JPS6111608A - 車両のステアリング中立位置推定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は車両が左右に旋回することなく、直進するステ
アリングホイールの操作位置、いわゆるステアリング中
立位置を正確に推定することができる車両のステアリン
グ中立位置推定装置に関する。

［従来技術］ 車両の走行性能を向上させるため、ステアリングホイー
ルの操作を正確に検出し、ステアリングホイールの操作
角度に応じて車両のサスペンションの制御およびパワー
ステアリングの操舵力調整を実行する装置が提案されて
いる。これらの装置において、その制御性能をより良く
するためにはステアリング中立位置を常に正確に検出し
、該中立位置からのステアリング操作角を知ることが不
可欠のものである。

しかしながら、ステアリング操作角を検出する装置は改
良を加えられ電気的信号処理系によりその精度の向上が
図られているにも拘らず、ステアリング中立位置の検出
は未だに回動するステアリングホイールと、非回転部材
であるステアリングコラムとの間に機械的に信号を発生
するスイッチ、例えば接触型のスイッチを用いたり、中
立位置にスリットを設け、該スリットによる光線の透過
・遮断により検出する装置等によって行な・われでいた
。

上記のごとき従来の中立位置検出装置は接触型のスイッ
チの組付け、あるいはスリットの穿設等による装置製造
過程による誤差を内在するとともに、車両の長年の使用
によるステアリング中立位置の経年変化等に対しての補
正手段を持たず正確なステアリング中立位置を検出する
のは困難であった。

［発明の目的］ 本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、ステアリン
グ中立位置を常に正確に推定することのできる車両のス
テアリング中立位置推定装置を提供することをその目的
としている。

し発明の構成］ 上記目的を達成するための本発明の構成は第１図の基本
的構成図に示すごとく、 車両■のステアリングホイール■の回転角および回転角
速度を検出するステアリング角検出手段■と、 前記車両■の発進時の車両姿勢を基準として車両姿勢の
変化を検出する車両姿勢変化検出手段■と、 前記ステアリング角検出手段■の角速度検出結果が所定
範囲内であり、かつ前記車両姿勢変化検出手段■の検出
結果が所定範囲内であるときステアリング中立位置を演
算する中立位置演算手段Ｖと を備えることを特徴とする車両のステアリング中立位置
推定装置をその要旨としている。

以下、実施例を挙げて具体例について詳細に説明する。

［実施例］ 第２図は実施例であるステアリング中立位置推定装置を
利用した、車両の車軸と車体□との間に設けられるショ
ックアブソーバの減衰力を制御するサスペンション制御
装置の全体構成ブロック図を表わしている。

図において、１１は車両の走行速線を検出するためにプ
ロペラシャフトに装着され、該シャフトの回転数に対応
した信号を出力する車速センサを、１２は後述するごと
くステアリングホイールの回転方向および回転角度を検
出するステアリングセンサを、１３．１４および１５は
各々車両前輪の左右、または、後輪のサスペンション作
動量を検出する車高センサを表わしている。これら１１
ないし１５の各種センサにより検出された車両情報は演
算回路１６に取り込まれ、後述する制御に供される。演
算回路１６とは公知のマイクロコンピュータにより構成
されるもので論理演算を実行するＣＰＵ１６Ａ、制御プ
ログラムを予め記憶するＲＯＭ１６Ｂ、データの一時的
な記憶を行なうＲＡＭ１６Ｃおよび前記各種センサと後
述する駆動回路１７ないし２０との情報伝送を実行する
入出力回路１６Ｄとｈ）ら成る。１７．１８．１９およ
び２０は駆動回路で、演算回路１６からの信号に応じて
減衰力の可変な４つのショックアブソーバ２１．２２．
２３および２４の減衰力を変更するのに適した信号を出
力するもの、例えば数Ｖ程度の信号が入力されると油圧
制御弁を開閉するのに充分な電力供給を実行する電力増
幅器から構成されるものである。

次に、ステアリングセンサ１２の構成例について説明す
る。

ステアリングセンサ１２は光電変換方式、電磁ビッゲア
ノプ方式、あるいは接点方式などで構成され、図示しな
いステアリングシャフトに配設されステアリングの移動
角速度に比例した周波数のパルス信号を発生する。第３
図は光電変換方式をとるステアリングセンサ１２とステ
アリングの操作に連動するステアリングシャフト２５と
の関係を表わした図を示しており、このステアリングセ
ンサ１２は互いに所定の位相差をもって固定配置された
２個のセ“ンサ’１２−１．１２−２を有すると共に、
ステアリングシャフト２５の回転にしたがって回転する
回転体２６を備え、回転体２６を挟んでセンサ１２−１
．１２−２の対向位置に配置された光源（図示せず）か
らの発射光が回転体２６の回転によってセンサ１’２−
１．１２−２に受光、遮光されるようにしである。

従って回転体２６が右回りをする場合におけるセンサ１
２−１およびセンサ１２−２の出力波形は第４図（Ａ）
に図示する如きものとなり、−六回転体２６が左回りを
する場合における出力波形は第４図（Ｂ）に図示する如
きものとなり、この両出力波形から明らかなごとく、セ
ンサ１２−１．１２−２の出力波形の位相の正負からス
テアリングシャフト２５の回転方向を知ることができる
。

また出力波形パルス数から移動角度（操作移動位置）を
知ることができ、さらに出力波形の周波数から移動角速
度（操作速度）を知ることができるものである。

従って、キースイッチがＯＮ　Ｌ、　１；状態を基準と
して、ンサ１２−１．１２−２の出力波形を観測すれば
、任意の時点でのステアリングシャフト２５の操作移動
位置やその操作の速度を簡単に検出することができるの
である。

以上のごとく構成される本実施例のステアリング中立位
置推定装置は、ＲＯＭ１６Ｂ内に格納されている第５図
に示す制御プログラムに従って次のように作動する。

まず、−イグニッションキーがＯＮ状態となり車両が始
動するとステップ１００が実行され前輪右車高センサ１
３、前輪左車高センサ１４および後輪車高センサ１５の
出力ＨＲ１，ＨＬおよびＨＢが取り込まれる。

次のステップ１１０では車速センサ１１の出力より現在
の車速Ｖを検出し、車速Ｖが「０」、即ち停車中である
か否かの判断が行なわれ、Ｖ＝ｒＯＪと判断されると再
びステップ１００が、Ｖ≠ｒＯＪと判断されると次のス
テップ１２０が実行される。

ステップ１２０では、まず車両が発進する直前の３つの
車高センサ１３ないし１５゛の情報を変数ＨＲＯ，ＨＬ
ＯおよびＨＢＯに格納、記憶処理が行なわれ、次に車速
センサ１１の出力パルス数をカウントして車両の走行距
離を求めるためのカウンタＸを「０」にリセットする。

続くステップ１３０では、現在の車速■に応じたステア
リングホイールの回転角速度ωの上限値ω０１前輪右車
高の変化許容範囲ＨＲＢ１前輪左車高の変化許容範囲Ｈ
ＬＢ、後輪車高の変化許容範囲ＨＢＢがそれぞれ演算、
算出される。ここで車速ＶとωＯとの関係は、例えば車
速Ｖが上昇するは２ωＯの値を小さくすると、僅かなス
テアリングホイールの操作でも車両が大きく左右に旋回
する車速■の大きいときには直進走行を行なっていない
とみなすことができるので直進走行状態検出の精度の向
上が図られる。ま−た、同様に車速■と車高の変化許容
範囲ＨＲＢＳＨＬＢ、Ｈ’ＢＢとの関係も車速Ｖが大き
いほど車両旋回時の遠心力による車高の変化は大きいの
でその変化許容範囲を小さくすることで精度の向上が達
成できるのである。

このようにして定められる基準値ωｏ１トＩＲＢ。

ＨＬＢおよびトＩＢＢを用いて以下のステップ１４０〜
ステツプ１８０の判断ステップにより車両の直進走行状
態が検出される。

即ち、ステップ１４０ではステアリングセンサ１２の出
力より求まるステアリングホイールの回転角速度ωが上
限値ωＯよりも小ざいか否かが判断され、もしステアリ
ングホイールをほぼ固定し、回動操作がされていなけれ
ばステップ１５０以下の制御が実行され、それ以外、で
車両を旋回させようとして回転角速度ωＯ以上で回動操
作をしていたならばステップ２００へ飛び、それまで車
速センサ１１の出力パルス数をカウントしていたカウン
タＸをリセットし後述するステップ２１０へと処理は進
められる。

ステップ１５０では前輪右車高センサ１３の出力ＨＲと
ステップ１２０で変数ＨＲＯに格納され　　　゛た車両
発進直前の同センサ１３の出力との差が変化許容範囲Ｈ
ＲＢ内であるか否か、即ち車両が旋回しており遠心力に
よる車高の変化が生じているか否かの判断がなされる。

次のステップ１６０では上記ステップ１５０同様に前輪
外車高センサ１４の出力ＨＬ、およびＨＬＢ、ＨＬＯと
を用い同じ処理が施される。

そして、この２つのステップ１５０１ステツプ１６０に
よって車両が旋回せず直進走行を行なっていると判断さ
れたときのみ続くステップ１７０が実行され、それ以外
であれば上記同様にステップ２００に処理は移る。

ステップ１７０では後輪車高センサ１５の出力が前述の
ステップ１５０１ステツプ１６０同様に判断される。こ
れは車両が急加速状態にあったり、制動状態にあったり
等で後輪車高センサ１５の出力ＨＢが停車時（ＨＢＯ）
に比べて大き′く変化、即ちＨＢＢより大きく変化した
場合には車両は安定した走行が未だになされておらず、
この条件下でステアリング中立位置の演算を実行しても
高い精度は得られないのでステップ２００へと移り、そ
れ以外のときにのみ次のステップ１８０へ進む。

ステップ１８０は、上記の処理が実行されるまでの間に
車両がどれほど走行したかを判断するもので、カウンタ
Ｘ内に格納されている実際の走行距離に比例し′たｒＪ
速センサ１の出力パルス数と、予め定められている走行
距離に比例したパルス数ＸＯとを比較し、ＸＯ≦Ｘのと
きにのみ以後のステップ１９０へ進み、それ以外であれ
ばステップ１９０およびステップ２１０の処理を飛び越
して後述するステップ２２０へ移るのである。即ち、車
両がある程度の間安定した走行状態であり、ステップ１
４０からステップ１７０までの判断ステップの全てを満
足する走行状態を所定の走行距離（ＸＯ）だけ実行して
いたならばステップ１９０へ進み、所定の走行距離（Ｘ
Ｏ）だけ走行する１間にステップ１４０からステップ１
７０までの判断ステップのいずれかを満足しないもので
あればステップ２００によりカウンタＸをリセットして
ステップ２２０へと処理を移すのである。

ステップ１９０は上記説明で明らかなごとく、ステアリ
ングホイールの回動がほとんど実行されておらずかつい
ずれの車高センサの出力も車両発進時から変化許容範囲
内だけの変化しか生じていないとき、即ち、車両が安定
した直進走行を所定の走行距離の間実行しているときに
のみ実行されるものである。

ここでは、下記の式に基づいてステアリングセンサ１２
の出力であるステアリングホイールの操作移動位置θに
よりステアリング中立位置θＣＥＮＴが演算される。

θＣＥ　’Ｎ　Ｔ　−−θＣＥＮＴ＋　　”−〇Ｑ＋ｂ
　　　　　　　　　　　　　　　　ｃｋ＋し即ち、上記
ステップ１８０までの処理により現在車両は直進走行を
実行していることは明らかであり、現在のステアリング
センサ１２の出力である操作移動量θはほぼステアリン
グ中立位置を表わしているものと推定できる。そこで、
従前までのステアリング中立位置として更新、記憶して
きた値θＣＥＮＴを、新たに求められた操作移動量θに
よって更新するのである。ここで、定数ａ１ｂを用いて
上記のような式を利用するのは従前までのデータθＣＥ
ＮＴと今回のデータθとに重み付（ブを施し、ステアリ
ング中立位置の推定値θＣＥＮ’Ｔが急変しないように
、いわゆるなまし処理を行なったりするためである。

なお、本ステップ１９０が初めて実行されるときには変
数θＣＥＮＴにステアリングセンサ１２の出力θをその
まま設定し、後の２回以後のときに上記式を用い゛てθ
ＣＥＮＴの更新が行なわれるように構成されている。

そして、次いで実行されるステップ２１０にてステップ
２００同様に実走行距離をカウントしてきたカウンタＸ
をリセットし、次回の処理に備える。

これらの処理によりステアリング中立位置θＣＥＮＴが
更新されたとき、あるいはθＣＥＮＴの更新を行う条件
が未だに成立していないと判断されたとき、ステップ２
２０が実行され車速センサ１１の出力により現在の車速
Ｖが「０」か否かが判断される。そして、車速が１０」
ならば新たに乗員の乗り降り、あるいは荷物の積み込み
等により車両の車高が変化することが予想されるためス
テップ１００まで戻り、車速がｒＯＪでなければ再びス
テップ１３０に戻り、以下同様の処理を繰り返してθＣ
ＥＮＴの更新を続はステアリング中立位置を推定するの
である。

本実施例においてステアリングセンサ１２がステアリン
グ角検出手段に、第５図の流れ図においてステップ１０
０からステップ１２０の処理′により車高の発進時の値
を記憶し、ステップ１５０がらステップ１７０の処理に
より車両走行中の変化量を検出するものが車両姿勢変化
検出手段に、ステップ１９０で処理されるものが中立位
置演算手段にそれぞれ対応している。

以上のごとく第５図に示した制御プログラムによってス
テアリング中立位置が正確に推定されると、その中立位
置から大きな角速度でステアリングホイールが回動され
たときにのみショックアブソーバ２１ないし２４の減衰
力を大きくするように制御すれば減衰力の過制御を行な
うことのない理想的なサスペンション制御が可能となる
のである。

このように、本実施例のステアリング中立位置推定装置
は、車両が直進走行をしていることをステアリングセン
サ１２の出力および車高センサ１３ないし１５の出力に
基づいて検出し、かつ、車両が所定の走行距離を走行す
る間中安定していならば、その直進走行中のステアリン
グホイールの位置をステアリング中立位置と推定するも
のである。従って、ステアリング中立位置の経年変化を
補正しつつ常に正確な中立位置の推定が可能となる。ま
た、従来のように機械的に定めたスイッチの０ＮＳＯＦ
、Ｆにより中立位置を検出するものではないため、車両
の組立時に生じる誤差もなく優れたステアリング中立位
置推定ができる。　　。

なお、車両の走行速度を考慮に入れることによりステア
リング中立位置推定の精度の向上も図られる。

［発明の効果］ 以上実施例を挙げて詳述したごとく、本発明のステアリ
ング中立位置推定装置は、ステアリングホイール゛の回
転角および回転角速度を検出するステアリング角検出手
段の角速度検出結果および車両発進時を基準とした車高
の変化量検出結果のいずれもが所定範囲内であるとぎに
のみステアリング中立位置を演算、算出するものである
。

従って、車両が直進走行を行なっていることを簡単に検
出し、その直進走行時のステアリング操作角度に基づい
てステアリング中立位置の推定を実行することができる
ため、従来の支テアリングシャフト等に取り付けられた
スイッチのように車両組立時の組立誤差が生じることも
なく、また中立位置の経年変化をも正確に補正する優れ
た装置となる。

このような優れたステアリング中立位置検出装置を用い
れば車両のサスペンション制御、更にはパワーステアリ
ングの操舵力調整等の精度の向上が図られ、車両走行の
安全性、安定性の面より好ましい。

なお、直進走行を判定するための所定範囲を車両の走行
速度に応じて可変なものとすればより一層の中立位置推
定の精度向上が達せられるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は実施例の構成
ブロック図、第３図はステアリングセンサの構造概略図
、第４図はその出力の説明図、第５図はその制御プログ
ラムの流れ図を示す。 ■・・・ステアリング角検出手段 ＩＶ・・・車両姿勢変化検出手段 ■・・・中立位置演算手段 １１・・・車速センサ １２・・・ステアリングセンサ １３．１４．１５・・・車高センサ １６・・・演算回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　車両のステアリングホイールの回転角および回転角
   速度を検出するステアリング角検出手段と、 前記車両の発進時の車両姿勢を基準として車両姿勢の変
   化を検出する車両姿勢変化検出手段と、前記ステアリン
   グ角検出手段の角速度検出結果が所定範囲内であり、か
   つ前記車両姿勢変化検出手段の検出結果が所定範囲内で
   あるときステアリング中立位置を演算する中立位置演算
   手段とを備えることを特徴とする車両のステアリング中
   立位置推定装置。 ２　前記中立位置演算手段が、前記ステアリング角速度
   検出手段および車両姿勢変化検出手段の検出結果を判定
   する基準である所定範囲を車両の速度に応じて変更する
   特許請求の範囲第１項記載の車両のステアリング中立位
   置推定装置。