JP4941723B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Description
車両用操舵装置の他の例は、ステアリングホイールと舵取り機構との機械的な結合をなくし、ステアリングホイールの操舵角をセンサによって検出するとともに、そのセンサの出力に応じて制御される操舵用アクチュエータの駆動力を舵取り機構に伝達するようにしたステア・バイ・ワイヤシステムである(特許文献1)。ステア・バイ・ワイヤシステムでは、ステアリングホイールの操舵角に対する舵取り車輪の転舵角の比(転舵角比)を自由に定めることができる。また、操舵用アクチュエータの制御による操舵角制御をステアリングホイールの操作とは独立して行うことができ、これにより、操舵制御による車両挙動安定化制御を行うこともできる。
ステア・バイ・ワイヤシステムでは、ステアリングホイールと舵取り機構との機械的な結合がないので、車輪からのセルフアライニングトルクによる操作反力がステアリングホイールに伝わらない。そこで、ステアリングホイールに操作反力を与える反力アクチュエータが備えられる。この反力アクチュエータは、ステアリングホイールの操舵角と、ステアリングホイールに加えられる操舵トルク(操作反力に等しい)とに基づいて制御される。より具体的には、操舵角に基づいて目標操舵トルクが設定され、この目標操舵トルクと実際の操舵トルクとが一致するように、反力アクチュエータがフィードバック制御される。
より具体的に説明すると、最大操舵角付近では、大きな操作反力をステアリングホイールに付与して、端当て感を運転者に伝達する必要がある。また、舵角中点付近では、セルフアライニングトルクは小さいはずであるから、微小な操作反力をステアリングホイールに付与する必要がある。そのため、全舵角範囲に渡って反力アクチュエータのフィードバック制御を行うためには、トルクセンサの全出力範囲をマイクロコンピュータのアナログ/ディジタル入力ポートの入力電圧範囲に割り当てなければならない。その結果、ディジタル信号に変換された後のトルク信号は、低分解能の信号とならざるを得ない。
そこで、この発明の目的は、操作反力の検出分解能を向上することができ、これにより、反力アクチュエータを精度良く制御して、操舵フィーリングの向上を図ることができる車両用操舵装置を提供することである。
請求項2記載の発明は、前記操舵状態検出手段が、操舵角を検出する操舵角検出手段(11)を含む、請求項1記載の車両用操舵装置である。この構成によれば、操舵角中点付近の所定の操舵角範囲内では、操作反力検出手段の出力に基づいて反力アクチュエータがフィードバック制御される。これにより、操作反力が微小な操舵角範囲では、反力アクチュエータの高精度制御が行われる結果、操舵フィーリングが向上される。一方、前記所定の操舵角範囲外では、反力アクチュエータの制御はオープンループ制御となるが、このような操舵角範囲では、反力アクチュエータから大きな操作反力が発生されることになるため、フィードバック制御をしなくとも、操舵フィーリングが悪化することはない。こうしていずれの操舵角においても、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
図1は、この発明の第1の実施形態に係る車両用操舵装置の構成を説明するための図解図であり、ステア・バイ・ワイヤシステムの構成が示されている。この車両用操舵装置は、車両の操向のために運転者が操作する操作部材としてのステアリングホイール1と、ステアリングホイール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と、操舵用アクチュエータ2の駆動力を舵取り車輪としての前方左右車輪4に伝達するステアリングギヤ3とを備えている。ステアリングホイール1と、操舵用アクチュエータ2等を含む舵取り機構5との間には、ステアリングホイール1に加えられた操舵トルクが舵取り機構5に機械的に伝達されるような機械的な結合はなく、ステアリングホイール1の操作量(操舵角または操舵トルク)に応じて操舵用アクチュエータ2が駆動制御されることによって、車輪4が転舵されるようになっている。
図2は、制御装置20の制御ブロック図を示す。ステアリングホイール1には、運転者が操舵トルクThを加え、反力アクチュエータ19が反力トルクTmを加える。トルクセンサ12が出力するアナログトルク信号は、制御装置20の入力ポート26から当該制御装置20内のA/D(アナログ/ディジタル)変換部40に入力されてディジタルトルク信号に変換され、このディジタル信号の形態で制御装置20に取り込まれて、その内部での演算に用いられる。
反力制御部32は、目標反力トルク演算部35と、偏差演算部36と、ゲイン調整部37と、切り換え部38と、電流制御部39とを有している。目標反力トルク演算部35は、操舵角δhにゲインK1を乗じて目標反力トルクTm*を演算する。偏差演算部36は、目標反力トルクTm*とA/D変換部40からのディジタル信号で表される操舵トルクThとの偏差ε(=Tm*−Th)を求める。ゲイン調整部37は、この偏差εに対してゲインK2を乗じる。切り換え部38は、角度センサ11によって検出される操舵角δhに基づいて、ゲイン調整された偏差K2・εと目標反力トルクTm*とのいずれかを選択して、電流制御部39に与える。電流制御部39は、切り換え部38から与えられる値に対応した目標駆動値(たとえば目標電流値)を定め、反力アクチュエータ19の実際の駆動値(たとえば電流値)が当該目標駆動値となるようにフィードバック制御(電流フィードバック制御)する。
反力アクチュエータ19のフィードバック制御のために用いられる操舵トルクThの範囲ΔThは、前記中央範囲に対応する。したがって、このトルク範囲ΔThに関してのみ、トルクセンサ12の出力が制御装置20に取り込まれれば十分である。
したがって、A/D変換部40は、トルク範囲ΔThのアナログトルク信号に関してのみ、そのアナログトルク信号に対応するディジタルトルク信号に変換する。その結果、全トルク範囲ΔAのアナログトルク信号をディジタルトルク信号に変換する場合に比較して、トルク範囲ΔThに関しては、格段に分解能の高いディジタルトルク信号が制御装置20に取り込まれることになる。
Claims (4)
- 操作部材に操作反力を付与するための反力アクチュエータを備えた車両用操舵装置であって、
前記操作部材の操舵状態を検出するための操舵状態検出手段と、
この操舵状態検出手段によって検出される操舵状態に応じて前記反力アクチュエータを制御する反力制御手段と、
前記操作部材に付与される操作反力を検出する操作反力検出手段とを含み、
前記反力制御手段は、中点を含む所定範囲内の操舵状態が前記操舵状態検出手段によって検出されるときは、前記操作反力検出手段によって検出される操作反力に基づいて前記反力アクチュエータをフィードバック制御する一方で、前記所定範囲外の操舵状態が前記操舵状態検出手段によって検出されるときは、前記操作反力検出手段によって検出される操作反力をフィードバックせずに前記反力アクチュエータを制御するオープンループ制御を行うものである、車両用操舵装置。 - 前記操舵状態検出手段が、操舵角を検出する操舵角検出手段を含む、請求項1記載の車両用操舵装置。
- 前記操作反力検出手段が、前記操作部材に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出手段を含む、請求項1または2記載の車両用操舵装置。
- 前記反力制御手段は、前記操作反力検出手段の出力信号をアナログ/ディジタル変換するアナログ/ディジタル変換手段を含み、このアナログ/ディジタル変換手段によってディジタル信号に変換された操作反力信号に基づいて前記反力アクチュエータをフィードバック制御するものである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
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