JP6888531B2 - ステアバイワイヤシステム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されるステアバイワイヤシステムに関する。

例えば、特許文献１に、操舵装置（ステアリングホイール）と操舵輪（車輪）との角度ずれを抑えることができる、メカリンクが設けられていないステアバイワイヤシステムが開示されている。

特開２００４−３１４８３３号公報

上記特許文献１に記載の従来のステアバイワイヤシステムでは、イグニッションＯＦＦ時に操舵装置はロックされるが操舵輪はロックされない。そのため、このようなステアバイワイヤシステムを軽量小型の電気自動車などに搭載した場合、駐車中などに外力によって操舵輪だけが動いてしまう場面が想定される。

このように操舵輪だけが動いて操舵装置の回転角度と操舵輪の操舵角度とがずれた状態でイグニッションがＯＮされてしまうと、角度ずれが生じたまま操舵装置と操舵輪とが初期同期されてしまう。このため、ドライバーの操舵操作と実際の操舵輪の操舵角との間に大きなずれが生じてしまう。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、操舵装置の回転角度と操舵輪の操舵角度とがずれてしまうことを抑制できるステアバイワイヤシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、車両に搭載されるステアバイワイヤシステムであって、ロック作動時に操舵装置の回転を規制する第１のロック装置と、ロック作動時に操舵輪の操舵を規制する第２のロック装置と、操舵装置の回転角度を検出する第１の角度センサと、操舵輪の操舵角度を検出する第２の角度センサと、イグニッションの状態及び第１の角度センサで検出された回転角度と第２の角度センサで検出された操舵角度との角度差に基づいて、第１のロック装置及び第２のロック装置の作動状態を含む車両の状態を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、イグニッションがＯＦＦされた場合、第１のロック装置及び第２のロック装置をロック作動させた後に車両の電源をオフし、イグニッションがＯＮされた場合、電源をオンして角度差を取得し、角度差が所定値以下であれば第１のロック装置及び第２のロック装置のロックを解除して正常起動処理を実行し、角度差が所定値を超えれば車両機能が制限される所定のフェールセーフ処理を実行する、ことを特徴とする。

この一態様のステアバイワイヤシステムでは、イグニッションＯＦＦ時に操舵装置と操舵輪との両方をロックして動きを規制する。そして、イグニッションＯＮ時には、操舵装置の回転角度と操舵輪の操舵角度との角度差が、所定値を超えない場合にはロックを解除して通常走行を可能とし、所定値を超える場合には車両機能が制限されるフェールセーフ処理を実行する。

この制御によれば、イグニッションをＯＦＦする時に操舵装置と操舵輪との両方をロックするため、イグニッションＯＦＦ後に外力などによって操舵装置と操舵輪との間に角度ずれを生じてしまうことを抑制できる。

また、この制御によれば、イグニッションをＯＮする時に操舵装置の回転角度と操舵輪の操舵角度との角度差を判断するため、万一角度ずれが生じたとしてもフェールセーフ処理に移行することで、ドライバーによる操舵装置の操舵操作と実際の操舵輪の操舵角との間に大きなずれが生じてしまうことを抑制できる。

上述した本発明のステアバイワイヤシステムによれば、操舵装置の回転角度と操舵輪の操舵角度とがずれてしまうことを抑制できる。

本発明の一実施形態に係るステアバイワイヤシステムが搭載される車両構造を簡易的に示す図 本発明の一実施形態に係るステアバイワイヤシステムの構成を示す概略図 制御装置がイグニッションＯＦＦ時に実行する制御手順のフローチャート 制御装置がイグニッションＯＮ時に実行する制御手順のフローチャート 本実施形態の応用例に係るステアバイワイヤシステムが搭載される車両構造を簡易的に示す図 本実施形態の応用例に係るステアバイワイヤシステムの構成を示す概略図 本実施形態の応用例に係るステアバイワイヤシステムが搭載される車両構造を簡易的に示す図 本実施形態の応用例に係るステアバイワイヤシステムの構成を示す概略図

［概要］
本発明のステアバイワイヤシステムは、イグニッションＯＦＦ時に操舵装置と操舵輪との両方をロックして動きを規制する。イグニッションＯＮ時には、操舵装置の回転角度と操舵輪の操舵角度との角度差に基づいて正常起動処理又はフェールセーフ処理を実行する。よって、操舵装置と操舵輪との間に角度ずれを生じてしまうことを抑制でき、万一角度ずれが生じたとしてもフェールセーフ処理に移行することで、ドライバーの操舵操作と実際の操舵輪の操舵角との間に大きなずれが生じてしまうことを抑制できる。

［構成］
図１は、本発明の一実施形態に係るステアバイワイヤシステムが搭載される車両構造の一例を簡易的に示す図である。図１には、後輪を操舵輪とする３輪車両を例示している。図２は、図１の車両に適用される本実施形態に係るステアバイワイヤシステム１の構成を示す概略図である。

図１及び図２において、本実施形態に係るステアバイワイヤシステム１は、操舵装置１１と、第１のロック装置１２と、第１の角度センサ１３と、ステアリングシャフト１４と、操舵輪２１と、第２のロック装置２２と、第２の角度センサ２３と、モーター２４と、ギア２５と、ラックバー２６と、制御装置３０と、を備えている。

操舵装置１１は、いわゆるステアリングホイールである。この操舵装置１１には、一体的に回転動作を行うステアリングシャフト１４が連結されている。

第１のロック装置１２は、ステアリングシャフト１４の近傍に設けられ、制御装置３０の制御に基づいて、操舵装置１１のロック／アンロックを行うための装置である。この第１のロック装置１２は、アンロック作動時（ロック解除時）には操舵装置１１の回転を規制せず、ロック作動時に操舵装置１１の回転を規制するように構成される。このロックは、例えば、ステアリングシャフト１４に設けられた孔などの凹部（図示せず）に、第１のロック装置１２が有するロックピンなどの凸部（図示せず）を挿入することなどによって実施可能である。

第１の角度センサ１３は、ステアリングシャフト１４の近傍に設けられ、操舵装置１１の操舵操作に伴って回転するステアリングシャフト１４の回転角度を検出するための構成である。この第１の角度センサ１３で検出された操舵装置１１の回転角度（又はセンサ値）は、制御装置３０に出力される。

操舵輪２１は、操舵装置１１の操作に応じて操舵される車両の車輪である。図１の例では、車両後方の１輪が操舵輪２１となっている。この操舵輪２１には、モーター２４及びギア２５などによって動作するラックバー２６が連結されている。

第２のロック装置２２は、ラックバー２６の近傍に設けられ、制御装置３０の制御に基づいて、操舵輪２１のロック／アンロックを行うための装置である。この第２のロック装置２２は、アンロック作動時（ロック解除時）には操舵輪２１の操舵を規制せず、ロック作動時に操舵輪２１の操舵を規制するように構成される。このロックは、例えば、モーター２４のモーター軸（図示せず）に設けられた孔などの凹部（図示せず）に、第２のロック装置２２が有するロックピンなどの凸部（図示せず）を挿入することなどによって実施可能である。

第２の角度センサ２３は、ラックバー２６の近傍に設けられ、モーター２４及びギア２５の動作に応じてラックバー２６を介して操舵される操舵輪２１の操舵角度を検出するための構成である。この第２の角度センサ２３で検出された操舵輪２１の操舵角度（又はセンサ値）は、制御装置３０に出力される。

モーター２４及びギア２５は、操舵装置１１の回転角度に基づいて制御装置３０又は図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）から指示される信号に従い、ラックバー２６を介して操舵輪２１を操舵するための機構である。

制御装置３０は、第１の角度センサ１３から操舵装置１１の回転角度を、第２の角度センサ２３から操舵輪２１の操舵角度を、及び図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）からイグニッション信号（ＩＧ信号）を取得し、イグニッションの状態（ＯＮ／ＯＦＦ）、操舵装置１１の回転角度、及び操舵輪２１の操舵角度に基づいて、第１のロック装置１２及び第２のロック装置２２のロック／アンロック（作動状態）を含む車両の状態を制御する。

なお、制御装置３０の全て又は一部は、典型的には中央演算処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、メモリ、及び入出力インタフェースを含んだ電子制御ユニット（ＥＣＵ）として構成され得る。電子制御ユニットでは、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵが読み出して実行することによって所定の機能が実現される。

［制御］
次に、図３及び図４をさらに参照して、本発明の一実施形態に係るステアバイワイヤシステム１が実行する制御を説明する。図３は、ステアバイワイヤシステム１の制御装置３０がイグニッションＯＦＦ時に実行する制御の手順を示すフローチャートである。図４は、ステアバイワイヤシステム１の制御装置３０がイグニッションＯＮ時に実行する制御の手順を示すフローチャートである。

まず、図３を参照して、車両の電源がオン状態でイグニッションがＯＦＦされた（ＩＧ＿ＯＦＦ）時の制御装置３０の制御を説明する。

ステップＳ３１：第１のロック装置１２が操舵装置１１をロックする
ステップＳ３２：第２のロック装置２２が操舵輪２１をロックする
ステップＳ３３：車両の電源をオフする

この処理により、操舵装置１１と操舵輪２１との両方をロックした後に車両の電源をオフすることができるので、操舵装置１１の回転角度と操舵輪２１の操舵角度との角度ずれの発生を抑制できる。なお、ステップＳ３１及びステップＳ３２の処理の順序は特に問わない。

次に、図４を参照して、車両の電源がオフ状態でイグニッションがＯＮされた（ＩＧ＿ＯＮ）時の制御装置３０の制御を説明する。

ステップＳ４１：車両の電源をオンする
ステップＳ４２：第１の角度センサ１３から操舵装置１１の回転角度を取得する
ステップＳ４３：第２の角度センサ２３から操舵輪２１の操舵角度を取得する
ステップＳ４４：操舵装置１１の回転角度と操舵輪２１の操舵角度との角度差を求め、求めた角度差が所定値以下であるか否かを判断する
ステップＳ４５：角度差が所定値以下であれば、操舵装置１１及び操舵輪２１のロックを解除（アンロック）して、正常起動処理を実施する
ステップＳ４６：角度差が所定値を超えていれば、車両に所定のフェールセーフ処理を実行する

ステップＳ４４では、角度差が所定値以下であるか否かを判断したが、操舵装置１１の回転角度（又はセンサ値）と操舵輪２１の操舵角度（又はセンサ値）とが一致するか否かを判断してもよい。また、ステップＳ４６で実行するフェールセーフ処理は、例えば車両の起動を停止する処理（車両の電源オフ）であってもよいし、起動はさせるが車両の機能を一部制限する処理（走行速度の制限や操舵可能角度の制限など）であってもよい。なお、ステップＳ４１及びステップＳ４２の処理の順序は特に問わない。

この処理により、操舵装置１１の回転角度と操舵輪２１の操舵角度との間に角度ずれがなければ正常に起動ができ、万一所定値を超える角度ずれが生じたとしてもフェールセーフ処理に移行するので、ドライバーの操舵操作と実際の操舵輪の操舵角との間に大きなずれが生じてしまうことを抑制できる。

［応用例］
上記実施形態では、後輪を操舵輪とする３輪車両に適用されるステアバイワイヤシステム１を説明した。以下、図５乃至図８を用いて、この３輪車両以外の構造を有する車両に適用されるステアバイワイヤシステムについて説明する。

図５は、前輪２輪を左右独立した操舵輪とする４輪車両の構造を簡易的に示す図である。この図５に示す４輪車両に適用される本実施形態に係るステアバイワイヤシステム２の構成を、図６に示す。

図６に示すように、前輪２輪を左右独立した操舵輪とする４輪車両については、左操舵輪２１Ｌと右操舵輪２１Ｒとのそれぞれに、第２のロック装置２２及び第２の角度センサ２３を設ける。制御装置３０は、操舵装置１１の回転角度と、左操舵輪２１Ｌ及び右操舵輪２１Ｒの操舵角度と、イグニッションの状態とに基づいて、第１のロック装置１２、及び左操舵輪２１Ｌの第２のロック装置２２、及び右操舵輪２１Ｒ第２のロック装置２２のロック／アンロックを含む車両の状態を制御する。

図７は、ラックバー２６ａで連結した前輪２輪を操舵輪とする４輪車両の構造を簡易的に示す図である。この図７に示す４輪車両に適用される本実施形態に係るステアバイワイヤシステム３の構成を、図８に示す。

図８に示すように、ラックバー２６ａで連結した前輪２輪を連結した操舵輪とする４輪車両については、制御装置３０は、上述した後輪を操舵輪とする３輪車と同様に、例えばラックバー２６ａに接続されたモーター２４のモーター軸（図示せず）などを固定することによって、左操舵輪２１Ｌ及び右操舵輪２１Ｒが操舵されないように制御する。

［作用・効果］
上述のように、本発明の一実施形態に係るステアバイワイヤシステム１によれば、イグニッションＯＦＦ時に操舵装置１１と操舵輪２１（Ｌ、Ｒ）との両方をロックして動きを規制する。そして、イグニッションＯＮ時には、操舵装置１１の回転角度と操舵輪２１（Ｌ、Ｒ）の操舵角度との角度差が、所定値を超えない場合にはロックを解除して通常走行を可能とし、所定値を超える場合には車両機能が制限されるフェールセーフ処理を実行する。

この制御によれば、イグニッションをＯＦＦする時に操舵装置１１と操舵輪２１（Ｌ、Ｒ）との両方をロックするため、イグニッションＯＦＦ後に外力などによって操舵装置１１と操舵輪２１（Ｌ、Ｒ）との間に角度ずれを生じてしまうことを抑制できる。

また、この制御によれば、イグニッションをＯＮする時に操舵装置１１の回転角度と操舵輪２１（Ｌ、Ｒ）の操舵角度との角度差を判断するため、万一角度ずれが生じたとしてもフェールセーフ処理に移行することで、ドライバーによる操舵装置１１の操舵操作と実際の操舵輪２１（Ｌ、Ｒ）の操舵角との間に大きなずれ（違和感など）が生じてしまうことを抑制できる。

本発明のステアバイワイヤシステムは、メカリンクが設けられていない車両に利用可能である。

１、２、３ ステアバイワイヤシステム
１１ 操舵装置
１２ 第１のロック装置
１３ 第１の角度センサ
１４ ステアリングシャフト
２１、２１Ｌ、２１Ｒ 操舵輪
２２ 第２のロック装置
２３ 第２の角度センサ
２４ モーター
２５ ギア
２６，２６ａ ラックバー
３０ 制御装置

Claims (1)

1. 車両に搭載されるステアバイワイヤシステムであって、
   ロック作動時に操舵装置の回転を規制する第１のロック装置と、
   ロック作動時に操舵輪の操舵を規制する第２のロック装置と、
   前記操舵装置の回転角度を検出する第１の角度センサと、
   前記操舵輪の操舵角度を検出する第２の角度センサと、
   イグニッションの状態及び前記第１の角度センサで検出された回転角度と前記第２の角度センサで検出された操舵角度との角度差に基づいて、前記第１のロック装置及び前記第２のロック装置の作動状態を含む車両の状態を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   イグニッションがＯＦＦされた場合、前記第１のロック装置及び前記第２のロック装置をロック作動させた後に車両の電源をオフし、
   イグニッションがＯＮされた場合、電源をオンして前記角度差を取得し、前記角度差が所定値以下であれば前記第１のロック装置及び前記第２のロック装置のロックを解除して正常起動処理を実行し、前記角度差が所定値を超えれば車両機能が制限される所定のフェールセーフ処理を実行する、
   ステアバイワイヤシステム。

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