JP2006160007A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】転舵角θwに対する操舵角θsを相対的に変更可能なギヤ比可変機構7と、ピニオンシャフト6にアシストトルクTaを付与可能なEPSモータ20とを備え、運転者による片流れ防止操作を検知したら(ステップS7〜S9、S11の判定が全て“Yes”)、報知装置28によって運転者にその片流れ防止操作の中断を要求する(ステップS15)。これに応じて運転者が片流れ防止操作を中断するときに、EPSモータ20によって片流れ防止操作検知時の総転舵トルクTtotalを維持し(ステップS18)、そして、運転者が完全に片流れ防止操作を中断したら、ギヤ比可変機構7のダイレクトモータ11によって転舵角θwを保持したまま操舵角θsを0にする(ステップS22)。
【選択図】図3
Description
そこで、本発明は上記問題に着目してなされたものであり、車両の片流れを抑制しつつステアリング操作位置と車両進行方向とを一致させることができる車両用操舵制御装置の提供を課題としている。
ここで、片流れとはステアリング操作位置が中立位置にあるのに車両が左右の何れかに流されることである。
図1は、本発明における第1実施形態の概略構成図である。ステアリングホイール1は、コラムシャフト2に連結されており、前輪3は、タイロッド4、ステアリングギヤ5を順に介してピニオンシャフト6に連結されている。ステアリングギヤ5は、ラック&ピニオンで構成され、ピニオンシャフト6の回転運動を直線運動に変換し、タイロッド4によって図示しないナックルを押したり引いたりすることで前輪3を転舵する。なお、ステアリング形式は、ラック&ピニオン式でなくとも、リサーキュレーティングボール&ナット式など任意の形式でよい。
減速機構12は、図示しない波動歯車機構(ストレイン・ウェーブ・ギヤリング)や遊星歯車機構などで構成されている。
また、図1に示すように、ピニオンシャフト6には、アシストトルクTaを付与可能なパワーステアリングモータ(以下、EPSモータと称す)20がウォームギヤ21を介して接続されている。
コントローラ22は、入力される各種データに基づいて図3の舵角制御処理を実行し、ギヤ比可変機構7と、EPSモータ20と、表示灯やブザーで構成された報知装置28とを駆動制御する。
先ずステップS1では、各種データ(操舵角θs、転舵角θw、操舵トルクTs、車速V、ヨーレイトγ)を読込む。
続くステップS7では、車速Vが0より大きいか否かを判定する。この判定結果がV=0であるときには、車両が停車中であると判断して所定のメインプログラムに復帰する。一方、判定結果がV>0であるときには、車両が走行状態にあると判断してステップS8に移行する。
ステップS8では、ヨーレイトγが0であるか否かを判定する。この判定結果がγ>0である、又はγ<0であるときには、車両が旋回走行中であると判断して所定のメインプログラムに復帰する。一方、判定結果がγ=0であるときには、車両が直進走行状態にあると判断してステップS9に移行する。
ステップS10では、下記(1)式に示すように、カウント値Nに1だけインクリメントする。なお、イグニッションONによる初期設定時には、カウント値Nは“0”にリセットされている。
N←N+1 ………(1)
続くステップS13では、下記(2)式に示すように、現時点での転舵角θwを片流れ防止操作検知時の値θw0として記憶する。
θw0←θw ………(2)
続くステップS14では、下記(3)式に示すように、現時点でピニオンシャフト6に作用している総転舵トルクTtotalを、操舵トルクTsとアシストトルクTaとの和によって算出する。
Ttotal=Ts+Ta ………(3)
続くステップS15では、報知装置28を駆動することにより計器盤に表示灯を点灯させたりブザーを作動させたりして運転者に片流れ防止操作の中断を要求してから所定のメインプログラムに復帰する。
ステップS17では、操舵トルクTsの絶対値が0より大きいか否かを判定する。この判定結果が|Ts|>0であるときには、運転者がまだ片流れ防止操作を中断していないと判断してステップS18に移行する。
Ta=Ttotal−Ts ………(4)
続くステップS19では、コラムシャフト2とピニオンシャフト6との回転比が1となるようにダイレクトモータ11を駆動制御してから前記ステップS15に移行する。
ステップS20では、操舵角θsの絶対値が0より大きいか否かを判定する。この判定結果が|θs|>0であるときには、ステアリング操作位置がまだ車両進行方向と一致していないと判断してステップS21に移行する。
Ta=Ttotal ………(5)
続くステップS22では、転舵角θwを保持したまま操舵角θsを0に近づけるために、操舵角θsが正値であればピニオンシャフト6を正方向に回転させるトルク、また操舵角θsが負値であればピニオンシャフト6を負方向に回転させるトルクが発生するようにダイレクトモータ11を駆動制御してから前記ステップS15に移行する。
ステップS23では、下記(6)式に示すように、シフト量SをTtotalに設定する。
S=Ttotal ………(6)
続くステップS24では、カウント値Nを“0”にリセットする。
続くステップS25では、制御フラグFを“0”にリセットしてから前記ステップS3に移行する。
一方、前記ステップS16から移行するステップS26では、下記(7)式に示すように、シフト量Sを前回値S(n-1)に設定から上記ステップS24に移行する。
S=S(n-1) ………(7)
今、車両が横断勾配つまりカントのない道路を走行しているとする。このとき、操舵トルクTsに応じて通常のアシストトルクTaをピニオンシャフト6に付与することで(ステップS4)、軽いステアリング操作を実現して運転者の疲労を軽減できる。
この状態から、カントのついた直線的に長い道路へ移行すると、路肩方向(ここでは左方向とする)への片流れが発生するため、車両が直進走行するには運転者が片流れに抗するようにステアリングホイール1を僅かに右に操舵した状態を維持しなければならず、ステアリング操作位置と車両進行方向とが一致しないことで運転者に違和感を与えてしまう。
これに応じて運転者が片流れ防止操作を中断し始める、つまり操舵トルクTsを徐々に抜き始めたときに(ステップS17の判定が“Yes”)、操舵トルクTsの減少分だけアシストトルクTaを増加させて、片流れ防止操作検知時の総転舵トルクTtotalを維持する(ステップS18)。このときは、運転者の片流れ防止操作をEPSモータ20で代行するだけで、操舵角θsはまだ右にきられた状態である。
また、車速Vが0より大きく、且つヨーレイトγが0であるときに、車両が直進走行していると判断しているので(ステップS7、S8)、容易に車両の直進走行を判断することができる。
また、上記の第1実施形態では、運転者の片流れ防止操作を検知するために、操舵角θsの絶対値が所定値θ1以上であるか否かを判定しているが(ステップS9)、これに限定されるものではない。すなわち、これに代えて操舵トルクTsの絶対値が所定値以上であるか否かを判定したり、或いは操舵角θsの絶対値が所定値θ1以上で且つ操舵トルクTsの絶対値が所定値以上であるか否かを判定したりすることで、運転者の片流れ防止操作を検知するようにしてもよい。
この第2実施形態は、コラムシャフト2とピニオンシャフト6とが機械的に非連結状態にあるステアバイワイヤを採用したものである。
すなわち、第2実施形態では、図6に示すように、コラムシャフト2とピニオンシャフト6とを個別に軸支し、コラムシャフト2には操舵反力を付与する反力モータ30を噛合させると共に、操舵角センサ22及びトルクセンサ24を取付け、一方のピニオンシャフト6には転舵力を付与する転舵モータ31を噛合させると共に、転舵角センサ23を取付けている。なお、イグニッションOFFやフェールセーフのときにもステアリング操作を可能にするために、コラムシャフト2とピニオンシャフト6との間には、両シャフトを機械的に連結可能なクラッチ(図示省略)が介装されている。
したがって、第2実施形態では、運転者による片流れ防止操作を検知したら、先ず報知装置28によって表示灯やブザーを作動させると共に、反力モータ30による操舵反力を徐々に解除することによって運転者にその片流れ防止操作の中断を要求する。これに応じて運転者が片流れ防止操作を中断するときに、転舵モータ31によって片流れ防止操作検知時の総転舵力を維持し、そして、運転者が完全に片流れ防止操作を中断したら、反力モータ30によって操舵角θsを0にする。これにより、前述した第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
2 コラムシャフト(操舵軸)
3 前輪
6 ピニオンシャフト(転舵軸)
7 ギヤ比可変機構(操舵角可変機構)
10 ハウジング
11 ダイレクトモータ
12 減速機構
13 ロック機構
14 ステータ
15 モータシャフト
16 ロータ
17 ロックホルダ
18 ロックピン
19 ソレノイド
20 EPSモータ(転舵力付与機構)
22 操舵角センサ
23 転舵角センサ
24 トルクセンサ
25 コントローラ
26 車速センサ
27 ヨーレイトセンサ
28 報知装置
Claims (5)
- 運転者のステアリング操作によって操舵される操舵軸と、車輪を転舵する転舵軸と、該転舵軸の転舵角に対する前記操舵軸の操舵角を相対的に変更可能な操舵角可変機構と、前記転舵軸に転舵力を付与する転舵力付与機構と、
車両の片流れを防止するための運転者のステアリング操作を検知する片流れ防止操作検知手段と、該片流れ防止操作検知手段で運転者の片流れ防止操作を検知したときに、運転者に当該片流れ防止操作の中断を要求する要求報知手段と、該要求報知手段の要求によって運転者が前記片流れ防止操作を中断するときに、前記片流れ防止操作検知手段で運転者の片流れ防止操作を検知したときの総転舵力を前記転舵力付与機構によって維持する転舵力制御手段と、運転者が前記片流れ防止操作を中断したときに、前記操舵角可変機構によって前記操舵軸の操舵角を車両進行方向に一致させる操舵角制御手段と、を備えることを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 前記操舵角可変機構は、前記操舵軸及び前記転舵軸の一方に連結されたステータと、他方に連結されたロータと、を有するダイレクトモータで構成され、
前記転舵力付与機構は、前記転舵軸にアシストトルクを付与するパワーステアリング機構で構成されることを特徴とする請求項1に記載の車両用操舵制御装置。 - 前記操舵角可変機構は、運転者のステアリング操作に対して、前記転舵軸と機械的に非連結状態にある前記操舵軸に操舵反力を付与する操舵反力機構で構成されることを特徴とする請求項1に記載の車両用操舵制御装置。
- 前記片流れ防止操作検知手段は、車両の直進走行時に、前記操舵軸の操舵角が所定値以上の状態、及び当該操舵軸の操舵トルクが所定値以上の状態の何れか一方又は双方の状態が所定時間以上継続されるステアリング操作を検知したときに、前記片流れ防止操作であると検知することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の車両用操舵制御装置。
- 前記片流れ防止操作検知手段は、車速が所定値以上で、且つヨーレイトが所定値以下であるときに、車両が直進走行していると判断することを特徴とする請求項4に記載の車両用操舵制御装置。
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