JP7488164B2 - 操舵装置 - Google Patents
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Description
上記の操舵装置において、前記制御装置は、停車状態あるいは極低速域において前記目標角度が前記角度領域の限界値へ向けて増加するとき、前記目標角度が前記限界値に近づくにつれて前記目標角度の増加の程度がより緩やかになるように、前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて演算される目標角度から減算すべき減算値を設定するようにしてもよい。
上記の操舵装置において、前記制限値を第1の制限値として、前記制御装置は、停車状態あるいは極低速域ではないとき、前記第1の制限値に代えて、前記角度領域の限界値を基準として設定される固定値である第2の制限値を使用して前記目標角度の変化範囲を制限するとともに、前記第1の制限値または前記第2の制限値に対して徐変処理を施すことにより前記第1の制限値または前記第2の制限値を時間に対して徐々に変化させるようにしてもよい。
図1に示すように、車両の操舵装置10は、車両のステアリングホイール11に操舵反力を付与する反力ユニット20、および車両の転舵輪12,12を転舵させる転舵ユニット30を有している。操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール11の操作方向と反対方向へ向けて作用するトルクをいう。操舵反力をステアリングホイール11に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。
トルクセンサ25は、ステアリングシャフト21における減速機構23とステアリングホイール11との間の部分に設けられている。トルクセンサ25は、ステアリングホイール11の回転操作を通じてステアリングシャフト21に加わる操舵トルクThを検出する。
転舵シャフト31は、車幅方向(図1中の左右方向)に沿って延びている。転舵シャフト31の両端には、それぞれタイロッド13,13を介して左右の転舵輪12,12が連結されている。
転舵制御部36は、転舵モータ32の駆動制御を通じて転舵輪12,12を操舵状態に応じて転舵させる転舵制御を実行する。転舵制御部36は、回転角センサ35を通じて検出される転舵モータ32の回転角θbに基づきピニオンシャフト34の回転角であるピニオン角θpを演算する。また、転舵制御部36は、反力制御部27により演算される目標操舵角を使用してピニオンシャフト34の目標回転角である目標ピニオン角を演算する。ただし、ピニオンシャフト34の目標回転角は、所定の舵角比を実現する観点に基づき演算される。転舵制御部36は、ピニオンシャフト34の目標ピニオン角と実際のピニオン角θpとの差を求め、当該差を無くすように転舵モータ32に対する給電を制御する。転舵制御部36は、回転角センサ35を通じて検出される転舵モータ32の回転角θbを使用して転舵モータ32をベクトル制御する。
図2に示すように、反力制御部27は、操舵角演算部51、操舵反力指令値演算部52、および通電制御部53を有している。
操舵反力指令値演算部52は、操舵トルクThおよび車速Vに基づき操舵反力指令値T*を演算する。操舵反力指令値演算部52は、操舵トルクThの絶対値が大きいほど、また車速Vが遅いほど、より大きな絶対値の操舵反力指令値T*を演算する。操舵反力指令値演算部52については、後に詳述する。
図2に示すように、転舵制御部36は、ピニオン角演算部61、目標ピニオン角演算部62、ピニオン角フィードバック制御部63、および通電制御部64を有している。
制限値演算部71は、目標ピニオン角演算部62により演算される目標ピニオン角θp *および車速センサを通じて検出される車速Vを取り込み、この取り込まれる目標ピニオン角θp *および車速Vに基づき目標ピニオン角θp *に対する制限値θL1を演算する。目標ピニオン角θp *の変化範囲は制限値θL1によって制限される。制限値θL1は、たとえば車速Vが極低速域の速度である場合における車両の軸力特性に応じて転舵モータ32の最大出力と軸力との釣り合いを保つことができる角度の限界値を基準として設定される。極低速域とは、たとえば5km/h以下の速度をいう。
判定部72は、車両の走行状態が反映される状態変数として、車速センサを通じて検出される車速Vが正常であるか否かの車速状態を示す電気信号である車速状態信号S1を取り込む。たとえば車速センサの異常あるいは故障が検出されるとき、車速Vが正常でないとされる。また、判定部72は、車両の現在のシフトポジションを示す電気信号であるシフトポジション状態信号S2を取り込む。このシフトポジション状態は、車両の後退操作が行われるか否かを判定するために使用される。また、判定部72は、自動運転制御機能のオンオフ状態を示す電気信号である自動運転状態信号S3を取り込む。自動運転制御機能にはパーキングアシスト機能などの運転支援制御機能の他、運転者の操舵なしに自律運転が可能な自動運転制御機能も含まれる。
(b)シフトポジションがリバースレンジ(Rレンジ)ではないこと。
(c)車速状態が正常であること。
(1)目標ピニオン角θp *が、車両の軸力特性に応じて転舵モータ32の最大出力と軸力とが力の釣り合いを保つことができる角度領域内の角度となるように補正される。このため、目標ピニオン角θp *が転舵モータの転舵力と軸力との力の釣り合いを保つことが困難となる角度領域、すなわち転舵輪12,12を円滑に転舵させることが困難となる角度になることが抑制される。このため、転舵モータ32が発生することのできる最大の転舵力を上回る軸力が発生する状況に至ることが抑えられる。したがって、転舵輪12,12をステアリングホイール11の操舵状態に応じて円滑に転舵させることができる。
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・本実施の形態では、目標ピニオン角演算部62により演算される目標ピニオン角θp *を最終的な制限値θL3によって制限することによって補正したが、つぎのようにしてもよい。すなわち、目標ピニオン角演算部62により演算される目標ピニオン角θp *を車速に応じてオフセットさせる。たとえば、極低速域においては図4のグラフに特性線L1で示される目標ピニオン角θp *に対する制限値θL1の変化特性と同様の特性が得られるように、目標ピニオン角演算部62により演算される目標ピニオン角θp *から減算値θoffを減算する(次式(1)を参照)。ただし、減算値θoffは、目標ピニオン角演算部62により演算される目標ピニオン角θp *に応じて変化する。
・本実施形態では、判定部72は先に挙げた3つの条件(a),(b),(c)が成立するかどうかに基づいて制限値演算部71により演算される制限値θL1を有効とすべき状況であるのか無効とすべき状況であるのかを判定したが、これに限らない。たとえば3つの条件(a),(b),(c)のうちいずれか1つまたは2つの条件を採用し、それらの条件が成立するかどうかに基づいて判定してもよい。このようにした場合であれ、本実施の形態の(4)~(6)に対応した各効果を得ることができる。
・反力制御部27と転舵制御部36とで単一の制御装置を構成してもよい。
11…ステアリングホイール
12…転舵輪
30…転舵ユニット
31…転舵シャフト
32…転舵モータ
36…転舵制御部(制御装置)
θL1…制限値(第1の制限値)
θL0…制限値(第2の制限値)
θoff…減算値
θp…ピニオン角(転舵角に換算可能な角度)
θp *…目標ピニオン角(目標角度)
Claims (6)
- ステアリングホイールとの間の動力伝達が分離されるとともに車両の転舵輪を転舵させる転舵シャフトと、
前記転舵輪を転舵させるべく前記転舵シャフトに付与されるトルクである転舵力を発生する転舵モータと、
前記転舵輪の転舵角に換算可能な角度を前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて演算される目標角度に追従させるように前記転舵モータを制御するとともに、前記転舵モータが発生することのできる最大の転舵力と前記転舵シャフトに発生する軸力とが力の釣り合いを保つことができるとして定められた角度領域内の角度となるように前記目標角度を補正する補正処理を実行する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、停車状態あるいは極低速域において前記目標角度が前記角度領域の限界値へ向けて増加するとき、前記目標角度が前記限界値に近づくにつれて前記目標角度の増加の程度がより緩やかになるように前記目標角度を補正するように構成され、
前記制御装置は、車速状態が正常ではないとき、車速の値にかかわらず前記補正処理を実行しないように構成される操舵装置。 - 前記制御装置は、前記目標角度の変化範囲を制限する制限値を設定するとともに、停車状態あるいは極低速域においては前記目標角度の増加に対する前記制限値の増加割合が前記目標角度の増加に伴い徐々に小さくなるように前記制限値を設定する請求項1に記載の操舵装置。
- 前記制御装置は、停車状態あるいは極低速域において前記目標角度が前記角度領域の限界値へ向けて増加するとき、前記目標角度が前記限界値に近づくにつれて前記目標角度の増加の程度がより緩やかになるように、前記ステアリングホイールの操舵状態に応じて演算される目標角度から減算すべき減算値を設定する請求項1に記載の操舵装置。
- 前記制限値を第1の制限値として、前記制御装置は、停車状態あるいは極低速域ではないとき、前記第1の制限値に代えて、前記角度領域の限界値を基準として設定される固定値である第2の制限値を使用して前記目標角度の変化範囲を制限するとともに、前記第1の制限値または前記第2の制限値に対して徐変処理を施すことにより前記第1の制限値または前記第2の制限値を時間に対して徐々に変化させる請求項2に記載の操舵装置。
- 車両が自動運転制御機能を有している場合、自動運転制御機能がオンされているとき、前記制御装置は車速の値にかかわらず前記補正処理を実行しない請求項1~請求項4のうちいずれか一項に記載の操舵装置。
- 前記制御装置は、車速状態が正常ではないとき、または車両がその後退操作を補助するバックガイドモニター機能を有している場合にシフトポジションがリバースレンジであるときにも、車速の値にかかわらず前記補正処理を実行しない請求項5に記載の操舵装置。
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