(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルに連動して転舵輪を転舵させる操舵制御装置において、
前記操舵ハンドルの操舵位置を検出する操舵位置検出手段と、
前記操舵ハンドルに連結された操舵軸を駆動する操舵軸駆動手段と、
前記操舵軸駆動手段の負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、
前記操舵軸と機械的に分離され、前記転舵輪に連結された転舵軸と、
前記転舵軸を駆動する転舵軸駆動手段と、
前記転舵輪の転舵位置を検出する転舵位置検出手段と、
エンジン始動時に、転舵位置に応じた操舵位置方向に前記操舵軸駆動手段を駆動させる第１制御手段と、
前記第１制御手段によって駆動される前記操舵軸駆動手段の負荷状態に応じて、前記操舵軸駆動手段及び前記転舵軸駆動手段の駆動制御を行う第２制御手段とを備える操舵制御装置。
【請求項２】
前記第２制御手段は、
前記操舵軸駆動手段の負荷状態の大小を判定する判定手段と、
前記操舵軸駆動手段の負荷状態が大のとき、前記転舵軸駆動手段の駆動制御を行い、操舵位置に応じた転舵位置まで前記転舵輪を転舵させる第３制御手段と、
前記操舵軸駆動手段の負荷状態が小のとき、前記操舵軸駆動手段の駆動制御を行い、転舵位置に応じた操舵位置まで前記操舵ハンドルを回転させる第４制御手段とを備える請求項１記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記負荷状態検出手段は、前記操舵軸駆動手段の駆動電流を検出する電流センサ、及び、前記操舵ハンドルに付与される操舵トルクを検出するトルクセンサのいずれかである請求項１又は２記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離され、これらの連結機構を電気的制御装置で置換した操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このように操舵機構と転舵機構の動作を電気的に制御する操舵制御装置の一例が、例えば特開平１−２３３１７０号に開示されている。この操舵制御装置は、ステアリングシャフトに設けたエンコーダによって操舵ハンドルの操舵位置を検出し、車両の進行方向をヨーレイトジャイロによって検出する。そして、検出された操舵位置に基づく進行変化指示値と、ヨーレイトジャイロの検出結果に基づく実際の進行方向変化量との偏差がゼロとなるように、転舵輪を転舵制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ハンドル操作に基づいて転舵輪の転舵制御を実施しているため、例えば、イグニションキーをＯＦＦしてエンジンを停止してから、再びイグニションキーをＯＮしてエンジンを始動するまでの間に、操舵ハンドルが別の操舵位置まで操作された場合には、エンジン始動時に操舵ハンドルの操舵位置と転舵輪の転舵位置との位置関係が一致しない状態となる。このような場合に、如何にして操舵制御を実施するのかについては、前述した特開平１−２３３１７０号には何等開示されていない。
【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、エンジン始動時に操舵ハンドルの操舵位置と転舵輪の転舵位置とが一致しない場合には、運転者の意志に即して好適に操舵制御を行い得る、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】
そこで、請求項１にかかる操舵制御装置は、操舵ハンドルに連動して転舵輪を転舵させる操舵制御装置において、操舵ハンドルの操舵位置を検出する操舵位置検出手段と、操舵ハンドルに連結された操舵軸を駆動する操舵軸駆動手段と、操舵軸駆動手段の負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、操舵軸と機械的に分離され、転舵輪に連結された転舵軸と、転舵軸を駆動する転舵軸駆動手段と、転舵輪の転舵位置を検出する転舵位置検出手段と、エンジン始動時に、転舵位置に応じた操舵位置方向に操舵軸駆動手段を駆動させる第１制御手段と、第１制御手段によって駆動される操舵軸駆動手段の負荷状態に応じて、操舵軸駆動手段及び転舵軸駆動手段の駆動制御を行う第２制御手段とを備えて構成する。
【０００６】
エンジン始動時に、第１制御手段によって操舵軸駆動手段を駆動させることで、操舵ハンドルに回転力が付与される。このとき、運転者がこの回転力に抗して保舵するか或いは回転力の向きと逆方向に操舵ハンドルを操作した場合には、操舵軸駆動手段の負荷状態は大となる。また、運転者が操舵ハンドルから手を離すか或いは回転力の向き沿って順方向に操舵ハンドルを操作した場合には、操舵軸駆動手段の負荷状態は小となる。第２制御手段は、このような負荷状態の大小に応じて、操舵軸駆動手段と転舵軸駆動手段の駆動制御を行う。
【０００７】
請求項２にかかる操舵制御装置は、請求項１における第２制御手段は、操舵軸駆動手段の負荷状態の大小を判定する判定手段と、操舵軸駆動手段の負荷状態が大のとき、転舵軸駆動手段の駆動制御を行い、操舵位置に応じた転舵位置まで転舵輪を転舵させる第３制御手段と、操舵軸駆動手段の負荷状態が小のとき、操舵軸駆動手段の駆動制御を行い、転舵位置に応じた操舵位置まで操舵ハンドルを回転させる第４制御手段とを備えて構成する。
【０００８】
判定手段で判定された負荷状態が大の場合には、転舵輪を転舵させようとする運転者の意志があるものと判断し、この判定結果を受けた第３制御手段は、保舵された操舵ハンドルの操舵位置に対応する位置まで転舵輪が転舵するように、転舵軸駆動手段の駆動制御を行う。また、判定手段で判定された負荷状態が小の場合には、転舵輪の転舵位置に対応する操舵位置まで、操舵ハンドルの回転を許容する運転者の意志があるものと判断し、この判定結果を受けた第４制御手段は、その時の転舵輪の転舵位置に対応する操舵位置まで操舵ハンドルが回転するように、操舵軸駆動手段の駆動制御を行う。
【０００９】
請求項３にかかる操舵制御装置は、請求項１又は２における負荷状態検出手段は、操舵軸駆動手段の駆動電流を検出する電流センサ、及び、操舵ハンドルに付与される操舵トルクを検出するトルクセンサのいずれかで構成する。
【００１０】
操舵軸駆動手段の負荷の大きさは、操舵軸駆動手段の駆動電流の大きさ、又は、操舵軸にかかる操舵トルクの大きさに対応する。このため、電流センサ又はトルクセンサによって、電流値又は操舵トルクの大きさを検出することで、操舵軸駆動手段の負荷状態を検知できる。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１に本実施形態にかかる操舵制御装置の構成を概略的に示す。この操舵制御装置は、運転者が操作するマスタ部１０、転舵輪２１を転舵させるスレーブ部２０、マスタ部１０とスレーブ部２０とを電気的に制御するコントローラ３０で構成される。
【００１３】
マスタ部１０は、操舵ハンドル１１が取り付けられた操舵軸１２と、操舵軸１２を回転駆動する操舵軸モータ１３とを備えると共に、操舵軸１２には、操舵ハンドル１１の操舵位置を検出する操舵角センサ１４と、操舵ハンドル１１に付与される操舵トルクを検出するトルクセンサ１５とを備えている。また、操舵軸モータ１３に対し、操舵軸モータ１３に流れる駆動電流を検出する電流センサ１６を設けている。
【００１４】
スレーブ部２０は、転舵軸２２を変位駆動する際の駆動源となる転舵軸モータ２３を備えており、この転舵軸モータ２３と転舵軸２２との間には、転舵軸モータ２３の回転運動を直線運動に変換して転舵軸２２を軸方向に沿って変位させる変換器２４を設けている。転舵軸２２の両側には、転舵輪２１から転舵軸２２側に付与される軸力（転舵反力）を検出する反力センサ２６を設けている。また、転舵軸２２には、この転舵軸２２の変位位置を検出するストロークセンサ２５が設けられており、転舵軸２２の変位位置と転舵輪２１の転舵位置が対応するため、転舵軸２２の変位位置をストロークセンサ２５で検出することで、転舵輪２１の転舵位置を検出している。
【００１５】
コントローラ３０は、操舵角センサ１４、トルクセンサ１５、電流センサ１６、ストロークセンサ２５及び反力センサ２６の検出結果が与えられ、これらの検出結果を基に操舵軸モータ１３及び転舵軸モータ２３の駆動制御を行っている。
【００１６】
以下に、コントローラ３０で実施する各制御処理について説明する。
【００１７】
操舵ハンドル１１に付与する反力の制御は次のように実施する。トルクセンサ１５で検出された操舵トルクＴと反力センサ２６で検出された転舵反力Ｆとの偏差に基づき、操舵軸モータ１３に印加する駆動電圧のＤｕｔｙ値Ｖ１を下記の（１）式によって演算し、演算されたＤｕｔｙ値に対応する制御信号を操舵軸モータ１３に出力する。なお、（１）式中、Ｋ１は制御信号のゲインを示すゲイン係数である。
Ｖ１＝Ｋ１・（Ｔ−Ｆ）        …（１）
【００１８】
転舵輪２１の転舵位置制御は次のように実施する。操舵角センサ１４で検出された実操舵位置θｒを基に、実操舵位置θｒに対応する転舵輪２１の転舵位置となる目標転舵位置Ｘｍを演算する。そして、ストロークセンサ２５で検出された実転舵位置Ｘｒと演算された目標転舵位置Ｘｍとの偏差に基づき、転舵軸モータ２３に印加する駆動電圧のＤｕｔｙ値Ｖ２を下記の（２）式によって演算し、演算されたＤｕｔｙ値に対応する制御信号を転舵軸モータ２３に出力する。なお、（２）式中、Ｋ２は制御信号のゲインを示すゲイン係数である。
Ｖ２＝Ｋ２・（Ｘｍ−Ｘｒ）        …（２）
【００１９】
またコントローラ３０は、エンジン始動時に、操舵ハンドル１１の実操舵位置θｒと転舵輪２１の実転舵位置Ｘｒとの位相関係が一致しない場合に、両者の位置関係を調整する位相調整制御を実施する。
【００２０】
図２に、操舵ハンドル１１の実操舵位置θｒと転舵輪２１の実転舵位置Ｘｒとの位相関係を判定するフローチャートを示す。まず、ステップ１０１（以下、ステップを「Ｓ」と記す）で、イグニションスイッチがオンされたか否かを判断する。イグニションスイッチがオンされた場合には（Ｓ１０１で「Ｙｅｓ」）、Ｓ１０３に進み、操舵角センサ１４の検出結果となる実操舵位置θｒと、ストロークセンサ２５の検出結果となる実転舵位置Ｘｒとが読み込まれる。
【００２１】
次に、Ｓ１０５において、読み込まれた実操舵位置θｒの値から、この実操舵位置θｒに対応する転舵輪２１の転舵位置としての目標転舵位置Ｘｍを演算する。続くＳ１０７において、Ｓ１０５で演算された目標転舵位置Ｘｍが、Ｓ１０３で読み込まれた実転舵位置Ｘｒに一致するか否かを判断する。Ｓ１０７で目標転舵位置Ｘｍが実転舵位置Ｘｒに一致していると判断された場合には、操舵ハンドル１１の実操舵位置θｒと転舵輪２１の実転舵位置Ｘｒとの位相が一致しており、このため位相調整は不要であり、この制御フローを終了する。
【００２２】
一方、Ｓ１０７で目標転舵位置Ｘｍが実転舵位置Ｘｒに一致しないと判断された場合には、操舵ハンドル１１の実操舵位置θｒと転舵輪２１の実転舵位置Ｘｒとの位相関係が一致していないことになる。この場合には、Ｓ２００に進んで、操舵ハンドル１１の実操舵位置θｒと転舵輪２１の実転舵位置Ｘｒとの位相関係を一致させる位相調整制御が実施される。
【００２３】
図３にＳ２００で行われる位相調整制御のフローチャートを示す。
【００２４】
まず、Ｓ２０１において、ストロークセンサ２５の検出結果を基に、その時の実転舵位置Ｘｒから、この実転舵位置Ｘｒに対応する操舵ハンドル１１の目標操舵位置θｍを演算する。
【００２５】
次に、Ｓ２０３において、Ｓ２０１で演算された目標操舵位置θｍと、操舵角センサ１４で検出された実操舵位置θｒとに基づき、操舵ハンドル１１の実操舵位置θｒが目標操舵位置θｍに向かうように、操舵軸モータ１３を回転駆動する。この際、操舵軸モータ１３に印加する駆動電圧のＤｕｔｙ値は予め定められており、これにより、定められた所定の出力トルクによって操舵ハンドル１１に回転力が付与され、その回転力の方向は、操舵ハンドル１１が目標操舵位置θｍに向かう方向である。
【００２６】
続くＳ２０５では、電流センサ１６の検出結果となる、操舵軸モータ１３の駆動電流の電流値Ｉを読み込み、このときの操舵軸モータ１３の負荷状態を検出する。続くＳ２０７において、このとき読み込まれた電流値Ｉと予め設定したしきい値Ｉｓとを比較し、電流値Ｉがしきい値Ｉｓよりも小の場合には（Ｓ２０７で「Ｙｅｓ」）、操舵軸モータ１３の負荷状態は小である。この場合には運転者が操舵ハンドル１１から手を離すか、或いは、操舵ハンドル１１に付与された回転力の方向に沿って操舵ハンドルを操作しているなどの状況が想定される。このような場合には、転舵輪２１の転舵位置に対応する位置まで操舵ハンドル１１の回転を許容する運転者の意志があるものと判断して、Ｓ２０３で駆動した操舵軸モータ１３を継続して駆動させる。
【００２７】
続くＳ２０９では、回転駆動された操舵ハンドル１１の実操舵位置θｒが、Ｓ２０１で演算された目標操舵位置θｍに一致するかが判断される。操舵ハンドル１１の実操舵位置θｒが目標操舵位置θｍに一致しないと判断された場合には（Ｓ２０９で「Ｎｏ」）、再びＳ２０５以降の処理が繰り返し実施される。そして、Ｓ２０９で操舵ハンドル１１の実操舵位置θｒが目標操舵位置θｍと一致したと判断された場合には（Ｓ２０９で「Ｙｅｓ」）、操舵ハンドル１１の実操舵位置θｒと転舵輪２１の実転舵位置Ｘｒとの位相が一致したことになり、この位相調整制御を終了する。
【００２８】
一方、Ｓ２０７において、読み込まれた電流値Ｉがしきい値Ｉｓ以上である場合には（Ｓ２０７で「Ｎｏ」）、操舵軸モータ１３の負荷状態は大であり、この場合には運転者が操舵ハンドル１１に付与された回転力に抗して操舵ハンドル１１を保舵するか、或いは、この回転力と反対の方向に操舵ハンドルを操作しているなどの状況が想定される。このような場合には、転舵輪２１を転舵させようとする運転者の意志があるものと判断して、転舵軸２２の実転舵位置Ｘｒが図２のＳ１０５で演算された目標転舵位置Ｘｍに向かうように転舵軸モータ２３を駆動させる。なお、この場合も、Ｓ２０３で駆動した操舵軸モータ１３を継続して駆動させる。
【００２９】
続くＳ２１３では、変位駆動された転舵軸２２の実転舵位置Ｘｒが目標転舵位置Ｘｍに一致するかが判断される。転舵軸２２の実転舵位置Ｘｒが目標転舵位置Ｘｍに一致しないと判断された場合には（Ｓ２１３で「Ｎｏ」）、再びＳ２０５以降の処理が繰り返し実施される。そして、Ｓ２１３で転舵軸２２の実転舵位置Ｘｒが目標転舵位置Ｘｍに一致したと判断された場合には（Ｓ２１３で「Ｙｅｓ」）、操舵ハンドル１１の実転舵位置θｒと転舵輪２１の実転舵位置Ｘｒとの位相が一致したことになり、この位相調整制御を終了する。
【００３０】
このように、エンジン始動時に、操舵ハンドル１１の実操舵位置θｒと転舵輪２１の実転舵位置Ｘｒとの位相ずれが発生している場合にも、コントローラ３０において、このような制御処理を実施することで、運転者の意志にあった位相調整制御を実施することが可能となる。
【００３１】
以上説明した実施形態のうち、図２における位相判定のフローチャートでは、演算した目標転舵位置Ｘｍと転舵輪２１の実転舵位置Ｘｒと比較することで、Ｓ２００の位相調整制御に移行するか否かを判断したが、例えば、Ｓ１０５において、読み込んだ実転舵位置Ｘｒをもとに実転舵位置Ｘｒに対応する目標操舵位置θｍを演算し、Ｓ１０７では、求めた目標操舵位置θｍが実操舵位置θｒに一致しない場合にＳ２００の位相調整制御に移行するように、位相判定のフローを構成することも可能である。
【００３２】
また、操舵軸モータ１３の負荷状態を判定するために、電流センサ１６を設ける場合を例示したが、この例に限定するものではなく、トルクセンサ１５の検出結果をもとに操舵軸モータ１３の負荷状態を判定することもできる。この場合、例えばＳ２０７では、検出された操舵トルクと所定のしきい値とを比較し、検出された操舵トルクがしきい値よりも小の場合には操舵軸モータ１３の負荷状態は小であり、しきい値以上の場合には操舵軸モータ１３の負荷状態は大であると判定する。そして以下同様に、操舵軸モータ１３及び転舵軸モータ２３の駆動制御を実施すればよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、各請求項にかかる操舵制御装置によれば、第１制御手段によって、エンジン始動時に転舵位置に応じた操舵位置方向に操舵軸駆動手段を駆動させるので、この際の操舵軸駆動手段の負荷状態から、操舵ハンドルの操舵位置に対応する位置まで転舵輪を転舵させる、或いは、転舵輪の転舵位置に対応する位置まで操舵ハンドルを回転させる、という運転者の意志を判断することができる。また、第２制御手段では、この際の操舵軸駆動手段の負荷状態に応じて操舵軸駆動手段及び転舵軸駆動手段の駆動制御を行うので、運転者の意志に応じた、操舵位置と転舵位置との位相調整制御を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかる操舵制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】操舵ハンドルの実操舵位置と転舵輪の実転舵位置との位相関係を判定するフローチャートである。
【図３】操舵位置と転舵位置との位相調整制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…マスタ部、１１…操舵ハンドル、１２…操舵軸、１３…操舵軸モータ、１４…操舵角センサ、１５…トルクセンサ、１６…電流センサ、２０…スレーブ部、２１…転舵輪、２２…転舵軸、２３…転舵軸モータ、２５…ストロークセンサ。
【図１】
0003551426.tif 000002
【図２】
0003551426.tif 000003
【図３】
0003551426.tif 000004