(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部材の操作に応じて制御される操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、転舵角が変化するように車輪に伝達可能な車両の操舵装置において、
その操作部材を操作状態でない時に直進操作位置に復帰させる手段と、
その操作部材の位置を変更可能な操作用アクチュエータと、
その操作部材の位置が車輪の転舵角に対応するか否かを判断する手段と、
その操作部材が操作状態か否かを判断する手段と、
その操作部材の位置が車輪の転舵角に対応せず、且つ、その操作部材が操作状態である時、ドライバーに警告を与えるための信号を発信する手段と、
その操作部材の位置が車輪の転舵角に対応せず、且つ、その操作部材が操作状態でない時、その操作部材の位置が車輪の転舵角に対応するように前記操作用アクチュエータを制御する手段とを備え、
その操作部材の位置が車輪の転舵角に対応した後に、操作部材の操作に応じて前記操舵用アクチュエータを制御可能な状態にすることを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
その操作部材の直進操作位置からの変位および操作部材に作用する外力の中の少なくとも一方を検出する手段を備え、
その検出された操作部材の直進操作位置からの変位および操作部材に作用する外力の中の少なくとも一方を、予め定められた設定値と比較することにより、その操作部材が操作状態か否かを判断する請求項１に記載の車両の操舵装置。
【請求項３】
その操作部材の直進操作位置からの変位を検出する手段と、
その車輪の転舵角を検出する手段と、その検出された転舵角に対応する操作部材の直進操作位置からの目標変位を演算する手段とを備え、
その操作部材の検出変位が目標変位に対応するか否かに基づき、その操作部材の位置が車輪の転舵角に対応するか否かが判断される請求項２に記載の車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイール等の操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、転舵角が変化するように車輪に伝達可能な車両の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールを車輪に機械的に連結することなく操舵を行う車両においては、そのステアリングホイールの操作角と車輪の転舵角とが対応するように、操舵用アクチュエータの動きを車輪に伝達している。
【０００３】
そのような操舵装置においては、車輪に作用するセルフアライニングトルクはステアリングホイールに伝達されないので、バネの弾力等を用いてステアリングホイールを非操作時に直進操作位置に復帰させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、駐車した時に車輪の向きが直進走行方向でない場合、ステアリングホイールの操作角と車輪の転舵角とは対応しない。そうすると、ドライバーの予期しない方向に車両が発進するという問題がある。
【０００５】
そこで、発車前にステアリングホイールの操作角と車輪の転舵角とが対応するように、ステアリングホイールの操作角を変化させる操作用アクチュエータを設けることが考えられる。
【０００６】
しかし、発車前からドライバーがステアリングホイールを操作しようとする場合がある。このような場合、操作用アクチュエータの動きが阻止されるので、ステアリングホイールの操作角を車輪の転舵角に対応させることができなくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操作部材の操作に応じて制御される操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、転舵角が変化するように車輪に伝達可能な車両の操舵装置に適用される。
本発明は、その操作部材を操作状態でない時に直進操作位置に復帰させる手段と、その操作部材の位置を変更可能な操作用アクチュエータと、その操作部材の位置が車輪の転舵角に対応するか否かを判断する手段と、その操作部材が操作状態か否かを判断する手段と、その操作部材の位置が車輪の転舵角に対応せず、且つ、その操作部材が操作状態である時、ドライバーに警告を与えるための信号を発信する手段と、その操作部材の位置が車輪の転舵角に対応せず、且つ、その操作部材が操作状態でない時、その操作部材の位置が車輪の転舵角に対応するように前記操作用アクチュエータを制御する手段とを備え、その操作部材の位置が車輪の転舵角に対応した後に、操作部材の操作に応じて前記操舵用アクチュエータを制御可能な状態にすることを特徴とする。その操作部材は、例えば弾力によって操作状態でない時に直進操作位置に復帰させることができる。
本発明の構成によれば、操作部材の操作に応じて操舵用アクチュエータが制御される前に、操作部材の位置が車輪の転舵角に対応するか否かが判断され、且つ、操作部材が操作状態か否かが判断される。
その操作部材は非操作状態では直進操作位置に復帰するので、駐車時に車輪の向きが直進走行方向でなければ、非操作状態の操作部材の位置は車輪の転舵角に対応しない。
操作部材の操作に応じて操舵用アクチュエータを制御する前に、操作部材の位置が車輪の転舵角に対応せず、操作部材が操作状態であれば、その操作部材の操作を解除させるためにドライバーに警告を与えることができる。
操作部材の操作に応じて操舵用アクチュエータを制御する前に、操作部材の位置が車輪の転舵角に対応せず、操作部材が操作状態でなければ、操作部材の位置と車輪の転舵角とが対応するように、操作用アクチュエータにより操作部材の位置を変化させることができる。その操作部材の位置が車輪の転舵角に対応した後に、操作部材の操作に応じて前記操舵用アクチュエータを制御できる。
【０００９】
その操作部材の直進操作位置からの変位および操作部材に作用する外力の中の少なくとも一方を検出する手段を備え、その検出された操作部材の直進操作位置からの変位および操作部材に作用する外力の中の少なくとも一方を、予め定められた設定値と比較することにより、その操作部材が操作状態か否かを判断するのが好ましい。
これにより、その操作部材の直進操作位置からの変位の絶対値が設定値以上である場合、若しくは、その操作部材に作用する外力の絶対値が設定値以上である場合、操作部材は操作状態であると判断できる。また、その操作部材の直進操作位置からの変位の絶対値が設定値以上でなく、その操作部材に作用する外力の絶対値が設定値以上でない場合、操作部材は操作状態ではないと判断できる。
【００１０】
その操作部材の直進操作位置からの変位を検出する手段と、その車輪の転舵角を検出する手段と、その検出された転舵角に対応する操作部材の直進操作位置からの目標変位を演算する手段とを備え、その操作部材の検出変位が目標変位に対応するか否かに基づき、その操作部材の位置が車輪の転舵角に対応するか否かが判断されるのが好ましい。
これにより、その操作部材の直進操作位置からの検出変位を、操作部材の位置が車輪の転舵角に対応するか否かの判断と、操作部材が操作状態か否かの判断の双方に利用でき、構成を簡単化できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示す車両の操舵装置は、ステアリングホイール（操作部材）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の動きを、そのステアリングホイール１を車輪４に機械的に連結することなく、ステアリングギヤ３により転舵角が変化するように前部左右車輪４に伝達する。
【００１２】
その操舵用アクチュエータ２は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は、その操舵用アクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのステアリングロッド７の動きは、タイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達される。そのステアリングギヤ３は、公知のものを用いることができ、操舵用アクチュエータ２の動きを車輪４の転舵角に変換できれば構成は限定されない。
【００１３】
そのステアリングホイール１は、車体側により回転可能に支持される回転シャフト１０に接続されている。その回転シャフト１０にトルクを付加する操作用アクチュエータ１９が設けられている。この操作用アクチュエータ１９により、ステアリングホイール１の操作反力の付与とステアリングホイール１の位置変更を行うことができる。この操作用アクチュエータ１９は、その回転シャフト１０と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【００１４】
そのステアリングホイール１を直進操作位置に復帰させる方向の弾力を付与する弾性部材３０が設けられている。この弾性部材３０は、例えば、回転シャフト１０に弾力を付与する渦巻きバネにより構成できる。そのステアリングホイール１が操作状態でなく、上記操作用アクチュエータ１９が回転シャフト１０にトルクを付加していない時、その弾力によりステアリングホイール１は直進操作位置に復帰する。
【００１５】
ステアリングホイール１の直進操作位置からの変位を検出する手段として、その回転シャフト１０の回転角に対応する操作入力値である操作角δｈを検出する角度センサ１１が設けられている。この角度センサ１１によりステアリングホイール１が直進操作位置か否か、すなわち操作角δｈが零か否かが検出される。
【００１６】
そのステアリングホイール１に作用する外力として、その回転シャフト１０により伝達されるトルクＴを検出するトルクセンサ１２が設けられている。
【００１７】
その車輪４の転舵角δを検出する転舵角センサ１３が設けられている。本実施形態では、その操舵用アクチュエータ２の出力に対応するステアリングロッド７の作動量を検出するポテンショメータにより構成されている。
【００１８】
その角度センサ１１とトルクセンサ１２と転舵角センサ１３は、コンピュータにより構成されるステアリング系制御装置２０に接続される。その制御装置２０に警告装置２９が接続される。この警告装置２９は、制御装置２０から発信される警告信号に基づいて、ドライバーにステアリングホイール１の操作を解除するための警告を発するもので、例えば音声や光により警告を発する。
【００１９】
図２のフローチャートを参照して上記ステアリング系制御装置２０による制御手順を説明する。
まず、制御を終了するか否かを、例えば車両のエンジン始動用キースイッチのオン・オフに基づき判断し（ステップ１）、終了しない場合は各センサによる操作角δｈ、トルクＴ、転舵角δの検出データを読み込む（ステップ２）。次に、操舵フラグがオンか否かを判断する（ステップ３）。エンジン始動用キースイッチがオンされた当初は操舵フラグはオフ状態とされる。
【００２０】
ステップ３において操舵フラグがオフの場合、検出転舵角δに対応するステアリングホイール１の目標操作角δｈ* を演算し（ステップ４）、その目標操作角δｈ* が検出操作角δｈに等しいか否か、すなわち、車輪４の転舵角にステアリングホイール１の位置が対応するか否かを判断する（ステップ５）。本実施形態では、そのステアリングホイール１の目標操作角δｈ* は検出転舵角δの関数Ｆとされ、その関数Ｆは予め定められて制御装置２０に記憶される。
【００２１】
ステップ５において検出操作角δｈが目標操作角δｈ* に等しくない場合、すなわち、ステアリングホイール１の位置が車輪４の転舵角に対応しない場合、検出操作角δｈの絶対値が予め定められた設定値α以上か否かを判断し（ステップ６）、検出トルクＴの絶対値が予め定められた設定値β以上か否かを判断することで（ステップ７）、ステアリングホイール１が操作状態か否かを判断する。すなわち、検出操作角δｈの絶対値が設定値α以上である場合、または、検出トルクＴの絶対値が設定値β以上である場合は操舵状態であると判断し、検出操作角δｈの絶対値が設定値α以上でなく、且つ、検出トルクＴの絶対値が設定値β以上でない場合は操舵状態でないと判断する。なお、操作角δｈとトルクＴは、ステアリングホイール１が直進操作位置では零とされ、左右一方への操作時は正とされ、左右他方への操作時は負とされる。
【００２２】
ステップ６において検出操作角δｈの絶対値が設定値α以上であるか、若しくはステップ７において検出トルクＴの絶対値が設定値β以上である場合、すなわち、ステアリングホイール１の位置が車輪４の転舵角に対応せず、且つ、そのステアリングホイール１が操作状態である時、ドライバーに警告を与えるための信号を警告装置２９に発し（ステップ８）、ステップ１に戻る。
【００２３】
ステップ６において検出操作角δｈの絶対値が設定値α未満であり、且つ、ステップ７において検出トルクＴの絶対値が設定値β未満である場合、すなわち、ステアリングホイール１の位置が車輪４の転舵角に対応せず、且つ、そのステアリングホイール１が操作状態でない時、警告信号の解除処理を行い（ステップ９）、ステアリングホイール１の位置が車輪４の転舵角に対応するように操作用アクチュエータ１９を制御する（ステップ１０）。この操作用アクチュエータ１９の制御は、上記目標操作角δｈ* から検出操作角δｈを差し引いた偏差が零になるように行う。
【００２４】
ステップ５において検出操作角δｈが目標操作角δｈ* に等しい場合、すなわち、ステアリングホイール１の位置が車輪４の転舵角に対応する時、操舵フラグをオンとする（ステップ１１）。
【００２５】
ステップ３において操舵フラグがオンの場合、またはステップ１１において操舵フラグをオンとした後、操作反力として目標操作トルクＴ* を付与できるように操作用アクチュエータ１９を制御し（ステップ１２）、車輪４の転舵角を目標転舵角δ* にすることができるように、ステアリングホイール１の操作に応じて上記操舵用アクチュエータ２を制御する（ステップ１３）。しかる後にステップ１に戻る。
本実施形態では、その目標操作トルクＴ* は操作角δｈの関数Ｋ１とされ、その関数は予め定められて制御装置２０に記憶される。この関数に基づき検出操作角δｈに応じて定まる目標操作トルクＴ* から検出操作トルクＴを差し引いた偏差が零になるように、操作用アクチュエータ１９が制御される。また、その目標転舵角δ* は操作入力値である操作角δｈの関数Ｋ２とされ、その関数は予め定められて制御装置２０に記憶される。この関数に基づき検出操作角δｈに応じて定まる目標転舵角δ* から検出転舵角δを差し引いた偏差が零になるように、操舵用アクチュエータ２が制御される。
【００２６】
ステップ１において制御を終了する場合は操舵フラグをオフとし（ステップ１４）、制御を終了する。
【００２７】
上記構成によれば、ステアリングホイール１の操作に応じて操舵用アクチュエータ２を制御する前に、ステアリングホイール１の位置が車輪４の転舵角に対応するか否かと、ステアリングホイール１が操作状態か否かを判断する。
そのステアリングホイール１は非操作状態では前記弾力により直進操作位置に復帰するので、駐車時に車輪４の向きが直進走行方向でなければ、非操作状態のステアリングホイール１の位置は車輪４の転舵角に対応しない。
ステアリングホイール１の操作に応じて操舵用アクチュエータ２を制御する前に、ステアリングホイール１の位置が車輪４の転舵角に対応せず、ステアリングホイール１が操作状態であれば、そのステアリングホイール１の操作を解除させるためにドライバーに警告を与えることができる。
ステアリングホイール１の操作に応じて操舵用アクチュエータ２を制御する前に、ステアリングホイール１の位置が車輪４の転舵角に対応せず、ステアリングホイール１が操作状態でなければ、ステアリングホイール１の位置と車輪４の転舵角とが対応するように、操作用アクチュエータ１９によりステアリングホイール１の位置を変化させることができる。そのステアリングホイール１の位置が車輪４の転舵角に対応した後に、ステアリングホイール１の操作に応じて操舵用アクチュエータ２を制御できる。
また、そのステアリングホイール１の検出操作角δｈを、ステアリングホイール１の位置が車輪４の転舵角に対応するか否かの判断と、ステアリングホイール１が操作状態か否かの判断の双方に利用でき、構成を簡単化できる。
【００２８】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、ステアリングホイールの検出操作角とステアリングホイールに作用する検出トルクの中の何れか一方のみを検出し、その検出値の絶対値が予め定められた設定値以上か否かにより、そのステアリングホイールが操作状態か否かを判断してもよい。また、操作部材はステアリングホイールに限定されず、レバーやジョイステック等であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、操作部材を車輪に機械的に連結することなく操舵を行う車両において、発車前からドライバーが操作部材を操作しようとした場合でも操作部材の位置と車輪の転舵角とを対応させ、ドライバーの予期しない方向に車両が発進するのを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の操舵装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
２  操舵用アクチュエータ
４  車輪
１１  角度センサ
１２  トルクセンサ
１３  転舵角センサ
１９  操作用アクチュエータ
２０  ステアリング系制御装置
２９  警告装置
３０  弾性部材
【図１】
0003641373.tif 000002
【図２】
0003641373.tif 000003