(57)【要約】【課題】本発明は、ステアリングホイールの反力を大きくして運転者にステアリングホイールを戻すことを促し、操舵モータの負荷を減らし、電流制限のかかる状況を減らすことを目的としている。【解決手段】このため、ステアリングホイール回転検出手段と、ステアリングホイール回転検出手段のステアリングホイールの回転角に基づいて操舵輪を操舵する操舵モータとを備える車両のステアリング装置において、車速検出手段と、ステアリングホイールに操舵反力を与える反力発生モータと、車速検出手段による車両速度が０であり、かつ、ステアリングホイール回転検出手段によるステアリングホイールの回転角がラックエンド位置に相当する状態が一定時間以上継続された時に、反力発生モータにより反力を発生させる制御手段を備える。【選択図】図１
2011251640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの回転角を検出するステアリングホイール回転検出手段と、このステアリングホイール回転検出手段により検出された前記ステアリングホイールの回転角に基づいて操舵輪を操舵する操舵モータとを備える車両のステアリング装置において、車両速度を検出する車速検出手段と、前記ステアリングホイールに操舵反力を与える反力発生モータと、前記車速検出手段により検出された車両速度が０であり、かつ、前記ステアリングホイール回転検出手段により検出されたステアリングホイールの回転角がラックエンド位置に相当する状態が一定時間以上継続された時には、前記反力発生モータにより反力を発生させる制御手段を備えることを特徴とする車両のステアリング装置。
【請求項２】
前記ステアリングホイールと前記操舵輪とが機械的に切り離され、路面反力に相当する反力を発生される前記反力発生モータを備えたステアバイワイヤシステムであることを特徴とする請求項１に記載の車両のステアリング装置。
【請求項３】
ピニオンシャフトの回転角を検出するピニオンシャフト回転検出手段を備え、前記制御手段は、このピニオンシャフト回転検出手段により検出されたピニオンシャフトの回転角がラックエンド位置に相当する状態が一定時間以上継続された時には、前記反力発生モータにより路面反力に相当する反力より大きな反力を発生させることを特徴とする請求項２に記載の車両のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車両のステアリング装置に係り、特にステアバイワイヤシステムにおいて、ステアリングホイールの反力を通常より大きくして運転者にステアリングホイールを戻すことを促し、操舵モータの負荷を減らし、電流制限のかかる状況の減少を図る車両のステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両には、ステアバイワイヤ方式のステアリングシステム、つまりステアバイワイヤシステムを搭載しているものがある。
このステアバイワイヤシステムは、ドライバーが人為的に操作するステアリングホイール（「ステアリングハンドル」ともいう。）と、このステアリングホイールの操作状態を考慮して操舵輪を所望の操舵状態に動作する操舵機構と、ステアリングホイールの操作若しくは操舵機構の動作における操舵制御に用いられ電力を消費する複数のアクチュエータと、これらのアクチュエータに給電して動作状態を制御する複数の制御装置などを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２２７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の車両のステアリング装置、特にステアバイワイヤシステムにおいては、上述の特許文献１に開示されるように、タイヤである操舵輪を切るための操舵モータに電流制限がかかった場合に、ギヤ比を調整して操舵輪を切れ難くしたり、ステアリングホイールへの反力を大きくしてドライバーに転舵制限を課していた。
この従来技術は、操舵モータに対し駆動制限がかかった後での制御であるが、そもそも操舵モータに駆動制限、つまり電流制限をかける状態になることが望ましいことではなく、電流制限のかかる状況を減らす方策が望まれていた。
【０００５】
この発明は、ステアリングホイールの反力を通常より大きくして運転者にステアリングホイールを戻すことを促し、操舵モータの負荷を減らし、電流制限のかかる状況を減らすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、ステアリングホイールの回転角を検出するステアリングホイール回転検出手段と、このステアリングホイール回転検出手段により検出された前記ステアリングホイールの回転角に基づいて操舵輪を操舵する操舵モータとを備える車両のステアリング装置において、車両速度を検出する車速検出手段と、前記ステアリングホイールに操舵反力を与える反力発生モータと、前記車速検出手段により検出された車両速度が０であり、かつ、前記ステアリングホイール回転検出手段により検出されたステアリングホイールの回転角がラックエンド位置に相当する状態が一定時間以上継続された時には、前記反力発生モータにより反力を発生させる制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上詳細に説明した如くこの発明によれば、ステアリングホイールの回転角を検出するステアリングホイール回転検出手段と、ステアリングホイール回転検出手段により検出されたステアリングホイールの回転角に基づいて操舵輪を操舵する操舵モータとを備える車両のステアリング装置において、車両速度を検出する車速検出手段と、ステアリングホイールに操舵反力を与える反力発生モータと、車速検出手段により検出された車両速度が０であり、かつ、ステアリングホイール回転検出手段により検出されたステアリングホイールの回転角がラックエンド位置に相当する状態が一定時間以上継続された時には、反力発生モータにより反力を発生させる制御手段を備える。
従来、操舵モータが過熱して焼き付かないように電流制限をする。
しかし、そもそも電流制限がかかる状態になることは望ましいことではない。
この発明は、ステアリングホイールの反力を通常より大きくすることにより、運転者にステアリングホイールを戻すことを促す。
その結果、前記操舵モータの負荷を減らし、電流制限のかかる状況を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１はこの発明の実施例を示す車両のステアリング装置の制御用フローチャートである。（実施例）
【図２】図２は車両のステアリング装置のステアバイワイヤシステムの概略構成図である。（実施例）
【図３】図３は据え切り時の路面反力マップを示す図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
図１〜図３はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１は車両（図示せず）のステアリング装置を構成するステアバイワイヤシステムである。
このステアバイワイヤシステム１は、いわゆるステアバイワイヤ方式を採用したものであり、人為的に操作するステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の操作状態を考慮して操舵輪３、４を所望の操舵状態に動作する操舵機構５と、ステアリングホイール２の操作若しくは操舵機構５の動作における操舵制御に用いられ電力を消費する複数のアクチュエータ、例えばステアリングモータ６及び第１、第２操舵モータ７、８と、これらのモータ６〜８に給電して動作状態を制御する複数の第１〜第３制御装置９〜１１と、電力を発生させる発電機（図示せず）と、発生された電力を蓄えるとともに電力を他の装置に供給できる複数の電源（図示せず）とを備えている。
【００１１】
前記ステアリングホイール２は、ステアリングコラム１２に回動可能に支持されたステアリングシャフト１３の一端に取り付けられている。
そして、このステアリングコラム１２には、ドライバーが前記ステアリングホイール２を操作した際の回転に対する反力又は回転をアシスト（助勢）するアクチュエータとして、前記ステアリングモータ６を設けている。
このステアリングモータ６の駆動力は、前記ステアリングコラム１２に内蔵されたステアリングモータギヤ（図示せず）を介して前記ステアリングシャフト１３に伝達される。
また、前記ステアリングコラム１２には、前記ステアリングホイール２の回転角を検出するステアリングホイール回転検出手段１４を設ける。
このステアリングホイール回転検出手段１４は、前記ステアリングシャフト１３の回転角を前記ステアリングホイール２の回転角として検出する第１、第２回転角センサ１４ａ、１４ｂとからなる。
そして、これらの第１、第２回転角センサ１４ａ、１４ｂの間には、前記ステアリングシャフト１３の回転トルクを前記ステアリングホイール２の回転トルクとして検出するトルクセンサ１５を設けている。
【００１２】
前記操舵機構５は、前記ステアリングホイール２の操作状態を考慮して回転されるピニオンシャフト１６を備え、このピニオンシャフト１６の回転運動を内蔵するステアリングギヤ（図示せず）により直線運動に変換してラック軸（図示せず）に伝達するステアリングギヤボックス１７を備え、ラック軸（図示せず）の両端に直線運動を左右の前記操舵輪３、４に伝達して操向する左右のタイロッド１８、１９を備えている。
前記ステアリングギヤボックス１７には、ピニオンシャフト１６を支持する操舵モータギヤボックス２０を設けている。
この操舵モータギヤボックス２０は、ピニオンシャフト１６の一端を外部に露出させて回転可能に支持し、ピニオンシャフト１６の他端をステアリングギヤボックス１７内においてステアリングギヤによりラック軸に連絡している。
このとき、前記ステアバイワイヤシステム１は、前記ステアリングホイール回転検出手段１４の第１、第２回転角センサ１４ａ、１４ｂにより検出された前記ステアリングホイール２の回転角に基づいて前記操舵輪３、４を操舵する前記第１、第２操舵モータ７、８を備えている。
つまり、前記操舵モータギヤボックス２０には、ピニオンシャフト１６を回転させて前記操舵輪３、４を所望の操舵状態に動作する複数のアクチュエータとして、前記第１、第２操舵モータ７、８を設けている。
そして、第１、第２操舵モータ７、８の駆動力は、前記操舵モータギヤボックス２０に内蔵された操舵モータギヤにより前記ピニオンシャフト１６に伝達される。
【００１３】
また、複数の第１〜第３制御装置９〜１１において、第１制御装置９は、ステアリングモータ６に給電して動作状態を制御するステアリングモータ用制御装置からなるとともに、第２及び第３制御装置１０、１１は、第１、第２操舵モータ７、８に給電して動作状態を制御する第１、第２操舵モータ用制御装置からなる。
このとき、ステアリングモータ用制御装置からなる前記第１制御装置９には、前記ステアリングモータ６を接続している。
前記第１、第２操舵モータ用制御装置からなる前記第２及び第３制御装置１０、１１には、前記第１、第２操舵モータ７、８を各々接続している。
そして、ステアリングモータ用制御装置からなる前記第１制御装置９と第１・第２操舵モータ用制御装置からなる前記第２及び第３制御装置１０、１１とは、前記ステアバイワイヤシステム１の制御手段２１を構成している。
この制御手段２１には、表示警報装置２２、車両情報検知手段、例えば車速検出手段２３を接続している。
このとき、表示警報装置２２は、車両のアラーム等の表示・ブザー等による通知を行う。
また、車両情報検知手段は、車両速度を検出する車両速度検知手段やエンジン回転数を検知するエンジン回転数検知手段、イグニションスイッチ状態を検知するスイッチ状態検知手段、変速機のシフト位置を検知するシフト位置検知手段などからなるものであり、この実施例においては、上述した車速検出手段２３として説明する。
【００１４】
前記車両のステアリング装置の前記ステアバイワイヤシステム１は、前記ステアリングホイール２に操舵反力を与える反力発生モータとして作動するステアリングモータ６と、前記車速検出手段２３により検出された車両速度が０であり、かつ、前記ステアリングホイール回転検出手段１４により検出されたステアリングホイール２の回転角がラックエンド位置に相当する状態が一定時間以上継続された時には、前記反力発生モータとして作動するステアリングモータ６により反力を発生させる前記制御手段２１を備えている。
詳述すれば、前記ステアバイワイヤシステム１は、第１、第２回転角センサ１４ａ、１４ｂにより検出されたステアリングホイール２の回転角によって、前記第１、第２操舵モータ７、８を駆動して前記操舵輪３、４を左右へ切る制御を行う。
このとき、前記ステアリングホイール２への路面反力は、前記ステアリングモータ６を前記第１制御装置９が制御することで印加される。
この制御において、前記第１、第２操舵モータ７、８を過度に駆動すると、発熱し、最悪の場合には焼き付きが発生して、第１、第２操舵モータ７、８が回転できなくなってしまうことが想定される。
停車時に前記操舵輪３、４を左右に動かす場合（「据え切り時」ともいう。）、特にラツクの左右の端であるラックエンドまで前記操舵輪３、４を切った時は、前記第１、第２操舵モータ７、８が大きな出力を必要とする時である。
そのため、前記第１、第２操舵モータ７、８に流れる電流を制限して第１、第２操舵モータ７、８の発熱を防止するために、上述した操舵条件の時に、図１に開示される車両のステアリング装置の制御用フローチャートのロジックにて第１、第２操舵モータ７、８へ流す電流が増えないように前記ステアリングモータ６を制御する。
つまり、前記車速検出手段２３により検出された車両速度が０であり、かつ、前記ステアリングホイール回転検出手段１４により検出されたステアリングホイール２の回転角がラックエンド位置に相当する状態が一定時間、例えば３ｓｅｃ以上継続された時に、前記制御手段２１で前記反力発生モータであるステアリングモータ６により反力を発生させるように制御する。
これにより、ステアリングホイール２の反力を通常より大きくすることによって、運転者にステアリングホイール２を戻すことを促す。
その結果、上記制御によって、前記第１、第２操舵モータ７、８の負荷を減らし、発熱により駆動電流を制限しなくてはならない状況を減少させるものである。
【００１５】
そして、ステアリングホイール２には、前記ステアリングシャフト１３を介して、ステアリングホイール２側から前記ステアリングホイール回転検出手段１４の第１回転角センサ１４ａと、前記ステアリングコラム１２と、トルクセンサ１５と、前記ステアリングホイール回転検出手段１４の第２回転角センサ１４ｂとが順次設けられており、この第２回転角センサ１４ｂ部分に前記反力発生機構２４と回転ストッパ機構２５とを設ける。
このとき、回転ストッパ機構２５は、ステアリングホイール２の回転数を制限する機構である。
【００１６】
また、前記車両のステアリング装置の前記ステアバイワイヤシステム１は、前記ステアリングホイール２と前記操舵輪３、４とが機械的に切り離され、路面反力に相当する反力を発生される前記反力発生モータであるステアリングモータ６を備えている。
従って、前記ステアバイワイヤシステム１は、新たなモータを追加することなく、前記第１、第２操舵モータ７、８の負荷を減らし、電流制限のかかる状況を減らすことができる。
参考までに追記すると、前記反力発生機構２４は、前記ステアリングモータ６と同様に、前記ステアリングホイール２に反力を与えるものであるが、この反力発生機構は、前記ステアリングモータ６のフェール時に緊急用として作動するものであるため、前記ステアリングホイール２に反力を与える際にバネなどの付勢力を想定しており、この発明の前記ステアリングモータ６においては、一定の条件で成立する時に反力を大きくするものであるため、反力発生機構を使用しても実現することができるものではない。
【００１７】
更に、前記操舵モータギヤボックス２０には、ピニオンシャフト１６の回転角を検出するピニオンシャフト回転検出手段２６を備えている。
このピニオンシャフト回転検出手段２６は、図２に示す如く、前記ピニオンシャフト１６と前記ステアリングギヤボックス１７間に配設される２個の回転角センサ、つまり、第３、第４回転角センサ１４ｃ、１４ｄからなる。
そして、前記制御手段２１は、このピニオンシャフト回転検出手段２６により検出されたピニオンシャフト１６の回転角がラックエンド位置に相当する状態が一定時間、例えば３ｓｅｃ以上継続された時に、前記反力発生モータであるステアリングモータ６により路面反力に相当する反力より大きな反力を発生させるように制御する。
従って、前記ピニオンシャフト１６の回転角によりラックエンド位置か否かを判断するので、ラックエンド位置をより正確に検出することができる。
【００１８】
次に、図１の車両のステアリング装置の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００１９】
この車両のステアリング装置の制御用プログラムがスタート（１０１）すると、前記車速検出手段２３の検出した車両速度が
車速  ＝  ０
であるか否かの判断（１０２）に移行する。
そして、この
車速  ＝  ０
であるか否かの判断（１０２）において、判断（１０２）がＹＥＳの場合には、タイヤ切れ角がラックエンド位置相当であるか否かの判断（１０３）に移行し、判断（１０２）がＮＯの場合には、前記ステアリングモータ６の発生反力を、
ステアリングモータ６の発生反力  ＝  通常の路面反力
とする処理（１０４）に移行する。
ここで、タイヤ切れ角がラックエンド位置相当であるか否かの判断（１０３）について追記すると、「タイヤ切れ角がラックエンド位置相当であるか否か」のタイヤ切れ角の検出方策としては、以下の２つがある。
（１）前記第１、第２回転角センサ１４ａ、１４ｂにより検出される前記ステアリングホイール２の回転角から相当するタイヤである前記操舵輪３、４を算出する。
（２）前記ピニオンシャフト回転検出手段２６である前記第３、第４回転角センサ１４ｃ、１４ｄから検出される前記ピニオンシャフト１６の回転角から相当するタイヤである前記操舵輪３、４を算出する。
また、上述した「通常の路面反力」とは、図３に示す特性を持つものとする。
そして、上述のタイヤ切れ角がラックエンド位置相当であるか否かの判断（１０３）において、判断（１０３）がＹＥＳの場合には、ラックエンド位置に相当する状態が３ｓｅｃ以上継続しているか否かの判断（１０５）に移行し、判断（１０３）がＮＯの場合には、前記ステアリングモータ６の発生反力を、
ステアリングモータ６の発生反力  ＝  通常の路面反力
とする処理（１０４）に移行する。
また、このラックエンド位置に相当する状態が３ｓｅｃ以上継続しているか否かの判断（１０５）において、判断（１０５）がＹＥＳの場合には、前記ステアリングモータ６の発生反力を、
ステアリングモータ６の発生反力  ＝  通常の路面反力  ＋  ハンドルであるステアリングホイール２戻し促進用追加反力
とする処理（１０６）に移行し、判断（１０５）がＮＯの場合には、前記ステアリングモータ６の発生反力を、
ステアリングモータ６の発生反力  ＝  通常の路面反力
とする処理（１０４）に移行する。
そして、上述の前記ステアリングモータ６の発生反力を、
ステアリングモータ６の発生反力  ＝  通常の路面反力
とする処理（１０４）、及び、前記ステアリングモータ６の発生反力を、
ステアリングモータ６の発生反力  ＝  通常の路面反力  ＋  ハンドルであるステアリングホイール２戻し促進用追加反力
とする処理（１０６）の後には、前記ステアリングモータ６に反力を発生させる処理（１０７）に移行し、その後に前記車両のステアリング装置の制御用プログラムのエンド（１０８）に移行する。
【００２０】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００２１】
例えば、この発明の実施例においては、ステアバイワイヤシステムの操舵モータの電流制御について説明したが、電動パワステ（「ＥＰＳ」ともいう。）でのラックエンド付近でのアシストモータに対する電流制御に応用可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１  ステアバイワイヤシステム
２  ステアリングホイール
３、４  操舵輪
５  操舵機構
６  ステアリングモータ（反力発生モータ）
７、８  第１、第２操舵モータ
９〜１１  第１〜第３制御装置
１２  ステアリングコラム
１３  ステアリングシャフト
１４  ステアリングホイール回転検出手段
１５  トルクセンサ
１６  ピニオンシャフト
１７  ステアリングギヤボックス
１８、１９  左右のタイロッド
２０  操舵モータギヤボックス
２１  制御手段
２２  表示警報装置
２３  車速検出手段
２４  反力発生機構
２５  回転ストッパ機構
２６  ピニオンシャフト回転検出手段
【図１】
2011251640.tif 000003
【図２】
2011251640.tif 000004
【図３】
2011251640.tif 000005