JP2008285042A - Vehicle controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device.
ステアリングホイールと、操向輪を操向させるステアリングギヤとを機械的に分離させたステアバイワイヤ方式の車両用制御装置では、ステアリングホイールの回転を検出するセンサを設け、センサでステアリングホイールの操舵角度を検出し、これに相当する操向角度を制御装置で算出する。さらに、操向角度に操向輪の角度が一致するようにステアリングギヤを駆動させる。 In a steer-by-wire vehicle control device in which a steering wheel and a steering gear that steers a steering wheel are mechanically separated, a sensor that detects rotation of the steering wheel is provided, and the steering angle of the steering wheel is detected by the sensor. The steering angle corresponding to this is calculated by the control device. Further, the steering gear is driven so that the steering wheel angle matches the steering angle.
ここで、ステアリングホイールの操舵角度をロータリエンコーダなどのデジタル式のセンサで検出する場合、ステアリングホイールを所定角度回転させた状態でイグニッションをON、OFFしたときなどにセンサの出力がリセットされてしまうことがある。そこで、従来の車両用制御装置では、ステアリングホイールにポテンショメータなどのアナログ式のセンサをさらに設けて操舵角度の情報をバックアップするようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。ポテンショメータの出力信号を監視すればステアリングホイールの中立点位置が検出できるので、ステアリングホイールの中立点位置でデジタル式のセンサのデータをリセットすれば、ステアリングホイールの操舵角度を確実に検出できるようになる。
しかしながら、操向角度と操舵角度の角度差が小さいときは、操向モータに供給される電流がゼロ又はゼロに近い小さい値になる。この状態でタイヤに外力が加わると、外力によって操向角度が変化してしまうことがあった。特に、ラックエンドに到達したときに操向モータの電流値をゼロにして消費電力を抑える構成にしたときは、操向角度をラックエンド位置に保持しているときに外力が加わると、操向角度が変化し易かった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ラックエンド位置にあるときの挙動を安定させることを主な目的とする。
However, when the difference between the steering angle and the steering angle is small, the current supplied to the steering motor is zero or a small value close to zero. When an external force is applied to the tire in this state, the steering angle may change due to the external force. In particular, when the steering motor current value is set to zero and power consumption is reduced when the rack end is reached, steering is performed when external force is applied while the steering angle is held at the rack end position. The angle was easy to change.
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its main object to stabilize the behavior when in the rack end position.
上記の課題を解決する本発明の請求項1に係る発明は、車両の車体に回転可能に支持されたステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、車体に操向可能に設けられた操向輪と、前記操向輪を支持するステアリングロッドのラックアンドピニオン機構を駆動させる操向モータと、前記操向モータの回転を検出するエンコーダと、前記操向モータに供給される電流を検出する電流センサと、ラックエンドに相当する操向角度で前記操向モータの回転が検出されず、かつ前記操向モータに供給される電流が所定値を越えたときにラックエンドに到達したことを検出するラックエンド判定手段と、ラックエンド判定手段の判定結果を受けてステアリングホイールにブレーキ力を作用させる電磁ブレーキ手段と、前記ブレーキ手段がブレーキ力を作用している間で、かつ前記ラックエンド判定手段がラックエンドに到達したことを示す信号を出力している間、前記操向モータに供給する電流を前記ステアリングロッドのラックギヤがラックエンド位置に接触した状態を保持できる程度の維持電流にする電流維持回路とを備えることを特徴とする車両用制御装置とした。
この車両用制御装置では、ラックエンド位置でステアリングシャフトにブレーキ力が作用され、運転者にラックエンド感を与える。これと同時に、ステアリングギヤ側の操向モータには外力で容易に操向輪の操向角度が変化しない程度の電流を駆動モータが供給され、ラックエンド位置から操向輪がずれないようにする。
The invention according to
In this vehicle control device, a braking force is applied to the steering shaft at the rack end position, giving the driver a rack end feeling. At the same time, the steering motor is supplied with a current that does not easily change the steering angle of the steering wheel by an external force, so that the steering wheel does not shift from the rack end position. .
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の車両用制御装置において、前記電流維持回路は、維持電流として、前記操向輪の据え切りに必要な電流を最大とし、これから50%までの範囲内の電流を設定することを特徴とする。
この車両用制御装置では、操向輪の操向角度を維持するのに必要かつ十分な電流が維持される。
According to a second aspect of the present invention, in the vehicle control device according to the first aspect, the current maintaining circuit maximizes a current required for the steering wheel to be maintained as a maintaining current, and from this to 50% It is characterized by setting a current within the range.
In this vehicle control device, the current necessary and sufficient to maintain the steering angle of the steering wheel is maintained.
本発明によれば、ラックエンド位置で操向モータに供給される電流を抑えることができ、消費電力を低減できる。ラックエンド位置では、外力で容易に操向輪の操向角度が変化しない程度の電流を駆動モータに供給するので、この位置で操向輪の操向角度を安定して保持することができ、走行安定性がさらに向上する。 According to the present invention, the current supplied to the steering motor at the rack end position can be suppressed, and the power consumption can be reduced. At the rack end position, current is supplied to the drive motor to such an extent that the steering angle of the steering wheel does not easily change with external force, so the steering angle of the steering wheel can be stably held at this position. Driving stability is further improved.
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1及び図2に示すように、車両用制御装置1は、運転者が操作する入力手段であるステアリングホイール2が取り付けられたステアリングシャフト3と、操向輪(以下、タイヤという)4を操向させるステアリングギヤ5とが機械的に接続されておらず、ステアリングシャフト3側の第一の制御装置6と、ステアリングギヤ5の第二の制御装置7と介して電気的に接続されている。
The best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ステアリングシャフト3は、車体に固定されたハウジング11に回転自在に支持されている。ハウジング11内には、電動機に減速機構を取り付けた駆動モータ12と電磁ブレーキ手段15が収容されており、駆動モータ12及び電磁ブレーキ手段15の動力をステアリングシャフト3に伝達可能に連結されている。さらに、ハウジング11には、ステアリングホイール2の回転に応じてパルス信号を出力する第1のエンコーダ13と、ステアリングホイール2の操舵角度の中立点を検出する第2のエンコーダ14とが取り付けられている。駆動モータ12は、駆動回路16を介して第一の制御装置6に接続されている。電磁ブレーキ手段15は、電磁石に通電してロータの回転を停止させるようなブレーキ力を発生させるもので、駆動回路17を介して第一の制御装置6に接続されている。各駆動回路16,17は、スイッチング素子などを有し、不図示の電源からの電流を駆動モータ12や電磁ブレーキ手段15に供給するように構成されている。
さらに、ステアリングシャフト3には、トルクセンサ18が取り付けられている。トルクセンサ18は、ステアリングホイール2から駆動モータ12に至るまでの間に取り付けられ、第一の制御装置6にトルクに応じた信号を出力する。
The
Further, a
第1のエンコーダ13は、光学式のロータリエンコーダが用いられている。ロータリエンコーダは、ステアリングホイール2と共に回転する不図示の円板を有し、この円板には2列のパターンが形成されている。各パターンは、例えば、周方向に等間隔に形成された略同じ幅のスリットからなり、一方のパターンのスリットの配置に対して他方のパターンのスリットの配置を周方向にスリット幅の1/4だけずらして配置されている。したがって、円板を挟んで発光素子と受光素子を配置すれば、それぞれのパターンに対応して1/4周期だけパルスの発生タイミングがずれた信号が得られる。このようなパルス信号の一例を図3に示す。以下、一方のパターンによって発生する第1のパルス信号をA相の回転検出信号Awとし、他方のパターンによって発生する第2のパルス列信号をB相の回転検出信号Bwとする。
The
第2のエンコーダ14は、操舵角度をリセットする位置を検出する中心位置検出センサとして使用される。例えば、ステアリングホイール2を操舵可能な範囲で回転させたときに1回転するように減速された円板にマーカを設け、このマーカを検出したときにパルス信号を出力するセンサが用いられる。マーカは、タイヤ4が直進方向に向くときのステアリングホイール2の回転位置に対応して設けられている。車両は、直進方向に対して右側及び左側のそれぞれに同じ量だけタイヤ4を操向可能に構成されているので、このときのステアリングホイール2の回転位置は、操舵可能な領域の中立点に相当する。したがって、運転者がステアリングホイール2を回転させているときに、中立点に達する度に初期位置信号として中立点位置信号Cw(図3参照)が1つ出力される。中立点位置信号Cwは、回転検出信号Aw,Bwのそれぞれの周期の1/2よりも長く、回転検出信号Aw,Bwのそれぞれの周期よりも短い時間幅のパルス信号である。
The
第一の制御装置6は、第1のカウント手段として、それぞれの回転検出信号Aw,Bwが入力されるアップダウン判定回路21と、回転検出信号Awが入力されるエッジ検出回路22Aと、回転検出信号Bwが入力されるエッジ検出回路22Bと、第1のカウンタであるアップダウンカウンタ24とを有する。
アップダウンカウンタ24は、各エッジ検出回路22A,22Bの出力がOR回路25を介して接続されると共に、アップダウン判定回路21の出力及びリセット信号整形手段23の出力が接続されている。リセット信号整形手段23は、中立点位置信号Cwが入力されたときにアップダウンカウンタ24の第1のカウント信号をリセットするリセット信号を生成し、リセット端子に入力する。
The first control device 6 includes, as first counting means, an up /
The up / down
アップダウンカウンタ24から出力される第1のカウント信号は、操舵角度算出手段26に入力される。操舵角度算出手段26は、操舵角度マップ27を検索して操舵角度を算出する。操舵角度マップ27は、アップダウンカウンタ24のカウント値と操舵角度を対応付けた構成を有する。操舵角度算出手段26は、実際の操作角度(実操舵角度)の信号を操舵角度信号として出力するもので、その出力は操舵角度信号出力回路28と、角度差信号算出手段29と、操舵反力算出手段30と、角度信号比較手段31、ラックエンド対応データ記憶手段32に接続されている。
角度差信号算出手段29は、実操舵角度に加えて、操向角度信号受信手段37を介して第二の制御装置7の操向角度の信号が入力される。操向角度に対する実操舵角度の角度差の算出結果が角度差信号算出手段29の出力として操舵反力算出手段30に入力される。
操舵反力算出手段30は、操舵反力マップ38を検索して駆動モータ12で発生させる操舵反力を算出する。操舵反力マップ38は、角度差と操舵反力を対応付けた構成を有する。操舵反力は、操向角度に操舵角度を一致させるような大きさ及び向きが選択される。操舵反力算出手段30の出力は、駆動信号生成手段39に接続されている。駆動信号生成手段39は、操舵反力算出手段30で演算した操舵反力の信号を受け取って駆動回路16に駆動信号を出力する。
The first count signal output from the up / down
In addition to the actual steering angle, the angle difference
The steering reaction force calculation means 30 searches the steering
角度信号比較手段31は、ラックエンド対応データ記憶手段32に格納されているラックエンド位置に対応する操舵角度と実操舵角度を比較し、両者の角度差が所定値以下の場合に電磁ブレーキ信号発生手段44に信号を出力する。
ラックエンド対応データ記憶手段32は、ラックエンド信号受信手段40で受信したラックエンド信号を受けたら、そのときの実操舵角度を記憶する。ラックエンド信号は、第二の制御装置7で発生させる信号であって、ラックエンド位置に到達したとみなされたときに発生する信号である。
電磁ブレーキ信号発生手段44は、角度信号比較手段31と、ラックエンド信号受信手段40が接続され、ラックエンド信号の入力によって角度差信号でマップ45を検索して電磁ブレーキ手段15に供給する電流値を決定する。電磁ブレーキ信号発生手段44の出力は、駆動回路17と遮断信号発生手段46と電磁ブレーキ信号出力回路48に接続されている。
遮断信号発生手段46は、電磁ブレーキ信号発生手段44からの信号入力によって遮断信号を駆動信号生成手段39に出力する。遮断信号が出力されると、駆動信号生成手段39は駆動信号の生成を停止させる。遮断信号発生手段46は、解除信号発生手段35の解除信号が入力されると、遮断信号の発生を停止させる。
The angle signal comparison means 31 compares the steering angle corresponding to the rack end position stored in the rack end correspondence data storage means 32 and the actual steering angle, and generates an electromagnetic brake signal when the angle difference between the two is equal to or less than a predetermined value. A signal is output to the
When the rack end corresponding data storage means 32 receives the rack end signal received by the rack end signal receiving means 40, it stores the actual steering angle at that time. The rack end signal is a signal generated by the second control device 7 and is generated when it is considered that the rack end position has been reached.
The electromagnetic brake signal generating means 44 is connected to the angle signal comparing means 31 and the rack end signal receiving means 40. The current value supplied to the electromagnetic brake means 15 by searching the map 45 with the angle difference signal by the input of the rack end signal. To decide. The output of the electromagnetic brake signal generating means 44 is connected to the
The cutoff signal generation means 46 outputs a cutoff signal to the drive signal generation means 39 in response to a signal input from the electromagnetic brake signal generation means 44. When the shut-off signal is output, the drive
解除信号発生手段35は、反転検出手段33と、トルク比較手段47からの信号入力により、電磁ブレーキ信号発生手段44と遮断信号発生手段46に解除信号を出力する。
反転検出手段33は、直前のアップダウン判定回路21の判定結果をメモリ34に記憶させておき、直前の判定結果と新しく入力された判定結果を比較し、操舵方向の反転を判定する。判定を行ったら、新しく入力された判定結果をメモリ34に上書きする
The release signal generation means 35 outputs a release signal to the electromagnetic brake signal generation means 44 and the cutoff signal generation means 46 in response to signal input from the reverse detection means 33 and the torque comparison means 47.
The reverse detection means 33 stores the determination result of the previous up / down
トルク比較手段47は、トルク検出手段49を介してトルクセンサ18の出力が入力される。メモリ50に予め格納されているトルク値を下回ったときに解除信号発生手段35とトルク信号出力回路51に信号を出力する。メモリ50に予め格納されているトルクは、所定時間前のトルクセンサ18の出力である。
The torque comparison means 47 receives the output of the
図2に示すように、ステアリングギヤ5は、駆動手段として電動機に減速機構が取り付けられた操向モータ61と、操向モータ61の回転をステアリングロッド62の直線運動に変換するラックアンドピニオン機構を備えている。ステアリングロッド62の両端にはタイロッド63とナックルアーム64を介してタイヤ4が接続されている。操向モータ61は、駆動回路65を介して第二の制御装置7に接続されている。駆動回路65は、スイッチング素子などを有し、不図示の電源からの電流を操向モータ61に供給するように構成されている。
As shown in FIG. 2, the steering gear 5 includes a
操向モータ61には、操向モータ61の回転から操向角度を検出する第3のエンコーダ66が取り付けられている。第3のエンコーダ66は、前記と同様に光学式のロータリエンコーダを使用している。第3のエンコーダ66からは、第4のパルス列信号であるA相の回転検出信号Agと、パルスの発生タイミングが1/4周期ずれた第5のパルス列信号であるB相の回転検出信号Bgとが出力される。
ステアリングギヤ5には、操向角度をリセットする位置を検出する中心位置検出センサとして、操向角度の中立点を検出する第4のエンコーダ67が取り付けられている。第4のエンコーダ67は、タイロッド63が最も右に移動したラックエンドから、最も左に移動したラックエンドまでの間の中間地点を検出することで操向角度の中立点を検出するもので、タイロッド63と共に移動する不図示のマーキングを検出して初期位置信号として中立点位置信号Cg(図3参照)を1つ出力するように構成されている。中立点位置信号Cgは、回転検出信号Ag,Bgのそれぞれの周期の1/2よりも長く、回転検出信号Ag,Bgのそれぞれの周期よりも短い時間幅のパルス信号である。
The
A
第二の制御装置7は、第2のカウント手段として、それぞれの回転検出信号Ag,Bgが入力されるアップダウン判定回路71と、回転検出信号Agが入力されるエッジ検出手段72Aと、回転検出信号Bgが入力されるエッジ検出手段72Bと、第2のカウンタであるアップダウンカウンタ74とを有する。
アップダウンカウンタ74は、各エッジ検出手段72A,72Bの出力がOR回路75を介して接続されると共に、アップダウン判定回路71の出力及びリセット信号整形手段76の出力が接続されている。リセット信号整形手段76は、中立点位置信号Cgが入力されたときにアップダウンカウンタ74の第2のカウント信号をリセットするリセット信号を生成し、リセット端子に入力する。アップダウンカウンタ74の出力は、操向角度算出手段79に接続されている。
The second control device 7 includes, as second counting means, an up / down
The up / down
操向角度算出手段79は、操向角度マップ80を検索して操向角度を算出する。操向角度マップ80は、アップダウンカウンタ74のカウント値と操向角度を対応付けた構成を有する。操向角度の信号は、操向角度信号出力回路81を通して第一の制御装置6に送信されると共に、角度差信号算出手段82と、操向角度決定手段83と、角度比較手段84とに出力される。角度比較手段84は、メモリ99に登録されたデータを参照可能に構成されている。メモリ99には、所定時間前の操舵角度が格納されている。メモリ99のデータは、角度比較手段84によって随時書き換えられる。
さらに、操向角度算出手段79の出力、及びOR回路75の出力は、ラックエンド判定手段73にも接続されている。
ラックエンド判定手段73は、タイマ96のカウント値が所定値に達したら、ラックエンド信号発生手段97に信号を送る。ラックエンド信号発生手段97は、ラックエンド信号を発生させ、動作状態信号出力回路98から第一の制御装置6に送信する。
The steering angle calculation means 79 searches the
Further, the output of the steering angle calculation means 79 and the output of the
The rack
角度差信号算出手段82には、操舵角度信号受信手段85を介して第一の制御装置6の操舵角度信号出力回路28から送信される操舵角度の信号が入力される。角度差信号算出手段82の出力は、操向角度決定手段83に接続されている。操向角度決定手段83は、目標操向角度マップ86を検索して目標操向角度を算出する。目標操向角度マップ86は、実際の操向角度に対する角度差が大きい場合には、出力が大きくなるように設定されている。目標操向角度の信号は、駆動信号生成手段87で駆動信号に変換されて駆動回路65に出力される。
A steering angle signal transmitted from the steering angle
駆動回路65から操向モータ61に供給される電流は、電流センサ91でモニタさている。電流センサ91の出力は、電流検出回路92を経て電流比較手段93に入力される。電流比較手段93は、電流センサ91で検出した電流値と、メモリ94に登録されている閾値を比較する。電流値が閾値を越えたら、ラックエンド判定手段73と電流維持・低減信号発生回路95に信号を出力する。さらに、動作状態信号出力回路98から動作状態信号を出力させる。
電流維持・低減信号発生回路95は、電流比較手段93に加えて、ラックエンド信号発生手段97の出力、角度比較手段84の出力及び停止信号発生手段100の出力も接続されており、電流低減信号を駆動信号生成手段87に出力して電流指令値を低減させる。
停止信号発生手段100は、トルク信号受信手段101と電磁ブレーキ信号受信手段102が接続されている。トルク信号受信手段101は、第一の制御装置6から送信されるトルクの比較結果を受信する。電磁ブレーキ信号受信手段102は、第一の制御装置6から送信される電磁ブレーキ手段15の動作信号を受信する。
The current supplied from the
In addition to the current comparison means 93, the current maintenance / reduction
The stop signal generating means 100 is connected to a torque signal receiving means 101 and an electromagnetic brake signal receiving means 102. The torque signal receiving means 101 receives the torque comparison result transmitted from the first control device 6. The electromagnetic brake
次に、この実施の形態の作用について説明する。
運転者がステアリングホイール2を回転させると、第1のエンコーダ13から回転角度に応じて2通りのパルス列信号(回転検出信号Aw,Bw)が第一の制御装置6に出力される。アップダウン判定回路21は、回転検出信号Awと回転検出信号Bwのそれぞれのパルス列信号の信号レベルが変化する順番からステアリングホイール2の回転方向を判定する。図3の矢印AA1に示す方向では、回転検出信号Awがハイレベルになってから、回転検出信号Bwがハイレベルになる。この場合には、例えば、ステアリングホイール2が右方向に操舵されているとみなし、アップダウンカウンタ24にカウントアップするように指令する。ステアリングホイール2を逆回転させたときは、矢印AA1と反対、つまり矢印AA2に示す方向で各パルスが出力されることになる。この場合、回転検出信号Bwがハイレベルになってから、回転検出信号Awがハイレベルになるので、アップダウン判定回路21がアップダウンカウンタ24にカウントダウンするように指令する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the driver rotates the
エッジ検出回路22Aは、回転検出信号Awのパルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジをそれぞれ検出し、OR回路25に出力する。同様に、エッジ検出回路22Bは、回転検出信号Bwのパルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジをそれぞれ検出し、OR回路25に出力する。OR回路25は、両エッジ検出回路22A,22Bの信号の論理和を演算し、いずれかのエッジ検出回路22A,22Bがエッジを検出したらパルスが立ち上がるような信号を作成する。これによって、第1のエンコーダ13から出力されるパルス状の信号の分解能が4倍になる。
アップダウンカウンタ24は、直進走行に相当する中立点位置を基準にしてOR回路25から出力されるパルス信号をカウントする。アップダウン判定回路21がカウントアップを指令しているときは、入力されたパルスを前回までのパルス数のカウント値に加算する。アップダウン判定回路21がカウントダウンを指令しているときは、入力されたパルスを前回までのパルス数のカウント値から減算する。
The edge detection circuit 22 </ b> A detects the rising edge and the falling edge of the rotation detection signal Aw pulse, and outputs them to the
The up / down counter 24 counts pulse signals output from the
操舵角度算出手段26は、アップダウンカウンタ24のカウント値として出力される第1のカウント信号で操舵角度マップ27を検索し、第1のカウント信号に対応する実操舵角度を取得する。実操舵角度の信号(操舵角度信号)は、操舵角度信号出力回路28から第二の制御装置7に向けて送信される。
The steering angle calculation means 26 searches the
第二の制御装置7では、操舵角度信号を操舵角度信号受信手段85で受信する。角度差信号算出手段82は、実操舵角度に対応する操向角度(以下、目標操向角度という)を算出する。さらに、操向角度算出手段79で算出された現在のタイヤ4の操向角度(以下、実操向角度という)と、目標操向角度の差を算出する。
操向角度決定手段83は、角度差で目標操向角度マップ86を検索して目標操向角度を決定する。目標操向角度は、角度差がゼロになるような操向角である。駆動信号生成手段87は、目標操向角度に応じた駆動信号を作成して駆動回路65に出力し、操向モータ61を回転させ、ステアリングロッド62を移動させる。これによって、タイロッド63等で連結されたタイヤ4の角度が変化する。
In the second control device 7, the steering angle signal is received by the steering angle signal receiving means 85. The angle difference signal calculation means 82 calculates a steering angle corresponding to the actual steering angle (hereinafter referred to as a target steering angle). Further, the difference between the current steering angle of the tire 4 calculated by the steering angle calculation means 79 (hereinafter referred to as the actual steering angle) and the target steering angle is calculated.
The steering angle determination means 83 searches the target
操向モータ61が回転すると、第3のエンコーダ66から2通りの回転検出信号Ag,Bgが出力される。第二の制御装置7は、アップダウン判定回路71でそれぞれの回転検出信号Ag,Bgのそれぞれのパルス列信号の信号レベルの変化から回転方向を判定する。判定のアルゴリズムは、第一の制御装置6のアップダウン判定回路21と同じである。また、各エッジ検出手段72A,72BとOR回路75で回転検出信号Ag,Bgに対して分解能が4倍のパルス信号を作成する。
アップダウン判定回路71の指令に従ってアップダウンカウンタ74はOR回路75から出力されるパルス信号をカウントアップ又はカウントダウンする。アップダウンカウンタ74のカウント値として出力される第2のカウント信号で操向角度算出手段79が操向角度マップ80を検索し、操向角度算出手段79がカウント値で操向角度マップ80を検索し、実操向角度を求める。実操向角度の信号(操向角度信号)は、前記した角度差信号算出手段82及び操向角度決定手段83に入力され、操向モータ61の制御に利用される。さらに、操向角度信号出力回路81から第一の制御装置6に送られる。
When the
The up / down counter 74 counts up or down the pulse signal output from the
第一の制御装置6では、操向角度信号を操向角度信号受信手段37で受信し、角度差信号算出手段29で実操向角度に対応する操舵角度(以下、目標操舵角度という)を算出する。さらに、操舵角度算出手段26で算出した実際の操舵角度を操向角度信号として取得し、目標操舵角度に対する実操舵角度との角度差を算出する。このとき得られる角度差信号で操舵反力算出手段30が操舵反力マップ38を検索して操舵反力が決定される。駆動信号生成手段39が操舵反力に応じて駆動モータ12の駆動信号を生成させ、駆動回路16から駆動モータ12に通電させる。駆動モータ12に連結された回転軸であるステアリングシャフト3に、駆動モータ12の回転によって力が発生する。この力は、ステアリングホイール2を操作する運転者にとって負荷として作用する。これによって、ステアリングホイール2の操舵角度とタイヤ4の実際の操向角度が速やかに一致するようになる。また、路面状態などのインフォメーションが運転者に伝達され、操作性が向上する。
In the first control device 6, the steering angle signal is received by the steering angle
ステアリングギヤ5がラックエンドまで移動したときは、それ以上はタイヤ4を操向させることができない。この場合、操向モータ61に取り付けられた第3のエンコーダ66がパルス信号を出力しなくなるので、OR回路75からラックエンド判定手段73にパルス信号が出力されなくなる。このとき、運転者がラックエンドに到達したことに気づかずにステアリングホイール2をさらに回転操作すると、タイヤ4の操向角度を増やせないので操向角度と操舵角度の差が大きくなって操向モータ61に供給される電流が増加する。電流比較手段93は、電流センサ91の検出値がメモリ94に登録されているデータを越えたら、ラックエンド判定手段73と電流維持・低減信号発生回路95のそれぞれに信号を出力する。
電流維持・低減信号発生回路95は、電流比較手段93からの信号に加えて、角度比較手段84からも信号を受け取ったら、駆動信号生成手段87に電流低減信号を出力する。角度比較手段84は、メモリ99に登録されている所定時間前の操舵角度と、新たに入力された現在の操向角度の差がないときに信号を出力する。このため、電流維持・低減信号発生回路95は、操向モータ61に入力される電流が大きく、かつタイヤ4の角度変化がないときに、ラックエンドを越えて操向させようとしていると判定して電流低減信号を出力する。これを受けた駆動信号生成手段87は、電流目標値を下げた駆動信号を駆動回路65に出力させ、操向モータ61に入力される電流を減らす。
When the steering gear 5 moves to the rack end, the tire 4 cannot be steered any further. In this case, since the
When the current maintaining / reducing
ラックエンド判定手段73は、操向角度算出手段79から入力される操向角度と、OR回路75及び電流比較手段93の出力を監視する。操向角度がラックエンドに相当する角度であり、かつOR回路75からのパルス信号が入力されずに、電流比較手段93からの信号が入力されたら、タイマ96を起動させて予め定められた待機時間が経過するまで待つ。待機時間が経過したら、ラックエンド信号発生手段97に信号出力し、ラックエンド信号発生手段97からラックエンドに到達したことを知らせるラックエンド信号を出力させる。ラックエンド信号は、動作状態信号出力回路98から第一の制御装置6に送信され、動作状態信号受信手段41に入力される。同様に、電流値の信号も第二の制御装置7の動作状態信号出力回路98から第一の制御装置6に送信され、ラックエンド信号受信手段40に入力される。
The rack
第一の制御装置6では、ラックエンド信号がラックエンド信号受信手段40を通して電磁ブレーキ信号発生手段44に入力される。解除信号が発生していないときは、電磁ブレーキ信号発生手段44が電磁ブレーキ手段15の駆動信号を作成して駆動回路17を制御して電磁ブレーキ手段15を動作させる。このときのブレーキ力は、角度信号比較手段31が実操舵角度と、ラックエンド対応データ記憶手段32に格納されているラックエンドに相当する操舵角度の差を算出した結果に基づき、マップ45を検索して決定される。
これによって、電磁ブレーキ手段15がステアリングシャフト3にブレーキ力を発生させて運転者にラックエンド感を与える。さらに、電磁ブレーキ信号は、電磁ブレーキ手段15の遮断信号発生手段46にも入力される。遮断信号発生手段46は、駆動信号生成手段39に遮断信号を出力する。これを受けて、駆動信号生成手段39は、駆動信号の出力を停止して駆動モータ12を休止させる。この結果、駆動モータ12の操舵反力の代わりに電磁ブレーキ手段15によるブレーキ力がステアリングシャフト3にかかってラックエンド感を発生させる。
In the first control device 6, the rack end signal is input to the electromagnetic brake signal generating means 44 through the rack end signal receiving means 40. When the release signal is not generated, the electromagnetic brake signal generating means 44 creates a drive signal for the electromagnetic brake means 15 and controls the
As a result, the electromagnetic brake means 15 generates a braking force on the
これに伴って運転者がステアリングホイール2にかけていた力を減らすと、トルクセンサ18の出力が変化する。トルク比較手段47は、トルクの値をメモリ50に格納されているデータと比較し、これを下回ったら、解除信号発生手段35に信号を出力する。電磁ブレーキ信号発生手段44に解除信号が入力されて電磁ブレーキ手段15によるブレーキが停止する。運転者がラックエンド感を感じすることによってこれ以上の操舵を止めようとする意思が働いたことをトルクの減少をもって判断し、これを電磁ブレーキ手段15の制御に反映させる。さらに、遮断信号発生手段46に解除信号が入力される。遮断信号発生手段46は、解除信号が入力されると遮断信号の出力を停止する。駆動信号生成手段39が駆動信号の出力を再開し、駆動モータ12による操舵反力を発生させる。これによって、電磁ブレーキ手段15のブレーキ力の代わりに駆動モータ12の操舵反力がステアリングシャフト3にかけられるようになる。
Accordingly, when the force applied to the
また、ステアリングホイール2が逆方向に操舵されたときは、そのような操作を反転検出手段33で検出することができる。反転検出手段33は、メモリ34に格納されている直前のデータと新しく入力されたデータを比較し、両データが回転方向が異なることを示すデータであった場合には、解除信号発生手段35に信号を出力する。電磁ブレーキ信号発生手段44に解除信号が入力されて電磁ブレーキ手段15によるブレーキが停止する。運転者がラックエンド感を感じすることによって実際にステアリングホイール2を反転させたことを第1のエンコーダ13の出力から判断し、これを電磁ブレーキ手段15の制御に反映させる制御をさせる。
Further, when the
電磁ブレーキ信号発生手段44が電磁ブレーキ手段15を動作させている間は、電磁ブレーキをかけていることを示す電磁ブレーキ信号が電磁ブレーキ信号出力回路48から第二の制御装置7に送信される。また、トルク比較手段47は、トルクセンサ18の出力をトルク信号としてトルク信号出力回路51を通して第二の制御装置7に送信する。これらの信号は、ラックエンドに突き当たった状態における操向モータ61の制御に利用される。
While the electromagnetic brake signal generating means 44 operates the electromagnetic brake means 15, an electromagnetic brake signal indicating that the electromagnetic brake is applied is transmitted from the electromagnetic brake
停止信号発生手段100は、電磁ブレーキ手段15が作動中、つまり電磁ブレーキ信号受信手段102から電磁ブレーキ信号が入力されている場合や、ステアリングシャフト3にトルクが発生している間、つまりトルク信号受信手段101から信号が入力されている間は、電流維持・低減信号発生回路95が維持信号を出力し、駆動信号生成手段87が所定の維持電流を供給するようにする。維持電流は、ステアリングロッド62のラックギヤがラックエンド位置に接触した状態を保持できる程度の一定値である。このときの電流値は、例えば、タイヤ4の据え切りに必要な電流を最大とし、これから50%までの範囲内とする。つまり、図4に示すように、ラックエンド位置でも所定の電流値が供給される。なお、点線で示すラインは、従来の電流値を示している。従来では、ラックエンド位置に近づくにつれて、電流値がリニアに減少し、ラックエンド位置ではゼロになっていた。
そして、トルク信号受信手段101から入力されるトルクセンサ18の信号がゼロ又は反転したときは、停止信号発生手段100が電流維持・低減信号発生回路95を停止させる。その結果、駆動信号生成手段87が操向モータ61に供給される電流をゼロ又は反転させ、タイヤ4が操向可能になる。
The stop signal generating means 100 is used when the electromagnetic brake means 15 is operating, that is, when an electromagnetic brake signal is input from the electromagnetic brake signal receiving means 102, or while torque is being generated on the
When the signal from the
この実施の形態では、ステアリングギヤ5側でラックエンドに到達したと判定したときに、電磁ブレーキ手段15を利用して運転者にラックエンド感を与えることができるようになる。この間は、駆動モータ12を停止させるので、消費電流を低減できる。運転者にラックエンド感を与えることで、ステアリングホイール2が必要以上に回されることが防止され、操向モータ61がロックして大電流が流れることを防止できる。
ラックエンド到達の判定は、操向モータ61に入力される電流と、操向角度の2つを監視することで行うので、操向中に単に電流が増大しているだけの場合や、操向角度が変化しないだけの場合にラックエンド到達と判定されることがなくなり、判定処理の精度が向上する。ラックエンド判定手段73は、タイマ96を用いることでラックエンドに到達したとみなせる状態が所定時間経過したときにラックエンド信号を発生させるようにしたので、誤動作が防止される。
In this embodiment, when it is determined that the rack end has been reached on the steering gear 5 side, the driver can be given a rack end feeling using the electromagnetic brake means 15. During this time, since the
The determination of the rack end arrival is made by monitoring the current input to the
ラックエンドに到達したと判定されたときは、電流維持・低減信号発生回路95で操向モータ61に供給する電流を低減させるようにしたので、操向モータ61がロックして大電流が流れることを防止できる。電流低減信号は、操向角度が変化しないのに対して電流値が増加するような場合に出力されるので、単にタイヤ4を操向していないときや、目標操向角度に対する実操向角度の差が大きいだけの場合の誤動作が防止される。
さらに、タイヤ4がラックエンド位置にあるときは、所定の維持電流を供給し続けるようにしたので、タイヤ4が路面からの抗力によって操向され難くなって、安定性が向上する。例えば、タイヤ4の据え切りに必要な電流を最大とし、これから50%までの範囲内にすれば、外力が加わってもタイヤ4の角度が変動せずに、ラックエンド位置に維持できる。
When it is determined that the rack end has been reached, the current supplied to the
Further, when the tire 4 is at the rack end position, the predetermined maintenance current is continuously supplied, so that the tire 4 becomes difficult to be steered by the drag from the road surface, and the stability is improved. For example, if the current required for the stationary operation of the tire 4 is maximized and within the range of 50% from this, the angle of the tire 4 does not fluctuate even when an external force is applied, and the rack end position can be maintained.
なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。 Note that the present invention can be widely applied without being limited to the above-described embodiment.
1 車両用制御装置
2 ステアリングホイール
3 ステアリングシャフト
4 タイヤ(操向輪)
5 ステアリングギヤ
15 電磁ブレーキ手段
44 電磁ブレーキ信号発生手段
61 操向モータ
62 ステアリングロッド
66 第3のエンコーダ
91 電流センサ
95 電流維持・低減信号発生回路
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5
Claims (2)
前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、
車体に操向可能に設けられた操向輪と、
前記操向輪を支持するステアリングロッドのラックアンドピニオン機構を駆動させる操向モータと、
前記操向モータの回転を検出するエンコーダと、
前記操向モータに供給される電流を検出する電流センサと、
ラックエンドに相当する操向角度で前記操向モータの回転が検出されず、かつ前記操向モータに供給される電流が所定値を越えたときにラックエンドに到達したことを検出するラックエンド判定手段と、
ラックエンド判定手段の判定結果を受けてステアリングホイールにブレーキ力を作用させる電磁ブレーキ手段と、
前記ブレーキ手段がブレーキ力を作用している間で、かつ前記ラックエンド判定手段がラックエンドに到達したことを示す信号を出力している間、前記操向モータに供給する電流を前記ステアリングロッドのラックギヤがラックエンド位置に接触した状態を保持できる程度の維持電流にする電流維持回路と
を備えることを特徴とする車両用制御装置。 A steering shaft rotatably supported on the vehicle body;
A steering wheel attached to the steering shaft and rotating together with the steering shaft;
A steering wheel provided on the vehicle body to be steerable;
A steering motor that drives a rack and pinion mechanism of a steering rod that supports the steering wheel;
An encoder for detecting rotation of the steering motor;
A current sensor for detecting a current supplied to the steering motor;
Rack end determination that detects that the steering end has been reached when the steering motor rotation is not detected at the steering angle corresponding to the rack end and the current supplied to the steering motor exceeds a predetermined value. Means,
Electromagnetic brake means for applying a braking force to the steering wheel in response to the determination result of the rack end determination means;
While the brake means is applying a braking force and while the rack end determination means is outputting a signal indicating that the rack end has been reached, the current supplied to the steering motor is supplied to the steering rod. A vehicle control device comprising: a current maintaining circuit configured to maintain a current sufficient to maintain a state in which the rack gear is in contact with the rack end position.
Priority Applications (1)
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JP2007132532A JP2008285042A (en) | 2007-05-18 | 2007-05-18 | Vehicle controller |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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JP2007132532A Withdrawn JP2008285042A (en) | 2007-05-18 | 2007-05-18 | Vehicle controller |
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2007
- 2007-05-18 JP JP2007132532A patent/JP2008285042A/en not_active Withdrawn
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