(57)【要約】【課題】車両走行中に、一定の頻度で、舵角中点を決定できるようにした車両用操舵装置が望まれていた。【解決手段】ＥＴＣゲート通過中を判別する判別手段２４と、判別手段２４がＥＴＣゲート通過中を判別したときに、操舵装置１１、１３の舵角中点を決定する決定手段２２を有する。【効果】ＥＴＣゲートは、平坦でかつ真っ直ぐな路面に作成されており、そこを通過中は、車両は真っ直ぐ（直進状態）に走行する必要があり、操舵装置は中立状態を維持している。よって、そのときの操舵装置の舵角を検出し、そのときの舵角が舵角中点であると決定することによって、簡易な構成で、精度の高い舵角中点補正を、車両走行中に行うことができる。【選択図】図１
2008110662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＴＣゲート通過中を判別する判別手段と、
前記判別手段が通過中を判別したとき、操舵装置の舵角中点を決定する決定手段と、
を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記車両用操舵装置は、舵角センサを備え、
前記決定手段が舵角中点を決定したことに応答して、そのときの舵角センサが検出する舵角出力値を、中点出力に補正するセンサ出力補正回路を有することを特徴とする、請求項１記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記判別手段は、さらに、入口ゲートか出口ゲートかを判別する手段を含み、
前記判別手段により入口ゲートを通過中が判別されて後、出口ゲートを通過中が判別されるまでの間、舵角センサ用しきい値を、相対的に狭い中点範囲の高速走行用しきい値に変更するしきい値変更手段を有することを特徴とする、請求項２記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用操舵装置に関し、特に、操舵装置における舵角中点を精度良く決定することのできる車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用操舵装置、特に操舵補助力を発生する車両用操舵装置においては、操舵補助力の発生条件の１つとして、舵角が参酌される。舵角は、通常、舵角センサにより検出されるが、当該センサとしては、絶対舵角を検出するものよりも、相対舵角を検出する相対舵角センサが一般的に用いられている。相対舵角センサは、たとえば操舵軸またはラック軸に軸の回転を検出するポテンショメータ等のセンサを取り付けたものが知られている。このような舵角センサでは、車両が直進するときに、所定の出力値となるようにセンサの出力を調整し、それにより舵角の中点を検出している。（たとえば特許文献１参照）
ところで、相対舵角センサの場合、舵角中点を検出するためには、ハンドル（ステアリングホイール）が真っ直ぐな状態（中立位置）であることのみならず、車両が走行している道路が、バンク路やカント路ではなく、平坦な路面であるという条件も必要である。このために、操舵トルク、操舵角速度、操舵角変化量（相対角）、ヨーレート、横加速度等の各種のセンサ情報に基づいて、平坦な路面を走行中における舵角中点を計算によって算出したり、実際に平坦路面を走行中にのみ舵角中点を検出するといった処理がされている。
【０００３】
その場合において、検出される操舵トルク、操舵角速度および操舵角変化量（相対角）は、たとえば操舵トルクが１Ｎｍ以下、かつ、操舵角速度は１０ｄｅｇ／ｓ以下、かつ、操舵角変化量は５ｄｅｇ以下であれば、平坦な路面であるとみなす、というように、平坦な路面であるか否かの判別に、ある程度のゆとりを持たせたしきい値が設定されている。  このため、舵角中点を検出するにあたり、舵角中点の検出精度が低くなったり、検出に時間がかかるといった課題があった。換言すれば、従来の舵角中点を検出するやり方では、精度向上が望みにくいという課題があった。
【０００４】
一方、特許文献２には、ＥＴＣレーンでは、車両は直進状態で走行する必要があり、車両の直進走行状態を維持し易くする車両用操舵動作支援装置が提案されている。
【特許文献１】特公平７−２５３１４号公報
【特許文献２】特開２００６−１５９９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、特許文献１のように、平坦な路面を走行しているか否かを、車両のセンサ出力に基づいて判別する構成とはせず、予め定められた場所が、平坦な路面であり、しかも、その場所では、ハンドルが真っ直ぐになっていることを認識することによって、迅速にかつ精度良く舵角中点を検出できる検出方法を創作したものである。予め定める場所とは、特許文献２記載のように、ＥＴＣレーンであり、この発明は、ＥＴＣレーンを走行している間に、舵角中点を決定することを特徴とするものである。
【０００６】
この発明の主たる目的は、車両走行中に、一定の頻度で、舵角中点を決定できるようにした車両用操舵装置を提供することを主たる目的とする。
この発明は、また、高速走行中において、より適切な操舵補助力を発生し、シャープな操舵感覚を実現できる車両用操舵装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、ＥＴＣゲート通過中を判別する判別手段と、前記判別手段が通過中を判別したとき、操舵装置の舵角中点を決定する決定手段と、を含むことを特徴とする車両用操舵装置である。
上記の構成によれば、判別手段によってＥＴＣゲート通過中が判別される。判別手段は、たとえば、ＥＴＣ車載器により実現することができる。ＥＴＣ車載器は、ＥＴＣゲートからの電波を受信し、車両がＥＴＣゲートを通過中か否かを検出する。このＥＴＣ車載器の検出信号を用いて、ＥＴＣゲート通過中を判別する判別手段を構成することができる。      
【０００８】
また、ＥＴＣ車載器は、ＥＴＣゲートが、入口ゲートか出口ゲートかの識別も行うから、ＥＴＣ車載器の信号に基づいて、通過中のＥＴＣゲートは、請求項３の判別手段のような、入口ゲートか出口ゲートかの判別を行う判別手段を容易に構成できる。
判別手段の判別に基づいて、車両がＥＴＣゲートを通過中において、操舵装置の舵角が、舵角中点であることを決定する決定手段を設けた。
【０００９】
通常、ＥＴＣゲートは、平坦でかつ真っ直ぐな路面に作製されており、そこを通過中は、車両は真っ直ぐ（直進状態）に走行する必要があり、操舵装置は中立状態を維持している必要がある。そこで、ＥＴＣゲート通過中は、操舵装置は舵角中点を維持していると判断して、ＥＴＣゲート通過中の操舵装置の操舵状態を、舵角中点であると決定することにした。
【００１０】
決定手段により決定される舵角中点は、車両がＥＴＣゲートを通過中であり、高精度な情報であるといえる。それゆえ、この決定された舵角中点を用いて操舵角を求め、車両用操舵装置のための必要な制御を行うことができる。
請求項２記載の発明は、前記車両用操舵装置は、舵角センサを備え、前記決定手段が舵角中点を決定したことに応答して、そのときの舵角センサが検出する舵角出力値を、中点出力に補正するセンサ出力補正回路を有することを特徴とする、請求項１記載の車両用操舵装置である。
【００１１】
上記の構成では、決定手段が舵角中点を決定したときに、舵角センサの出力値が舵角中点を表わしていない場合には、舵角センサの出力値を、舵角中点を表わす中点出力に補正（変更）する。つまり、舵角センサ出力は、ＥＴＣゲート通過毎に、舵角中点を表わすように補正される。よって、舵角センサの出力値は、ＥＴＣゲート通過毎に修正されるから、一定期間毎または整備する毎に補正する必要がなくなり、車両用操舵装置は、常に、正しい舵角中点を出力することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記判別手段は、さらに、入口ゲートか出口ゲートかを判別する手段を含み、前記判別手段により入口ゲートを通過中が判別されて後、出口ゲートを通過中が判別されるまでの間、舵角センサ用しきい値を、相対的に狭い中点範囲の高速走行用しきい値に変更するしきい値変更手段を有することを特徴とする、請求項２記載の車両用操舵装置である。
【００１３】
ＥＴＣ入口ゲートを通過後、ＥＴＣ出口ゲートを通過するまでの間は、高速走行を行う高速道路であるとみなすことができる。高速道路では、走行速度は一般道路よりも相対的に速く、車両の操舵角は小さく、車両の操舵速度は速くなる。つまり、車両の操舵にシャープさが要求される。かかる要求に応えるため、車両用操舵装置には、舵角センサのしきい値を、高速走行用しきい値と一般走行用しきい値との２種類用意したものがあり、走行状態によって切り換え可能になっている。
【００１４】
上記の構成では、判別手段の出力に基づき、ＥＴＣ入口ゲートを通過後、出口ゲートを通過するまでの間は、自動的に、舵角センサのしきい値を、高速走行用しきい値に変更することとした。
これにより、車両用操舵装置は、高速走行時によりシャープな操舵補助力を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下では図面を参照し、この発明の実施形態について具体的に説明をする。
図１は、この発明に係る車両用操舵装置の一実施形態としての電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。ステアリングホイール１１が回転操作されると、その操作に基づく操舵トルクは、ステアリングシャフト１２を介して、ラック軸を含むステアリング機構１３に機械的に伝達される。ステアリング機構１３には、電動モータＭから操舵補助力が、ギヤ機構（減速機構）等の駆動力伝達機構（図示せず）を介して、またはダイレクトドライブ方式によって、機械的に伝達されるようになっている。
【００１６】
ステアリングシャフト１２は、ステアリングホイール１１側に結合された入力軸１２Ａと、ステアリング機構１３側に結合された出力軸１２Ｂとに分割されていて、これらの入力軸１２Ａおよび出力軸１２Ｂは、トーションバー１４によって互いに連結されている。トーションバー１４は、操舵トルクに応じて捩れを生じるものであり、この捩れの方向および量は、トルクセンサ１５によって検出されるようになっている。このトルクセンサ１５の出力信号は、コントローラ２０（ＥＣＵ：電子制御ユニット）のアシスト制御部２１に入力される。
【００１７】
ステアリングホイール１１が回転操作されると、その操舵角に応じてステアリングシャフト１２の入力軸１２Ａが回転される。入力軸１２Ａの回転角（舵角）は舵角センサ１６により検出される。舵角センサ１６の出力信号は、コントローラ２０の決定手段２２へ与えられる。
コントローラ２０には、また、ＥＴＣ車載器２３からの信号が与えられるようになっている。ＥＴＣ車載器２３は、ＥＴＣゲートからの電波を受信し、車両がＥＴＣゲートを通過中か否かを検出することができる。車両がＥＴＣゲートを通過中には、ＥＴＣ車載器２３からその旨の出力信号が、コントローラ２０の判別手段２４へ与えられる。
【００１８】
コントローラ２０には、上述の判別手段２４および決定手段２２が含まれており、これらによって舵角センサ１６の舵角中点が決定される。また、舵角センサ１６により検出される舵角は、決定手段２２からアシスト制御部２１へ与えられる。
アシスト制御部２１には、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の走行速度を検出する車速センサ１７の出力信号が与えられる。アシスト制御部２１では、トルクセンサ１５の出力信号および車速センサ１７の出力信号ならびに決定手段２２から与えられる舵角信号等に基づいて、電動モータＭからステアリング機構１３に与えるべきアシストトルクを算出し、モータドライバ１８によって電動モータＭを駆動制御する。
【００１９】
次に、ＥＴＣ車載器２３の動作を含めた、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System)に関し、図２を参照して簡単に説明する。図２およびその説明は、先行技術である特許文献２（特開２００６−１５９９９５号公報）からの援用である。
図２を参照して、車両検知器３がＥＴＣレーン９への車両の進入を検知すると、ＥＴＣゲート２から車両に向けて電波が照射される。車両に搭載されたＥＴＣ車載器１０は、その電波を受信し、ＥＴＣゲート２との間で通行確認等のデータ通信を行う。特に、料金所出口では料金所入口情報等をデータ通信することによって料金計算が行われ、開閉ゲート７が開く。これによって、車両は停止することなく料金所やＥＴＣレーン９を通過することができる。
【００２０】
このとき、自車がＥＴＣレーン９を走行しているか否かの判定は、ＥＴＣ車載器１０のＥＴＣゲート２からの電波受信有無によって行われる。電波が受信されれば、自車がＥＴＣレーン９を走行していると判定される。電波が受信されなければ、自車がＥＴＣレーン９を走行していないと判定される。
図２に示されるように、ＥＴＣレーン９は真っ直ぐに造られている。また、コンクリートの縁石８等で隣のレーンに移動できないようになっている場合もある。従って、ＥＴＣゲート２からの電波を受信したタイミングでは、車両は真っ直ぐにＥＴＣレーン９上を走っている状況である。
【００２１】
以上の引用した説明のように、ＥＴＣレーンは、平坦な路面で、しかも真っ直ぐに形成されている。それゆえ、この実施形態では、車両がＥＴＣレーンを走行している間は、ハンドルが真っ直ぐである（ステアリングホイール１１が操作されておらず、操舵角は、舵角中点を保っている。）との認識のもとに、以下に説明するように、電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）の舵角中点を決定するものである。
【００２２】
図３は、図１に示すブロック図におけるコントローラ２０、特にプログラムに基づく処理を機能手段として表現した判別手段２４および決定手段２２によって行われる舵角中点の決定処理および決定した舵角中点を用いた中点判別用しきい値の変更処理の一例を表わすフローチャートである。
図３の流れに従って、図１および図２を参照して説明する。電動パワーステアリング装置が搭載された車両に載置されたＥＴＣ車載器２３は、図２を参照して説明したように、ＥＴＣ入口ゲートおよびＥＴＣ出口ゲートにおいて、ＥＴＣゲートからの電波を受信し、ＥＴＣ入口ゲートに進入するか、ＥＴＣ出口ゲートに進入するかの信号を、コントローラ２０へ与える。
【００２３】
コントローラ２０における判別手段２４は、ＥＴＣ車載器２３からのＥＴＣゲート入口進入信号を受信したか否かの判別をする（ステップＳ１）。そして、ＥＴＣゲート入口進入信号を受信した場合には（ステップＳ１でＹＥＳ）、その旨を決定手段２２へ与え、決定手段２２において、高速用フラグがオンされる（ステップＳ２）。高速用フラグとは、車両が高速道路を走行している旨を表わすためのフラグである。高速用フラグがオンされると同時に、決定手段２２内に備えられたカウンタがスタートされ（ステップＳ３）、このカウンタのカウント値が予め定める値ｘ0 に達したか否かが判別される（ステップＳ４）。
【００２４】
このカウンタの役割は、車両がＥＴＣ入口ゲートに進入後、車両がＥＴＣ入口ゲートのほぼ中央部に達するまでの時間を計測することである。ＥＴＣゲートは、図２を参照して説明したように、真っ直ぐに作られているが、車両がこのＥＴＣゲートに進入する直前には、ステアリングホイール１１が真っ直ぐな操舵角（舵角中点）に必ずしもなっていないおそれがある。しかし、車両がＥＴＣゲートを中央付近まで通過したときには、ＥＴＣゲートが真っ直ぐに作られているから、ステアリングホイール１１は舵角中点になっていると予測される。このような考えから、車両がＥＴＣ入口ゲートに進入後、カウンタを用いてごく短時間（数秒）を計測し、ステアリングホイール１１が確実に舵角中点になっている状態を検出するようにしたものである。
【００２５】
カウンタのカウント値が予め定める値ｘ0 に達した時点で、決定手段２２は、現在の舵角、すなわち舵角センサ１６で検出される検出出力値が、舵角中点であると決定する（ステップＳ５）。仮に、舵角センサ１６のその時点の出力が、たとえば時計回りに見て、０°ではなく、θ1 °であったり、−θ2 °であったりした場合には、この出力を０°に補正して、その時点において舵角センサ１６が検出している舵角が、舵角中点であると決定する（ステップＳ５）。そして、カウンタをクリアする（ステップＳ６）。
【００２６】
さらに、この実施形態では、決定手段２２は、予めメモリにストアされている舵角中点判別用のしきい値を、高速道路用しきい値に変更する（ステップＳ７）。
この電動パワーステアリング装置では、それ以前の舵角中点判別用しきい値は、一般道路用しきい値が用いられているが、ステップＳ７において、高速道路用しきい値に変更されるのである。
【００２７】
一般に、車両が高速道路を走行中は、ステアリングホイール１１の操作に応じて変化する車両挙動の変化割合が大きくなるから、ステアリングホイール１１の操作感覚にシャープさが求められる。そこで、この実施形態では、高速道路走行中は、舵角中点判別用のしきい値を、高速道路用しきい値に変更して、ステアリングホイール１１における舵角中点でのいわゆる遊びを少なくし、シャープなハンドリング特性が得られるようにしたものである。
【００２８】
図４に、中点判別用しきい値の範囲について、高速道路用と一般道路用との違いの一例を示す。図４に示すように高速道路用の中点判別用のしきい値範囲は、相対的に狭い範囲であり、一般道路用の中点判別用のしきい値範囲は、相対的に広くなっている。
図３に戻り、ステップＳ１において、判別手段２４は、ＥＴＣ車載器２３からの信号を受信し、その信号が入口進入信号でない場合には、出口進入信号か否かの判別をする（ステップＳ８）。そして、ＥＴＣ出口ゲートへの進入信号の受信が判別された場合には、決定手段２２は、高速用フラグをオフにし（ステップＳ９）、車両が高速道路から一般道路に移ったことが記憶される。そしてカウンタをスタートし（ステップＳ１０）、カウント値が予め定める値ｘ0 になるのを待つ（ステップＳ１１）。このステップＳ１０，Ｓ１１の処理も、車両がＥＴＣ出口ゲートに進入後、ゲートの長さ方向にゲート中央部まで走行するのを待って、ステアリングホイール１の操作角が確実に舵角中点になるのを待つための処理である。
【００２９】
なお、ステップＳ１１で検出されるカウント値は、入口ゲートのカウント値と同じｘ0 としたが、ＥＴＣゲートの走行路長さが、入口ゲートと出口ゲートとで異なっている場合は、カウント値を変えてもよい。
そして、カウント値が予め定める値ｘ0 に達したときには、その時点で舵角センサ１５により検出される現在の舵角が舵角中点と決定される（ステップＳ１２）。
【００３０】
このように、この実施形態では、ＥＴＣ入口ゲートを通過するときのみならず、ＥＴＣ出口ゲートを通過するときにも、舵角中点が補正される。
そして、決定手段２２は、カウンタをクリアし（ステップＳ１３）、舵角中点の判別用しきい値を、一般道路用しきい値に変更する（ステップＳ１４）。
この実施形態では、車両がＥＴＣ入口ゲートを通過するとき、および、ＥＴＣ出口ゲートを通過するときに、舵角中点を補正する構成としたが、ＥＴＣ入口ゲートまたはＥＴＣ出口ゲートのいずれか一方を通過するときにだけ、舵角中点を補正するような構成としてもよい。
【００３１】
また、この実施形態では、高速道路を走行する期間は、舵角中点判別用しきい値を、高速道路用しきい値に変更して、中点のしきい値幅を狭めることで、ステアリングホイール１１のシャープな操作性を実現し、運転性能やステアリング操作に対する信頼性の向上が図られている。
前述の実施形態では、電動パワーステアリング装置にこの発明が適用された例について説明したが、この発明は、車両用操舵装置に対して広く適用することができる。このような車両用操舵装置には、いわゆるステア・バイ・ワイヤシステム、油圧式のパワーステアリング装置などが含まれる。ステア・バイ・ワイヤシステムとは、ステアリングホイール等の操作部材と舵取り機構との機械的な結合をなくし、操作部材の操作量をセンサによって検出するとともに、そのセンサの出力に応じて制御される操舵アクチュエータの駆動力を舵取り機構に伝達するようにしたシステムである。
【００３２】
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明に係る車両用操舵装置の一実施形態としての電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】ＥＴＣシステムを説明するための図である。
【図３】コントローラ２０によって行われる舵角中点の決定処理および決定した舵角中点を用いた中点判別用しきい値の変更処理の一例を表わすフローチャートである。
【図４】中点判別用しきい値の範囲について、高速道路用と一般道路用との違いの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１：ステアリングホイール、１２：ステアリングシャフト、１６：舵角センサ、２０：コントローラ、２２：決定手段、２３：ＥＴＣ車載器、２４：判別手段
【図１】
2008110662.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008110662.tif 000006