JP3914946B2 - 車両のステアリング装置 - Google Patents
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Description
この構成によれば、自動操舵中にドライバーが操舵力を付加するだけで、実際の舵角を変化させることなく、通常操舵モードに切り換えることができる。これにより、緊急事態等において迅速に自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えることができる。
しかも、その自動操舵中に付加される操舵力が、ドライバーにより付加されたのか、走行路における凹凸や横風等の外乱に基づき車両に外部から付加されたのかを判断するので、その車両に外部から付加される操舵力により、自動操舵モードから通常操舵モードに誤って切り換えられるのを防止できる。
また、自動操舵中においてアクチュエータが発生する操舵力以外に操舵力が付加された場合、その付加操舵力に対応する値を、そのステアリングシャフトにより伝達されるトルクに基づき求めることができる。そのトルクの変化がドライバーの付加した操舵力に基づく場合、そのステアリングシャフトのステアリングホイール側での回転角の変化は、車輪側での回転角の変化に先行する。そのトルクの変化が車両に外部から付加される操舵力に基づく場合、そのステアリングシャフトの車輪側での回転角の変化は、ステアリングホイール側での回転角の変化に先行する。これにより、その付加操舵力が、ドライバーにより付加されたのか車両に外部から付加されたのかを確実に判断することができる。
この構成によれば、自動操舵モードにおいて操舵力を発生させるブラシレスモータのロータがステアリングシャフトと同心に同行回転するので、コンパクトな構造になる。また、そのロータの回転角の検出器により、そのステアリングシャフトのステアリングホイール側での回転角の変化に対応する値を時系列に求めることができるので、専用の検出器が不要になる。また、そのロータの回転角の検出器と第2検出器の出力とから、付加操舵力に対応するトルクを求めるので、専用のトルクセンサが不要になる。
この構成によれば、自動操舵中におけるドライバーの付加操舵力に対応する値が第1設定値以上になると、その付加操舵力による操舵方向において障害物と車両との衝突可能性があっても、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えられる。これにより、自動操舵中にドライバーによる操舵の必要性が大きくなった場合、例えば前方障害物を避けるためにドライバーが大きな操舵力を付加したような場合、たとえ付加操舵力による操舵方向において別の障害物との衝突可能性があっても、ドライバーによる操舵を行って前方障害物の回避等を行うことで、大きな事故等を防止できる。
また、その自動操舵中におけるドライバーの付加操舵力に対応する値が第1設定値未満であって第2設定値以上になると、その付加操舵力による操舵方向において障害物と車両との衝突可能性がなければ、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えられる。これにより、自動操舵中にドライバーが操舵力を付加することで通常操舵モードに切り換える際に、安全を確保することができる。
この場合、その付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対応する値が前記第1設定値未満であって第2設定値以上であり、且つ、障害物と車両との衝突可能性のある時に、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えると共にドライバーの操舵を抑制する手段が設けられていてもよい。
そのドライバーの操舵力に対応する値が第1設定値未満であって第2設定値以上の場合、ドライバーによる操舵の緊急性は低い。よって、その付加操舵力による操舵方向において障害物と車両との衝突可能性があれば、自動操舵モードから通常操舵モードへ切り換えると共にドライバーの操舵を抑制することで、ドライバーに障害物の存在を認識させることができる。
本実施形態では、図5に示すように、上記障害物検知センサ66、67、68、69は、車両Vの左右側方と左右後側方における他車両やガードレール等の障害物を検知するもので、車両からレーザや超音波等のレーダ波を発射する発信器と、そのレーダ波の受信器と、その受信したレーダ波の増幅器とを有する。制御装置61は、そのレーダ波の発信から受信までの時間差に基づき障害物までの距離を演算し、また、上記各レゾルバ53、65からの信号により上記付加操舵力の操舵方向を判断し、その操舵方向において予め定めた一定距離内に障害物が検知された場合は衝突可能性が有ると判断する。
その制御装置61は、まず、現時点が自動操舵モードか否かを判断する(ステップ1)。自動操舵モードであれば、ブラシレスモータ50を駆動することで自動操舵を行う(ステップ2)。
その自動操舵時に、そのブラシレスモータ50が発生する操舵力以外の付加操舵力が、ドライバーにより付加されたのか車両に外部から付加された外乱なのかを判断する(ステップ3)。その付加操舵力が外乱である場合は自動操舵を継続する。
その付加操舵力がドライバーにより付加された場合、その付加操舵力に基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルクTが第1設定値T1以上か否かを判断する(ステップ4)。
そのステアリングシャフトにより伝達されるトルクTが第1設定値T1未満である場合、第2設定値T2以上か否かを判断する(ステップ5)。第2設定値T2未満であれば自動操舵を継続する。
そのステアリングシャフトにより伝達されるトルクTが第1設定値T1未満であって第2設定値T2以上である場合、障害物との衝突可能性の有無を判断する(ステップ6)。障害物との衝突可能性がある場合は自動操舵を継続する。
ステップ4において付加操舵力に基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルクTが第1設定値T1以上である場合、すなわち、ドライバーが大きな操舵力を自動操舵に抗して作用させている場合、ドライバーによる緊急操舵の意思が大きいと考えられるので、ブラシレスモータ50の駆動電流を遮断することで自動操舵を解除する(ステップ7)。また、ステップ6において障害物との衝突可能性がない場合、ドライバーによる緊急操舵の意思は高くないが、自動操舵を解除しても危険性はないため、自動操舵を解除する。あるいは、ステップ1において自動操舵モードでない場合、自動操舵を解除する。その自動操舵の解除により通常操舵モードに切り換えられる。
その第1設定値T1は、ドライバーによる操舵の緊急性が高い時にドライバーが発生する操舵力に基づき設定することができる。その第2設定値T2は、ドライバーが操舵の意思を示す時にドライバーが発生する操舵力に基づき設定することができる。
すなわち、上記操舵トルクが設定値以上であれば、その制御装置61はポンプ駆動用モータ64の回転速度を操舵補助速度とする指示信号を出力する。その操舵補助速度は、そのポンプ37から送り出される圧油の流量が操舵補助に必要な流量になるように予め設定される速度である。その操舵補助速度は、車速センサ70により検知される車速に応じて変化するものとされる。すなわち、低車速では操舵補助力を大きくして車両の旋回性能を向上し、高車速では操舵補助力を小さくして車両の走行安定性を向上できるように、その操舵補助速度は決定される。これにより、通常操舵モードおよび自動操舵モードの双方において、操舵補助力が発生する。
また、その操舵トルクの値が設定値未満であれば、制御装置61はポンプ駆動用モータ64の回転速度を待機速度とする指示信号を出力する。その待機速度は、上記操舵補助速度よりも小さな予め設定される速度であって、本実施形態では零とされるが、零よりも大きな値であってもよい。これにより、省エネルギー化を図ることができる。
また、自動操舵中におけるドライバーの付加操舵力に対応する値Tが第1設定値T1以上になると、その付加操舵力による操舵方向において障害物と車両Vとの衝突可能性があっても、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えられる。これにより、自動操舵中にドライバーによる操舵の必要性が大きくなった場合、例えば前方障害物を避けるためにドライバーが大きな操舵力を付加したような場合、たとえ付加操舵力による操舵方向において別の障害物との衝突可能性があっても、ドライバーによる操舵を行って前方障害物の回避等を行うことで、大きな事故等を防止できる。また、その自動操舵中におけるドライバーの付加操舵力に対応する値Tが第1設定値T1未満であって第2設定値T2以上になると、その付加操舵力による操舵方向において障害物と車両との衝突可能性がなければ、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えられる。これにより、自動操舵中にドライバーが操舵力を付加することで通常操舵モードに切り換える際に、安全を確保することができる。
その自動操舵中においてブラシレスモータ50が発生する操舵力以外の付加操舵力が、ステアリングシャフトのステアリングホイールH側での回転角の変化と、車輪W側での回転角の変化の何れが先行するかに基づき、ドライバーにより付加されたのか車両に外部から付加されたのかを確実に判断できる。
その自動操舵モードにおいて操舵力を発生させるブラシレスモータ50のロータ51は、ステアリングシャフトと同心に同行回転するので、制御装置61による制御に対する応答が迅速で、コンパクトでシンプルな構造になる。また、そのブラシレスモータ50の第1レゾルバ53により、そのステアリングシャフトのステアリングホイールH側での回転角の変化に対応する値を時系列に求めることができるので、専用の検出器が不要になる。また、その第1レゾルバ53と第2レゾルバ65の出力から、付加操舵力に対応するトルクを求めるので、専用のトルクセンサが不要になる。これにより、構造をシンプルでコンパクトにして、製造コストを低減できる。また、各レゾルバ53、65は、固定子53b、65bに対して回転子53a、65aを回転させるだけで出力調節できるので、組み付けが容易である。
その第1検出リング136の一端面と第2検出リング137の一端面とは互いに対向するように配置され、各検出リング136、137の対向端面に、それぞれ歯136a、137aが周方向に沿って複数設けられている。
その第2検出リング137の他端側は一端側よりも外径の小さな小径部137bとされている。
その第1検出コイル133は第1検出リング136と第2検出リング137の対向間を覆うように配置され、第2検出コイル134は第2検出リング137を覆うように配置され、各検出コイル133、134は、バルブハウジング10aに取り付けられる基板に形成される信号処理回路141に接続される。その信号処理回路141において、第1検出コイル133は抵抗145を介して発振器146に接続され、第2検出コイル134は抵抗147を介して発振器146に接続され、各検出コイル133、134は差動増幅回路148に接続される。
これにより、ステアリングシャフトにより伝達されるトルクによりトーションバー3が捩れ、両検出リング136、137が弾性的に相対回転すると、各検出リング136、137の歯136a、137aの対向面積が変化する。その面積変化により、その歯136a、137aの対向間における第1検出コイル133の発生磁束に対する磁気抵抗が変化することから、その変化に応じ第1検出コイル133の出力が変化し、その出力に対応した伝達トルクが検出される。そのトルク検出信号は制御装置61に入力される。
また、第2検出コイル134は第2検出リング137の小径部137bに対向する。その小径部137bの外径は、操舵抵抗の作用していない状態で、第2検出コイル134の発生磁束に対する磁気抵抗と第1検出コイル133の発生磁束に対する磁気抵抗とが等しくなるように設定されている。これにより、温度変動による第1検出コイル133の出力変動は、温度変動による第2検出コイル134の出力変動に等しくなるので差動増幅回路148により打ち消され、操舵トルクの検出値の温度による変動が補償される。
また、上記実施形態における入力シャフト2とバルブハウジング10aとの間のオイルシール14に代えて、連結部材140と入力シャフト2との間と、連結部材140とバルブハウジング10aとの間にオイルシール114が配置される。
他は上記実施形態と同様で、同一部分は同一符号で示す。
この第2変形例においては、制御弁23とトルクセンサ107はトーションバー3を共用しているので、トーションバー3の剛性低下を防止できる。
例えば、付加操舵力に対応する値は、上記実施形態では付加操舵力に基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルクとしたが、特に限定されるものではなく、例えば、そのトルクの変化加速度や、そのトルクの時間積分値としてもよい。
また、ステアリングホイールと操舵力発生用アクチュエータとの間に、ステアリングシャフトにより伝達されるトルクを検出するトルクセンサを設けてもよい。この場合、付加操舵力に基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルクを、上記のようにステアリングシャフトにより伝達される全トルクからアクチュエータにより発生されるトルクを差し引くことなく、直接に求めることができる。
4 出力シャフト
18 油圧シリンダ
23 制御弁
50 ブラシレスモータ
51 ロータ
52 ステータ
53 第1レゾルバ
61 制御装置
65 第2レゾルバ
107 トルクセンサ
150 モータ
153 舵角センサ
160 モータ
H ステアリングホイール
V 車両
W 車輪
Claims (2)
- 制御装置からの指令信号に基づきアクチュエータが操舵力を発生させる自動操舵モードと、ドライバーが操舵力を発生させる通常操舵モードとの間で操舵モードを切り換え可能な車両のステアリング装置において、
その自動操舵時に、前記アクチュエータが発生する操舵力以外に付加される操舵力に対応する値を検知する手段と、
その付加操舵力が、ドライバーにより付加されたのか車両に外部から付加されたのかを判断する手段と、
その付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対応する値が設定値以上である時に、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換える手段とが設けられ、ドライバーが発生させる操舵力は、ステアリングホイールからステアリングシャフトを介して車輪に伝達され、
その付加操舵力に対応する値として、その付加操舵力に基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルクが求められ、
そのステアリングシャフトのステアリングホイール側と車輪側とは、そのトルクに応じて弾性的に相対回転可能とされ、
そのステアリングシャフトのステアリングホイール側での回転角に対応する値を時系列に求める手段と、
そのステアリングシャフトの車輪側での回転角に対応する値を時系列に求める手段とが設けられ、
そのステアリングシャフトのステアリングホイール側での回転角の変化が、車輪側での回転角の変化に先行する時、その付加操舵力はドライバーにより付加されたと判断し、そのステアリングシャフトの車輪側での回転角の変化が、ステアリングホイール側での回転角の変化に先行する時、その付加操舵力は車両に外部から付加されたと判断することを特徴とする車両のステアリング装置。 - 前記アクチュエータは、そのステアリングシャフトと同心に同行回転するロータと、そのロータを囲むステータと、そのロータの回転角の検出器とを有するブラシレスモータとされ、
そのロータの回転角の検出器により、そのステアリングシャフトのステアリングホイール側での回転角に対応する値が時系列に求められ、
操舵補助力発生用の油圧アクチュエータと、その油圧アクチュエータにポンプから供給される圧油の油圧を、そのステアリングシャフトにより伝達されるトルクに応じて制御する制御弁とが設けられ、その制御弁は前記ブラシレスモータよりも車輪側に配置され、
その制御弁よりも車輪側におけるステアリングシャフトの回転角の第2検出器が設けられ、
その第2検出器により、そのステアリングシャフトの車輪側での回転角に対応する値が時系列に求められ、
そのロータの回転角の検出器により求められるステアリングシャフトの回転角と、その第2検出器により求められるステアリングシャフトの回転角との差から、前記トルクが求められる請求項1に記載の車両のステアリング装置。
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