JP3665487B2 - 車両の操舵装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、転舵角が変化するように車輪に伝達可能な車両の操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ステアリングホイール等の操作部材を車輪に機械的に連結せずに転舵する車両においては、そのステアリングホイールの操作角や操作トルクに応じて制御される操舵用アクチュエータの動きを車輪に伝達している。
【0003】
そのような操舵装置においては、操作部材を直進操作状態、すなわち操作角や操作トルクを零にすると、車輪の転舵角が零になるように操舵用アクチュエータが制御される。すなわち、操作部材を直進操作状態にした時の車輪の転舵角である舵角中点を零として操舵用アクチュエータが制御される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、操作部材を直進操作状態にしているにも拘らず、操舵用アクチュエータによる車輪の転舵角変化以外の原因、例えばタイヤ空気圧の不均一等、に基づき車両が直進しない場合がある。このような場合、直進するためにはドライバーは操作部材の操作状態を直進操作状態から変化させる必要があるため、非常に煩わしく操作性が低下するという問題がある。
【0005】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操作部材の操作に応じて制御される操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、転舵角が変化するように車輪に伝達可能な車両の操舵装置において、前記操作部材の検出操作角または検出操作トルクが零か否かにより、前記操作部材が直進操作状態か否かが検出され、前記操作部材を直進操作状態とした時の車輪の転舵角が、車両のヨーレートまたは横加速度に基づいて車両が直進走行状態であると判断される時の車輪の転舵角に対応するように、舵角中点を補正可能であることを特徴とする。
本発明の構成によれば、操作部材を直進操作状態にした時の車輪の転舵角、すなわち舵角中点が、車両のヨーレートまたは横加速度に基づいて車両が直進走行状態であると判断される時の車輪の転舵角に対応しなければ、対応するように補正される。これにより、操作部材を直進操作状態にした時に、タイヤ空気圧の不均一といった操舵用アクチュエータによる車輪の転舵角変化以外の車両の直進を阻止する原因が存在しても、車両を直進させることができる。
【0007】
本発明の車両の操舵装置において、車両のヨーレートまたは横加速度を検出する手段と、車輪の転舵角を検出する手段と、その操作部材の操作状態を検出する手段と、検出されたヨーレートまたは横加速度の絶対値が設定値以下か否かを判断する手段と、検出されたヨーレートまたは横加速度の絶対値が設定値以下である時、検出転舵角の絶対値が設定値以下か否かを判断する手段とを備え、検出されたヨーレートまたは横加速度の絶対値が設定値以下であって、検出転舵角の絶対値が設定値以下でない時の検出転舵角に、前記操作部材を直進操作状態とした時の車輪の転舵角が一致するように前記アクチュエータが制御されるのが好ましい。
検出されたヨーレートまたは横加速度の絶対値が設定値以下である時、車両は直進走行状態であると判断できる。その設定値は、例えば零にすることができる。
検出されたヨーレートまたは横加速度の絶対値が設定値以下である時、すなわち、車両が直進走行状態であると判断できる時、検出転舵角の絶対値が設定値以下でなければ、操舵用アクチュエータによる車輪の転舵角変化以外の車両の直進を阻止する原因が存在すると判断できる。その設定値は、例えば零にすることができる。
よって、上記構成によれば、車両が直進走行状態であって、操舵用アクチュエータによる車輪の転舵角変化以外の車両の直進を阻止する原因が存在する時の検出転舵角に、操作部材を直進操作状態にした時の車輪の転舵角が一致するように操舵用アクチュエータを制御し、これにより舵角中点の補正を行うことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1に示す車両の操舵装置は、ステアリングホイール(操作部材)1の回転操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータ2の動きを、ステアリングギヤ3により転舵角が変化するように前部左右車輪4に伝達することで、そのステアリングホイール1を車輪4に機械的に連結することなく、車両を操舵できる。
【0009】
その操舵用アクチュエータ2は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ3は、その操舵用アクチュエータ2の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド7の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのステアリングロッド7の動きは、タイロッド8とナックルアーム9を介して車輪4に伝達される。そのステアリングギヤ3は、公知のものを用いることができ、操舵用アクチュエータ2の動きを車輪4の転舵角に変換できれば構成は限定されない。
【0010】
そのステアリングホイール1は、車体側により回転可能に支持される回転シャフト10に連結されている。そのステアリングホイール1を操舵するのに要する操作反力を作用させるため、その回転シャフト10にトルクを付加する反力アクチュエータ19が設けられている。その反力アクチュエータ19は、その回転シャフト10と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【0011】
そのステアリングホイール1を直進操作位置に復帰させる方向の弾力を付与する弾性部材30が設けられている。この弾性部材30は、例えば、回転シャフト10に弾力を付与する渦巻きバネにより構成できる。上記反力アクチュエータ19が回転シャフト10にトルクを付加していない時、その弾力によりステアリングホイール1は直進操作位置に復帰する。
【0012】
ステアリングホイール1の操作状態を検出する手段として、その回転シャフト10の回転角に対応する操作角δhを操作入力値として検出する角度センサ11が設けられている。この角度センサ11によりステアリングホイール1が直進操作状態か否か、すなわち操作角δhが零か否かが検出される。
【0013】
そのステアリングホイール1の操作トルクTとして、その回転シャフト10により伝達されるトルクを検出するトルクセンサ12が設けられている。
【0014】
その車輪4の転舵角δを検出する転舵角センサ13が設けられている。本実施形態では、その操舵用アクチュエータ2の出力に対応するステアリングロッド7の作動量を検出するポテンショメータにより構成されている。
【0015】
その角度センサ11とトルクセンサ12と転舵角センサ13は、コンピュータにより構成されるステアリング系制御装置20に接続される。その制御装置20に、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ16が接続されている。なお、ヨーレートセンサに代えて、車両の横加速度Gyを検出する横加速度センサを制御装置20に接続するようにしてもよい。
【0016】
図2のフローチャートを参照して上記ステアリング系制御装置20による制御手順を説明する。
まず、各センサによるヨーレートγ、転舵角δ、操作角δh、操作トルクTの検出データが読み込まれる(ステップ1)。
【0017】
次に、操作反力として目標操舵トルクT* を付与できるように反力アクチュエータ19を制御する(ステップ2)。本実施形態では、その目標操舵トルクT* は操作角δhの関数K1とされ、その関数は予め定められて制御装置20に記憶される。この関数に基づき検出操作角δhに応じて定まる目標操舵トルクT* から検出操作トルクTを差し引いた偏差が零になるように、反力アクチュエータ19が制御される。
【0018】
次に、転舵角を目標値δ* にすることができるように操舵用アクチュエータ2を制御する(ステップ3)。本実施形態では、その目標転舵角δ* は操作入力値である操作角δhの関数K2とされ、その関数は予め定められて制御装置20に記憶される。この関数に基づき検出操作角δhに応じて定まる目標転舵角δ* から検出転舵角δを差し引いた偏差が零になるように、操舵用アクチュエータ2が制御される。
なお、ステアリングホイール1の操作状態を検出する手段としてトルクセンサ12を用い、検出操作角δhに代えて検出操作トルクTを操作入力値とし、目標転舵角δ* を操作トルクTの関数とし、検出操作トルクTから目標転舵角δ* を定めるようにしてもよい。この場合、そのトルクセンサ12によりステアリングホイール1が直進操作状態か否か、すなわち操作トルクが零か否かが検出される。
【0019】
次に、検出されたヨーレートγの絶対値が設定値α以下か否かを判断する(ステップ4)。検出されたヨーレートγの絶対値が設定値α以下である時、車両は直進走行状態であると判断できるように、その設定値αは設定される。そのヨーレートの絶対値の設定値αは、例えば零に設定できる。
ヨーレートに代えて横加速度を検出する場合は、検出された横加速度の絶対値が設定値以下か否かを判断し、検出された横加速度の絶対値が設定値以下である時、車両は直進走行状態であると判断できるように、その設定値は設定され、例えば零に設定される。
【0020】
ステップ4において、検出されたヨーレートγの絶対値が設定値α以下である時、検出転舵角δの絶対値が設定値β以下か否かを判断する(ステップ5)。ステップ4において検出されたヨーレートγの絶対値が設定値以下である時、すなわち、車両は直進走行状態であると判断できる時、検出転舵角δの絶対値が設定値β以下でなければ、操舵用アクチュエータ2による車輪4の転舵角変化以外の車両の直進を阻止する原因が存在すると判断できる。その設定値βは、例えば零にすることができる。
【0021】
ステップ5において、検出転舵角δの絶対値が設定値β以下でない時、舵角中点、すなわちステアリングホイール1が直進操作状態である時の車輪4の転舵角の補正を行う(ステップ6)。この舵角中点の補正は、検出されたヨーレートγの絶対値が設定値α以下であって、検出転舵角δの絶対値が設定値β以下でない時の検出転舵角δに、ステアリングホイール1を直進操作状態とした時、すなわち操作角δhあるいは操作トルクTを零にした時の車輪4の転舵角が一致するように操舵用アクチュエータ2を制御することで行う。すなわち、検出されたヨーレートγの絶対値が設定値α以下であって、検出転舵角δの絶対値が設定値β以下でない時の検出転舵角δが舵角中点になるように操舵用アクチュエータ2が制御される。
ヨーレートに代えて横加速度を検出する場合の舵角中点の補正は、検出された横加速度の絶対値が設定値以下であって、検出転舵角δの絶対値が設定値β以下でない時の検出転舵角δに、ステアリングホイール1を直進操作状態とした時の車輪4の転舵角が一致するように操舵用アクチュエータ2を制御することで行う。
これにより、ステアリングホイール1を直進操作状態とした時の車輪4の転舵角、すなわち舵角中点は、車両のヨーレートγまたは横加速度に基づいて車両が直進走行状態であると判断される時の車輪4の転舵角に対応するように補正される。
【0022】
しかる後に、制御を終了するか否かを、例えば車両のエンジン始動用キースイッチのオン・オフに基づき判断し(ステップ7)、終了しない場合はステップ1に戻る。ステップ4において検出ヨーレートγの絶対値が設定値α以下でない時、ステップ5において検出転舵角δの絶対値が設定値β以下である時も、ステップ7において制御を終了するか否かを判断する。
【0023】
上記構成によれば、車両が直進走行状態であって、操舵用アクチュエータ2による車輪4の転舵角変化以外の車両の直進を阻止する原因が存在する時の検出転舵角に、ステアリングホイール1を直進操作状態にした時の車輪4の転舵角が一致するように操舵用アクチュエータ2を制御できる。すなわち舵角中点が、車両のヨーレートγまたは横加速度に基づいて車両が直進走行状態であると判断される時の車輪4の転舵角に対応しなければ、対応するように操舵用アクチュエータ2が制御される。これにより、ステアリングホイール1を直進操作状態にした時に、タイヤ空気圧の不均一といった操舵用アクチュエータ2による車輪4の転舵角変化以外の車両の直進を阻止する原因が存在しても、車両を直進させることができる。
【0024】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、操作部材は回転操作されるステアリングホイールに限定されず、操作入力値が操作トルクに対応する場合、回転しないように車体に取り付けられるハンドルを用いることができる。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、操作部材を車輪に機械的に連結することなく操舵可能な車両において、操作部材を直進操作状態にした時の車両の直進性を向上し、操作性の低下を防止できる操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の操舵装置の構成説明図
【図2】本発明の実施形態の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
2 操舵用アクチュエータ
4 車輪
13 転舵角センサ
16 ヨーレートセンサ
20 ステアリング系制御装置
Claims (2)
- 操作部材の操作に応じて制御される操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、転舵角が変化するように車輪に伝達可能な車両の操舵装置において、
前記操作部材の検出操作角または検出操作トルクが零か否かにより、前記操作部材が直進操作状態か否かが検出され、
前記操作部材を直進操作状態とした時の車輪の転舵角が、車両のヨーレートまたは横加速度に基づいて車両が直進走行状態であると判断される時の車輪の転舵角に対応するように、舵角中点を補正可能であることを特徴とする車両の操舵装置。 - 車両のヨーレートまたは横加速度を検出する手段と、
車輪の転舵角を検出する手段と、
その操作部材の操作状態を検出する手段と、
検出されたヨーレートまたは横加速度の絶対値が設定値以下か否かを判断する手段と、
検出されたヨーレートまたは横加速度の絶対値が設定値以下である時、検出転舵角の絶対値が設定値以下か否かを判断する手段とを備え、
検出されたヨーレートまたは横加速度の絶対値が設定値以下であって、検出転舵角の絶対値が設定値以下でない時の検出転舵角に、前記操作部材を直進操作状態とした時の車輪の転舵角が一致するように前記アクチュエータが制御される請求項1に記載の車両の操舵装置。
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