(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させ得る車両用操舵制御装置であって、
一端が前記操舵ハンドル側に連結される入力軸と、一端が前記転舵輪側に連結される出力軸との間に介在し、この入力軸に対して出力軸を相対的に回転駆動する伝達比可変手段と、
前記入力軸に対して設けられ、前記操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段と前記伝達比可変手段との間における前記入力軸に設けられ、この入力軸を介して操舵ハンドル側に伝達される振動を減衰する振動減衰手段と、
前記操舵角検出手段の検出結果及び車両の走行状態に基づいて、前記振動減衰手段のねじれ量を推定する推定手段と、
前記推定手段によって推定されるねじれ量に応じて、前記伝達比可変手段の駆動制御を行う制御手段とを備えていることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させ得る車両用操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構を備えた車両用操舵制御装置が知られている（特開昭６２−２０７５７など）。このような伝達比可変機構の一般的な制御法としては、操舵ハンドルの操舵角を、操舵軸に設けた操舵角センサによって検出すると共に、車速に応じて伝達比を設定し、設定した伝達比のもとで、操舵ハンドルの操舵角に応じてアクチュエータの動作制御を実行している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、車両走行時に、左右の転舵輪のアンバランスや路面の凹凸などが原因となって、転舵輪から操舵系に対して振動が入力される場合がある。例えば、路面からの振動入力によってラック軸が車両の左右方向に振動すると、この振動はステアリングギヤボックスを介して、操舵軸の回転振動として伝達される。前述した操舵角センサは、操舵ハンドルの操舵角を操舵軸の回転角として検出しているため、このように操舵軸に伝達された回転振動を操舵角センサが検出してしまい、伝達比可変機構の駆動制御に影響を及ぼしてしまう。
【０００４】
本発明はこのような課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、路面からの振動入力を効果的に減衰させると共に、好適な操舵制御を行い得る車両用操舵制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用操舵制御装置は、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させ得る車両用操舵制御装置であって、一端が操舵ハンドル側に連結される入力軸と、一端が転舵輪側に連結される出力軸との間に介在し、この入力軸に対して出力軸を相対的に回転駆動する伝達比可変手段と、入力軸に対して設けられ、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、操舵角検出手段と伝達比可変手段との間における入力軸に設けられ、入力軸を介して操舵ハンドル側に伝達される振動を減衰する振動減衰手段とを備えて構成する。
【０００６】
振動減衰手段をこの位置に設けることで、路面から操舵ハンドル側に伝達される振動などの外部入力を減衰させることができ、かつ、入力軸の回転角として操舵ハンドルの操舵角を検出する際にも、振動減衰手段のねじれによる影響を受けることがなく、正確に検出することができる。
【０００７】
さらに本発明の車両用操舵制御装置は、操舵角検出手段の検出結果と車両の走行状態とをもとに、振動減衰手段のねじれ量を推定する推定手段と、推定手段によって推定されるねじれ量に応じて、伝達比可変手段の駆動制御を行う制御手段も備えている。
【０００８】
振動減衰手段は、例えば、ゴムカップリングなどの弾性体を用いて構成されるため、振動によって加えられるねじりトルクの大きさに応じて振動減衰手段がねじれる状態となり、ねじりトルクの大きさとねじれ量とは所定の関係となる。また、このねじりトルクの大きさは、操舵ハンドルを操作する際の抗力となる操舵反力トルクの大きさに対応しており、この操舵反力トルクの大きさは、車両の走行状態と操舵角とをもとに推定することができる。制御手段では、このように推定された操舵反力トルクの大きさからねじれ量を推定し、推定したねじれ量を補うように伝達比可変手段の駆動制御を行うことで、入力軸及び出力軸によって構成される操舵軸に関する、伝達剛性を高めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、添付図面を参照して説明する。
【００１０】
図１に操舵制御装置の構成を示す。入力軸２０と出力軸４０とは伝達比可変機構３０を介して連結されており、入力軸２０の一端側には操舵ハンドル１０が連結されている。出力軸４０一端側は、ラックアンドピニオン式のギヤ装置５０を介してラック軸５１に連結されており、ラック軸５１の両側には、タイロッド（図示せず）を介して、転舵輪としての左右の車輪（前輪）ＦＷが連結されている。
【００１１】
伝達比可変機構３０は、入力軸２０と出力軸４０とを連結する所定のギヤ機構を備えており、このギヤ機構を、アクチュエータ３１で駆動することで、入力軸２０に対して出力軸４０が相対的に回転して、入力軸２０−出力軸４０間の回転量の伝達比が変化する機構となっている。このアクチュエータ３１には、アクチュエータ３１の作動角を検出する作動角センサ３２を備えており、検出された作動角θｍは、後述する制御装置１００に与えられる。
【００１２】
入力軸２０は、操舵ハンドル１０側に位置する入力軸２０Ａと、伝達比可変機構３０側に位置する入力軸２０Ｂとを、ゴムカップリング７０を介して連結して構成している。
【００１３】
また、操舵ハンドル１０の操舵角が入力軸２０の回転角に対応するため、ゴムカップリング７０と操舵ハンドル１０との間に位置する入力軸２０Ａに対して、操舵角θｈを検出する操舵角センサ２１を設けている。
【００１４】
図２にゴムカップリング７０の構成を示す。ゴムカップリング７０は、有底の円筒形状を呈するハウジング７１を有しており、このハウジング７１の底部に対して入力軸２０Ａの端部を一体的に固定している。また、ハウジング７１の内側に対して、円筒形状のゴム部材７２を加硫接着等により固定し、このゴム部材７２に対して、入力軸２０Ｂの端部を加硫接着等により固定しており、入力軸２０Ａと入力軸２０Ｂとは、ゴム部材７２を介して連結された状態となっている。
【００１５】
ここでゴムカップリング７０の作用について説明する。例えば、路面の凹凸やフラッタなどによって外力（外部入力）が転舵輪ＦＷに作用すると、この外力はラック軸５１の軸方向に沿った振動として伝達され、さらにギヤ装置５０を介して出力軸４０の回転振動として伝達される。この回転振動は出力軸４０から伝達比可変機構３０、入力軸２０へと伝達され、操舵ハンドル１０の周方向の振動として伝達される。この際、入力軸２０Ｂと入力軸２０Ａとの間にゴム部材７２が介在しているため、ゴム部材７２の特性を適当に選ぶことにより、その捻れに伴う減衰効果によって、操舵ハンドル１０を握る運転者に伝達されるような不要な振動を十分に減衰させることができる。なお、転舵輪ＦＷと操舵ハンドル１０との間の操舵系には、前述した転舵輪ＦＷから作用する外力以外にも、アクチュエータ３１の作動振動が、操舵系の回転方向及び軸方向に沿った振動として伝達される場合があり、このような振動もゴムカップリング７０を介して伝達される過程で減衰させることができる。
【００１６】
また、操舵角θｈを検出するための操舵角センサ２１を、ゴムカップリング７０と操舵ハンドル１０との間に位置する入力軸２０Ａに対して設けているので、ゴムカップリング７０におけるゴム部材７２の撓みやねじれによる影響を受けること無く、運転者が操作した実際の操舵角θｈを検出することができる。
【００１７】
このように、ゴムカップリング７０による影響を受けずに検出された操舵角θｈの他、車速センサによって検出された車速Ｖ、作動角センサ３２によって検出された作動角θｍは、それぞれ制御装置１００に与えられる。そして制御装置１００はこれらの検出結果をもとにアクチュエータ３１の駆動制御を実施している。
【００１８】
なお、出力軸４０の回転角を出力角θｐとすると、アクチュエータ３１が作動角θｍだけ回転することで、操舵角θｈが増速されて出力角θｐとなるため、操舵角θｈ、作動角θｍ、出力角θｐは下記（１）式の関係となる。従って、制御装置１００では、操舵角θｈと作動角θｍとをもとに、出力角θｐを把握している。
θｐ＝θｈ＋θｍ        …（１）
【００１９】
そして出力角θｐはラック軸５１のストローク位置に対応し、さらにラック軸５１のストローク位置は車輪ＦＷの転舵角に対応するため、制御装置１００では、操舵角θｈと作動角θｍとをもとに、車輪ＦＷの転舵角を把握している。
【００２０】
ここで、制御装置１００で実施する制御処理について、図３のフローチャートに沿って説明する。
【００２１】
このフローチャートはイグニションスイッチのオン操作によって起動する。まず、ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記す。）１０２に進み、操舵角センサ２１で検出された操舵角θｈ、作動角センサ３２で検出された作動角θｍ、車速センサ６０の検出結果より得られる車速Ｖをそれぞれ読み込む。
【００２２】
続くＳ１０４では、図４に示す車速Ｖと伝達比Ｇとの関係を示すマップをもとに、車速Ｖに応じた伝達比Ｇを設定する。
【００２３】
続くＳ１０６では、制御目標となるアクチュエータ３１の目標作動角θｍｍを設定する。操舵角θｈ、伝達比Ｇ及び出力角θｐは下記（２）式の関係となるため、（１）式、（２）式より目標作動角θｍｍは（３）式で規定される。
θｐ＝Ｇ・θｈ                  …（２）
θｍｍ＝（Ｇ−１）・θｈ        …（３）
【００２４】
続くＳ１０８では、Ｓ１０２で読み込まれたアクチュエータ３１の作動角θｍと、Ｓ１０６で設定した目標作動角θｍｍとの偏差ｅ１を、ｅ１＝θｍｍ−θｍとして設定する。
【００２５】
続くＳ１１０では、前述したゴムカップリング７０のねじれ量を推定する。入力軸２０をねじるように作用する力は、操舵ハンドル１０の操舵に抗する力としての操舵反力ＭＴとなり、ゴムカップリング７０は操舵反力ＭＴの大きさに応じてねじれる。この操舵反力ＭＴは、操舵系の機械的な摩擦力と、転舵輪ＦＷから操舵系に作用するタイヤ反力との合力となり、タイヤ反力は、車速Ｖと操舵角θｈとに応じて変化する。このため、操舵反力ＭＴと操舵角θｈの関係を概略的に図示すると、図５に示すようになる。そして、このように操舵系に作用する操舵反力ＭＴの大きさと、ゴムカップリング７０のねじれ量ｅ２との関係は、例えば図６に示すようになる。
【００２６】
従ってＳ１１０では、まず、図５のマップに基づき、先のＳ１０２で読み込んだ車速Ｖと操舵角θｈとをもとに、操舵反力ＭＴの大きさを推定する。次いで、図６のマップに基づき、推定した操舵反力ＭＴをもとにゴムカップリングのねじれ量ｅ２を推定する。
【００２７】
続くＳ１１２では、オーバーシュートすることなく偏差（ｅ１＋ｅ２）を０にするように、アクチュエータ３１を制御する制御信号Ｉｓを決定する。この処理の一例としては、Ｉｓ＝Ｃ（ｓ）・（ｅ１＋ｅ２）の演算式に基づいて、ＰＩＤ制御のパラメータを適切に設定することにより制御信号Ｉｓを決定することができる。なお、式中の「（ｓ）」はラプラス演算子である。
【００２８】
続くＳ１１４では、Ｓ１１２で決定された制御信号Ｉｓをアクチュエータ３１に出力し、制御信号Ｉｓに基づいてアクチュエータ３１を駆動する。
【００２９】
この後、Ｓ１１６に進み、イグニションスイッチ（ＩＧ）がオフ操作されたかを判断し、「Ｎｏ」の場合にはＳ１０２に戻るため、Ｓ１１６で「Ｙｅｓ」と判断されるまで、前述したＳ１０２以降の処理が繰り返し実行される。
【００３０】
このような制御処理を実行することにより、Ｓ１１２では、通常の操舵制御において設定される偏差ｅ１に対応する制御量に加え、ゴムカップリング７０のねじれ量ｅ２に応じた制御量が設定される。このため、このねじれ量ｅ２に対応する分だけ、より多くアクチュエータ３１が回転駆動されて、ゴムカップリング７０が介在することによって生じる入力軸２０のねじれ量が補われ、操舵ハンドル１１から転舵輪ＦＷに至る操舵系の見掛け上の剛性を高めることができる。
【００３１】
以上説明した実施形態では、ゴムカップリング７０の構成を図２に示したが、この構成に限定するものではなく、転舵輪ＦＷから操舵系に作用する振動などの外部入力を減衰させる目的の弾性体を、入力軸２０Ａと入力軸２０Ｂとの間に介在させて、入力軸２０Ａと入力軸２０Ｂとを連結するカップリング機構であれば、採用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の車両用操舵制御装置によれば、操舵角検出手段と伝達比可変手段との間における入力軸に対して、振動減衰手段を設ける構成を採用した。この位置に振動減衰手段を設けることにより、路面から操舵ハンドル側に伝達される振動などの外部入力を減衰させることができ、かつ、入力軸の回転角として操舵ハンドルの操舵角を検出する際にも、振動減衰手段のねじれによる影響を受けることがなく、正確に検出することができる。このため、路面からの振動入力を効果的に減衰させると共に、好適な操舵制御を行い得る車両用操舵制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る車両用操舵制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ゴムカップリングの構成を概略的に示す断面図である。
【図３】制御装置１００で実施する制御処理を示すフローチャートである。
【図４】車速Ｖと伝達比Ｇとの関係を規定したマップである。
【図５】車速に応じた、操舵反力ＭＴと操舵角θｈとの関係をしめすマップである。
【図６】操舵系に作用する操舵反力ＭＴの大きさと、ゴムカップリングのねじれ量との関係を示すマップである。
【符号の説明】
１０…操舵ハンドル、２０、２０Ａ、２０Ｂ…入力軸、２１…操舵角センサ
３０…伝達比可変機構、３１…アクチュエータ、３２…作動角センサ
４０…出力軸、７０…ゴムカップリング、１００…制御装置
【図１】
0003539488.tif 000002
【図２】
0003539488.tif 000003
【図３】
0003539488.tif 000004
【図４】
0003539488.tif 000005
【図５】
0003539488.tif 000006
【図６】
0003539488.tif 000007