JP2009057011A

JP2009057011A - 操舵制御装置

Info

Publication number: JP2009057011A
Application number: JP2007228072A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Kageyama; 裕充景山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2009-03-19

Abstract

【課題】停車することなく連続的なモード切替を許容しつつ、モード切替時の後輪操舵アクチュエータへの負荷を低減すること。
【解決手段】本発明は、前後輪をそれぞれ独立に舵角制御し、走行中若しくは運転者による転舵中における２ＷＳモードと４ＷＳモードの連続的なモード切替を許容した操舵制御装置において、前輪若しくは後輪が中立位置にならない状態でモード切替を禁止することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、前後輪を舵角制御し、２ＷＳモードと４ＷＳモードの連続的なモード切替を許容した操舵制御装置に関する。

従来から、前後輪が中立位置にあるときのみ、油圧バルブの切替を行い、２ＷＳモード、４ＷＳモード及びカニモードに切り替える作業車両用の操向装置が知られている。
知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２５２２３０号公報

しかしながら、前後輪を舵角制御することによって、２ＷＳモード、４ＷＳモード及びカニモードの切替を可能にすると共に、停車することなく連続的なモード切替を許容したシステムにした場合、中立位置にならない状態でモード切替を行うと、後輪が急激に操舵される可能性があり、後輪操舵アクチュエータに負荷がかかる。

そこで、本発明は、停車することなく連続的なモード切替を許容しつつ、モード切替時の後輪操舵アクチュエータへの負荷を低減することができる操舵制御装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明は、前後輪をそれぞれ独立に舵角制御し、走行中若しくは運転者による転舵中における２ＷＳモードと４ＷＳモードの連続的なモード切替を許容した操舵制御装置において、
前輪若しくは後輪が中立位置にならない状態でモード切替を禁止することを特徴とする。

本発明によれば、停車することなく連続的なモード切替を許容しつつ、モード切替時の後輪操舵アクチュエータへの負荷を低減することができる操舵制御装置が得られる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明による操舵制御装置１の一実施例を示すシステム構成図である。本実施例の操舵制御装置１は、ステアリング制御ＥＣＵ１０を中心として構成されている。ステアリング制御ＥＣＵ１０は、ハードウェア構成としては、図示しないバスを介して互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを中心として構成されている。ＲＯＭには、ＣＰＵが後述の各種処理を実行するためのプログラムやデータが記憶されている。

ステアリング制御ＥＣＵ１０には、舵角センサ１２、車輪速センサ１４等からのセンサ値が入力されると共に、モード切替スイッチ１６からモード切替信号が入力される。

舵角センサ１２は、運転者により操作されるステアリングホイールの操舵角に応じた信号を発生する。車輪速センサ１４は、車輪に設けられ、車輪の回転速度に応じた信号（車速パルス）を発生する。ステアリング制御ＥＣＵ１０は、舵角センサ１２からの情報に基づいて、ステアリングホイールの操舵角θ（以下、「ステアリング操舵角θ」という）を把握する。

モード切替スイッチ１６は、転舵モードを切り替えるためのスイッチであり、例えばステアリングコラムやステアリングホイールのような、運転者により操作可能な適切な位置に配設される。モード切替スイッチ１６は、運転者により操作され、その操作態様に応じた信号（モード切替信号）を生成する。本例では、転舵モードとしては、少なくとも前輪転舵モード（２ＷＳモード）と前後輪同相転舵モード（４ＷＳモード）の２つのモードが存在するものとする。この場合、モード切替スイッチ１６は、前輪転舵モードと前後輪同相転舵モードとの間を切り替えるために操作される。尚、その他のモードとして、前後輪逆相転舵モードが存在してもよい。また、運転者がモード切替スイッチ１６を操作した際に、当該操作により切り替わる先のモードを運転者に知らせるために、その旨の案内メッセージ（例えば、「４ＷＳモードに切り替わりました」なる案内メッセージ）が音声等により出力されてもよい。また、現在の転舵モードは、運転者が把握できるように、例えばメータ等に表示されてもよい。

また、ステアリング制御ＥＣＵ１０には、後輪操舵アクチュエータ２０が接続されている。ステアリング制御ＥＣＵ１０は、後輪操舵アクチュエータ２０を制御して、後輪を転舵させる。後輪操舵アクチュエータ２０は、左右の後輪に対して共用であってもよいし、左右の後輪に対して独立に設けられてもよい。尚、後輪の操舵機構は、左右の後輪が電子制御により同相で且つ所望の転舵量で転舵可能である構成であれば、任意の構成であってよい。

ステアリング制御ＥＣＵ１０は、原則的に、現在の転舵モードに従って、後輪操舵アクチュエータ２０を制御する。前輪転舵モードでは、ステアリング制御ＥＣＵ１０は、後輪操舵アクチュエータ２０を動作させること無く、従って、後輪転舵角は実質的に０に維持される。尚、ステアリング制御ＥＣＵ１０は、前輪転舵モード中、ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサ（図示せず）や車輪速センサ１４からの情報に基づいて、パワーステアリング装置（図示せず）によりアシストトルク制御を行ってもよいし、舵角センサ１２や車輪速センサ１４からの情報に基づいて、伝達比可変装置（図示せず）により伝達比可変制御を行ってもよい。いずれにしても、前輪転舵モードでは、前輪転舵角δ_Ｆは、ステアリング操舵角θに対して、δ_Ｆ＝ｋ・θとなる。ここで、ｋは、操舵角／転舵角比であり、ｋは固定値であってもよいし、上述の伝達比可変制御による可変値とされてもよい。

また、前後輪同相転舵モードでは、ステアリング制御ＥＣＵ１０は、δ_Ｒ＝ｋ・θとなるように、後輪操舵アクチュエータ２０を動作させる。ここで、δ_Ｒは後輪転舵角である。従って、前後輪同相転舵モードでは、前輪及び後輪共に、同一の目標転舵角（＝ｋ・θ）となり、前後輪同相転舵（車両の平行移動）が実現される。

図２は、本実施例のステアリング制御ＥＣＵ１０により実行される主要処理の一例を示すフローチャートである。

ステップ１００では、車輪速センサ１４からの情報に基づいて、車両が走行中か否かが判定される。車両が走行中である場合には、ステップ１０２に進む。車両が走行中で無い場合、即ち車両が停車中の場合には、そのまま終了する。

ステップ１０２では、モード切替スイッチ１６により前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替操作が発生したか否かが判定される。前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替操作が発生した場合には、ステップ１０４に進み、それ以外の場合には、そのまま終了する。

ステップ１０４では、舵角センサ１２からの情報に基づいて、ステアリング操舵角θの絶対値が所定値Ａよりも小さいか否かが判定される。所定値Ａは、車両の直進状態（中立状態）であることを示す値、即ち、ステアリング操舵角θが実質的にゼロであるか否かを判定するための値である。所定値Ａは、例えばステアリングホイールの１０度回転分に相当する値であってよい。ステアリング操舵角θの絶対値が所定値Ａよりも小さい場合、即ち直進状態（中立状態）である場合には、ステップ１０６に進み、それ以外の場合には、ステップ１０８に進む。

ステップ１０６では、前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替が実行される。従って、以後、ステアリング制御ＥＣＵ１０は、モード切替スイッチ１６の新たな操作が無い限り（即ち、前後輪同相転舵モードから他のモードへの切替が指示されない限り）、前後輪同相転舵モードを実現する。即ち、ステアリング制御ＥＣＵ１０は、ステアリング操舵角θに基づいて、後輪転舵角δ_Ｒがδ_Ｒ＝ｋ・θとなるように、後輪操舵アクチュエータ２０を制御する。尚、前後輪同相転舵モードへの切替直後では、上述の如くステアリング操舵角θは実質的に０であるので、後輪転舵角の目標転舵角も小さく、その結果、後輪操舵アクチュエータ２０への負荷は小さくなる。

ステップ１０８では、前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替が実施されない（即ち禁止される）。これにより、前輪転舵モードが維持される。この場合、続くステップ１１０にて肯定判定されない限り（即ち前後輪同相転舵モードから他のモードへの切替が指示されない限り）、ステップ１０４の処理に戻る。続くステップ１１０にて肯定判定された場合には、図２の処理は終了する。

このように、本実施例では、図３にも模式的に示すように、車両の走行中は車両が直進状態である場合に限り、前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替が許容される。

以上のように、本実施例によれば、車両の走行中であっても車両が直進状態である場合には、前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替が許容されるので、モード切替の機会に対する制限が少なく、ユーザの利便性を高めることができる。また、車両の走行中で且つ操舵中に前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへの切替が即座に実施される場合、後輪転舵角が実質的にゼロからｋ・θへと急変することになり、後輪操舵アクチュエータ２０に過剰な負荷がかかる虞があり、また、かかる後輪転舵角の急変に起因した車両挙動の急変が生ずる虞があるが、本実施例によれば、車両の走行中は車両が直進状態である場合に限り、前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替が許容されるので、モード切替時の後輪転舵角の急変が発生することが無い。これにより、後輪操舵アクチュエータ２０への負荷を低減することができると共に、後輪転舵角の急変に起因した車両挙動の急変を防止することができる。

図４は、本実施例によるモード切替が実現される好適な場面の一例を示す図である。

本実施例では、図４に示すように、運転者は、走行しながら前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替を実現することができ、一連の走行で縦列駐車を行うことができる。即ち、図４に示すように、運転者は、前輪転舵モード（通常走行モード）で、駐車スペースに平行となる向きになるように操舵しながら車両を走行させ、車両が駐車スペースに平行となった直進状態で、モード切替スイッチ１６により前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替操作を行なう。この結果、前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替が実現されるので、そのまま車両の走行を継続させつつ、前後輪同相転舵モードで、車両を駐車スペースに平行移動させて駐車させることができる。尚、図２に示す処理によれば、運転者は、必ずしも図３の車両位置Ａ２（直進状態の車両位置）でモード切替スイッチ１６を操作する必要はなく、例えば直進状態になる前の旋回状態の車両位置Ａ０若しくはＡ１にて予めモード切替スイッチ１６を操作することもできる。

図５は、本実施例のステアリング制御ＥＣＵ１０により実行される主要処理のその他の一例を示すフローチャートである。図５に示す処理は、上述の図２に示した処理と実質的に同一であるが、車両走行中は車両が直進状態で無い限り、モード切替スイッチ１６により前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替操作が禁止ないし無効化される点が異なる。

ステップ２００では、車輪速センサ１４からの情報に基づいて、車両が走行中か否かが判定される。車両が走行中である場合には、ステップ２０２に進む。車両が走行中で無い場合、即ち車両が停車中の場合には、そのまま終了する。

ステップ２０２では、舵角センサ１２からの情報に基づいて、ステアリング操舵角θの絶対値が所定値Ａよりも小さいか否かが判定される。所定値Ａは、上述と同様、車両の直進状態（中立状態）であることを示す値である。ステアリング操舵角θの絶対値が所定値Ａよりも小さい場合、即ち直進状態（中立状態）である場合には、ステップ２０４に進み、それ以外の場合には、ステップ２０６に進む。

ステップ２０４では、前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替操作が可能な状態（以下、「４ＷＳ切替許可状態」という）が形成される。かかる４ＷＳ切替許可状態が形成されると、運転者は、モード切替スイッチ１６を操作して、前後輪同相転舵モードへのモード切替操作を行うことができる。例えば、モード切替スイッチ１６が、前後輪同相転舵モード選択スイッチを有する場合、４ＷＳ切替許可状態となったことを運転者に知らせるために、前後輪同相転舵モード選択スイッチに内蔵されたＬＥＤを点灯させてもよい。

ステップ２０６では、前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替操作が可能でない状態（以下、「４ＷＳ切替禁止状態」という）が形成される。かかる４ＷＳ切替禁止状態が形成されると、運転者は、モード切替スイッチ１６を操作しても、前後輪同相転舵モードへのモード切替操作を行うことができない。例えば、モード切替スイッチ１６が、前後輪同相転舵モード選択スイッチを有する場合、４ＷＳ切替禁止状態では、前後輪同相転舵モード選択スイッチがロック等により機械的に無効化されてもよいし、同相転舵モード選択スイッチの操作信号が電気的に無効化されてもよい。後者の場合、運転者が同相転舵モード選択スイッチを操作した際に、同相転舵モード選択スイッチの操作が無効化されていることを運転者に知らせるために、その旨の案内メッセージが音声等により出力されてもよい。

ステップ２０８では、モード切替スイッチ１６により前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替操作が発生したか否かが判定される。前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替操作が発生した場合には、ステップ２１０に進み、それ以外の場合には、そのまま終了する。

ステップ２１０では、前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替が実行される。従って、以後、ステアリング制御ＥＣＵ１０は、モード切替スイッチ１６の新たな操作が無い限り（即ち、前後輪同相転舵モードから他のモードへの切替が指示されない限り）、前後輪同相転舵モードを実現する。即ち、ステアリング制御ＥＣＵ１０は、ステアリング操舵角θに基づいて、後輪転舵角δ_Ｒがδ_Ｒ＝ｋ・θとなるように、後輪操舵アクチュエータ２０を制御する。

このように図５に示す処理によれば、図２に示した処理と同様、車両の走行中であっても車両が直進状態である場合には、前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替が許容されるので、モード切替の機会を不必要に制限せず、ユーザの利便性を高めることができる。また、本実施例によれば、車両の走行中は車両が直進状態である場合に限り、前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替が許容されるので、車両の走行中で且つ操舵中に前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへの切替が即座に実施される場合の不都合、即ち後輪転舵角の急変に起因した車両挙動の急変や後輪操舵アクチュエータ２０への負荷を防止・低減することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例では、車両走行中は車両が直進状態である場合にモード切替（前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへの切替）を可能としているが、他の条件を付加してもよい。例えば、車速が所定値未満の低速走行時であり、且つ、車両が直進状態である場合に、前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへの切替を許容することとしてもよい。

また、上述の図２等に示す処理は、車両の走行中の場合に関するものであり、車両停止中に、モード切替スイッチ１６により前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替操作が発生した場合に関するものでない。車両停止中に、モード切替スイッチ１６により前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替操作が発生した場合であって、車両が直進状態である場合には、即座にモード切替を実行すればよい。一方、車両停止中に、モード切替スイッチ１６により前輪転舵モードから前後輪同相転舵モードへのモード切替操作が発生した場合であって、車両が操舵中である場合には、いわゆる後輪の据え切り操舵を防止すべく、車両の停止中はモード切替を禁止し、その後、車両が動き始めた段階で、車両走行中に図２のステップ１０４からの処理を実行することとしてもよい。

また、上述の実施例では、モード切替は運転者によるモード切替スイッチ１６の操作により指示されているが、モード切替は、運転者による音声入力やジェスチャー入力等の他の入力態様を介して指示されてもよい。

また、上述の実施例では、車両が走行中か否かは車輪速センサ１４からの情報に基づいて判断されているが、これに代えて若しくは加えて、ＧＰＳ受信機から得られる車両位置情報や車速情報、ブレーキペダルの操作情報やシフトポジションなどの情報を用いて、車両が走行中か否かを判定してもよい。

本発明による操舵制御装置の一実施例を示すシステム図である。本実施例のステアリング制御ＥＣＵ１０により実行される主要処理の一例を示すフローチャートである。本実施例によるモード切替条件を模式的に示す状態遷移図である。本実施例によるモード切替が実現される好適な場面の一例を示す図である。本実施例のステアリング制御ＥＣＵ１０により実行される主要処理のその他の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１操舵制御装置
１０ステアリング制御ＥＣＵ
１２舵角センサ
１４車輪速センサ
１６モード切替スイッチ
２０後輪操舵アクチュエータ

Claims

前後輪をそれぞれ独立に舵角制御し、走行中若しくは運転者による転舵中における２ＷＳモードと４ＷＳモードの連続的なモード切替を許容した操舵制御装置において、
前輪若しくは後輪が中立位置にならない状態でモード切替を禁止することを特徴とする、操舵制御装置。