(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
舵取機構と機械的に非連結の操舵手段と、該操舵手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記舵取機構の舵取角を検出する舵取角検出手段と、前記操舵角検出手段の操舵角の検出値及び前記舵取角検出手段の舵取角の検出値の偏差に応じて前記舵取機構に舵取力を加えるアクチュエータとを備えている車両用操舵装置において、
前記操舵手段の操舵方向及び前記アクチュエータによる舵取方向を比較する比較手段と、前記操舵方向及び前記舵取方向が異なる場合に、前記アクチュエータの舵取力を抑制させる制御手段とを備えていることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵手段と舵取機構が機械的に非連結の車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
操舵手段及び舵取機構が機械的に非連結の車両用操舵装置は、動力舵取装置における舵取補助用のアクチュエータと同様に、舵取機構に舵取用のアクチュエータとしての電動モータからなる舵取モータを配してなり、操舵手段たるステアリングホイールの操舵角の検出値に基づいて前記舵取モータを駆動することにより、ステアリングホイールの操舵に応じた舵取りを行なわせる構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の如き従来の構成においては、スラローム走行等、ステアリングホイールの切り返し動作が短時間で行われるような走行が行われた場合に、舵取機構側の不可避的に生じる応答遅れにより、舵取機構の舵取方向がステアリングホイールの操舵方向と異なる方向となるために運転者が違和感を感じる。
【０００４】
図５は、ステアリングホイール及び舵取機構の方向関係を示す模式図である。図５において、ｔｎ（ｎ＝１，２，…）は、所定の制御周期において操舵角θ及び舵取角Θをサンプリングする時点を示している。なお、説明を簡略化するために、ステアリングホイール側の操舵角θに対して舵取機構側の舵取角Θを１：１としている。
【０００５】
例えば、ｔ１時点で、ステアリングホイールは、右へ５０°（θ＝５０°）切られており、一方、舵取機構もこれに一致すべく右へ舵取りを行ない、この時点では、右へ４０°（Θ＝４０°）の位置にある。従って、この時点において、操舵角θ及び舵取角Θの偏差は＋１０°であるので、舵取機構は、Θ＝θとなるように更に右へ舵取りを行なう。
【０００６】
そして、ｔ２時点で、運転者がステアリングホイールを逆に左へ２°操舵した場合（θ＝４８°）、ｔ１時点〜ｔ２時点の間に舵取機構がΘ＝４５°まで追動しているので、このｔ２時点での偏差は＋３°となる。このため、舵取機構は、更に右へ３°舵取りを行なうが、ステアリングホイールが左方向へ切られているのにも拘わらず、舵取機構は逆方向へ舵取りを行なう結果となる。この状態は、次のサンプリング時点（ｔ３時点）に修正されるが、切り返しが頻繁に行われた場合、このような状態が連続して起こり得る。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、舵取機構の舵取方向がステアリングホイールの操舵方向と異なる場合に、舵取機構がステアリングホイールの操舵方向と逆方向へ更に舵取りを行なうのを抑制することにより、運転者の違和感を解消することができる車両用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】
本発明に係る車両用操舵装置は、舵取機構と機械的に非連結の操舵手段と、該操舵手段の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記舵取機構の舵取角を検出する舵取角検出手段と、前記操舵角検出手段の操舵角の検出値及び前記舵取角検出手段の舵取角の検出値の偏差に応じて前記舵取機構に舵取力を加えるアクチュエータとを備えている車両用操舵装置において、前記操舵手段の操舵方向及び前記アクチュエータによる舵取方向を比較する比較手段と、前記操舵方向及び前記舵取方向が異なる場合に、前記アクチュエータの舵取力を抑制させる制御手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る車両用操舵装置によれば、前記操舵角検出手段により検出される操舵角の変位の方向と、前記舵取角検出手段により検出される舵取角の変位の方向とを比較し、各方向が異なる場合に、前記操舵手段及び前記舵取機構が異なる方向へ動作していると判断し、前記舵取機構の舵取力の大きさを抑制することにより、前記舵取機構が前記操舵手段の操舵方向と異なる方向へ更に舵取りを行なうのを抑制し、運転者の違和感を解消することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る車両用操舵装置の要部の構成を示すブロック図である。
【００１１】
本発明における車両用操舵装置は、車体の左右に配された一対の舵取用の車輪１０，１０に舵取動作を行なわせるための舵取機構１と、舵取機構１とは機械的に非連結の操舵手段たるステアリングホイール２と、マイクロプロセッサを用いてなる舵取制御部３とを備え、ステアリングホイール２の操舵に応じて舵取制御部３が舵取機構１に配したアクチュエータとしての舵取モータ１５を駆動する構成となっている。
【００１２】
舵取機構１は、車体の左右方向に設けられて軸方向に移動する舵取軸１１の両端部と、左右の車輪１０，１０を支持するナックルアーム１２，１２とを各別のタイロッド１３，１３により連結し、舵取軸１１の左右両方向への移動により、タイロッド１３，１３を介してナックルアーム１２，１２を押し引きし、車輪１０，１０を左右に転舵させるものであり、この転舵は、舵取軸１１の中途部に設けられた電動モータからなる舵取モータ１５の回転を、ギヤ及びボールねじを組み合わせてなる運動変換機構により舵取軸１１の軸方向運動に変換して行われる。
【００１３】
一方のタイロッド１３及び舵取軸１１の連結部と、舵取軸１１を軸方向へ移動自在に支持する舵取軸ハウジング１４とを跨いで、直線摺動形ポテンショメータからなるタイロッド１３の位置センサ１６が架設されており、舵取軸ハウジング１４に対するタイロッド１３の軸方向位置を検出している。その検出結果は、舵取制御部３に与えられ、舵取機構１の舵取角に代わる値として利用される。
【００１４】
ステアリングホイール２は、その下側に操舵軸２０を突出して設けられ、操舵軸２０は、筒状の操舵軸ハウジング２１を介して車体の適宜部に回動自在に支持されている。また、操舵軸２０は、操舵軸ハウジング２１の内部に設けた図示しないセンタリングばねにより付勢されており、ステアリングホイール２の回転操舵の停止時に中立位置へ復帰されるようになっている。この復帰は、舵取機構１側において生じる車輪１０，１０の直進方向への復帰に伴って、ステアリングホイール２を戻すために必要なものである。
【００１５】
また、操舵軸２０の中途部にはウォームギヤ及びピニオンギヤを組み合わせてなる運動変換機構が設けてあり、これに電動モータからなる反力モータ２４が、その出力軸にて図示しない電磁クラッチを介して繋げられている。反力モータ２４は、車速の高低に応じて大小となる操舵方向と逆方向の力（反力）を、舵取制御部３からの制御指示に応じてステアリングホイール２に加える作用をなしている。従って、ステアリングホイール２の回転操舵には、反力モータ２４が発生する反力に抗する操舵トルクを加える必要があり、この操舵トルクは、操舵軸２０上で反力モータ２４の運動変換機構に隣接して設けられたトルクセンサ２２により検出される。
【００１６】
また、ステアリングホイール２の操舵角は、操舵軸２０に付設されたポテンショメータを用いてなる操舵角センサ２３により検出され、その検出結果は、舵取制御部３に与えられる。
【００１７】
以上の如く、舵取制御部３には、舵取機構１側にて実際に生じている舵取りの状態が、位置センサ１６からの入力として与えられ、また、ステアリングホイール２の操舵の状態が、トルクセンサ２２及び操舵角センサ２３からの入力として与えられている。これらに加えて、車両の走行速度を検出する車速センサ４と、車両が旋回する際に起こる、車体に対して垂直な軸回りの角速度、即ちヨーレートを検出するヨーレートセンサ５と、車体に対して横方向の加速度を検出する横加速度センサ６と、車体に対して前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ７とが夫々車体の適宜部に設けられており、舵取制御部３にそれらの出力を与えている。
【００１８】
舵取制御部３は、操舵角センサ２３から与えられる操舵角に応じて目標舵取角を算出し、車速センサ４から与えられる車速と、ヨーレートセンサ５から与えられるヨーレートと、横加速度センサ６から与えられる横加速度と、前後加速度センサ７から与えられる前後加速度とに応じて前記目標舵取角を補正し、位置センサ１６から与えられる実際の舵取角を、補正された目標舵取角と一致させるように舵取モータ１５を駆動する。
【００１９】
さらに、舵取制御部３は、車速センサ４から入力として与えられる車速の高低に応じて、ステアリングホイール２に付与すべき目標反力を大小とするように決定し、決定した目標反力に応じて反力モータ２４を駆動することにより、ステアリングホイール２及び舵取機構１が機械的に連結された一般的な操舵装置（連結型の操舵装置）と同様の感覚での操舵が行なえるようになっている。
【００２０】
図２は、舵取モータ１５の駆動に伴う舵取制御部３の制御内容を示すフローチャートである。まず、エンジン始動のためのキースイッチの状態を確認し（ステップ１）、オフである場合は終了となり、オンである場合は、操舵角センサ２３により検出される操舵角を取り込み、この操舵角をメモリ３ａに格納する（ステップ２）とともに、この操舵角の検出値に基づいて目標舵取角を演算する（ステップ３）。
【００２１】
次いで、位置センサ１６により検出される実際の舵取角を取り込み、この実際の舵取角をメモリ３ａに格納する（ステップ４）とともに、実際の舵取角と、ステップ３にて演算した目標舵取角との偏差ｅｎ  を演算する（ステップ５）。
【００２２】
そして、ステップ２にて取り込んだ操舵角と、メモリ３ａに格納されている過去の操舵角との偏差を演算し（ステップ６）、この偏差が所定値を越えるか否かを確認する（ステップ７）。操舵角の偏差が所定値を越える場合に「操舵中」であると判断し、ステップ４にて取り込んだ実際の舵取角と、メモリ３ａに格納してある過去の実際の舵取角との偏差を演算する（ステップ８）。
【００２３】
さらに、ステップ６にて演算した操舵角の偏差と、ステップ８にて演算した実際の舵取角の偏差とに基づいて、ステアリングホイール２の操舵方向と、舵取機構１の舵取方向とが一致しているか否かを確認し（ステップ９）、方向が異なる場合は、舵取モータ１５の出力トルクＴを演算するための式（１）における比例ゲインＫｐを零（Ｋｐ＝０）とする（ステップ１０）。
【００２４】
ステップ１０の後、又はステップ７にて操舵角の偏差が所定値以下の場合、又はステップ９にて方向が同一である場合は、舵取モータ１５の出力トルクＴを式（１）に基づいて演算する（ステップ１１）。なお、Ｋｄは微分要素のゲインを示し、Ｅｎ  はｅｎ  の時間微分値を示している。
【００２５】
Ｔ＝Ｋｐ・ｅｎ  ＋Ｋｄ・Ｅｎ    …（１）
【００２６】
そして、演算した出力トルクＴに応じて舵取モータ１５の駆動を行ない（ステップ１２）、ステップ１からの動作を繰り返す。
【００２７】
以上の如く、舵取機構１側の舵取方向がステアリングホイール２の操舵方向と異なる方向へ動作している場合に、舵取機構１を動作させる舵取モータ１５への出力、即ち、出力トルクＴに応じたモータ電流を減じることにより、ステアリングホイール２の回転位置と、それに対応する舵取機構１側の転舵位置が大きく異なることがなく、操舵フィーリングが飛躍的に向上する。
【００２８】
また、以上の如き構成の車両用操舵装置において、運転者がステアリングホイール２の回転操舵の後でステアリングホイール２を中立方向へ戻す場合に、ステアリングホイール２から手を放したとき、反力モータ２４によりステアリングホイール２が急激に中立位置へ戻されるという問題が考えられるが、このような場合には、車速に応じた操舵反力制御に代えて、車輪１０，１０が路面から受ける路面反力に応じた操舵反力制御に切り替えることにより、セルフアライニングトルクによる車輪の中立位置（直進走行位置）への復帰に追従した、自然なステアリングホイール２の中立位置への復帰を実現することができる。
【００２９】
路面反力に応じた操舵反力制御を実現するために、図３に示す如く、左右両側のタイロッド１３，１３の中途部に、ストレインゲージを用いてなる軸力センサ１７，１７を貼付し、路面の反力によって変化するタイロッド１３，１３の軸力（軸方向に作用する引張力又は圧縮力）を路面反力として検出するようにしてあり、その検出結果は舵取制御部３に与えられる。なお、軸力センサ１７，１７は、片側の車輪１０が縁石に乗り上げている場合、又は片側の車輪１０が溝にはまっている場合等、左右の車輪１０，１０に発生する路面との反力が夫々異なる状態を検出するために、左右両側のタイロッド１３，１３に備えられている。
【００３０】
舵取制御部３は、手放し状態でない場合に車速に応じた反力モータ２４の駆動を行ない、手放し状態である場合に軸力センサ１３，１３から入力として与えられる軸力の大小に応じて、ステアリングホイール２に付与すべき目標反力を大小とするように決定し、決定した目標反力に応じて反力モータ２４を駆動するようにしてある。
【００３１】
また、手放し状態の検出は、トルクセンサ２２から入力として与えられる操舵トルクにより判断され、操舵トルクが所定値以下である場合に手放し状態であると判断するようにしてある。
【００３２】
図４は、操舵反力制御に伴う舵取制御部３の制御内容を示すフローチャートである。まず、トルクセンサ２２により検出される操舵トルクを取り込み（ステップ１）、取り込んだ操舵トルクが所定値を越えるか否かを確認し（ステップ２）、所定値を越える場合は、「手放し状態」ではないと判断し、前述の如き通常の操舵反力制御を行なう（ステップ３）。また、所定値以下の場合は、「手放し状態」であると判断し、軸力センサ１７，１７により検出されるタイロッド１３，１３の軸力を取り込み（ステップ４）、取り込んだ軸力に応じて反力モータ２４を駆動する（ステップ５）。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明に係る車両用操舵装置においては、前記操舵角検出手段により検出される操舵角の変位の方向と、前記舵取角検出手段により検出される舵取角の変位の方向とを比較し、各方向が異なる場合に、前記操舵手段及び前記舵取機構が異なる方向へ動作していると判断し、前記舵取機構の舵取力の大きさを抑制させることにより、前記舵取機構が前記操舵手段の操舵方向と異なる方向へ更に舵取りを行なうのを抑制し、運転者の違和感を解消することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用操舵装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図２】舵取モータの駆動に伴う舵取制御部の制御内容を示すフローチャートである。
【図３】車両用操舵装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図４】操舵反力制御に伴う舵取制御部の制御内容を示すフローチャートである。
【図５】ステアリングホイール及び舵取機構の方向関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１    舵取機構
２    ステアリングホイール
３    舵取制御部
４    車速センサ
５    ヨーレートセンサ
６    横加速度センサ
７    前後加速度センサ
１１    舵取軸
１２    ナックルアーム
１３    タイロッド
１４    舵取軸ハウジング
１５    舵取モータ
１６    位置センサ
１７    軸力センサ
２０    操舵軸
２１    操舵軸ハウジング
２２    トルクセンサ
２３    操舵角センサ
２４    反力モータ
【図１】
0003584348.tif 000002
【図２】
0003584348.tif 000003
【図３】
0003584348.tif 000004
【図４】
0003584348.tif 000005
【図５】
0003584348.tif 000006