JPH05162652A - ステアリングハンドルの中立点推定方法 - Google Patents

ステアリングハンドルの中立点推定方法

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JPH05162652A
JPH05162652A JP3325888A JP32588891A JPH05162652A JP H05162652 A JPH05162652 A JP H05162652A JP 3325888 A JP3325888 A JP 3325888A JP 32588891 A JP32588891 A JP 32588891A JP H05162652 A JPH05162652 A JP H05162652A
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JP
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steering wheel
steering
neutral point
angle
wheel angle
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JP3325888A
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Nobuo Momose
信夫 百瀬
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Mitsubishi Motors Corp
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Mitsubishi Motors Corp
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D1/00—Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application
    • G01D1/14—Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application giving a distribution function of a value, i.e. number of times the value comes within specified ranges of amplitude
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
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  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 車両の走行中、ステアリングハンドルの中立
点を正確に推定可能とするステアリングハンドルの中立
点推定方法を提供することにある。 【構成】 ステアリングハンドル３の中立点推定方法
は、車速が所定速以上で且つ液圧パワーステアリング１
の作動圧が実質的に立ち上がっておらず、しかも、ステ
アリングハンドル３もまた実質的に操舵されていない状
態が所定時間経過した毎に、ハンドル角を検出１３する
一方、検出したハンドル角１３に対応する検出度数度数
分布を求め、この検出度数分布からハンドル角の加重平
均値を算出して、この加重平均値をステアリングハンド
ル１の中立点として推定するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、車両のステアリング
ハンドルの中立点を車両の走行中に推定するためのステ
アリングハンドルの中立点推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、車両のステアリングハンドル、
つまり、そのステアリングシャフトには、ハンドル角セ
ンサが取り付けられている。このハンドル角センサは、
ステアリングハンドルが操舵されたときのハンドル角を
検出するものであり、このハンドル角から前輪操舵角が
求められるようになっている。
【０００３】前輪の操舵角は、例えば後輪操舵制御やト
ラクションコントロールシステム即ちそのトレース制御
等を実施する上での重要な要因となるから、ハンドル角
センサは、前輪操舵角を高精度に検出できるものでなけ
ればならない。
【０００４】
【発明が解決しようする課題】ところで、ハンドル角セ
ンサは、ステアリングハンドルがその中立点から左右に
操舵されたときのハンドル角つまり前輪舵角を検出する
ものであるから、ステアリングハンドルの中立点にある
場合、車両は必ず直進走行しなければならない。
【０００５】しかしながら、ステアリングコラムやハン
ドル角センサの組付けに誤差があったり、また、車両が
外部からの入力を受け、ステアリングハンドルから前輪
までの間のステアリングシステムにがた付き等が発生し
たりすると、ステアリングハンドルの中立点と車両の直
進状態とが完全に一致しなくなってしまう。このような
状況では、ハンドル角センサにて検出した前輪舵角が不
正確なものとなるから、前述した後輪操舵制御やトレー
ス制御が最適に実施できないことになる。
【０００６】この発明は、上述した事情に基づいてなさ
れたもので、その目的とするところは、ハンドル角セン
サのセンサ信号を補正し、前輪舵角の高精度な検出を可
能とする上で有効となるステアリングハンドルの中立点
推定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、ステアリン
グハンドルのハンドル角を検出するハンドル角センサ
と、ステアリングハンドルの操作力を補助する液圧パワ
ーステアリングと、この液圧パワーステアリングの作動
圧を検出する圧力センサと、車速を検出する車速センサ
とを備えた車両に於いて、この発明のステアリングハン
ドルの中立点推定方法は、車速が所定速以上で且つ液圧
パワーステアリングの作動圧が実質的に立ち上がってお
らず、しかも、ステアリングハンドルもまた実質的に操
舵されていない状態が所定時間経過した毎に、ハンドル
角を検出する一方、検出したハンドル角に対応する検出
度数分布を求め、この検出度数分布からハンドル角の加
重平均値を算出して、この加重平均値をステアリングハ
ンドルの中立点として推定するようにしている。
【０００８】
【作用】上述したステアリングハンドルの中立点推定方
法によれば、走行中、車速が所定速以上に達した状況に
於いて、液圧パワーステアリングの作動圧及びステアリ
グハンドルの操舵が前述した条件を満たしたとき、つま
り、車両が直進状態にあると判定されたとき、その時点
のハンドル角が検出されて、そのハンドル角に対応した
検出度数は１だけ増加される。従って、前記条件が繰り
返して満たされると、ハンド角の検出度数分布が求めら
れ、この検出度数分布からハンドル角の加重平均値を算
出すると、この加重平均値は、ステアリングハンドルの
中立点を実質的に示すことになる。
【０００９】
【実施例】図１を参照すると、車両の液圧パワーステア
リングシステムが概略的に示されている。この液圧パワ
ーステアリングシステムは、パワーステアリング１を備
えており、このパワーステアリング１に於けるピストン
ロッド２の両端は、図示しないけれども、左右の前輪側
に接続されるものなっている。
【００１０】また、ピストンロッド２とステアリングハ
ンドル３即ちそのステアリングシャフト４とは、図示し
ないけれどもラック・ピニオンを介して相互に連結され
ている。従って、ステアリングハンドル３が左右に操舵
されると、ラック・ピニオンを介してパワーステアリン
グ１のピストンロッド２が機械的に駆動され、これによ
り、前輪を左右に操舵可能となっている。
【００１１】一方、パワーステアリング１は、内部に一
対の圧力室（図示しない）を有しており、これら圧力室
は、油圧管路５，６を介して、パワーステアリング１の
操舵弁７に接続されている。この操舵弁７からは、油圧
供給管路８が延びており、この油圧供給管路８は、エン
ジン９によって駆動される油圧ポンプ１０を介して油圧
リザーバ１１に接続されている。また、操舵弁７から
は、戻り管路１２もまた延びており、この戻り管路１２
は、油圧リザーバ１１に直接にして接続されている。
【００１２】上述した操舵弁７は、ステアリングハンド
ル３が操舵されたとき、その操舵方向に対応した一方の
圧力室に油圧を供給すべく切換え作動されることで、パ
ワーステアリング１のピストンロッド２は液圧によって
作動し、これにより、ステアリングハンドル３の操舵力
を助けることができる。なお、ステアリングハンドル３
が操舵されていないとき、操舵弁７は中立位置にあり、
油圧ポンプ１０から供給される油圧は、操舵弁７から直
ちに戻り管路１２を通じて油圧リザーパ１１に戻され、
パワーステアリング１が作動されることはない。
【００１３】ステアリングシャフト４には、ハンドル角
センサ１３が取り付けられており、このハンドル角セン
サ１３は、コントローラ例えば１チップのマイクロコン
ピュータ１４に電気的に接続されている。この実施例の
場合、ハンドル角センサ１３は、フォトインタラプタを
用いたデジタル式のセンサであり、従って、ステアリン
グハンドル３が操舵されると、ハンドル角センサ１３
は、ステアリングハンドル３のハンドル角を例えば１°
の分解能で検出し、そのハンドル角をマイクロコンピュ
ータ１４に供給可能となっている。
【００１４】マイクロコンピュータ１４は、ステアリン
グハンドル３の中立点を推定つまり演算するプログラム
を内蔵しており、また、このプログラムを実施するた
め、マイクロコンピュータ１４には、ハンドル角センサ
１３以外に、パワーステアリング１の各圧力室の圧力を
検出する圧力センサ１５，１６、また、車両の車速を検
出する車速センサ１７もまた夫々電気的に接続されてい
る。
【００１５】次に、図２及び図３を参照すると、マイク
ロコンピュータ１４にて実施されるステアリングハンド
ル３の中立点の推定ルーチンが示されており、以下に
は、この推定ルーチンについて説明する。推定ルーチン
は、例えば５msec毎に繰り返して実行されるものとなっ
ており、先ず、ステップＳ１では、初期化処理が実施さ
れるが、この初期化処理では例えば後述するカウンタ
Ｃ、フラグＦ及び配列Ｄ［θH(n)］の値が夫々０にリセ
ットされる。
【００１６】次のステップＳ２では、前述した各種セン
サからのセンサ信号に基づき、車速Ｖ、各圧力室の圧力
ＰL，ＰR及びハンドル角θが夫々読み込まれ、そして、
ステップＳ３にて、パワーステアリング１のパワステ圧
ΔＰが算出される。ここで、パワーステアリング１のパ
ワステ圧ΔＰは、一対の圧力センサ１５，１６にて夫々
検出した圧力ＰLと圧力ＰRとの間の偏差、即ち、次式か
ら算出することができる。
【００１７】ΔＰ＝ＰL−ＰR 次のステップＳ４，Ｓ５では、車速Ｖが所定車速Ｖ60
（例えば６０km/h）以上に達したか否か、また、パワス
テ圧ΔＰの絶対値、即ち｜ΔＰ｜が所定圧Ｐ1（例えば
１kgf/cm2）以下であるか否かが順次判別される。ステ
ップＳ４，Ｓ５の何れかの判別結果が否（No）である
と、ステップＳ６の実施を経て、ステップＳ２に戻り、
このステップ以降が繰り返して実施される。ステップＳ
６では、カウンタＣ及びフラグＦの値が夫々０にリセッ
トされる。
【００１８】一方、ステップＳ４，Ｓ５の判別結果が何
れも正（Yes）である場合には、ステップＳ７にて、フ
ラグＦに０がセットされているか否かが判別される。こ
こで、ステップＳ４，Ｓ５の判別結果の何れもが初めて
正となる状況では、ステップＳ７の判別結果は正となる
から、ステップＳ８に進んで、その時点でのハンドル角
θHが基準ハンドル角θH(B)に代入され、そして、ステ
ップＳ９にて、フラグＦに１がセットされる。
【００１９】即ち、ステップＳ４，Ｓ５が共に正となる
状況とは、車両が中速以上にあり、且つ、ステアリング
ハンドル３が操舵されておらず、つまり、ハンドル入力
トルクの絶対値が所定値以下であって、図４に示されて
いるようにパワーステアリング１のパワステ圧ΔＰが実
質的に立ち上がっていない状況、つまり、車両が直進状
態にある状況を示している。
【００２０】なお、ステアリングハンドル３が左右に操
舵されとき、パワーステアリング１のパワステ圧ΔＰ
は、図５に示されるように変化することになり、この図
５からも明かなようにステアリングハンドル３がその中
立点から所定のハンドル角｜θH1｜以上に操舵される迄
の間、パワーステアリング１のパワステ圧｜ΔＰ｜は、
実質的に立ち上がることはない。
【００２１】従って、ステップＳ８の実施により得られ
る基準ハンドル角θH(B)は、車両が直進状態にあると
き、ステアリングハンドル３の中立点を一時的に示すも
のとなる。ステップＳ９が実施された後、ステップＳ２
以降のステップが繰り返されて、ここでも、ステップＳ
４，Ｓ５の判別結果が共に正であって、ステップＳ７に
至ると、このステップＳ７の判別結果は否となるから、
次のステップＳ１０が実施されることになる。
【００２２】このステップＳ１０では、基準ハンドル角
θH(B)に対するハンドル角θHの偏差、つまり、ハンド
角偏差ΔθHが次式に基づき算出される。 ΔθH＝θH−θH(B) 次のステップＳ１１では、ハンドル角偏差ΔθHが所定
角θ1（この実施例の場合、ハンドル角センサ１３の検
出分解能を考慮して、例えばθ1＝１°に設定されてい
る）以下であるか否かが判別される。ここでの判別結果
が否の場合には、前述したステップＳ６を経て、ステッ
プＳ２以降が繰り返して実施される。
【００２３】しかしながら、ステップＳ１１の判別結果
が正であると、ステップＳ１２にて、カウンタＣの値が
１だけインクリメントされた後、次のステップＳ１３に
て、カウンタＣの値が所定数Ｃ20（例えば２０）に達し
たか否かが判別される。ステップＳ７の判別結果が正に
なった直後に、ステップＳ１３の判別が実施される場合
にあっては、その判別結果は否となるから、このステッ
プからステップＳ２に戻り、その以降のステップが繰り
返して実施されることになる。
【００２４】一方、ステップＳ１３の判別結果が正にな
ると、図３のステップＳ１４に進むことになるが、ここ
で、ステップＳ１４が実施されるような状況とは、前述
したステップＳ４，Ｓ５，Ｓ１１，Ｓ１３の判別結果か
ら明かなように、車速ＶがＶ60以上、パワーステアリン
グ１のパワステ圧｜ΔＰ｜が所定圧Ｐ1以下及びハンド
ル角速度が１０°／sec以下となる車両の直進状態を示
している。
【００２５】即ち、前述したように推定ルーチンが５ms
ec毎に繰り返して実行されることを考慮すると、ステッ
プＳ１３の判別結果が正となるためには、１００msecの
間でハンドル角偏差ΔθHが所定角θ1（＝１°）以下に
維持されていなければならないから、ハンドル角速度は
１０°／sec以下となり、従って、このとき、ステアリ
ングドル３は実質的に操舵されていないことになる。
【００２６】ステップＳ１４では、その時点でのハンド
ル角θH(n)に対応する配列、即ち、配列Ｄ［θH(n)］の
値が次式に示すように１だけインクリメントされる。 Ｄ［θH(n)］＝Ｄ［θH(n)］＋１ ここで、ｎは、ステアリングハンドル３の中立点を示す
ハンドルθHの実値、即ち、ハンドル中立角を示してお
り、従って、配列Ｄは、ｎの取り得る範囲、例えば−ｎ
1≦ｎ≦ｎ1（ｎ1＝１０°）を満足する数だけ確保して
おけばよい。
【００２７】また、ステップＳ１４では、カウンタＣ及
びフラグＦは共に０にリセットされる。次のステップＳ
１５では、配列Ｄ［θH(n)］の何れかの値が最大許容値
Ｍに達したか否かが判別される。ここで、最大許容値Ｍ
は、配列Ｄ［θH(n)］が記憶されるメモリのビット数に
応じて設定される。例えば、そのメモリが８ビットであ
る場合、Ｍ＝２５６となる。
【００２８】ステップＳ１５の判別結果が否の場合に
は、ステップＳ１６をバイパスしてステップＳ１７に進
み、このステップでは、ハンドル角θH即ちｎの加重平
均値Ｙが次式により算出される。 Ｙ＝Σ（ｎ・Ｄ［θH(n)］）／ΣＤ［θH(n)］ なお、上式のΣに於いて、ｎの初期値及び最終値は示し
ていないが、これらは、ｎ＝−ｎ1，ｎ＝ｎ1となってい
る。
【００２９】ステップＳ１７からは、図２のステップＳ
２に戻って、このステップ以降のステップが繰り返して
実施される。この後、前述した車両の直進条件が所定時
間だけ満たされ、ステップＳ１３からステップＳ１４に
進んで、このステップが実施されると、その時点のハン
ドル角θHの実値ｎに対応する配列Ｄ［θH(n)］の値が
順次増加されていくことになる。従って、配列Ｄ［θH
(n)］の値は、そのハンドル中立角ｎの度数を表すこと
になるから、図６に示されるように、ハンドル中立角ｎ
に対応した度数分布が得られることになる。
【００３０】ここで、ステップＳ１５の判別結果が正に
なると、ステップＳ１７が実施される前にステップＳ１
６が実施され、このステップでは、−ｎ1≦ｎ≦ｎ1の範
囲で且つ配列Ｄ［θH(n)］の値が０よりも大きいことを
条件として、各配列Ｄ［θH(n)］の値は、１だけデクリ
メントされる。即ち、図６に示されているように、例え
ばｎ＝２に対応する配列Ｄ［θH(2)］の値が最大許容値
Ｍに達すると、１以上の値をとる各配列Ｄ［θH(n)］の
値は１だけ減少される。つまり、図６の度数分布は、斜
線を施した領域が削除されて１段下げられることで、図
７の度数分布に書き直され、配列Ｄ［θH(n)］の値が最
大許容値Ｍを越えるようなことはない。それ故、配列Ｄ
［θH(n)］の値を保持するためのメモリの容量を最小限
に抑えることができ、車両に搭載するマイクロコンピュ
ータ１４にとって最適なこととなる。
【００３１】上述した推定ルーチンが繰り返して実施さ
れると、ステアリングハンドル３に於けるハンドル中立
角ｎのデータ個数を、限られたメモリに数百個程度をも
蓄積できるから、全体としてハンドル中立角ｎの検出度
数分布は、図８で示されるものとなる。従って、前述し
たステップＳ１７にて算出される加重平均値Ｙは、車両
を直進状態に維持するステアリングハンドル３の中立点
を正確に示すものとなる。
【００３２】加重平均値Ｙ即ちステアリングハンドル３
の中立点は、推定ルーチンにて算出される度に、マイク
ロコンピュータ１４から、図１に示されているように、
４輪操舵システム（４ＷＳシステム）１８やトラクショ
ンコントルールシステム（ＴＣＬシステム）１９に供給
され、これらのシステムにて、ハンドル角センサ１３に
て検出したハンドル角θの補正に利用される。従って、
４ＷＳシステム１８やＴＣＬシステム１９では、正確な
ハンドル角θHを使用して、その後輪操舵制御やトレー
ス制御を実施可能となり、これらの制御を最適に実施可
能となる。
【００３３】この発明は、上述した一実施例に制約され
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、Ｖ
60，Ｐ1，θ1，Ｍの値は、単に例示しただけのもので、
その値に限られものではないし、また、加重平均値Ｙか
ら推定したステアリングハンドルの中立点は、４ＷＳシ
ステムやＴＬＣシステム以外に、ハンドル角を使用する
各種の制御システムに利用できることも勿論である。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のステア
リングハンドルの中立点推定方法によれば、車速とパワ
ーステアリングの作動圧から、車両が直進状態にあるか
否かを判定し、直進状態にあるときに検出したハンドル
角の値を累積して、ハンドル角の検出度数分布を求める
ようにしたから、車両の走行中、検出度数分布から加重
平均を算出することで、その加重平均値をステアリング
ハンドルの中立点として推定でき、ステアリングハンド
ルの中立点を正確に求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステアリングシステムを示した概略図である。
【図２】一実施例の推定ルーチンの一部の示したフロー
チャートである。
【図３】図２の推定ルーチンの残りの部分を示したフロ
ーチャートである。
【図４】ハンドル入力トルクとパワステ圧との関係を示
したグラフである。
【図５】ハンドル角とパワステ圧との関係を示したグラ
フである。
【図６】ハンドル中立角の度数分布を一部示したグラフ
である。
【図７】図６の度数分布が１段下げられた状態を示すグ
ラフである。
【図８】ハンドル中立角の度数分布の全体を概略的に示
したグラフである。
【符号の説明】
１ パワーステアリング ３ ステアリングハンドル １３ ハンドル角センサ １４ マイクロコンピュータ １５，１６ 圧力センサ １７ 車速センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステアリングハンドルのハンドル角を検
    出するハンドル角センサと、ステアリングハンドルの操
    作力を補助する液圧パワーステアリングと、この液圧パ
    ワーステアリングの作動圧を検出する圧力センサと、車
    速を検出する車速センサとを備えた車両に於いて、 車速が所定速以上で且つ液圧パワーステアリングの作動
    圧が実質的に立ち上がっておらず、しかも、ステアリン
    グハンドルもまた実質的に操舵されていない状態が所定
    時間経過した毎に、ハンドル角を検出する一方、検出し
    たハンドル角に対応する検出度数分布を求め、この検出
    度数分布からハンドル角の加重平均値を算出して、この
    加重平均値をステアリングハンドルの中立点として推定
    することを特徴とするステアリングハンドルの中立点推
    定方法。
JP3325888A 1991-12-10 1991-12-10 ステアリングハンドルの中立点推定方法 Pending JPH05162652A (ja)

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KR1019920023575A KR960005854B1 (ko) 1991-12-10 1992-12-08 스티어링 핸들의 중립점추정 방법
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