JP4248281B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の運転者の操作に応じて操舵を行う車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、運転者が操作するステアリングホイールと、車輪を転舵させるステアリングギアとを機械的に分離させ、ステアリングホイールの回転角度を検出して、その回転角度の相当するステアリングギアのモータの回転量を制御回路で算出し、この回転量に応じて実際にモータを回転させて転舵輪を操向させる車両用操舵装置が提案されている。
【０００３】
この種の車両用操舵装置のステアリングホイールには、ステアリングホイール側にもモータが付設されており、ステアリングホイールの操舵量と実際の転舵輪の操向量との差に比例してステアリングホイールに反力（操舵反力）を作用させるようになっている。このステアリングホイール側のモータからステアリングホイールに操舵反力を作用させ、運転者に路面状態などのインフォメーションを与えることで、ステアリングホイールとステアリングギアとが機械的に連結された車両用操舵装置と同等の操作感を実現させることが可能になる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２０３３９３号公報（段落番号０００２、００１５、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような車両用操舵装置では、角度差に比例した操舵反力を発生させる制御をしているので、角度差が小さいときには、十分な操舵反力を発生させることができなかった。特に、転舵輪の角度変化をロータリーエンコーダで検出する場合には、実際に転舵輪の角度が所定値だけ変化してはじめて検出されることになるので、適切な操舵反力を作用させることが困難であった。同様に、ステアリングホイール側の操舵角度の検出にも時間遅れが生じることがあるので、ステアリングホイールを操作してから実際に転舵輪が操向するまでの間に時間遅れが生じ易かった。このため、ステアリングホイールの操作のしかたや、路面抵抗や凹凸などによって、ステアリングホイールの操作に対する転舵輪の追従性にムラが発生したり、操舵反力の大きさにムラが発生したりする。
よって、本発明は、このような問題を解決するものであって、機械的に分離されたステアリングホイールと転舵輪との応答を良くして、操作性を向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する本発明の請求項１に記載の車両用操舵装置は、ステアリングホイールと、転舵輪を操向させるステアリングギアとを制御回路を介して電気的に接続し、前記ステアリングホイールの操舵角度から換算する前記転舵輪の操向角度と、実際の前記転舵輪の操向角度とを一致させるように前記ステアリングギアのステアリングモータを回転させて前記転舵輪を操向させると共に、前記転舵輪の操向角度から換算する操舵角度と、実際の前記ステアリングホイールの操舵角度との角度差に応じて前記ステアリングホイールに付設させた電動モータを回転させて前記ステアリングホイールに回転力を作用させる車両用操舵装置であって、前記電動モータの制御を行う第一制御回路と、前記ステアリングギアの制御を行う第二制御回路とを備え、前記第一制御回路は、実際の操向角度を前記ステアリングモータに流れる電流値の大きさから換算した角度で修正して得られる値を前記第二制御回路から受信して前記転舵輪の換算操向角度とし、前記電動モータの回転量を算出するように構成し、前記第二制御回路は、前記ステアリングホイールの実際の操舵角度を、この操舵角度と前記転舵輪の換算操向角度との差に応じて演算される角度と、前記ステアリングホイールの実際の操舵角度の変化速度の大きさに応じて演算される角度とで修正して得られる値を前記第一制御回路から受信して前記ステアリングホイールの換算操舵角度とし、前記ステアリングモータの回転量を決定するように構成した。
【０００７】
第一制御回路は、転舵輪の換算操向角度として、実際の操向角度をステアリングモータに供給される電流値の大きさに応じた角度で修正した値を用いる。電流値が大きいときは、その後に転舵輪が大きく操向することになるので、そのような変化が電動モータの回転量に反映され、車両の挙動をステアリングホイールを通じて運転者に適切に伝達されることになる。一方、第二制御回路は、ステアリングホイールの換算操舵角度として、実際の操舵角度と転舵輪の換算操向角度との差、および変化速度に応じた角度を修正した値を用いる。修正を加えた操舵角度を用いてステアリングモータを制御することで運転者の操作に転舵輪を速やかに追従できるようになる。なお、修正に使用する角度は、ステアリングホイールの操作方向や、転舵輪の操向方向によっては、負の値になることもあり、送受信される換算操舵角度または換算操向角度が、実際の操舵角度または操向角度よりも小さい値になることもある。
【０００８】
また、請求項２に記載の車両用操舵装置は、前記第二制御回路は、前記換算操舵角度と実際の操舵角度との角度差、および前記換算操向角度と実際の操向角度との角度差により変化する係数をそのときの各角度差にかけて前記ステアリングモータに供給する出力値を得るように構成され、各角度差が所定値以上のときの係数に比べて、各角度差が所定値以下の係数が小さいようにした。外乱などにより小さい角度差が断続して発生した場合などに、係数が各角度差によらず一定であると、これら角度差や操向方向に応じてステアリングモータをその都度回転させることになるので、結果的に車両用操舵装置の制御が不安定になることがある。これに対して、各角度差が小さいときに係数を小さくすると、小さい角度差を許容しつつ、角度差がゼロに安定して保持されるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本実施形態の車両用操舵装置の構成を示す概略図である。
車両用操舵装置１は、運転者が操作する操舵用ハンドルであるステアリングホイール２と、転舵輪（以下、タイヤとする）３を操向させるステアリングギア４とが制御回路（第一制御回路５および第二制御回路６）を介して電気的に接続された構成を有しており、ステアリングホイール２とステアリングギア４とが機械的に切り離されている。
【００１０】
ステアリングホイール２のケーシングには、ステアリングホイール２の操舵角度を、その回転角度として検出して第一制御回路５に出力する操舵角センサ７と、第一制御回路５からの指令に基づいてテアリングホイール２の回転軸に操舵反力を作用させたり、操向角度に追従する方向に操舵角度と操向角度との角度差を減少させるような力を作用させたりする回転モータ８とが取り付けられている。この回転モータ８には、第一制御回路５からの出力信号に応じてドライバー回路９が電力供給を行うようになっており、ドライバー回路９から出力される電流値は電流センサ９ａによりモニタされている。第一制御回路５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有し、その入力データとしては、操舵角センサ７が検出したステアリングホイール２の回転角度の情報と、電流センサ９ａが検出する電流値と、タイヤ３側の第二制御回路６から送信されるタイヤ３の操向角度の情報とがあげられる。また、第一制御回路５からの出力データとしては、ドライバー回路９への出力信号と、第二制御回路６に送信されるステアリングホイール２の操舵角度についての情報とがあげられる。
【００１１】
ステアリングギア４は、タイロッド１０などを介してタイヤ３に連結されている操舵軸（ラック軸）を摺動させるステアリング力発生モータであるステアリングモータ１１を有している。このステアリングモータ１１には、タイヤ３の操向角度を、ステアリングモータ１１の回転角度として検出して第二制御回路６に出力する操舵角センサ１３が取り付けられている。ステアリングモータ１１には、第二制御回路６からの出力信号に応じてドライバー回路１２が電力供給を行うようになっており、ドライバー回路１２から出力される電流値は電流センサ１２ａによりモニタされている。第二制御回路６は、ＣＰＵを有し、その入力データとしては、第一制御回路５から送信されるステアリングホイール２の操舵角度をタイヤ３の操向角度に変換した情報と、電流センサ１２ａが検出する電流値と、ステアリングモータ１１に取り付けられた操向角センサ１３が検出するステアリングモータ１１の回転角度の情報とがあげられる。また、第二制御回路６からの出力データとしては、ドライバー回路１２への出力信号、第一制御回路５に送信するタイヤ３の操向角度の情報があげられる。
【００１２】
本実施形態では、車両用操舵装置１の制御を司る制御回路をステアリングホイール２の近傍と、ステアリングギア４の近傍とに１つずつ設けている。これは、２つの制御回路５，６で処理を分散させることで、各々の制御回路５，６を小型化、かつ簡略化し、排熱対策を容易にしたり、レイアウトの自由度を向上させたりできるからである。さらに、各制御回路５，６とセンサ７，１３やモータ８，１１との間に敷設されるケーブルの長さを短くすることもできる。
【００１３】
ここで、第一制御回路５と、第二制御回路６との間で送受信される操向角度の情報について説明する。
第一制御回路５から通信線を介して第二制御回路６に送信される操向角度は、ステアリングホイール２の操舵角度の実測値に所定の修正を行った角度をタイヤ３の操向角度に変換したものである。修正値としては、実際の操舵角度と第二制御回路６から受信した操向角度を操舵角度に換算した角度（換算操舵角度）との角度差が所定値以上の場合にその角度差に係数ｋ１を乗じて得られる角度と、ステアリングホイール２の実際の操舵角度の変化速度に所定の係数ｋ２を乗じて得られる角度とがあげられる。したがって、修正後の操舵角度は、以下の式１のように表すことができる。
【００１４】
（修正後の操舵角度）＝（実際の操舵角度）＋ｋ１×（換算操舵角度と実際の操舵角度の角度差の一定値を越える分）＋ｋ２×（実際の操舵角度の変化速度分）―（式１）
【００１５】
角度差が所定値以上の場合の一例としては、プラスマイナス１０°で、ステアリングホイール２の接線力で１．５ｋｇｆを超えるような角度があげられる。なお、修正値は、ステアリングホイール２の回転方向および回転量と、タイヤ３の操向方向および操向量との関係により負の値となることもあるが、その詳細については後に説明する。また、これら２つの修正は常に行われるものとするが、少なくとも一方のみを行っても良い。
【００１６】
第二制御回路６から通信線を介して第一制御回路５に送信される操向角度は、タイヤ３の操向角度の実測値に、ステアリングモータ１１に流れる電流値の大きさに所定の係数ｋ３を乗じて得られる角度で修正した値である。したがって、修正後の操舵角度は、以下の式２のよう表すことができる。
【００１７】
（補正後の操向角度）＝（実際の操向角度）＋ｋ３×（ステアリングモータ１１に流れる電流値）―（式２）
【００１８】
さらに、第二制御回路６は、操舵角度と操向角度との角度差に係数をかけてステアリングモータ１１のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）値を取得する。この係数は、角度差に応じて変化するもので、この係数の角度差に対する変化をテーブルとして表したものが図２である。図２の角度差―ＰＷＭ値変換テーブル１４は、横軸に示す角度差で検索を行うと、縦軸のＰＷＭデューティ値が得られるようになっている。ここでは、角度差が小さい領域であって、勾配が緩やかでステアリングモータ１１に対してブレーキをかけるように働くブレーキ領域と、それに続く、角度差が所定値以上の領域であって、ステアリングモータ１１を回転させるために必要なＰＷＭデューティ値が角度差に応じて得られる領域と、角度差がさらに大きい領域であって、角度差に対するＰＷＭデューティ値の変化量が少なく、ステアリングモータ１１の動きに各種の特性を持たせ、操作感に味付けを行うための領域とからなる。
【００１９】
ここで、ブレーキ領域における係数が、それに続く領域であって、角度差が所定値以上の領域の係数に比べて小さいのは、角度差が小さい領域では、少しの角度差でステアリングモータ１１を回転させると制御が不安定になることがあるので、その角度差から本来必要とされるＰＷＭ値よりも少ない出力値が得られるようにするためである。これにより、路面の凹凸などによる小さい角度差が断続して生じたときなどは、ステアリングモータ１１の回転を抑制して角度差がゼロになる位置に保持するように制御されることになる。また、操作感に味付けを行うとは、比較的大きい角度差を許容してダイナミックな運転特性を実現したり、角度差に対してクイックに応答する走行特性を実現したりすることをいう。
【００２０】
次に、本実施形態の車両用操舵装置１で行われる処理について、図１、および図３から図１０のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図３から図６は第一制御回路５の処理をまとめたものであり、図７から図１０は第二制御回路６の処理をまとめたものである。また、以下においてステアリングホイール２の回転方向は反時計回りの方向を正方向、つまり操舵量が増加する方向とする。同様にタイヤ３の操向方向も反時計回りの方向を正方向、つまり操向量が増大する方向とする。
【００２１】
まず、図３から図６のフローチャートに示す第一制御回路５の処理を説明する。
第一制御回路５は、ステアリングホイール２の実際の操舵角度を操舵角センサ７から取得する（ステップＳ１）。その一方で、第一制御回路５は、第二制御回路６において必要な修正を加えられたタイヤ３の操向角度を通信線を介して受信し、その操向角度に対応するステアリングホイール２の操作角度（換算操舵角度）を算出する（ステップＳ２）。
【００２２】
ここで、修正値（例えば、後述の減算値Ａ１，Ａ２、または加算値Ｂ１，Ｂ２）がすでに演算されている場合には、その修正値で修正したステアリングホイール２の操舵角度をタイヤ３の操向角度に変換し、タイヤの操向指令値として通信線を用いて第二制御回路６に送信する（ステップＳ３）。操向指令値を出力した後には、修正値の値をクリアする（ステップＳ４）。なお、初期状態として修正値が演算されていない場合には、修正は行われない。
【００２３】
そして、換算操舵角度が、実際の操舵角度（実操舵角度）より大きい場合（ステップＳ５でＹｅｓ）は、ステップＳ６に進んでステアリングホイール２の回転方向を判定する。一方、換算操舵角度が実操舵角度より小さい場合（ステップＳ５でＮｏ）は、端子Ｂから図４のステップＳ１８に進む。
【００２４】
ステップＳ６で行うステアリングホイール２の回転方向の判定は、操舵角センサ７の出力値の電圧や出力波形の位相などに基づいて行う。ステアリングホイール２が左回転していると判定した場合（ステップＳ６でＹｅｓ）には、ステップＳ７に進んで、電動モータ８を回転させるＰＷＭ出力を設定する。ちなみに、この場合は、ステップＳ５およびステップＳ６のそれぞれの判定結果から、ステアリングホイール２の操舵量よりも大きくタイヤ３が操向しており、かつ、タイヤ３との角度差を減少させる方向にステアリングホイール２が回転していることになる。このような場合の例としては、外力でタイヤ３が先行して動き、それに追従するようにしてステアリングホイール２が回転している場合があげられる。
【００２５】
ステップＳ７からステップＳ１０のＰＷＭ出力の設定処理では、まず、第一制御回路５が、ＰＭＷ出力をオンして、電動モータ８を左向きに回転させるように設定する（ステップＳ７）。これは、ステアリングホイール２に左回転するような力を作用させて、ステアリングホイール２の実際の操舵角度とタイヤ３の実際の操向角度とを早期に一致させ、車両走行の安定を図るためである。そして、換算操舵角度と実操舵角度との角度差を求め（ステップＳ８）、算出した角度差が一定値以上である場合に、その値に所定の係数ｋ１を乗じた値を求め、前記した角度差に上乗せする（ステップＳ９）。このようにして必要な修正を加えた角度差で角度差―ＰＭＷ値変換テーブルを検索してＰＷＭデューティ値を取得する（ステップＳ１０）。
【００２６】
一方、前記ステップＳ６でステアリングホイール２が右回転していると判定した場合（ステップＳ６でＮｏ）は、端子Ａから図４のステップＳ１１に進む。ちなみに、この場合は、ステップＳ５およびステップＳ６のそれぞれの判定結果から、ステアリングホイール２の実際の操舵量よりも大きくタイヤ３が操向しており、かつ、タイヤ３との角度差が増加する方向にステアリングホイール２が回転している状態、つまり、運転者がステアリングホイール２を操作し、ステアリングホイール２がタイヤ３に先行して回っている状態である。
【００２７】
この場合は、ステップＳ１１からステップＳ１７までの処理でＰＷＭ出力の設定を行う。まず、第一制御回路５が、ＰＭＷ出力をオンして、電動モータ８を左向きに回転させるように設定する（ステップＳ１１）。これは、右回転しようとするステアリングホイール２に左向きの反力を与えることでステアリングホイール２の実際の操舵角度とタイヤ３の実際の操向角度とを早期に一致させて車両走行の安定を図るためである。そして、換算操舵角度から実操舵角度を引いて両者の間の角度差を求めると共に（ステップＳ１２）、タイヤ３の実際の操向角度が右ロックから左ロックの間にあることを確認する（ステップＳ１３）。これは、以下のステップＳ１４およびステップＳ１５においてタイヤの操向角度を大きくするように指令値を設定することが可能であることを確認する必要があるからである。そして、タイヤの操向角度が変化可能であれば（ステップＳ１３でＹｅｓ）、算出した角度差が一定値以上である場合に、その値に所定の係数ｋ１を乗じた修正値を減算値Ａ１として求める（ステップＳ１４）。さらに、ステアリングホイール２の回転角度の時間的な変化が一定値以上である場合には、その値に所定の係数ｋ２を乗じた修正値を減算値Ａ２として求める（ステップＳ１５）。そして、換算操舵角度と実操舵角度との角度差に対して、減算値Ａ１および減算値Ａ２で修正を行い（ステップＳ１６）、修正後の角度差で、角度差―ＰＷＭ値変換テーブルを検索し、その角度差に応じた大きさのＰＷＭデューティ値を取得する（ステップＳ１７）。
【００２８】
ここでの処理では、算出した角度差に相当する反力よりも小さい反力を発生させるＰＷＭデューティ値が設定されることになるが、これは、角度差の算出に用いた換算操舵角度が、後に説明する第二制御回路６の処理で上乗せされた操向角度に基づいて算出されたものであるため、実際の角度差よりも大きい値になっているので、そのような上乗せ分を差し引いて、ステアリングホイール２に作用する力が大きくなりすぎないようにするためである。また、第二制御回路６がタイヤ３の操向角度が速やかに追従するようにステアリングモータ１１の回転量を増大させる処理によって角度差を減少させる際に、それに伴って反力が大きく変動して、運転者に不快感を与えることを防止するためである。なお、前記ステップＳ１３でタイヤ３の操向角度が右ロックまたは左ロックに相当する角度である場合（ステップＳ１３でＮｏ）には、ステップＳ１７で換算操舵角度と実操舵角度の角度差に相当するＰＷＭデューティ値を取得する。
【００２９】
前記ステップＳ１０またはステップＳ１７においてＰＷＭデューティ値を取得したら、ステップ１８を経て端子Ｃから図６のステップＳ３１に進む。この段階では、前記ステップＳ５で判断したように、換算操舵角度が実操舵角度より大きいからである。そして、ステップＳ３１で、タイヤ３の操向角度に相当する換算操舵角度が実操舵角度と等しい場合（ステップＳ３１でＹｅｓ）は、ＰＷＭ出力をオフにして、取得したＰＷＭデューティ値をゼロに設定し直してから（ステップＳ３２）、電動モータ８のドライバー回路９に対してＰＷＭ出力を行う（ステップＳ３３）。一方、ステップＳ３１で、換算操舵角度と実操舵角度とが不一致の場合（ステップＳ３１でＮｏ）、前記ステップＳ１０またはステップＳ１７で取得したＰＷＭデューティ値で電動モータ８のドライバー回路９に対してＰＷＭ出力を行う（ステップＳ３３）。
【００３０】
一方、前記ステップＳ５（図３参照）の判定において、換算操舵角度が実操舵角度より小さい場合（ステップＳ５でＮｏ）は、ステップＳ１８でＹｅｓになるので、ステップＳ１９でステアリングホイール２の回転方向を判定する。そして、ステアリングホイール２が左回転している場合（ステップＳ１９でＹｅｓ）、すなわち、運転者がステアリングホイール２を操作し、ステアリングホイール２がタイヤ３に先行して回っている場合の処理（端子Ｄから進む図５のステップＳ２０からステップ２６）と、ステアリングホイール２が右回転している場合（ステップＳ１９でＮｏ）、つまり、外力でタイヤ３が先行して動き、それに追従するようにしてステアリングホイール２が回転している場合の処理（端子Ｅから進む図６のステップＳ２７からステップＳ３０）とに分岐する。
【００３１】
ステアリングホイール２が左回転している場合には、第一制御回路５が、図５のステップＳ２０に示すように、ＰＭＷ出力をオンして、電動モータ８を右向きに回転させるように設定する。左回転しようとするステアリングホイールに右向きの反力を与えることでステアリングホイール２の実際の操舵角度とタイヤ３の実際の操向角度とを早期に一致させるためである。そして、換算操舵角度から実操舵角度を引いて両者の角度差を求めると共に（ステップＳ２１）、タイヤ３の実際の操向角度が、右ロックから左ロックの間にあることを確認する（ステップＳ２２）。そして、タイヤ３の操向角度が変化可能であれば（ステップＳ２２でＹｅｓ）、算出した角度差が一定値以上である場合に、その値に所定の係数ｋ１を乗じた修正値として加算値Ｂ１を求める（ステップＳ２３）。さらに、ステアリングホイール２の回転角度の時間的な変化が一定値以上である場合には、その値に所定の係数ｋ２を乗じた修正値である加算値Ｂ２を求める（ステップＳ２４）。そして、換算操舵角度と実操舵角度の角度差に加算値Ｂ１および加算値Ｂ２で修正を加えて（ステップＳ２５）、修正後の角度差で角度差―ＰＷＭ値変換テーブルを検索し、ＰＷＭデューティ値を取得する（ステップＳ２６）。
【００３２】
ここで、角度差に補正値を加算するのは、角度差の算出に用いた換算操舵角度が、後に説明する第二制御回路６の処理で上乗せされた操向角度に基づいて算出されたものであるため、実際の角度差よりも小さい値になっているので、そのような上乗せ分を加味して、ステアリングホイール２に作用する力を大きくしている。なお、前記ステップＳ２２でタイヤ３の操向角度が右ロックまたは左ロックに相当する角度である場合（ステップＳ２２でＮｏ）には、ステップＳ２６で換算操舵角度と実操舵角度の角度差に相当するＰＷＭデューティ値を取得する。なお、ステップＳ２６の処理の後には、端子Ｆから図６のステップＳ３１に進む。
【００３３】
一方、図４のステップＳ１９でステアリングホイール２が右回転していると判定した場合には、端子Ｅから図６のステップＳ２７、すなわち、第一制御回路５が、ＰＭＷ出力をオンして、電動モータ８を右向きに回転させるように設定する。これは、ステアリングホイール２に右回転するような力を作用させてステアリングホイール２の実際の操舵角度とタイヤ３の実際の操向角度とを早期に一致させ、車両走行の安定を図るためである。そして、換算操舵角度と実操舵角度との角度差を求め（ステップＳ２８）、算出した角度差が一定値以上である場合に、その値に所定の係数ｋ１を乗じた修正値を求め、前記した角度差に上乗せする（ステップＳ２９）。そして、必要な修正を加えた角度差で角度差―ＰＭＷ値変換テーブルを検索して、ＰＷＭデューティ値を取得する（ステップＳ３０）。
【００３４】
前記ステップＳ２６またはステップＳ３０において取得したＰＷＭデューティ値は、タイヤ３の操向角度に相当する換算操舵角度が実操舵角度と等しくない場合（ステップＳ３１でＮｏ）は、そのＰＷＭデューティ値で電動モータ８のドライバー回路９に対してＰＷＭ出力が行われる（ステップＳ３３）。一方、換算操舵角度と実操舵角度とが等しい場合（ステップＳ３１でＹｅｓ）は、ＰＷＭ出力がオフになり、取得したＰＷＭデューティ値をゼロに設定し直してから（ステップＳ３２）、ＰＷＭ出力が行われる（ステップＳ３３）。つまり、この場合には電動モータ８を回転させないで処理を終了する。
【００３５】
このようにして、換算操舵角度と実操舵角度とが異なる場合には、ステップＳ１０（図３参照）またはステップＳ１７（図４参照）、あるいはステップＳ２６（図５参照）またはステップＳ３０（図６）で取得したＰＷＭデューティ値の大きさに応じた反力もしくは、実際の操向角度に追従する方向に換算操舵角度と実操舵角度との差を減少させるような力が、所定の方向（ステップＳ７、ステップＳ１１、ステップＳ２０、ステップＳ２７のいずれかで設定）に作用することになる。
したがって、運転者に対して実際のタイヤ３の実際の操向角度とステアリングホイール２の操舵角度とが不一致であることを知らせ、必要な措置を講じるように促すことができる。
【００３６】
次に、第二制御回路６の処理について、図７から図１０を参照しながら説明する。
第二制御回路６は、タイヤ３の実際の操向角度を操向角センサ１３から取得する（ステップＳ４０）。その一方で、第二制御回路６は、ステアリングホイール２の実際の操舵角度に必要な修正を加えた後にタイヤ３の補正後の操向角度に換算した値を、通信線を介して第一制御回路５から受信する（ステップＳ４２）。
【００３７】
ここで、修正値（例えば、後述の減算値Ｃ１、または加算値Ｄ１）がすでに演算されている場合には、その修正値で修正した操向角度を、通信線を介して第一制御回路５に送信する（ステップＳ４３）。なお、初期状態として修正値が演算されていない場合には、修正は行われない。
【００３８】
そして、第一制御回路５から受信した補正後の操向角度である換算操向角度が、実際の操向角度（実操向角度）より大きい場合（ステップＳ４４でＹｅｓ）は、ステップＳ４５に進んでタイヤ３の操向方向を判定する。一方、換算操向角度が実操向角度より小さい場合（ステップＳ４４でＮｏ）は、ステップＳ５４に進む。
【００３９】
ステップＳ４５で行うタイヤ３の操向方向の判定は、操向角センサ１３の出力値の電圧や出力波形の位相などに基づいて行う。実操向角度よりも換算操向角度が大きい状態で、かつ、タイヤ３が左に操向していると判定される場合（ステップＳ４５でＹｅｓ）としては、運転者がステアリングホイール２を左に切っており、これに追従してタイヤ３が左方向に操向する場合があげられる。この場合は、端子Ｇから進む図８のステップＳ４６からステップＳ５０までの処理でステアリングモータ１１のＰＷＭデューティ値を設定する。
【００４０】
第二制御回路６が、ＰＭＷ出力をオンして、運転者の操作に実際のタイヤ３の操向角度を一致させる方向、つまりステアリングモータ１１を左向きに回転させるように設定する（ステップＳ４６）。そして、換算操向角度と実操向角度との角度差を求めると共に（ステップＳ４７）、タイヤ３の実際の操向角度が右ロックから左ロックの間にあることを確認する（ステップＳ４８）。そして、タイヤ３の実際の操向角度が変化可能であれば（ステップＳ４８でＹｅｓ）、ステアリングモータ１１の電流値を検出し、この電流値をタイヤ３の操向角度に変換し、変換した値を修正値（減算値Ｃ１）とする（ステップＳ４９）。さらに、減算値Ｃ１で修正した角度差で、図２に例示する角度差−ＰＷＭ値変換テーブル１４を検索して、ＰＷＭデューティ値を取得する（ステップＳ５０）。タイヤ３の操向角度が右ロックまたは左ロックに相当する角度であった場合（ステップＳ４８でＮｏ）のテーブル検索には、修正しない角度差を用いる。どちらの場合であってもＰＷＭデューティ値を取得した後に、端子Ｈから図７に示すステップＳ５４に進む。
【００４１】
一方、図７のステップＳ４５における判定で、実操向角度よりも換算操向角度が大きい状態ではあるが、タイヤ３が右方向に操向していると判定した場合（ステップＳ４５でＮｏ）としては、外力でタイヤ３が先行して右方向に操向し、これに追従してステアリングホイール２が右方向に回転している場合があげられる。この場合は、ステップＳ５１からステップＳ５３までの処理でステアリングモータ１１のＰＷＭデューティ値を設定する。
【００４２】
第二制御回路６が、ＰＭＷ出力をオンして、ステアリングモータ１１を左向きに回転させるように設定する（ステップＳ５１）。これは、現状を維持して、運転者の操作によるステアリングホイール２の実際の操舵角度とタイヤ３の実際の操向角度とを早期に一致させるためである。そして、換算操向角度と実操向角度との角度差を求め（ステップＳ５２）、この角度差で角度差―ＰＭＷ値変換テーブル１４を検索してＰＷＭデューティ値を取得する（ステップＳ５３）。
【００４３】
図８のステップＳ５０、または図７のステップＳ５３においてＰＷＭデューティ値を取得したら、ステップ５４から端子Ｉを経て、図９のステップＳ６４に進む。ここでは、図７のステップＳ４４で判断したように、換算操向角度が実操向角度より大きいからである。そして、図９のステップＳ６４で、換算操向角度が実操向角度と等しい場合（ステップＳ６４でＹｅｓ）は、ＰＷＭ出力をオフにして、取得したＰＷＭデューティ値をゼロに設定し直してから（ステップＳ６５）、ステアリングモータ１１のドライバー回路１２に対してＰＷＭ出力を行う（ステップＳ６６）。これに対してステップＳ６５で、換算操向角度と実操向角度とが不一致の場合（ステップＳ３１でＮｏ）は、前記ステップＳ５０またはステップＳ５３で取得したＰＷＭデューティ値でステアリングモータ１１のドライバー回路１２に対してＰＷＭ出力を行う（ステップＳ６６）。
【００４４】
一方、図７のステップＳ４４の判定において、換算操向角度が実操向角度より小さい場合（ステップＳ４４でＮｏ、かつステップＳ５４でＹｅｓ）は、端子Ｊから図９のステップＳ５５に進んで、タイヤ３の回転方向を判定し、タイヤ３が左回転している場合（ステップＳ５５でＹｅｓ）、つまり、外力でタイヤ３が先行して動き、それに追従するようにしてステアリングホイール２が回転している場合は、ステップＳ５６からステップＳ５８に示すＰＷＭデューティ値の設定処理を行う。
【００４５】
この場合は、第二制御回路６が、ＰＭＷ出力をオンして、ステアリングホイール２の操舵角度とタイヤ３の操向角度とを早期に一致させるためにステアリングモータ１１を右向きに回転させるように設定する（ステップＳ５６）。そして、換算操向角度と実操向角度との角度差を求め（ステップＳ５７）、この角度差で角度差―ＰＭＷ値変換テーブル１４を検索してＰＷＭデューティ値を取得する（ステップＳ５８）。
【００４６】
一方、図５で、タイヤ３が右方向に操向していると判定された場合（ステップＳ５５でＮｏ）、すなわち、先行して操作されたステアリングホイール２にタイヤ３が追従して回っている場合は、端子Ｋから進む図１０のステップＳ５９からステップ６３に示すＰＷＭデューティ値の設定処理を行う。
【００４７】
この場合は、図１０に示すように、第二制御回路６が、ＰＭＷ出力をオンして、運転者の操作に実際のタイヤ３の操向角度を一致させる方向、つまりステアリングモータ１１を右向きに回転するように設定する（ステップＳ５９）。そして、換算操向角度と実操向角度との角度差を求めると共に（ステップＳ６０）、タイヤ３の実際の操向角度が右ロックから左ロックの間にあることを確認する（ステップＳ６１）。そして、タイヤ３の実際の操向角度を変化可能である場合（ステップＳ６１でＹｅｓ）は、ステアリングモータ１１の電流値を検出し、この電流値をタイヤ３の操向角度に変換し、変換した値を修正値（加算値Ｄ１）とする（ステップＳ６２）。さらに、加算値Ｄ１で修正した角度差で角度差−ＰＷＭ値変換テーブル１４を検索して、ＰＷＭデューティ値を取得する（ステップＳ６３）。なお、タイヤ３の操向角度が右ロックまたは左ロックに相当する角度であった場合（ステップＳ６１でＮｏ）のテーブル検索には修正しない角度差を用いる。どちらの場合であっても、ＰＷＭデューティ値を取得した後に、端子Ｌから図９のステップＳ６４に進む。
【００４８】
前記ステップＳ５８（図９参照）またはステップＳ６３（図１０参照）においてＰＷＭデューティ値を取得し、換算操向角度と実操向角度とが等しくない場合（ステップＳ６４でＮｏ）には、そのＰＷＭデューティ値を用いてステアリングモータ１１のドライバー回路１２に対してＰＷＭ出力を行う（ステップＳ６６）。一方、換算操向角度と実操向角度とが等しい場合（ステップＳ６４でＹｅｓ）は、ＰＷＭ出力をオフにして、取得したＰＷＭデューティ値をゼロに設定し直してから（ステップＳ６５）、ステアリングモータ１１のドライバー回路１２に対してＰＷＭ出力を行う（ステップＳ６６）。
【００４９】
このようにして、換算操向角度と実操向角度とが異なる場合には、ステップＳ５０（図８参照）またはステップＳ５３（図７参照）、あるいはステップＳ５８（図９参照）またはステップＳ６３（図１０参照）で取得したＰＷＭデューティ値の大きさに応じたステアリングモータ１１の回転制御が、換算操向角度と実操向角度との差を減少させる方向（ステップＳ４６（図８参照）、ステップＳ５１（図７参照）、ステップＳ５６（図９参照）、ステップＳ５９（図１０参照）のいずれかで設定）に行われることになる。したがって、タイヤ３の実際の操向角度とステアリングホイール２の実際の操舵角度との間に不一致があった場合でも両者を速やかに一致させることが可能になる。
【００５０】
本実施形態によれば、ステアリングホイール２側と、ステアリングギア４側とのそれぞれに制御回路５、６を設けることで、処理の負担の低減や、レイアウトの自動度の向上を図ることができる。さらに、２つの制御回路５，６の間で送受信する情報として、必要に応じて修正を加えた操向角度を採用したので、操舵量の大小によらず、運転者の操舵に対する追従性を向上させることができる。また、必要な修正を加えた角度差に応じてステアリングホイール２にそのような角度差を減少させるような力を作用させたり、角度差の算出に使用した補正を考慮して操作反力を小さく設定したりしたので、ステアリングホイール３の操作速度などによって操舵反力が大きく変動することを防止できる。さらに、タイヤ３に急激な路面の変動などが加わっても、その影響がステアリングホイール２側に大きくは伝えられずに、結果としてステアリングホイール２の動きが滑らかになり、運転フィーリングが良好になる。
【００５１】
なお、本発明はこの実施形態に限定されずに種々の応用が可能である。
例えば、第一制御回路５と第二制御回路６との間で送受信される情報は、操向角度の代りに操舵角度としても良い。また、第一制御回路５と第二制御回路６とを１つの制御装置とし、必要に応じて修正した操向角度または操舵角度を内部処理として授受するようにしても良い。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、ステアリングホイール側の制御回路と、ステアリングギア側の制御回路との間で、角度情報を送受信して操舵装置の制御を行うと共に、送信する角度情報に必要な修正を行うことで、ステアリングホイールの実際の操舵角と転舵輪の実際の操向角との間の追従性が向上するので、運転者の操作性を向上できる。
請求項２に記載した発明によれば、前記換算操舵角度と実際の操舵角度との角度差、および前記換算操向角度と実際の操向角度との角度差がゼロに安定して保持されるようになるので、路面による影響で操作性が損なわれることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 翻発明の本実施形態の車両用操舵装置の構成を示す概略図である。
【図２】 角度差―ＰＷＭ値変換テーブルを示す図である。
【図３】 第一制御回路で行われる処理のフローチャートである。
【図４】 第一制御回路で行われる処理のフローチャートである。
【図５】 第一制御回路で行われる処理のフローチャートである。
【図６】 第一制御回路で行われる処理のフローチャートである。
【図７】 第二制御回路で行われる処理のフローチャートである。
【図８】 第二制御回路で行われる処理のフローチャートである。
【図９】 第二制御回路で行われる処理のフローチャートである。
【図１０】 第二制御回路で行われる処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 車両用操舵装置
２ ステアリングホイール
３ タイヤ（転舵輪）
４ ステアリングギア
５ 第一制御回路
６ 第二制御回路
７ 操舵角センサ
８ 電動モータ
９ ドライバー回路
１１ ステアリングモータ
１２ ドライバー回路
１３ 操向角センサ
１４ 角度差―ＰＷＭ値変換テーブル

Claims (2)

1. ステアリングホイールと、転舵輪を操向させるステアリングギアとを制御回路を介して電気的に接続し、前記ステアリングホイールの操舵角度から換算する前記転舵輪の操向角度と、実際の前記転舵輪の操向角度とを一致させるように前記ステアリングギアのステアリングモータを回転させて前記転舵輪を操向させると共に、前記転舵輪の操向角度から換算する操舵角度と、実際の前記ステアリングホイールの操舵角度との角度差に応じて前記ステアリングホイールに付設させた電動モータを回転させて前記ステアリングホイールに回転力を作用させる車両用操舵装置であって、
   前記電動モータの制御を行う第一制御回路と、前記ステアリングギアの制御を行う第二制御回路とを備え、前記第一制御回路は、実際の操向角度を前記ステアリングモータに流れる電流値の大きさから換算した角度で修正して得られる値を前記第二制御回路から受信して前記転舵輪の換算操向角度とし、前記電動モータの回転量を算出するように構成し、前記第二制御回路は、前記ステアリングホイールの実際の操舵角度を、この操舵角度と前記転舵輪の換算操向角度との差に応じて演算される角度と、前記ステアリングホイールの実際の操舵角度の変化速度の大きさに応じて演算される角度とで修正して得られる値を前記第一制御回路から受信して前記ステアリングホイールの換算操舵角度とし、前記ステアリングモータの回転量を決定するように構成したことを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記第二制御回路は、前記換算操舵角度と実際の操舵角度との角度差、および前記換算操向角度と実際の操向角度との角度差により変化する係数をそのときの各角度差にかけて前記ステアリングモータに供給する出力値を得るように構成され、各角度差が所定値以上のときの係数に比べて、各角度差が所定値以下の係数が小さいことを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。

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