JP3617291B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵ハンドルの操舵角に対する車輪の転舵角の伝達比を変更可能とした、いわゆる伝達比可変機構を備えた車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような伝達比可変機構を備えた操舵装置の一例が、例えば特開昭６３−２２７４７２号に開示されている。この中で開示されているように、伝達比可変機構は、操舵ハンドル側に連結された入力軸とタイロッド側に連結された出力軸とを所定のギヤ機構で連結し、このギヤ機構をアクチュエータで駆動することで、入力軸−出力軸間の回転量の伝達比が変更可能な機構となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このアクチュエータの駆動制御は、車速や操舵ハンドルの操舵位置等を検知することで実施されるが、アクチュエータの応答性を超えるような操舵速度で急激にハンドル操作がなされた場合には、アクチュエータに追従遅れが発生する場合があった。このような追従遅れが発生すると、急操舵後に運転者がハンドル操作を停止した状況でも、追従遅れ相当分だけアクチュエータが作動して車輪を転舵させることとなり、運転者に操舵違和感を与えてしまうおそれがある。
【０００４】
本発明はこのような課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、このような急操舵がなされた場合にも、アクチュエータの追従遅れに起因する操舵違和感を抑制し得る車両用操舵装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１にかかる車両用操舵装置は、操舵角に対する転舵角の伝達比を変更可能な駆動源を有し、前記駆動源の駆動で車輪を転舵させることによって伝達比を変更する伝達比可変機構を備えた車両用操舵装置であって、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、車輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、車両の走行状態に応じて前記伝達比を設定する伝達比設定手段と、前記伝達比設定手段で設定された伝達比をもとに、前記操舵角検出手段で検出された操舵角に応じて車輪の目標転舵角を設定する目標転舵角設定手段と、車輪の転舵角と前記目標転舵角との制御偏差をもとに、前記駆動源を駆動させて車輪を転舵させることによる前記伝達比可変機構の駆動制御を行う駆動制御手段と、前記制御偏差が所定のしきい値より大の場合に、補正処理を開始する補正手段とを備え、前記補正手段は、前記制御偏差が小さな値となるように、前記目標転舵角の値を変更する目標転舵角変更手段と、前記目標転舵角変更手段で変更された目標転舵角をもとに、前記伝達比設定手段で設定された伝達比を変更する伝達比変更手段と、を備えて構成する。
【０００６】
急操舵などにより伝達比可変機構に追従遅れが生じた場合には、目標転舵角と実際の転舵角との制御偏差が増大する。このような状況下で、例えば運転者のハンドル操作が停止した場合には、駆動制御手段による制御の下、この偏差相当分だけ伝達比可変機構が駆動してしまう。そこで、この制御偏差が所定のしきい値より大となった場合には補正手段による補正処理に移行し、目標転舵角変更手段によって目標転舵角の値を変更することで、この制御偏差をより小さな値に変更する。
【０００８】
伝達比設定手段で設定された伝達比を伝達比変更手段において変更することで、補正処理の間、変更後の伝達比に基づき、操舵角に応じた目標転舵角が目標転舵角設定手段によって設定される。
【０００９】
請求項２にかかる車両用操舵装置は、請求項１にかかる車両用操舵装置が、伝達比設定手段で設定された伝達比と伝達比変更手段で変更された伝達比との比較結果をもとに、補正手段による補正処理を終了させる復帰手段を備えて構成する。
【００１０】
復帰手段は、両伝達比の比較結果として、例えば、両伝達比の値がほぼ一致した場合や、両伝達比の大小関係が反転した場合などに、復帰手段によって補正手段による補正処理を終了させ、伝達比設定手段で設定された伝達比に基づく通常の制御に復帰させる。
請求項３にかかる車両用操舵装置は、請求項２に係る車両用操舵装置の復帰手段が、伝達比設定手段で設定された伝達比と伝達比変更手段で変更された伝達比との差が、所定値よりも小さくなったときに、補正手段による補正処理を終了させるものである。
請求項４にかかる車両用操舵装置は、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の車両用操舵装置の目標転舵角変更手段が、転舵角に所定のしきい値を加えた値を目標転舵角とする。
請求項５にかかる車両用操舵装置は、請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の車両用操舵装置の補正手段が、伝達比変更手段で変更された伝達比が伝達比設定手段で設定された伝達比以上となった場合には、補正処理を行わない。
請求項６にかかる車両用操舵装置は、操舵角に対する転舵角の伝達比を変更可能な駆動源を有し、前記駆動源の駆動で車輪を転舵させることによって伝達比を変更する伝達比可変機構を備えた車両用操舵装置であって、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、車輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、車両の走行状態に応じて前記伝達比を設定する伝達比設定手段と、前記伝達比設定手段で設定された伝達比をもとに、前記操舵角検出手段で検出された操舵角に応じて車輪の目標転舵角を設定する目標転舵角設定手段と、車輪の転舵角と前記目標転舵角との制御偏差をもとに、前記駆動源を駆動させて車輪を転舵させることによる前記伝達比可変機構の駆動制御を行う駆動制御手段と、前記制御偏差が所定のしきい値より大の場合に、補正処理を開始する補正手段とを備え、前記補正手段は、前記制御偏差が小さな値となるように、前記目標転舵角の値を変更するとともに、前記転舵角に前記所定のしきい値を加えた値を目標転舵角とする目標転舵角変更手段を備えて構成する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に実施形態にかかる操舵装置１００の構成を示す。
【００１３】
入力軸２０と出力軸４０とは伝達比可変機構３０を介して連結されており、入力軸２０には操舵ハンドル１０が連結されている。出力軸４０は、ラックアンドピニオン式のギヤ装置５０を介してラック軸５１に連結されており、ラック軸５１の両側には車輪ＦＷ１、ＦＷ２が連結されている。
【００１４】
また、入力軸２０には操舵ハンドル１０の操舵位置を検出する入力角センサ２１を設け、出力軸４０には出力軸４０の回転位置を検出する出力角センサ４１を設けている。この出力軸４０の回転角はラック軸５１のストローク位置に対応し、さらにラック軸５１のストローク位置は車輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角に対応するため、出力角センサ４１によって出力軸４０の回転角を検出することで、車輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角を検出している。
【００１５】
伝達比可変機構３０は、操舵ハンドル１０の操舵量に対する車輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵量の比としての伝達比（ギヤ比）を変化させる機能を有しており、この伝達比を変化させる駆動源としてモータ３１を備えている。
【００１６】
伝達比可変機構３０の駆動制御は操舵制御装置７０によって実施され、操舵制御装置７０は、入力軸２０に設けた入力角センサ２１、出力軸４０に設けた出力角センサ４１及び車両の速度を検出する車速センサ６０の各検出信号を基に、モータ３１に対して制御信号を出力し、伝達比可変機構３０の設定伝達比を制御している。
【００１７】
図２に操舵制御装置７０の構成を示す。
【００１８】
操舵制御装置７０は、設定部７１、補正処理部７２、復帰判定部７３及びドライバ回路７４で構成する。
【００１９】
設定部７１は、例えば図３に示すような３次元マップを備えており、入力角センサ２１と車速センサ６０の両検出結果を基にマップ検索し、車両の走行状態に応じた基本伝達比Ｇｏｒｇを設定する。そして、設定した基本伝達比Ｇｏｒｇと入力角センサ２１で検出された入力角θｈとを基に、制御の目標となる出力軸４０の目標回転角θｓｉを設定する。
【００２０】
補正処理部７２は、設定部７１で設定された目標回転角θｓｉと出力角センサ４１で検出された出力角θｐとの制御偏差ｅが、後述するしきい値ｅｔｈより大となった場合に補正処理を開始する。この補正処理では、目標回転角θｓｉと出力角θｐとの制御偏差ｅの絶対値がより小さくなるように目標回転角θｓｉの値を変更すると共に、変更した目標回転角θｓｉの値を基に、設定部７１で設定された基本伝達比Ｇｏｒｇを補正伝達比Ｇｃｏｍに変更する。そして、以降、この補正伝達比Ｇｃｏｍを基に、入力角θｈと車速Ｖとに応じて目標回転角θｓｉを設定する処理を継続する。
【００２１】
復帰判定部７３は、設定部７１で設定された基本伝達比Ｇｏｒｇと補正処理部７２で設定された補正伝達比Ｇｃｏｍの両値をもとに、補正処理部７２による補正処理を終了させるか否かを判定する。
【００２２】
ドライバ回路７４は、補正処理部７２から出力された目標回転角θｓｉと出力角センサ４１で検出された出力角θｐとの制御偏差ｅに応じ、モータ３１に対して駆動電流Ｉを出力する回路である。
【００２３】
ここで、このように構成する操舵制御装置７０の各処理につき、図２を参照しつつ、図４のフローチャートに沿って順に説明する。
【００２４】
図４に示すフローチャートは、イグニションスイッチのオン操作によって起動する。まず、起動時には後述するフラグＦのリセット処理を実行し、この後、設定部７１で実行されるステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記す）１０に進んで、車速センサ６０で検出された車速Ｖ、入力角センサ２１で検出された入力角θｈ、出力角センサ４１で検出された出力角θｐの値をそれぞれ読み込む。
【００２５】
続くＳ２０では、Ｓ１０で読み込んだ車速Ｖと入力角θｈとの値を基に図３で示したマップを検索し、車両の走行状態に応じた基本伝達比Ｇｏｒｇを設定する。
【００２６】
続くＳ３０では、補正処理の実行中を示すフラグＦが１にセットされているかを判定する。起動時にはフラグＦを０にリセットするため、起動直後のルーチンでは「Ｎｏ」と判定され、Ｓ４０に進む。
【００２７】
続くＳ４０では、Ｓ１０で読み込まれた入力角θｈとＳ２０で設定された基本伝達比Ｇｏｒｇを基にθｓｉ＝Ｇｏｒｇ×θｈを演算し、出力軸４０の目標回転角θｓｉを設定し、補正処理部７２で実行されるＳ５０以降の処理に移る。
【００２８】
Ｓ５０では、出力軸４０の実際の回転角度となる出力角θｐとＳ４０で設定した目標回転角θｓｉとを基に、制御偏差ｅをｅ＝θｐ−θｓｉとして演算する。
【００２９】
続くＳ６０では、この制御偏差ｅの絶対値がしきい値ｅｔｈより大であるかを判定する。このしきい値ｅｔｈは、モータ３１の追従遅れが原因となって、操舵停止後に車輪ＦＷ１、ＦＷ２が転舵する場合にも、操舵違和感の発生を十分に抑制し得るような小さな値として予め設定されている。通常のハンドル操作の場合には、ｅｔｈ≧｜ｅ｜であるため、Ｓ６０で「Ｎｏ」と判定されてＳ１８０に進む。
【００３０】
Ｓ１８０では、Ｓ１８０に至る過程で設定された目標回転角θｓｉに応じた信号をドライバ回路７４に出力し、ドライバ回路７４で実行されるＳ１９０以降の処理に移る。この場合には先のＳ４０で設定された目標回転角θｓｉに応じた信号がドライバ回路７４に出力される。
【００３１】
Ｓ１９０では、出力角θｐとＳ１８０で設定された目標回転角θｓｉとの制御偏差ｅを、ｅ＝θｓｉ−θｐとして改めて設定し、続くＳ２００では、オーバーシュートすることなく制御偏差ｅを０にするように、モータ３１の駆動電流Ｉを決定する。この処理の一例としては、Ｉ＝Ｃ（ｓ）・ｅの演算式に基づき、ＰＩＤ制御のパラメータを適切に設定することにより駆動電流Ｉを決定することができる。なお、式中の「ｓ」はラプラス演算子である。
【００３２】
そして、続くＳ２１０では、Ｓ２００で決定された駆動電流Ｉをモータ３１に対して出力し、モータ３１を回転駆動する。
【００３３】
このような処理を繰り返し実行することで、車両の走行状態に応じた基本伝達比Ｇｏｒｇが設定され、この基本伝達比Ｇｏｒｇを基に、車速Ｖと入力角θｈに応じた操舵制御が実行される。
【００３４】
一方、急操舵が行われた場合などに、出力角θｐと目標回転角θｓｉとの制御偏差ｅの絶対値がしきい値ｅｔｈより大となった場合には、先のＳ６０において「Ｙｅｓ」と判定されてＳ７０に進む。
【００３５】
Ｓ７０では、Ｓ４０で設定した目標回転角θｓｉの値を、出力角θｐにしきい値ｅｔｈを加算した値に変更する。換言すれば、出力角θｐと目標回転角θｓｉとの制御偏差ｅをしきい値ｅｔｈの値に置き換える処理を実行し、この処理により出力角θｐと目標回転角θｓｉとの制御偏差ｅが実際の値よりも小さな値に変更されることになる。
【００３６】
続くＳ８０では、入力角θｈとＳ７０で設定した目標回転角θｓｉとから得られる伝達比（θｓｉ／θｈ）を補正伝達比Ｇｃｏｍとして設定し、続くＳ９０では、Ｓ８０で設定した補正伝達比Ｇｃｏｍと基本伝達比Ｇｏｒｇとの値を比較する。
【００３７】
その結果、補正伝達比Ｇｃｏｍの値が基本伝達比Ｇｏｒｇよりも小の場合には（Ｓ９０で「Ｙｅｓ」）、Ｓ１００に進んで補正処理の実行中を示すフラグＦを１にセットし、Ｓ１８０に進む。この場合Ｓ１８０では、Ｓ７０で設定された目標回転角θｓｉに応じた信号がドライバ回路７４に出力され、変更された目標回転角θｓｉをもとにＳ１９０以降の処理が実行される。
【００３８】
なお、入力角θｈが中立舵角付近の小さな値の場合には、Ｓ８０における補正伝達比Ｇｃｏｍが基本伝達比Ｇｏｒｇ以上に大きな値に設定される場合がある。このような場合には、Ｓ９０において「Ｎｏ」と判定されてＳ１１０に進み、基本伝達比Ｇｏｒｇを用いて、目標回転角θｓｉの値をθｓｉ＝Ｇｏｒｇ×θｈとして演算し、Ｓ７０で設定した目標回転角θｓｉの値を変更する。この後Ｓ１８０に進むが、この場合には、Ｓ１８０において、Ｓ１１０で設定された目標回転角θｓｉに応じた信号がドライバ回路７４に出力されるため、結果的に補正処理に移行せず基本伝達比Ｇｏｒｇに基づく通常の制御が実行される。
【００３９】
一方先のＳ１００において補正処理の実行中を示すフラグＦが１にセットされることにより、次に開始されるルーチンでは、Ｓ３０において「Ｙｅｓ」と判定され、復帰判定部７３で実行されるＳ１３０及びＳ１４０の判断処理に進む。
【００４０】
Ｓ１３０では補正伝達比Ｇｃｏｍと基本伝達比Ｇｏｒｇとの差（絶対値）が所定のしきい値Ｇｔｈより小であるかが判断され、Ｓ１４０では入力角θｈの絶対値が所定のしきい値θｈｔｈより小であるか、すなわち車両がほぼ直進状態であるかが判断される。
【００４１】
Ｓ１３０及びＳ１４０でいずれも「Ｎｏ」と判断された場合には、補正処理が継続して実行される。すなわち、Ｓ１５０に進んでθｓｉ＝Ｇｃｏｍ×θｈを演算し、Ｓ８０で設定された補正伝達比ＧｃｏｍをもとにＳ１０で読み込まれた入力角θｈに応じた目標回転角θｓｉを設定する。この後Ｓ１８０以降の処理に進むが、この場合Ｓ１８０では、このＳ１５０で設定された目標回転角θｓｉに応じた信号がドライバ回路７４に出力される。このようにＳ１３０及びＳ１４０でいずれも「Ｎｏ」と判断される間は、補正伝達比Ｇｃｏｍに基づいて、入力角θｈに応じた目標回転角θｓｉを設定する補正処理が継続して実行される。
【００４２】
これに対し、Ｓ１３０で補正伝達比Ｇｃｏｍと基本伝達比Ｇｏｒｇとの差がしきい値Ｇｔｈより小となった場合には、補正伝達比Ｇｃｏｍと基本伝達比Ｇｏｒｇがほぼ一致したと判断してＳ１６０に進み、フラグＦを０にリセットして補正処理を終了させる。また、Ｓ１４０で入力角θｈの絶対値がしきい値θｈｔｈより小となった場合には、車両がほぼ直進状態であると判断し、同様にＳ１６０に進んで補正処理を終了させる。このようなタイミングで通常の操舵制御に復帰させることで、伝達比の変更に伴う操舵違和感を十分に抑制することができる。
【００４３】
続くＳ１７０では、θｓｉ＝Ｇｃｏｍ×θｈを演算し、Ｓ２０で設定された基本伝達比Ｇｏｒｇを基にＳ１０で読み込まれた入力角θｈに応じた目標回転角θｓｉを設定する。この後Ｓ１８０以降の処理に進み、Ｓ１８０では、Ｓ１７０で設定された目標回転角θｓｉに応じた信号がドライバ回路７４に出力される。
【００４４】
このようにして、補正伝達比Ｇｃｏｍに基づく補正処理から基本伝達比Ｇｏｒｇに基づく通常の操舵制御に復帰させる。
【００４５】
以上説明したフローチャートでは、Ｓ１３０において｜Ｇｃｏｍ−Ｇｏｒｇ｜＜Ｇｔｈであるかを判断したが、この判断に代えて、「Ｇｃｏｍ≧Ｇｏｒｇ ？」すなわち補正伝達比Ｇｃｏｍと基本伝達比Ｇｏｒｇの大小関係が一致又は反転したかを判断してもよい。大小関係が一致又は反転した場合には（Ｓ１３０で「Ｙｅｓ」）、補正伝達比Ｇｃｏｍと基本伝達比Ｇｏｒｇとが交差し、両伝達比がほぼ一致したと判断できる。そこで、このタイミングで補正処理を終了して基本伝達比Ｇｏｒｇに基づく通常の操舵制御に復帰させてもよい。
【００４６】
また、前述した実施形態では、出力角θｐと目標回転角θｓｉとの制御偏差ｅ（絶対値）がしきい値ｅｔｈより大となれば（Ｓ６０で「Ｙｅｓ」）、補正処理に移行する条件が成立するが、補正処理に移行する条件として、図５に示すように、Ｓ６０とＳ７０の間にＳ６２を追加することもできる。Ｓ６２では、入力角θｈの変化速度の絶対値｜ｄθｈ／ｄｔ｜が所定のしきい値θｖｔｈより小であるかを判断するが、この場合、Ｓ７０に進む条件は、Ｓ６０及びＳ６２で共に「Ｙｅｓ」と判断されることになる。これは急操舵などによって出力角θｐと目標回転角θｓｉとの制御偏差ｅ（絶対値）がしきい値ｅｔｈより大となり（Ｓ６０で「Ｙｅｓ」）、かつ、急操舵後にハンドル操作がほぼ停止した状況である（Ｓ６２で「Ｙｅｓ」）。従って、急操舵によって制御偏差ｅが大となりその後ハンドル操作を停止した状況に限り、前述した補正処理が実行され、この際発生するモータ３１の追従遅れを十分に抑制することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる車両用操舵装置によれば、目標転舵角設定手段で設定された目標転舵角と転舵角検出手段で検出された転舵角との制御偏差がより小さな値となるように、目標転舵角の値を変更する目標転舵角変更手段を備えるので、例えば、急操舵などにより制御偏差が増大した場合にもこの制御偏差をより小さな値に変更できるため、操舵停止時などに発生する、伝達比可変機構の追従遅れに起因する操舵違和感を十分に抑制することができる。
【００４８】
また、請求項２にかかる車両用操舵装置によれば、目標転舵角変更手段で変更された目標転舵角をもとに、伝達比設定手段で設定された伝達比を変更する伝達比変更手段を備えるので、補正手段による補正処理が継続される間、変更された伝達比に基づいて伝達比可変機構の駆動制御を継続して実施することが可能となる。
【００４９】
また、請求項３にかかる車両用操舵装置によれば、伝達比設定手段及び伝達比変更手段でそれぞれ設定された伝達比の比較結果をもとに、補正手段による補正処理を終了させる復帰手段を備えるので、例えば両伝達比がほぼ一致した場合等に補正処理を終了させることが可能となり、運転者に操舵違和感を与えることなく通常の制御に復帰させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】操舵装置の構成を概略的に示す構成図である。
【図２】操舵制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】車速及び入力角に応じて決定される基本伝達比の関係を示す３次元マップである。
【図４】操舵制御装置で実行される処理を示すフローチャートである。
【図５】他の実施形態として、図４のフローチャートにおける変更箇所を示す図である。
【符号の説明】
１０…操舵ハンドル、２０…入力軸、２１…入力角センサ、３０…ギヤ比可変機構、３１…モータ、４０…出力軸、４１…出力角センサ、６０…車速センサ、７０…操舵制御装置、１００…操舵装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵ハンドルの操舵角に対する車輪の転舵角の伝達比を変更可能とした、いわゆる伝達比可変機構を備えた車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような伝達比可変機構を備えた操舵装置の一例が、例えば特開昭６３−２２７４７２号に開示されている。この中で開示されているように、伝達比可変機構は、操舵ハンドル側に連結された入力軸とタイロッド側に連結された出力軸とを所定のギヤ機構で連結し、このギヤ機構をアクチュエータで駆動することで、入力軸−出力軸間の回転量の伝達比が変更可能な機構となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このアクチュエータの駆動制御は、車速や操舵ハンドルの操舵位置等を検知することで実施されるが、アクチュエータの応答性を超えるような操舵速度で急激にハンドル操作がなされた場合には、アクチュエータに追従遅れが発生する場合があった。このような追従遅れが発生すると、急操舵後に運転者がハンドル操作を停止した状況でも、追従遅れ相当分だけアクチュエータが作動して車輪を転舵させることとなり、運転者に操舵違和感を与えてしまうおそれがある。
【０００４】
本発明はこのような課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、このような急操舵がなされた場合にも、アクチュエータの追従遅れに起因する操舵違和感を抑制し得る車両用操舵装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１にかかる車両用操舵装置は、操舵角に対する転舵角の伝達比を変更可能な駆動源を有し、前記駆動源の駆動で車輪を転舵させることによって伝達比を変更する伝達比可変機構を備えた車両用操舵装置であって、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、車輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、車両の走行状態に応じて前記伝達比を設定する伝達比設定手段と、前記伝達比設定手段で設定された伝達比をもとに、前記操舵角検出手段で検出された操舵角に応じて車輪の目標転舵角を設定する目標転舵角設定手段と、車輪の転舵角と前記目標転舵角との制御偏差をもとに、前記駆動源を駆動させて車輪を転舵させることによる前記伝達比可変機構の駆動制御を行う駆動制御手段と、前記制御偏差が所定のしきい値より大の場合に、補正処理を開始する補正手段とを備え、前記補正手段は、前記制御偏差が小さな値となるように、前記目標転舵角の値を変更する目標転舵角変更手段と、前記目標転舵角変更手段で変更された目標転舵角をもとに、前記伝達比設定手段で設定された伝達比を変更する伝達比変更手段と、を備えて構成する。
【０００６】
急操舵などにより伝達比可変機構に追従遅れが生じた場合には、目標転舵角と実際の転舵角との制御偏差が増大する。このような状況下で、例えば運転者のハンドル操作が停止した場合には、駆動制御手段による制御の下、この偏差相当分だけ伝達比可変機構が駆動してしまう。そこで、この制御偏差が所定のしきい値より大となった場合には補正手段による補正処理に移行し、目標転舵角変更手段によって目標転舵角の値を変更することで、この制御偏差をより小さな値に変更する。
【０００８】
伝達比設定手段で設定された伝達比を伝達比変更手段において変更することで、補正処理の間、変更後の伝達比に基づき、操舵角に応じた目標転舵角が目標転舵角設定手段によって設定される。
【０００９】
請求項２にかかる車両用操舵装置は、請求項１にかかる車両用操舵装置が、伝達比設定手段で設定された伝達比と伝達比変更手段で変更された伝達比との比較結果をもとに、補正手段による補正処理を終了させる復帰手段を備えて構成する。
【００１０】
復帰手段は、両伝達比の比較結果として、例えば、両伝達比の値がほぼ一致した場合や、両伝達比の大小関係が反転した場合などに、復帰手段によって補正手段による補正処理を終了させ、伝達比設定手段で設定された伝達比に基づく通常の制御に復帰させる。
請求項３にかかる車両用操舵装置は、請求項２に係る車両用操舵装置の復帰手段が、伝達比設定手段で設定された伝達比と伝達比変更手段で変更された伝達比との差が、所定値よりも小さくなったときに、補正手段による補正処理を終了させるものである。
請求項４にかかる車両用操舵装置は、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の車両用操舵装置の目標転舵角変更手段が、転舵角に所定のしきい値を加えた値を目標転舵角とする。
請求項５にかかる車両用操舵装置は、請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の車両用操舵装置の補正手段が、伝達比変更手段で変更された伝達比が伝達比設定手段で設定された伝達比以上となった場合には、補正処理を行わない。
請求項６にかかる車両用操舵装置は、操舵角に対する転舵角の伝達比を変更可能な駆動源を有し、前記駆動源の駆動で車輪を転舵させることによって伝達比を変更する伝達比可変機構を備えた車両用操舵装置であって、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、車輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、車両の走行状態に応じて前記伝達比を設定する伝達比設定手段と、前記伝達比設定手段で設定された伝達比をもとに、前記操舵角検出手段で検出された操舵角に応じて車輪の目標転舵角を設定する目標転舵角設定手段と、車輪の転舵角と前記目標転舵角との制御偏差をもとに、前記駆動源を駆動させて車輪を転舵させることによる前記伝達比可変機構の駆動制御を行う駆動制御手段と、前記制御偏差が所定のしきい値より大の場合に、補正処理を開始する補正手段とを備え、前記補正手段は、前記制御偏差が小さな値となるように、前記目標転舵角の値を変更するとともに、前記転舵角に前記所定のしきい値を加えた値を目標転舵角とする目標転舵角変更手段を備えて構成する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に実施形態にかかる操舵装置１００の構成を示す。
【００１３】
入力軸２０と出力軸４０とは伝達比可変機構３０を介して連結されており、入力軸２０には操舵ハンドル１０が連結されている。出力軸４０は、ラックアンドピニオン式のギヤ装置５０を介してラック軸５１に連結されており、ラック軸５１の両側には車輪ＦＷ１、ＦＷ２が連結されている。
【００１４】
また、入力軸２０には操舵ハンドル１０の操舵位置を検出する入力角センサ２１を設け、出力軸４０には出力軸４０の回転位置を検出する出力角センサ４１を設けている。この出力軸４０の回転角はラック軸５１のストローク位置に対応し、さらにラック軸５１のストローク位置は車輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角に対応するため、出力角センサ４１によって出力軸４０の回転角を検出することで、車輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角を検出している。
【００１５】
伝達比可変機構３０は、操舵ハンドル１０の操舵量に対する車輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵量の比としての伝達比（ギヤ比）を変化させる機能を有しており、この伝達比を変化させる駆動源としてモータ３１を備えている。
【００１６】
伝達比可変機構３０の駆動制御は操舵制御装置７０によって実施され、操舵制御装置７０は、入力軸２０に設けた入力角センサ２１、出力軸４０に設けた出力角センサ４１及び車両の速度を検出する車速センサ６０の各検出信号を基に、モータ３１に対して制御信号を出力し、伝達比可変機構３０の設定伝達比を制御している。
【００１７】
図２に操舵制御装置７０の構成を示す。
【００１８】
操舵制御装置７０は、設定部７１、補正処理部７２、復帰判定部７３及びドライバ回路７４で構成する。
【００１９】
設定部７１は、例えば図３に示すような３次元マップを備えており、入力角センサ２１と車速センサ６０の両検出結果を基にマップ検索し、車両の走行状態に応じた基本伝達比Ｇｏｒｇを設定する。そして、設定した基本伝達比Ｇｏｒｇと入力角センサ２１で検出された入力角θｈとを基に、制御の目標となる出力軸４０の目標回転角θｓｉを設定する。
【００２０】
補正処理部７２は、設定部７１で設定された目標回転角θｓｉと出力角センサ４１で検出された出力角θｐとの制御偏差ｅが、後述するしきい値ｅｔｈより大となった場合に補正処理を開始する。この補正処理では、目標回転角θｓｉと出力角θｐとの制御偏差ｅの絶対値がより小さくなるように目標回転角θｓｉの値を変更すると共に、変更した目標回転角θｓｉの値を基に、設定部７１で設定された基本伝達比Ｇｏｒｇを補正伝達比Ｇｃｏｍに変更する。そして、以降、この補正伝達比Ｇｃｏｍを基に、入力角θｈと車速Ｖとに応じて目標回転角θｓｉを設定する処理を継続する。
【００２１】
復帰判定部７３は、設定部７１で設定された基本伝達比Ｇｏｒｇと補正処理部７２で設定された補正伝達比Ｇｃｏｍの両値をもとに、補正処理部７２による補正処理を終了させるか否かを判定する。
【００２２】
ドライバ回路７４は、補正処理部７２から出力された目標回転角θｓｉと出力角センサ４１で検出された出力角θｐとの制御偏差ｅに応じ、モータ３１に対して駆動電流Ｉを出力する回路である。
【００２３】
ここで、このように構成する操舵制御装置７０の各処理につき、図２を参照しつつ、図４のフローチャートに沿って順に説明する。
【００２４】
図４に示すフローチャートは、イグニションスイッチのオン操作によって起動する。まず、起動時には後述するフラグＦのリセット処理を実行し、この後、設定部７１で実行されるステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記す）１０に進んで、車速センサ６０で検出された車速Ｖ、入力角センサ２１で検出された入力角θｈ、出力角センサ４１で検出された出力角θｐの値をそれぞれ読み込む。
【００２５】
続くＳ２０では、Ｓ１０で読み込んだ車速Ｖと入力角θｈとの値を基に図３で示したマップを検索し、車両の走行状態に応じた基本伝達比Ｇｏｒｇを設定する。
【００２６】
続くＳ３０では、補正処理の実行中を示すフラグＦが１にセットされているかを判定する。起動時にはフラグＦを０にリセットするため、起動直後のルーチンでは「Ｎｏ」と判定され、Ｓ４０に進む。
【００２７】
続くＳ４０では、Ｓ１０で読み込まれた入力角θｈとＳ２０で設定された基本伝達比Ｇｏｒｇを基にθｓｉ＝Ｇｏｒｇ×θｈを演算し、出力軸４０の目標回転角θｓｉを設定し、補正処理部７２で実行されるＳ５０以降の処理に移る。
【００２８】
Ｓ５０では、出力軸４０の実際の回転角度となる出力角θｐとＳ４０で設定した目標回転角θｓｉとを基に、制御偏差ｅをｅ＝θｐ−θｓｉとして演算する。
【００２９】
続くＳ６０では、この制御偏差ｅの絶対値がしきい値ｅｔｈより大であるかを判定する。このしきい値ｅｔｈは、モータ３１の追従遅れが原因となって、操舵停止後に車輪ＦＷ１、ＦＷ２が転舵する場合にも、操舵違和感の発生を十分に抑制し得るような小さな値として予め設定されている。通常のハンドル操作の場合には、ｅｔｈ≧｜ｅ｜であるため、Ｓ６０で「Ｎｏ」と判定されてＳ１８０に進む。
【００３０】
Ｓ１８０では、Ｓ１８０に至る過程で設定された目標回転角θｓｉに応じた信号をドライバ回路７４に出力し、ドライバ回路７４で実行されるＳ１９０以降の処理に移る。この場合には先のＳ４０で設定された目標回転角θｓｉに応じた信号がドライバ回路７４に出力される。
【００３１】
Ｓ１９０では、出力角θｐとＳ１８０で設定された目標回転角θｓｉとの制御偏差ｅを、ｅ＝θｓｉ−θｐとして改めて設定し、続くＳ２００では、オーバーシュートすることなく制御偏差ｅを０にするように、モータ３１の駆動電流Ｉを決定する。この処理の一例としては、Ｉ＝Ｃ（ｓ）・ｅの演算式に基づき、ＰＩＤ制御のパラメータを適切に設定することにより駆動電流Ｉを決定することができる。なお、式中の「ｓ」はラプラス演算子である。
【００３２】
そして、続くＳ２１０では、Ｓ２００で決定された駆動電流Ｉをモータ３１に対して出力し、モータ３１を回転駆動する。
【００３３】
このような処理を繰り返し実行することで、車両の走行状態に応じた基本伝達比Ｇｏｒｇが設定され、この基本伝達比Ｇｏｒｇを基に、車速Ｖと入力角θｈに応じた操舵制御が実行される。
【００３４】
一方、急操舵が行われた場合などに、出力角θｐと目標回転角θｓｉとの制御偏差ｅの絶対値がしきい値ｅｔｈより大となった場合には、先のＳ６０において「Ｙｅｓ」と判定されてＳ７０に進む。
【００３５】
Ｓ７０では、Ｓ４０で設定した目標回転角θｓｉの値を、出力角θｐにしきい値ｅｔｈを加算した値に変更する。換言すれば、出力角θｐと目標回転角θｓｉとの制御偏差ｅをしきい値ｅｔｈの値に置き換える処理を実行し、この処理により出力角θｐと目標回転角θｓｉとの制御偏差ｅが実際の値よりも小さな値に変更されることになる。
【００３６】
続くＳ８０では、入力角θｈとＳ７０で設定した目標回転角θｓｉとから得られる伝達比（θｓｉ／θｈ）を補正伝達比Ｇｃｏｍとして設定し、続くＳ９０では、Ｓ８０で設定した補正伝達比Ｇｃｏｍと基本伝達比Ｇｏｒｇとの値を比較する。
【００３７】
その結果、補正伝達比Ｇｃｏｍの値が基本伝達比Ｇｏｒｇよりも小の場合には（Ｓ９０で「Ｙｅｓ」）、Ｓ１００に進んで補正処理の実行中を示すフラグＦを１にセットし、Ｓ１８０に進む。この場合Ｓ１８０では、Ｓ７０で設定された目標回転角θｓｉに応じた信号がドライバ回路７４に出力され、変更された目標回転角θｓｉをもとにＳ１９０以降の処理が実行される。
【００３８】
なお、入力角θｈが中立舵角付近の小さな値の場合には、Ｓ８０における補正伝達比Ｇｃｏｍが基本伝達比Ｇｏｒｇ以上に大きな値に設定される場合がある。このような場合には、Ｓ９０において「Ｎｏ」と判定されてＳ１１０に進み、基本伝達比Ｇｏｒｇを用いて、目標回転角θｓｉの値をθｓｉ＝Ｇｏｒｇ×θｈとして演算し、Ｓ７０で設定した目標回転角θｓｉの値を変更する。この後Ｓ１８０に進むが、この場合には、Ｓ１８０において、Ｓ１１０で設定された目標回転角θｓｉに応じた信号がドライバ回路７４に出力されるため、結果的に補正処理に移行せず基本伝達比Ｇｏｒｇに基づく通常の制御が実行される。
【００３９】
一方先のＳ１００において補正処理の実行中を示すフラグＦが１にセットされることにより、次に開始されるルーチンでは、Ｓ３０において「Ｙｅｓ」と判定され、復帰判定部７３で実行されるＳ１３０及びＳ１４０の判断処理に進む。
【００４０】
Ｓ１３０では補正伝達比Ｇｃｏｍと基本伝達比Ｇｏｒｇとの差（絶対値）が所定のしきい値Ｇｔｈより小であるかが判断され、Ｓ１４０では入力角θｈの絶対値が所定のしきい値θｈｔｈより小であるか、すなわち車両がほぼ直進状態であるかが判断される。
【００４１】
Ｓ１３０及びＳ１４０でいずれも「Ｎｏ」と判断された場合には、補正処理が継続して実行される。すなわち、Ｓ１５０に進んでθｓｉ＝Ｇｃｏｍ×θｈを演算し、Ｓ８０で設定された補正伝達比ＧｃｏｍをもとにＳ１０で読み込まれた入力角θｈに応じた目標回転角θｓｉを設定する。この後Ｓ１８０以降の処理に進むが、この場合Ｓ１８０では、このＳ１５０で設定された目標回転角θｓｉに応じた信号がドライバ回路７４に出力される。このようにＳ１３０及びＳ１４０でいずれも「Ｎｏ」と判断される間は、補正伝達比Ｇｃｏｍに基づいて、入力角θｈに応じた目標回転角θｓｉを設定する補正処理が継続して実行される。
【００４２】
これに対し、Ｓ１３０で補正伝達比Ｇｃｏｍと基本伝達比Ｇｏｒｇとの差がしきい値Ｇｔｈより小となった場合には、補正伝達比Ｇｃｏｍと基本伝達比Ｇｏｒｇがほぼ一致したと判断してＳ１６０に進み、フラグＦを０にリセットして補正処理を終了させる。また、Ｓ１４０で入力角θｈの絶対値がしきい値θｈｔｈより小となった場合には、車両がほぼ直進状態であると判断し、同様にＳ１６０に進んで補正処理を終了させる。このようなタイミングで通常の操舵制御に復帰させることで、伝達比の変更に伴う操舵違和感を十分に抑制することができる。
【００４３】
続くＳ１７０では、θｓｉ＝Ｇｃｏｍ×θｈを演算し、Ｓ２０で設定された基本伝達比Ｇｏｒｇを基にＳ１０で読み込まれた入力角θｈに応じた目標回転角θｓｉを設定する。この後Ｓ１８０以降の処理に進み、Ｓ１８０では、Ｓ１７０で設定された目標回転角θｓｉに応じた信号がドライバ回路７４に出力される。
【００４４】
このようにして、補正伝達比Ｇｃｏｍに基づく補正処理から基本伝達比Ｇｏｒｇに基づく通常の操舵制御に復帰させる。
【００４５】
以上説明したフローチャートでは、Ｓ１３０において｜Ｇｃｏｍ−Ｇｏｒｇ｜＜Ｇｔｈであるかを判断したが、この判断に代えて、「Ｇｃｏｍ≧Ｇｏｒｇ ？」すなわち補正伝達比Ｇｃｏｍと基本伝達比Ｇｏｒｇの大小関係が一致又は反転したかを判断してもよい。大小関係が一致又は反転した場合には（Ｓ１３０で「Ｙｅｓ」）、補正伝達比Ｇｃｏｍと基本伝達比Ｇｏｒｇとが交差し、両伝達比がほぼ一致したと判断できる。そこで、このタイミングで補正処理を終了して基本伝達比Ｇｏｒｇに基づく通常の操舵制御に復帰させてもよい。
【００４６】
また、前述した実施形態では、出力角θｐと目標回転角θｓｉとの制御偏差ｅ（絶対値）がしきい値ｅｔｈより大となれば（Ｓ６０で「Ｙｅｓ」）、補正処理に移行する条件が成立するが、補正処理に移行する条件として、図５に示すように、Ｓ６０とＳ７０の間にＳ６２を追加することもできる。Ｓ６２では、入力角θｈの変化速度の絶対値｜ｄθｈ／ｄｔ｜が所定のしきい値θｖｔｈより小であるかを判断するが、この場合、Ｓ７０に進む条件は、Ｓ６０及びＳ６２で共に「Ｙｅｓ」と判断されることになる。これは急操舵などによって出力角θｐと目標回転角θｓｉとの制御偏差ｅ（絶対値）がしきい値ｅｔｈより大となり（Ｓ６０で「Ｙｅｓ」）、かつ、急操舵後にハンドル操作がほぼ停止した状況である（Ｓ６２で「Ｙｅｓ」）。従って、急操舵によって制御偏差ｅが大となりその後ハンドル操作を停止した状況に限り、前述した補正処理が実行され、この際発生するモータ３１の追従遅れを十分に抑制することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる車両用操舵装置によれば、目標転舵角設定手段で設定された目標転舵角と転舵角検出手段で検出された転舵角との制御偏差がより小さな値となるように、目標転舵角の値を変更する目標転舵角変更手段を備えるので、例えば、急操舵などにより制御偏差が増大した場合にもこの制御偏差をより小さな値に変更できるため、操舵停止時などに発生する、伝達比可変機構の追従遅れに起因する操舵違和感を十分に抑制することができる。
【００４８】
また、請求項２にかかる車両用操舵装置によれば、目標転舵角変更手段で変更された目標転舵角をもとに、伝達比設定手段で設定された伝達比を変更する伝達比変更手段を備えるので、補正手段による補正処理が継続される間、変更された伝達比に基づいて伝達比可変機構の駆動制御を継続して実施することが可能となる。
【００４９】
また、請求項３にかかる車両用操舵装置によれば、伝達比設定手段及び伝達比変更手段でそれぞれ設定された伝達比の比較結果をもとに、補正手段による補正処理を終了させる復帰手段を備えるので、例えば両伝達比がほぼ一致した場合等に補正処理を終了させることが可能となり、運転者に操舵違和感を与えることなく通常の制御に復帰させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】操舵装置の構成を概略的に示す構成図である。
【図２】操舵制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】車速及び入力角に応じて決定される基本伝達比の関係を示す３次元マップである。
【図４】操舵制御装置で実行される処理を示すフローチャートである。
【図５】他の実施形態として、図４のフローチャートにおける変更箇所を示す図である。
【符号の説明】
１０…操舵ハンドル、２０…入力軸、２１…入力角センサ、３０…ギヤ比可変機構、３１…モータ、４０…出力軸、４１…出力角センサ、６０…車速センサ、７０…操舵制御装置、１００…操舵装置。
Claims (6)
- 操舵角に対する転舵角の伝達比を変更可能な駆動源を有し、前記駆動源の駆動で車輪を転舵させることによって伝達比を変更する伝達比可変機構を備えた車両用操舵装置であって、
操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、
車両の走行状態に応じて前記伝達比を設定する伝達比設定手段と、
前記伝達比設定手段で設定された伝達比をもとに、前記操舵角検出手段で検出された操舵角に応じて車輪の目標転舵角を設定する目標転舵角設定手段と、
車輪の転舵角と前記目標転舵角との制御偏差をもとに、前記駆動源を駆動させて車輪を転舵させることによる前記伝達比可変機構の駆動制御を行う駆動制御手段と、
前記制御偏差が所定のしきい値より大の場合に、補正処理を開始する補正手段とを備え、
前記補正手段は、
前記制御偏差が小さな値となるように、前記目標転舵角の値を変更する目標転舵角変更手段と、
前記目標転舵角変更手段で変更された目標転舵角をもとに、前記伝達比設定手段で設定された伝達比を変更する伝達比変更手段と、
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。 - 前記伝達比設定手段で設定された伝達比と前記伝達比変更手段で変更された伝達比との比較結果をもとに、前記補正手段による補正処理を終了させる復帰手段を備える請求項１に記載の車両用操舵装置。
- 前記復帰手段は、
前記伝達比設定手段で設定された伝達比と前記伝達比変更手段で変更された伝達比との差が、所定値よりも小さくなったときに、前記補正手段による補正処理を終了させる請求項２に記載の車両用操舵装置。 - 前記目標転舵角変更手段は、
前記転舵角に前記所定のしきい値を加えた値を前記目標転舵角とする請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の車両用操舵装置。 - 前記補正手段は、
前記伝達比変更手段で変更された伝達比が前記伝達比設定手段で設定された伝達比以上となった場合には、補正処理を行わない請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の車両用操舵装置。 - 操舵角に対する転舵角の伝達比を変更可能な駆動源を有し、前記駆動源の駆動で車輪を転舵させることによって伝達比を変更する伝達比可変機構を備えた車両用操舵装置であって、
操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、
車両の走行状態に応じて前記伝達比を設定する伝達比設定手段と、
前記伝達比設定手段で設定された伝達比をもとに、前記操舵角検出手段で検出された操舵角に応じて車輪の目標転舵角を設定する目標転舵角設定手段と、
車輪の転舵角と前記目標転舵角との制御偏差をもとに、前記駆動源を駆動させて車輪を転舵させることによる前記伝達比可変機構の駆動制御を行う駆動制御手段と、
前記制御偏差が所定のしきい値より大の場合に、補正処理を開始する補正手段とを備え、
前記補正手段は、
前記制御偏差が小さな値となるように、前記目標転舵角の値を変更するとともに、前記転舵角に前記所定のしきい値を加えた値を目標転舵角とする目標転舵角変更手段を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
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