に基づいて操舵角及び転舵角を一致させるべく反力アクチュエータ5を駆動させる。
【0021】
また、図1では図示していないが、操舵装置A1には、エンジンの始動を検出するエンジン始動検出手段が設けられており、エンジンが始動したことを制御部4へ通知することができるように構成されている。
【0022】
図2は、制御部4のブロック図である。制御部4は、運転時に、操舵角センサ3から入力された操舵ハンドル1の操舵角に基づいて転舵輪W,Wの転舵角を設定する転舵角設定手段41と、転舵角設定手段41で設定された転舵角だけ転舵輪W,Wを回動させるようにステアリングモータ11を駆動させるステアリングモータ駆動手段42とを備えている。
【0023】
また、制御部4は、エンジン始動時に、操舵角検出手段である操舵角センサ3が検出した操舵ハンドル1の操舵角と、転舵角検出手段である転舵角センサ15が検出した転舵輪W,Wの転舵角とに基づいて、操舵角及び転舵角を一致させるべく操舵ハンドル1を回転させる際の最小操舵角を算出する最小操舵角算出手段43と、操舵ハンドル1を最小操舵角算出手段43で算出された最小操舵角だけ回転させるように反力アクチュエータ5を駆動させる反力アクチュエータ駆動手段44とを備えている。
【0024】
次に、最小操舵角算出手段43において、操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを一致させるべく操舵ハンドル1を回転させる際の最小操舵角を算出する方法について、図3及び図4のフローチャートを参照して説明する。
【0025】
図3のフローチャートを参照して、まず、ステップS1で操舵角センサ3から操舵ハンドル1の操舵角a(deg)が入力される。次のステップS2では、a≧0であるかどうかを判定する。ステップS2においてa≧0と判定された場合、即ち操舵ハンドル1が右に回転していると判定された場合は、ステップS3に進む。また、ステップS2においてa<0と判定された場合、即ち操舵ハンドル1が左に回転していると判定された場合は、ステップS6に進む。
【0026】
ステップS3では、a≧360n(n=1,2,3……)であるかどうかを判定する。ステップS3において、a≧360nと判定された場合は、次のステップS4に進む。また、ステップS3において、a<360nと判定された場合は、ステップS3に戻る。
【0027】
ステップS4では、a≧360(n+1)であるかどうかを判定する。ステップS4において、a≧360(n+1)と判定された場合は、次のステップS5に進む。また、ステップS4において、a<360(n+1)と判定された場合は、ステップS3に戻る。
【0028】
ステップS5では、操舵ハンドル1の最小操舵角bが「a−360n」であると決定する。その後、ステップS9に進む。
【0029】
ステップS6では、a≧−360nであるかどうかを判定する。ステップS6において、a≧−360nと判定された場合は、次のステップS7に進む。また、ステップS7において、a<−360nと判定された場合は、ステップS6に戻る。
【0030】
ステップS7では、a≧−360(n+1)であるかどうかを判定する。ステップS7において、a≧−360(n+1)と判定された場合は、次のステップS8に進む。また、ステップS7において、a<−360(n+1)と判定された場合は、ステップS6に戻る。
【0031】
ステップS8では、操舵ハンドル1の最小操舵角bが「a+360(n+1)」であると決定する。その後、ステップS9に進む。
【0032】
以上のように、ステップS3〜ステップS5の過程、及びステップS6〜ステップS8の過程で、操舵ハンドル1の操舵角aを、−180deg≦b≦180degの範囲である最小操舵角bに置き換えることができる。
【0033】
図4のフローチャートを参照して、ステップS9では、転舵角センサ15から転舵輪W,Wの転舵角c(deg)が入力される。次のステップS10では、c≧0であるかどうかを判定する。ステップS10においてc≧0と判定された場合、即ち操舵ハンドル1が右に回転していると判定された場合は、ステップS11に進む。また、ステップS10においてc<0と判定された場合、即ち操舵ハンドル1が左に回転していると判定された場合は、ステップS14に進む。
【0034】
ステップS11では、c≧360nであるかどうかを判定する。ステップS11において、c≧360nと判定された場合は、ステップS12に進む。また、ステップS11において、c<360nと判定された場合は、ステップS11に戻る。
【0035】
ステップS12では、c≧360(n+1)であるかどうかを判定する。ステップS12において、c≧360(n+1)と判定された場合は、次のステップS13に進む。また、ステップS12において、c<360(n+1)と判定された場合は、ステップS11に戻る。
【0036】
ステップS13では、転舵輪W,Wの最小転舵角dを、「c−360n」と決定する。ステップS13の後はステップS17に進む。
【0037】
ステップS14では、c≧−360nであるかどうかを判定する。ステップS14において、c≧−360nと判定された場合は、次のステップS15に進む。また、ステップS14において、c<−360nと判定された場合は、ステップS14に戻る。
【0038】
ステップS15では、c≧−360(n+1)であるかどうかを判定する。ステップS15において、c≧−360nと判定された場合は、次のステップS16に進む。また、ステップS15において、c<−360(n+1)と判定された場合は、ステップS14に戻る。
【0039】
ステップS16では、転舵輪W,Wの最小転舵角dが「c+360(n+1)」であると決定する。ステップS16の後はステップS17に進む。
【0040】
以上のように、ステップS11〜ステップS13の過程、及びステップS14〜ステップS16の過程で、転舵輪W,Wの転舵角cを、−180deg≦d≦180degの範囲である最小転舵角dに置き換えることができる。
【0041】
ステップS17では、ステップS5又はステップS7で求めた最小操舵角bと、ステップS13又はステップS16で求めた最小転舵角dとから、操舵ハンドル1と転舵輪W,Wの角度差eを求める。
【0042】
そして、次のステップS18では、e≧180であるかどうかを判定する。ステップS18において、e≧180と判定された場合は、ステップS19に進む。また、ステップS18において、e<180と判定された場合は、ステップS20に進む。
【0043】
ステップS19では、操舵ハンドル1の目標操舵角gを、「e」と決定して、処理を終了する。また、ステップS20では、操舵ハンドル1の目標操舵角gを、「e−360」と決定して、処理を終了する。
【0044】
以上のように、ステップS18〜ステップS20の過程で、操舵ハンドル1の目標操舵角gを、−180deg≦g≦180degの範囲に決定することができる。
【0045】
なお、本実施の形態では、操舵ハンドル1を回転させることにより操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを一致させる場合について説明したが、転舵輪W,Wを回動させることにより操舵角及び転舵角を一致させる場合についても同様である。
【0046】
この場合は、図5に示すように、制御部4に、エンジン始動時に、操舵角検出手段である操舵角センサ3が検出した操舵ハンドル1の操舵角と、転舵角検出手段である転舵角センサ15が検出した転舵輪W,Wの転舵角とに基づいて、操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを一致させるべく転舵輪W,Wを回動させる際の最小転舵角を算出する最小転舵角算出手段45を設け、転舵輪W,Wを最小転舵角算出手段45で算出された最小転舵角だけ回動させるようにステアリングモータ11を駆動させればよい。なお、この場合は、ステアリングモータ11は、特許請求の範囲における「転舵輪回動手段」の役割を果たす。
【0047】
次に、本実施の形態に係る操舵装置A1における操舵ハンドル1の操舵角と、転舵輪W,Wの転舵角とを一致させる方法について、図6及び図7を参照して具体的に説明する。ここでは、図6(a)に示すように、転舵輪W,Wの転舵角が+90degであり、操舵ハンドル1の操舵角が−180degであるとする。
【0048】
図6(a)に示すような場合は、従来は、図6(b)に示すように、エンジン始動時に操舵ハンドル1の操舵角を+側に270deg回転させるか、図6(c)に示すように、転舵輪W,Wの転舵角を−側に270deg回転させることにより、操舵ハンドル1の操舵角と、転舵輪W,Wの転舵角とを一致させていた。
【0049】
このことに対して、本実施の形態に係る操舵装置A1では、図7(a)に示すように、転舵輪W,Wの転舵角「+90deg」を「−270deg」に置き換えることにより、操舵ハンドル1を−側に90deg回転させるだけで、操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを一致させることができる。
【0050】
または、図7(b)に示すように、操舵ハンドル1の操舵角「−180deg」を「+180deg」に置き換えることにより、転舵輪W,Wを+側に90deg回転させるだけで、操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを一致させることができる。
【0051】
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態に係る操舵装置A2について図8を参照して説明する。なお、以下の説明において、前記した第1の実施の形態に係る操舵装置A1と同一の部分については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【0052】
第2の実施の形態に係る操舵装置A2は、図8に示すように、反力アクチュエータ5の回転をロックする反力アクチュエータロック機構6と、ステアリングモータ11の回転をロックするステアリングモータロック機構16とが設けられており、エンジン停止時にこれらのロック機構6、16によって反力アクチュエータ5及びステアリングモータ11の回転をロック(固定)するように構成されている。
【0053】
このように構成すると、エンジン停止時から再始動時までの間、操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを、エンジン停止時の角度に固定することができるので、エンジン始動時には、操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とが不一致となることはない。なお、反力アクチュエータロック機構6は特許請求の範囲における操舵角固定手段に相当し、ステアリングモータロック機構16は特許請求の範囲における転舵角固定手段に相当する。
【0054】
(第3の実施の形態)
次に、第3の実施の形態に係る操舵装置A3について図9を参照して説明する。なお、以下の説明において、前記した第1の実施の形態に係る操舵装置A1と同一の部分については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【0055】
第3の実施の形態に係る操舵装置A3には、図9に示すように、制御部4に、エンジン停止時に操舵ハンドル1の操舵角を記憶する操舵角記憶手段46と、エンジン停止時に転舵輪W,Wの転舵角を記憶する転舵角記憶手段47とが設けられている。
【0056】
このように構成された操舵装置A3によれば、エンジン始動時に、制御部4が、反力アクチュエータ駆動手段44により反力アクチュエータ5を駆動し、操舵ハンドル1の操舵角が操舵角記憶手段46に記憶されている操舵角となるように操舵ハンドル1を回転させることにより、操舵ハンドル1の操舵角と、転舵輪W,Wの転舵角とを一致させることができる。
【0057】
または、エンジン始動時に、制御部4が、ステアリングモータ駆動手段42によりステアリングモータ11を駆動し、転舵輪W,Wの転舵角が転舵角記憶手段47に記憶されている転舵角となるように転舵輪W,Wを回動させることにより、操舵ハンドル1の操舵角と、転舵輪W,Wの転舵角とを一致させることができる。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の操舵装置によれば、操舵ハンドルを最小操舵角算出手段で算出された最小操舵角だけ操舵ハンドル回転手段で回転させることにより、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角とを一致させることができる。したがって、エンジン始動時に、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が大きい場合でも、前記操舵角及び転舵角を容易に一致させることができる。
【0059】
また、請求項2に記載の操舵装置によれば、転舵輪を最小転舵角算出手段で算出された最小転舵角だけ転舵輪回動手段で回動させることにより、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角とを一致させることができる。したがって、エンジン始動時に、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が大きい場合でも、前記操舵角及び転舵角を容易に一致させることができる。
【0060】
また、請求項3に記載の操舵装置によれば、エンジン停止時から再始動時までの間、操舵角固定手段により操舵ハンドルの操舵角をエンジン停止時の角度のまま固定し、転舵角固定手段により転舵輪の転舵角をエンジン停止時の角度に固定することができるので、エンジン停止時に操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との角度差が生じることがない。したがって、エンジン始動時に、前記操舵角及び転舵角を一致させる必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る操舵装置A1の構成図である。
【図2】制御部4のブロック図である。
【図3】最小操舵角を算出する方法について説明するためのフローチャートである。
【図4】最小操舵角を算出する方法について説明するためのフローチャートである。
【図5】第1の実施の形態に係る操舵装置A1の変形例における制御部4のブロック図である。
【図6】操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを一致させる方法を説明するための図である。
【図7】第1の実施の形態に係る操舵装置A1における操舵ハンドル1の操舵角と転舵輪W,Wの転舵角とを一致させる方法についての説明図である。
【図8】第2の実施の形態に係る操舵装置A2の構成図である。
【図9】第3の実施の形態に係る操舵装置A3の構成図である。
【符号の説明】
A1 操舵装置
1 操舵ハンドル
2 操舵軸
3 操舵角センサ
4 制御部
41 転舵角設定手段
42 ステアリングモータ駆動手段
43 最小操舵角算出手段
44 反力アクチュエータ駆動手段
5 反力アクチュエータ
10 転舵機構
11 ステアリングモータ
12 ボールねじ機構
13 ラック軸
14 タイロッド
15 転舵角センサ
W 転舵輪
Claims (3)
- 運転者が操作する操舵ハンドルが取り付けられた操舵軸と、車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されており、前記転舵機構を前記操舵ハンドルから制御部を介して電気的に制御するように構成された操舵装置であって、
前記操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段で検出された操舵角と前記転舵角検出手段で検出された転舵角とに基づいて、前記操舵角及び転舵角を一致させるべく前記操舵ハンドルを回転させる際の最小操舵角を算出する最小操舵角算出手段と、
前記操舵ハンドルを前記最小操舵角算出手段で算出された最小操舵角だけ回転させる操舵ハンドル回転手段と、を備えて構成されたことを特徴とする操舵装置。 - 運転者が操作する操舵ハンドルが取り付けられた操舵軸と、車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されており、前記転舵機構を前記操舵ハンドルから制御部を介して電気的に制御するように構成された操舵装置であって、
前記操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記転舵輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段で検出された操舵角と前記転舵角検出手段で検出された転舵角とに基づいて、前記操舵角及び転舵角を一致させるべく前記転舵輪を回動させる際の最小転舵角を算出する最小転舵角算出手段と、
前記転舵輪を前記最小転舵角算出手段で算出された最小転舵角だけ回動させる転舵輪回動手段と、を備えて構成されたことを特徴とする操舵装置。 - 運転者が操作する操舵ハンドルが取り付けられた操舵軸と、車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されており、前記転舵機構を前記操舵ハンドルから制御部を介して電気的に制御するように構成された操舵装置であって、
車両のエンジン停止時に、前記操舵ハンドルの操舵角をエンジン停止時の角度のまま固定する操舵角固定手段と、
前記エンジン停止時に、前記転舵輪の転舵角をエンジン停止時の角度のまま固定する転舵角固定手段と、を備えて構成されたことを特徴とする操舵装置。
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