(57)【要約】【課題】ステアリングホイールとステアリングギヤを機械的に分離させた構成において、操舵角度を検出するセンサのリセットを確実に行えるようにする。【解決手段】ステアリングホイール２が取り付けられるステアリングシャフト３には、駆動モータ１２と、電磁ブレーキ手段１５が連結されている。駆動モータ１２は、操舵角度と操向角度の角度差が大きいときに操舵反力をステアリングホイール２に作用させる。電磁ブレーキ手段１５は、操舵角度と操向角度の角度差が小さいときにブレーキ力をステアリングホイール２に作用させる。角度差の小さいところで電磁ブレーキ手段１５を使用することで、駆動モータ１２の制御が簡単になる。【選択図】図１
2008285031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車体に回転可能に支持されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、
前記ステアリングシャフトの回転を検出し、前記ステアリングシャフトの回転に伴いパルス列信号を発生する第１のエンコーダと、
前記ステアリングシャフトが予め定められた初期位置に達した際にパルス状の初期位置信号を発生する第２のエンコーダと、
前記第１のエンコーダからパルス列信号が供給され、パルス列信号をカウントし、第１のカウント信号を発生する第１のカウンタを有する第１の位置検出手段と、
前記第１の位置検出手段の第１のカウンタから出力される第１のカウント信号を前記ステアリングホイールの回転量を示す信号に変換し、操舵角度信号として出力する操舵角度算出手段と、
車両の車体に回転可能に支持された操向輪と、
電動機を有し、車両の車体に対する前記操向輪の操向角度を変化させる駆動手段と、
前記操向輪の操向角度の変化を検出し、前記操向輪の操向角度の変化に伴い検出信号を発生する第３のエンコーダと、
前記第３のエンコーダから供給される検出信号をカウントし、第２のカウント信号を出力する第２のカウンタを有する第２の位置検出手段と、
前記第２の位置検出手段の第２のカウンタから供給される第２のカウント信号を前記操向輪の操向角の変化量を示す信号に変換し、操向角度信号として出力する操向角度算出手段と、
前記ステアリングシャフトの回転を制動するブレーキ力を前記ステアリングシャフトに与える電磁ブレーキ手段と、
前記電磁ブレーキ手段を駆動させる第１の駆動回路と、
前記操舵角度算出手段から操舵角度信号が供給されるとともに、前記操向角度算出手段から操向角度信号が供給され、操舵角度信号と操向角度信号とを比較し、両者の差である第１の角度差信号を発生する第１の角度差信号算出手段と、
前記第１の角度差信号算出手段が発生する第１の角度差信号を予め記憶された第１の閾値と比較し、第１の角度差信号が第１の閾値を下回ると出力信号を発生する角度差比較手段と、
前記角度差比較手段から出力信号が供給され、前記電磁ブレーキ手段により前記ステアリングシャフトの回転を制動するためのブレーキ信号を発生して、このブレーキ信号を前記第１の駆動回路に供給するブレーキ信号発生手段と、
前記操舵角度算出手段から操舵角度信号が供給されるとともに、前記操向角度算出手段から操向角度信号が供給され、操舵角度信号と操向角度信号とを比較し、両者の差である第２の角度差信号を発生する第２の角度差信号算出手段と、
前記第２の角度差信号算出手段から第２の角度差信号が供給され、第２の角度差信号に基いて発生した第２の駆動信号によって前記駆動手段の前記電動機を駆動させる第２の駆動回路と
を備えることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
車両の走行速度を検出して、車速信号を発生する車速センサと、
前記車速センサが発生する車速信号が供給され、車速信号に応じて、車両の走行速度が大きい際には前記電磁ブレーキ手段のブレーキ力が小さくなり、車両の走行速度が小さい際にはブレーキ力が大きくなるように、前記ブレーキ信号発生手段が発生するブレーキ信号を補正する第１の補正指令信号を発生して、前記ブレーキ信号発生手段に供給する信号変換手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記ステアリングホイールから前記ステアリングシャフトに与えられた回転力に対する反力である操舵反力を前記ステアリングシャフトに与える駆動モータと、
前記駆動モータを駆動させる第３の駆動回路と、
前記第３の駆動回路に駆動信号を出力する駆動信号生成手段と、
前記第１の角度差信号算出手段から供給される前記第１の角度差信号から操舵反力信号を算出して前記駆動信号生成手段に出力する操舵反力算出手段と
を備え、前記角度差比較手段は、前記第１の角度差信号算出手段から供給される第１の角度差信号を予め記憶された第２の閾値と比較し、第１の角度差信号が第２の閾値を越えたら前記第３の駆動回路に駆動信号を出力させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項４】
車両の走行速度を検出して、車速信号を発生する車速センサと、
前記車速センサが発生する車速信号が供給され、車速信号に応じて、車両の走行速度が大きい際には前記電磁ブレーキ手段のブレーキ力が小さくなり、車両の走行速度が小さい際にはブレーキ力が大きくなるように、前記ブレーキ信号発生手段が発生するブレーキ信号を補正する第１の補正指令信号を発生して前記ブレーキ信号発生手段に出力するとともに、車両の走行速度が大きい際には前記駆動モータが発生する操舵反力が大きくなり、車両の走行速度が小さい際には操舵反力が小さくなるように、前記操舵反力算出手段が発生する操舵反力信号を補正する第２の補正指令信号を発生して前記駆動信号生成手段に供給する信号変換手段と
を備えることを特徴とする請求項３に記載の車両用制御装置。
【請求項５】
車両の車体に回転可能に支持されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、
前記ステアリングシャフトの回転を検出し、前記ステアリングシャフトの回転に伴い第１のパルス列信号と、第１のパルス列信号と１／４周期だけ位相が異なる第２のパルス列信号とを発生する第１のエンコーダと、
前記ステアリングシャフトが予め定められた初期位置に達した際にパルス状の初期位置信号を発生する第２のエンコーダと、
前記第１のエンコーダから前記第１のパルス列信号と第２のパルス列信号とが供給され、前記第１のパルス列信号と第２のパルス列信号とをカウントし、第１のカウント信号を発生する第１のカウンタを有する第１の位置検出手段と、
前記第１の位置検出手段の第１のカウンタから出力される第１のカウント信号を前記ステアリングホイールの回転量を示す信号に変換し、操舵角度信号として出力する操舵角度算出手段と、
車両の車体に回転可能に支持された操向輪と、
電動機を有し、車両の車体に対する前記操向輪の操向角度を変化させる駆動手段と、
前記操向輪の操向角度の変化を検出し、前記操向輪の操向角度の変化に伴い検出信号を発生する第３のエンコーダと、
前記第３のエンコーダから供給される検出信号をカウントし、第２のカウント信号を出力する第２のカウンタを有する第２の位置検出手段と、
前記第２の位置検出手段の第２のカウンタから供給される第２のカウント信号を前記操向輪の操向角の変化量を示す信号に変換し、操向角度信号として出力する操向角度算出手段と、
前記ステアリングシャフトの回転を制動するブレーキ力を前記ステアリングシャフトに与える電磁ブレーキ手段と、
前記電磁ブレーキ手段を駆動させる第１の駆動回路と、
前記操舵角度算出手段から操舵角度信号が供給されるとともに、前記操向角度算出手段から操向角度信号が供給され、操舵角度信号と操向角度信号とを比較し、両者の差である第１の角度差信号を発生する第１の角度差信号算出手段と、
前記第１の角度差信号算出手段が発生する第１の角度差信号を予め記憶された第１の閾値と比較し、第２の角度差信号が第１の閾値を下回ると出力信号を発生する角度差比較手段と、
前記角度差比較手段からその出力信号が供給され、前記電磁ブレーキ手段により前記ステアリングシャフトの回転を制動するためのブレーキ信号を発生して、このブレーキ信号を前記第１の駆動回路に供給するブレーキ信号発生手段と、
前記操舵角度算出手段から操舵角度信号が供給されるとともに、前記操向角度算出手段から操向角度信号が供給され、操舵角度信号と操向角度信号とを比較し、両者の差である角度差信号を発生する第２の角度差信号算出手段と、
前記第２の角度差信号算出手段から第２の角度差信号が供給され、第２の角度差信号に基いて発生した第２の駆動信号によって前記駆動手段の前記電動機を駆動させる第２の駆動回路と
を備えることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項６】
車両の走行速度を検出して、車速信号を発生する車速センサと、
前記車速センサが発生する車速信号が供給され、車速信号に応じて、車両の走行速度が大きい際には前記電磁ブレーキ手段のブレーキ力が小さくなり、車両の走行速度が小さい際にはブレーキ力が大きくなるように、前記ブレーキ信号発生手段が発生するブレーキ信号を補正する第１の補正指令信号を発生して、前記ブレーキ信号発生手段に供給する信号変換手段と
を備えることを特徴とする請求項５に記載の車両用制御装置。
【請求項７】
前記ステアリングホイールから前記ステアリングシャフトに与えられた回転力に対する反力である操舵反力を前記ステアリングシャフトに与える駆動モータと、
前記駆動モータを駆動させる第３の駆動回路と、
前記第３の駆動回路に駆動信号を出力する駆動信号生成手段と、
前記第１の角度差信号算出手段から供給される前記第１の角度差信号から操舵反力信号を算出して前記駆動信号生成手段に出力する操舵反力算出手段と
を備え、前記角度差比較手段は、前記第１の角度差信号算出手段から供給される第１の角度差信号を予め記憶された第２の閾値と比較し、第１の角度差信号が第２の閾値を越えたら前記第３の駆動回路に駆動信号を出力させるように構成したことを特徴とする請求項５に記載の車両用制御装置。
【請求項８】
車両の走行速度を検出して、車速信号を発生する車速センサと、
前記車速センサが発生する車速信号が供給され、車速信号に応じて、車両の走行速度が大きい際には前記電磁ブレーキ手段のブレーキ力が小さくなり、車両の走行速度が小さい際にはブレーキ力が大きくなるように、前記ブレーキ信号発生手段が発生するブレーキ信号を補正する第１の補正指令信号を発生させるとともに、車両の走行速度が大きい際には前記駆動モータが発生する操舵反力が大きくなり、車両の走行速度が小さい際には操舵反力が小さくなるように、前記操舵反力算出手段が発生する操舵反力信号を補正する第２の補正指令信号を発生して前記駆動信号生成手段に供給する信号変換手段と
を備えることを特徴とする請求項７に記載の車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールと、操向輪を操向させるステアリングギヤとを機械的に分離させたステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置が開発されている。この車両用操舵装置では、ステアリングホイールの回転を検出するセンサを設け、センサでステアリングホイールの操舵角度を検出し、これに相当する操向角度を制御装置で算出する。さらに、操向角度に操向輪の角度が一致するようにステアリングギヤを駆動させる。
【０００３】
この種の車両用操舵装置では、ステアリングホイールに反力を与えられるように反力モータが設けられている。反力を与える際には、ステアリングホイールの回転角度と車速を検出し、これらに応じて目標反力トルクを演算する。例えば、特許文献１に開示されている従来の装置では、目標反力トルクに応じて反力モータを駆動させてステアリングホイールに反力を作用させていた。これによって、運転者が操作力を作用させていない状態では操向輪がセルフアライニングトルクにより直線状態に復帰するようになる。
【特許文献１】特開２００５−５３３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ステアリングホイールに略一定の反力を常に発生させようとすると、反力モータをサーボ制御する必要がある。しかしながら、サーボ制御可能なモータは高価であった。また、ステアリングホイールの回転が停止した状態を反力モータで実現しようとすると、ある程度のゲインで右回転と左回転の回転力を交互に、かつ高速に発生させて位置を保持するようにしなければならなかった。一般に、ゲインを高くするとモータの動作が安定し難くなることから、制御が難しかった。さらに、位置制御するには常に大きい電流を入力し続ける必要があるので、消費電力が大きかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で操作反力を効率良く、かつ適切に作用させられるようにすることを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、車両の車体に回転可能に支持されたステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、前記ステアリングシャフトの回転を検出し、前記ステアリングシャフトの回転に伴いパルス列信号を発生する第１のエンコーダと、前記ステアリングシャフトが予め定められた初期位置に達した際にパルス状の初期位置信号を発生する第２のエンコーダと、前記第１のエンコーダからパルス列信号が供給され、パルス列信号をカウントし、第１のカウント信号を発生する第１のカウンタを有する第１の位置検出手段と、前記第１の位置検出手段の第１のカウンタから出力される第１のカウント信号を前記ステアリングホイールの回転量を示す信号に変換し、操舵角度信号として出力する操舵角度算出手段と、車両の車体に回転可能に支持された操向輪と、電動機を有し、車両の車体に対する前記操向輪の操向角度を変化させる駆動手段と、前記操向輪の操向角度の変化を検出し、前記操向輪の操向角度の変化に伴い検出信号を発生する第３のエンコーダと、前記第３のエンコーダから供給される検出信号をカウントし、第２のカウント信号を出力する第２のカウンタを有する第２の位置検出手段と、前記第２の位置検出手段の第２のカウンタから供給される第２のカウント信号を前記操向輪の操向角の変化量を示す信号に変換し、操向角度信号として出力する操向角度算出手段と、前記ステアリングシャフトの回転を制動するブレーキ力を前記ステアリングシャフトに与える電磁ブレーキ手段と、前記電磁ブレーキ手段を駆動させる第１の駆動回路と、前記操舵角度算出手段から操舵角度信号が供給されるとともに、前記操向角度算出手段から操向角度信号が供給され、操舵角度信号と操向角度信号とを比較し、両者の差である第１の角度差信号を発生する第１の角度差信号算出手段と、前記第１の角度差信号算出手段が発生する第１の角度差信号を予め記憶された第１の閾値と比較し、第１の角度差信号が第１の閾値を下回ると出力信号を発生する角度差比較手段と、前記角度差比較手段から出力信号が供給され、前記電磁ブレーキ手段により前記ステアリングシャフトの回転を制動するためのブレーキ信号を発生して、このブレーキ信号を前記第１の駆動回路に供給するブレーキ信号発生手段と、前記操舵角度算出手段から操舵角度信号が供給されるとともに、前記操向角度算出手段から操向角度信号が供給され、操舵角度信号と操向角度信号とを比較し、両者の差である第２の角度差信号を発生する第２の角度差信号算出手段と、
前記第２の角度差信号算出手段から第２の角度差信号が供給され、第２の角度差信号に基いて発生した第２の駆動信号によって前記駆動手段の前記電動機を駆動させる第２の駆動回路とを備えることを特徴とする車両用制御装置とした。
この車両用操舵装置では、操向角度と操舵角度の角度差が第１の閾値を下回ったときは、ブレーキ信号発生手段が作動して電磁ブレーキ手段を駆動させる。電磁ブレーキ手段は、ステアリングシャフトにブレーキ力を与えてステアリングホイールの回転を抑制させる。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の車両用制御装置において、車両の走行速度を検出して、車速信号を発生する車速センサと、前記車速センサが発生する車速信号が供給され、車速信号に応じて、車両の走行速度が大きい際には前記電磁ブレーキ手段のブレーキ力が小さくなり、車両の走行速度が小さい際にはブレーキ力が大きくなるように、前記ブレーキ信号発生手段が発生するブレーキ信号を補正する第１の補正指令信号を発生して、前記ブレーキ信号発生手段に供給する信号変換手段とを備えることを特徴とする。
この車両用操舵装置では、車両の走行速度に応じて第１の補正指令信号を出力してブレーキ力を変化させる。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の車両用制御装置において、前記ステアリングホイールから前記ステアリングシャフトに与えられた回転力に対する反力である操舵反力を前記ステアリングシャフトに与える駆動モータと、前記駆動モータを駆動させる第３の駆動回路と、前記第３の駆動回路に駆動信号を出力する駆動信号生成手段と、前記第１の角度差信号算出手段から供給される前記第１の角度差信号から操舵反力信号を算出して前記駆動信号生成手段に出力する操舵反力算出手段とを備え、前記角度差比較手段は、前記第１の角度差信号算出手段から供給される第１の角度差信号を予め記憶された第２の閾値と比較し、第１の角度差信号が第２の閾値を越えたら前記第３の駆動回路に駆動信号を出力させるように構成したことを特徴とする。
この車両用操舵装置では、操向角度と操舵角度の角度差が第２の閾値を越えたときは、駆動モータを駆動させてステアリングホイールに操舵反力を発生させる。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の車両用制御装置において、車両の走行速度を検出して、車速信号を発生する車速センサと、前記車速センサが発生する車速信号が供給され、車速信号に応じて、車両の走行速度が大きい際には前記電磁ブレーキ手段のブレーキ力が小さくなり、車両の走行速度が小さい際にはブレーキ力が大きくなるように、前記ブレーキ信号発生手段が発生するブレーキ信号を補正する第１の補正指令信号を発生して前記ブレーキ信号発生手段に出力するとともに、車両の走行速度が大きい際には前記駆動モータが発生する操舵反力が大きくなり、車両の走行速度が小さい際には操舵反力が小さくなるように、前記操舵反力算出手段が発生する操舵反力信号を補正する第２の補正指令信号を発生して駆動信号生成手段に供給する信号変換手段とを備えることを特徴とする。
この車両用操舵装置では、車両の走行速度に応じて第１の補正指令信号を出力してブレーキ力を変化させる。また、第２の補正指令信号を出力して操舵反力を変化させる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、車両の車体に回転可能に支持されたステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに取り付けられ、前記ステアリングシャフトとともに回転するステアリングホイールと、前記ステアリングシャフトの回転を検出し、前記ステアリングシャフトの回転に伴い第１のパルス列信号と、第１のパルス列信号と１／４周期だけ位相が異なる第２のパルス列信号とを発生する第１のエンコーダと、前記ステアリングシャフトが予め定められた初期位置に達した際にパルス状の初期位置信号を発生する第２のエンコーダと、前記第１のエンコーダから前記第１のパルス列信号と第２のパルス列信号とが供給され、前記第１のパルス列信号と第２のパルス列信号とをカウントし、第１のカウント信号を発生する第１のカウンタを有する第１の位置検出手段と、前記第１の位置検出手段の第１のカウンタから出力される第１のカウント信号を前記ステアリングホイールの回転量を示す信号に変換し、操舵角度信号として出力する操舵角度算出手段と、車両の車体に回転可能に支持された操向輪と、電動機を有し、車両の車体に対する前記操向輪の操向角度を変化させる駆動手段と、前記操向輪の操向角度の変化を検出し、前記操向輪の操向角度の変化に伴い検出信号を発生する第３のエンコーダと、前記第３のエンコーダから供給される検出信号をカウントし、第２のカウント信号を出力する第２のカウンタを有する第２の位置検出手段と、前記第２の位置検出手段の第２のカウンタから供給される第２のカウント信号を前記操向輪の操向角の変化量を示す信号に変換し、操向角度信号として出力する操向角度算出手段と、前記ステアリングシャフトの回転を制動するブレーキ力を前記ステアリングシャフトに与える電磁ブレーキ手段と、前記電磁ブレーキ手段を駆動させる第１の駆動回路と、前記操舵角度算出手段から操舵角度信号が供給されるとともに、前記操向角度算出手段から操向角度信号が供給され、操舵角度信号と操向角度信号とを比較し、両者の差である第１の角度差信号を発生する第１の角度差信号算出手段と、
前記第１の角度差信号算出手段が発生する第１の角度差信号を予め記憶された第１の閾値と比較し、第２の角度差信号が第１の閾値を下回ると出力信号を発生する角度差比較手段と、前記角度差比較手段からその出力信号が供給され、前記電磁ブレーキ手段により前記ステアリングシャフトの回転を制動するためのブレーキ信号を発生して、このブレーキ信号を前記第１の駆動回路に供給するブレーキ信号発生手段と、前記操舵角度算出手段から操舵角度信号が供給されるとともに、前記操向角度算出手段から操向角度信号が供給され、操舵角度信号と操向角度信号とを比較し、両者の差である角度差信号を発生する第２の角度差信号算出手段と、前記第２の角度差信号算出手段から第２の角度差信号が供給され、第２の角度差信号に基いて発生した第２の駆動信号によって前記駆動手段の前記電動機を駆動させる第２の駆動回路とを備えることを特徴とする車両用制御装置とした。
この車両用操舵装置では、操向角度と操舵角度の角度差が第１の閾値を下回ったときは、ブレーキ信号発生手段が作動して電磁ブレーキ手段を駆動させる。電磁ブレーキ手段は、ステアリングシャフトにブレーキ力を与えてステアリングホイールの回転を抑制させる。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の車両用制御装置において、車両の走行速度を検出して、車速信号を発生する車速センサと、前記車速センサが発生する車速信号が供給され、車速信号に応じて、車両の走行速度が大きい際には前記電磁ブレーキ手段のブレーキ力が小さくなり、車両の走行速度が小さい際にはブレーキ力が大きくなるように、前記ブレーキ信号発生手段が発生するブレーキ信号を補正する第１の補正指令信号を発生して、前記ブレーキ信号発生手段に供給する信号変換手段とを備えることを特徴とする。
この車両用操舵装置では、車両の走行速度に応じて第１の補正指令信号を出力してブレーキ力を変化させる。
【００１１】
請求項７に係る発明は、請求項５に記載の車両用制御装置において、前記ステアリングホイールから前記ステアリングシャフトに与えられた回転力に対する反力である操舵反力を前記ステアリングシャフトに与える駆動モータと、前記駆動モータを駆動させる第３の駆動回路と、前記第３の駆動回路に駆動信号を出力する駆動信号生成手段と、前記第１の角度差信号算出手段から供給される前記第１の角度差信号から操舵反力信号を算出して前記駆動信号生成手段に出力する操舵反力算出手段とを備え、前記角度差比較手段は、前記第１の角度差信号算出手段から供給される第１の角度差信号を予め記憶された第２の閾値と比較し、第１の角度差信号が第２の閾値を越えたら前記第３の駆動回路に駆動信号を出力させるように構成したことを特徴とする。
この車両用操舵装置では、操向角度と操舵角度の角度差が第２の閾値を越えたときは、駆動モータを駆動させてステアリングホイールに操舵反力を発生させる。
【００１２】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の車両用制御装置において、車両の走行速度を検出して、車速信号を発生する車速センサと、前記車速センサが発生する車速信号が供給され、車速信号に応じて、車両の走行速度が大きい際には前記電磁ブレーキ手段のブレーキ力が小さくなり、車両の走行速度が小さい際にはブレーキ力が大きくなるように、前記ブレーキ信号発生手段が発生するブレーキ信号を補正する第１の補正指令信号を発生させるとともに、車両の走行速度が大きい際には前記駆動モータが発生する操舵反力が大きくなり、車両の走行速度が小さい際には操舵反力が小さくなるように、前記操舵反力算出手段が発生する操舵反力信号を補正する第２の補正指令信号を発生して前記駆動信号生成手段に供給する信号変換手段とを備えることを特徴とする。
この車両用操舵装置では、車両の走行速度に応じて第１の補正指令信号を出力してブレーキ力を変化させる。また、第２の補正指令信号を出力して操舵反力を変化させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、操舵角度と操向角度の差が小さい範囲で電磁ブレーキを使用するようにしたので、駆動モータをサーボ制御する必要がなくなって制御を簡略化できる。さらに、駆動モータのサーボ制御に比べて消費電力が抑えられる。角度差が少ない範囲でのステアリングホイールのがたつきを抑制できるので、操舵フィーリングが良好になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１及び図２に示すように、車両用操舵装置１は、運転者が操作する入力手段であるステアリングホイール２が取り付けられたステアリングシャフト３と、操向輪（以下、タイヤという）４を操向させるステアリングギヤ５とが機械的に接続されておらず、ステアリングシャフト３側の第一の制御装置６と、ステアリングギヤ５の第二の制御装置７と介して電気的に接続されている。
【００１５】
ステアリングシャフト３は、車体に固定されたハウジング１１に回転自在に支持されている。ハウジング１１内には、電動機に減速機構を取り付けた駆動モータ１２が収容されており、駆動モータ１２の動力をステアリングシャフト３に伝達可能に連結されている。さらに、ハウジング１１には、ステアリングホイール２の回転に応じてパルス信号を出力する第１のエンコーダ１３と、ステアリングホイール２の操舵角度の中立点を検出する第２のエンコーダ１４と、電磁ブレーキ手段１５が取り付けられている。駆動モータ１２は、第３の駆動回路１６を介して第一の制御装置６に接続されている。電磁ブレーキ手段１５は、例えば電磁石に通電してロータの回転を停止させるようなブレーキ力を発生させるもので、第１の駆動回路１７を介して第一の制御装置６に接続されている。各駆動回路１６，１７は、スイッチング素子などを有し、不図示の電源からの電流を駆動モータ１２や電磁ブレーキ手段１５に供給するように構成されている。
【００１６】
第１のエンコーダ１３は、光学ル式のロータリエンコーダが用いられている。ロータリエンコーダは、ステアリングホイール２と共に回転する不図示の円板を有し、この円板には２列のパターンが形成されている。各パターンは、例えば、周方向に等間隔に形成された略同じ幅のスリットからなり、一方のパターンのスリットの配置に対して他方のパターンのスリットの配置を周方向にスリット幅の１／４だけずらして配置されている。したがって、円板を挟んで発光素子と受光素子を配置すれば、それぞれのパターンに対応して１／４周期だけパルスの発生タイミングがずれた信号が得られる。このようなパルス信号の一例を図３に示す。以下、一方のパターンによって発生する第１のパルス信号をＡ相の回転検出信号Ａｗとし、他方のパターンによって発生する第２のパルス列信号をＢ相の回転検出信号Ｂｗとする。
【００１７】
第２のエンコーダ１４は、操舵角度をリセットする位置を検出する中心位置検出センサとして使用される。例えば、ステアリングホイール２を操舵可能な範囲で回転させたときに１回転するように減速された円板にマーカを設け、このマーカを検出したときにパルス信号を出力するセンサが用いられる。マーカは、タイヤ４が直進方向に向くときのステアリングホイール２の回転位置に対応して設けられている。車両は、直進方向に対して右側及び左側のそれぞれに同じ量だけタイヤ４を操向可能に構成されているので、このときのステアリングホイール２の回転位置は、操舵可能な領域の中立点に相当する。したがって、運転者がステアリングホイール２を回転させているときに、中立点に達する度に第１の初期位置信号として中立点位置信号Ｃｗ（図３参照）が１つ出力される。中立点位置信号Ｃｗは、回転検出信号Ａｗ，Ｂｗのそれぞれの周期の１／２よりも長く、回転検出信号Ａｗ，Ｂｗのそれぞれの周期よりも短い時間幅のパルス信号である。
【００１８】
第一の制御装置６は、第１のカウント手段として、それぞれの回転検出信号Ａｗ，Ｂｗが入力されるアップダウン判定回路２１と、回転検出信号Ａｗが入力されるエッジ検出回路２２Ａと、回転検出信号Ｂｗが入力されるエッジ検出回路２２Ｂと、第１のカウンタであるアップダウンカウンタ２４とを有する。
アップダウンカウンタ２４は、各エッジ検出回路２２Ａ，２２Ｂの出力がＯＲ回路２５を介して接続されると共に、アップダウン判定回路２１の出力及びリセット信号整形手段２３の出力も接続されている。リセット信号整形手段２３は、中立点位置信号Ｃｗが入力されたときにアップダウンカウンタ２４の第１のカウント値をリセットするリセット信号を出力する。
【００１９】
アップダウンカウンタ５４から出力される第２のカウント信号は、操向角度算出手段５９に入力される。操舵角度算出手段２９は、操舵角度マップ３０を検索して操舵角度を算出する。操舵角度算出手段２９の出力は、出力回路３１を通して第二の制御装置７に接続されると共に、第１の角度差信号算出手段３２に接続される。操舵角度マップ３０は、アップダウンカウンタ２４のカウント値と操舵角度を対応付けた構成を有する。第１の角度差信号算出手段３２には、操向角度信号受信手段３３を介して第二の制御装置７の操向角度の信号が入力される。
第１の角度差信号算出手段３２は、操舵反力算出手段３４に接続されている。操舵反力算出手段３４は、操舵反力マップ３５を検索して駆動モータ１２で発生させる操舵反力を算出する。操舵反力マップ３５は、角度差と操舵反力を対応付けた構成を有する。操舵反力算出手段３４の出力は、駆動信号生成手段３６に接続されている。駆動信号生成手段３６は、操舵反力算出手段３４で演算した操舵反力と、角度差比較手段７１の信号と、信号変換手段７２から取得する車速の情報に基づいて出力される第２の補正指令信号が入力され、駆動モータ１２の駆動信号を生成し、第３の駆動回路１６に出力する。
【００２０】
角度差比較手段７１は、角度差とメモリ７３に登録されている閾値を比較して駆動信号生成手段３６と電磁ブレーキ信号発生手段７４とに信号を出力する。
信号変換手段７２は、車速信号受信手段７５を通じて車速信号を取得し、メモリ７６に登録されている第１の閾値、第２の閾値を参照して補正指令信号を出力する。
電磁ブレーキ信号発生手段７４は、角度差比較手段７１の比較結果と、車速の情報を受け取って電磁ブレーキ手段１５の制御信号を生成し、第１の駆動回路１７に出力する。
【００２１】
図２に示すように、ステアリングギヤ５は、駆動手段として電動機に減速機構が取り付けられた操向モータ４１と、操向モータ４１の回転をステアリングロッド４２の直線運動に変換するラックアンドピニオン機構を備えている。ステアリングロッド４２の両端にはタイロッド４３とナックルアーム４４を介してタイヤ４が接続されている。操向モータ４１は、第２の駆動回路４５を介して第二の制御装置７に接続されている。第２の駆動回路４５は、スイッチング素子などを有し、不図示の電源からの電流を操向モータ４１に供給するように構成されている。
【００２２】
操向モータ４１には、操向モータ４１の回転から操向角度を検出する第３のエンコーダ４６が取り付けられている。第３のエンコーダ４６は、前記と同様に光学式のロータリエンコーダを使用している。第３のエンコーダ４６からは、第４のパルス列信号であるＡ相の回転検出信号Ａｇと、パルスの発生タイミングが１／４周期ずれた第５のパルス列信号であるＢ相の回転検出信号Ｂｇとが出力される。
ステアリングギヤ５には、操向角度をリセットする位置を検出する中心位置検出センサとして、操向角度の中立点を検出する第４のエンコーダ４７が取り付けられている。第４のエンコーダ４７は、ステアリングロッド４２が最も右に移動したラックエンドから、最も左に移動したラックエンドまでの間の中間地点を検出することで操向角度の中立点を検出するもので、ステアリングロッド４２と共に移動する不図示のマーキングを検出して第２の初期位置信号として中立点位置信号Ｃｇ（図３参照）を１つ出力するように構成されている。中立点位置信号Ｃｇは、回転検出信号Ａｇ，Ｂｇのそれぞれの周期の１／２よりも長く、回転検出信号Ａｇ，Ｂｇのそれぞれの周期よりも短い時間幅のパルス信号である。
【００２３】
第二の制御装置７は、第２のカウント手段として、それぞれの回転検出信号Ａｇ，Ｂｇが入力されるアップダウン判定回路５１と、回転検出信号Ａｇが入力されるエッジ検出回路５２Ａと、回転検出信号Ｂｇが入力されるエッジ検出回路５２Ｂと、第２のカウンタであるアップダウンカウンタ５４とを有する。
アップダウンカウンタ５４は、各エッジ検出回路５２Ａ，５２Ｂの出力がＯＲ回路５５を介して接続されると共に、アップダウン判定回路５１の出力及びリセット信号整形手段５７の出力も接続されている。リセット信号整形手段５７は、中立点位置信号Ｃｇが入力されたときにアップダウンカウンタ５４のカウント値をリセットするリセット信号を出力する。
【００２４】
アップダウンカウンタ５４から出力される第１のカウント信号は、操向角度算出手段５９に接続されている。操向角度算出手段５９は、操向角度マップ６０を検索して操向角度を算出する。操向角度マップ６０は、アップダウンカウンタ５４のカウント値と操向角度を対応付けた構成を有する。操向角度の信号は、出力回路６１を通して第一の制御装置６の操向角度信号受信手段３３（図１参照）に接続されると共に、第２の角度差信号算出手段６２に接続される。第２の角度差信号算出手段６２には、操舵角度信号受信手段６３を介して第一の制御装置６の出力回路３１から送信される操舵角度の信号が入力される。
第２の角度差信号算出手段６２の出力は、操向角度決定手段６４に接続されている。操向角度決定手段６４は、目標操向角度マップ６５を検索して目標操向角度を算出する。目標操向角度マップ６５は、実際の操向角度に対する角度差が大きい場合には、出力が大きくなるように設定されている。目標操向角度の信号は、駆動信号生成手段６６で駆動信号に変換されて第２の駆動回路４５に出力される。
【００２５】
さらに、ステアリングギヤ５側には、車速センサ８１が取り付けられている。車速センサ８１は、タイヤ４の回転によってパルス信号を出力する。第二の制御装置７は、車速センサ８１のパルス信号が入力される車速検出手段８２を有する。車速検出手段８２がパルス信号をカウントして車速を検出した後、車速信号形成手段８３が車速信号を作成し、出力回路８５を介して第一の制御装置６の車速信号受信手段７５に車速信号を出力する。
【００２６】
次に、この実施の形態の作用について説明する。
運転者がステアリングホイール２を回転させると、第１のエンコーダ１３から回転角度に応じて２通りのパルス列信号（回転検出信号Ａｗ，Ｂｗ）が第一の制御装置６に出力される。アップダウン判定回路２１は、回転検出信号Ａｗと回転検出信号Ｂｗのそれぞれのパルス列信号の信号レベルが変化する順番からステアリングホイール２の回転方向を判定する。図３の矢印ＡＡ１に示す方向では、回転検出信号Ａｗがハイレベルになってから、回転検出信号Ｂｗがハイレベルになる。この場合には、例えば、ステアリングホイール２が右方向に操舵されているとみなし、アップダウンカウンタ２４にカウントアップするように指令する。ステアリングホイール２を逆回転させたときは、矢印ＡＡ１と反対、つまり矢印ＡＡ２に示す方向で各パルスが出力されることになる。この場合、回転検出信号Ｂｗがハイレベルになってから、回転検出信号Ａｗがハイレベルになるので、アップダウン判定回路２１がアップダウンカウンタ２４にカウントダウンするように指令する。
【００２７】
エッジ検出回路２２Ａは、回転検出信号Ａｗのパルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジをそれぞれ検出し、ＯＲ回路２５に出力する。同様に、エッジ検出回路２２Ｂは、回転検出信号Ｂｗのパルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジをそれぞれ検出し、ＯＲ回路２５に出力する。ＯＲ回路２５は、両エッジ検出回路２２Ａ，２２Ｂの信号の論理和を演算し、いずれかのエッジ検出回路２２Ａ，２２Ｂがエッジを検出したらパルスが立ち上がるような信号を作成する。これによって、第１のエンコーダ１３から出力されるパルス状の信号の分解能が４倍になる。
アップダウンカウンタ２４は、直進走行に相当する中立点位置を基準にしてＯＲ回路２５から出力されるパルス信号をカウントする。アップダウン判定回路２１がカウントアップを指令しているときは、入力されたパルスを前回までのパルス数のカウント値に加算する。アップダウン判定回路２１がカウントダウンを指令しているときは、入力されたパルスを前回までのパルス数のカウント値から減算する。
【００２８】
操舵角度算出手段２９は、アップダウンカウンタ２４のカウント値として出力される第１のカウント信号で操舵角度マップ３０を検出し、第１のカウント信号に対応する操舵角度を取得する。操舵角度の信号（操向角度信号）は、第１の角度差信号算出手段３２に受け渡される。また、出力回路３１を通して第二の制御装置７に出力され、操向制御に使用される。
【００２９】
第二の制御装置７では、操舵角度の信号を操舵角度信号受信手段６３で受信し、角度差信号算出手段６２が操舵角度に対応する操向角度（以下、目標操向角度という）を算出する。さらに、目標操向角度と現在のタイヤ４の操向角度（以下、実操向角度という）との角度差信号が算出される。操向角度決定手段６４は、角度差信号で目標操向角度マップ６５を検索して操向角度の指令値を決定する。この指令値は、角度差がゼロになるような操向角に相当する。駆動信号生成手段６６は、指令値に応じた駆動信号を作成して駆動回路４５に出力し、操向モータ４１を回転させ、ステアリングロッド４２を移動させる。これによって、タイロッド４３等で連結されたタイヤ４の角度が変化する。
【００３０】
操向モータ４１が回転すると、第３のエンコーダ４６から２通りの回転検出信号Ａｇ，Ｂｇが出力される。第二の制御装置７は、アップダウン判定回路５１でそれぞれの回転検出信号Ａｇ，Ｂｇのそれぞれのパルス列信号の信号レベルの変化から回転方向を判定する。判定のアルゴリズムは、第一の制御装置６のアップダウン判定回路２１と同じである。また、各エッジ検出手段５２Ａ，５２ＢとＯＲ回路５５で回転検出信号Ａｇ，Ｂｇに対して分解能が４倍のパルス信号を作成する。
アップダウン判定回路５１の指令に従ってアップダウンカウンタ５４はＯＲ回路５５から出力されるパルス信号をカウントアップ又はカウントダウンする。アップダウンカウンタ５４のカウント値として出力される第２のカウント信号で操向角度算出手段５９が操向角度マップ６０を検索し、実操向角度を求める。実操向角度の信号（操向角度信号）は、前記した第２の角度差信号算出手段６２及び操向角度決定手段６４に入力され、操向モータ４１の制御に利用される。さらに、出力回路６１から第一の制御装置６に送られる。
【００３１】
第一の制御装置６では、操向角度信号を操向角度信号受信手段３３で受信し、第１の角度差信号算出手段３２で実操向角度に対応する操舵角度（以下、目標操舵角度という）を算出する。さらに、操舵角度算出手段２９で算出した実際の操舵角度（以下、実操舵角度という）を操向角度信号として取得し、目標操舵角度に対する実操舵角度との角度差を算出する。このとき得られる第１の角度差信号で操舵反力算出手段３４が操舵反力マップ３５を検索して操舵反力が決定される。駆動信号生成手段３６が操舵反力に応じて駆動モータ１２の駆動信号を生成させ、第３の駆動回路１６から駆動モータ１２に通電させる。駆動モータ１２に連結された回転軸であるステアリングシャフト３に、駆動モータ１２の回転によって力が発生する。この力は、ステアリングホイール２を操作する運転者にとって負荷として作用する。これによって、ステアリングホイール２の操舵角度とタイヤ４の実際の操向角度が速やかに一致するようになる。また、路面状態などのインフォメーションが運転者に伝達され、操作性が向上する。
【００３２】
ここで、第一の制御装置６は、ステアリングホイール２の操舵角度とタイヤ４の操向角度の間の角度差に応じて操舵反力を発生させている。図４に示すように、操舵角度と操向角度の角度差がゼロを含む第１の範囲Ｒ１では、ラインＬ１に示すように主に電磁ブレーキ手段１５によってステアリングホイール２にブレーキがかけられるようになっている。電磁ブレーキ手段１５で発生させるブレーキ力は、角度差ゼロの近傍は略一定の最大値になっており、ここら第１の範囲Ｒ１を越えて角度差がプラス側及マイナス側のそれぞれに増大するに従って徐々に減少させられる。
これに対して、ラインＬ２に示すように、駆動モータ１２による操舵反力は、角度差ゼロを除く第２の範囲Ｒ２で発生される。操舵反力は、角度差がプラス側又はマイナス側のそれぞれに増大するに従って徐々に増加している。電磁ブレーキ手段１５によるブレーキ力がゼロに略等しくなる角度差近辺で操舵反力は最大値になり、それ以上の角度差では略一定の値になる。
【００３３】
このように角度差で変化するブレーキ力と操舵反力は、角度差比較手段７１で決定される。角度差比較手段７１は、操向角度を操舵角度に変換した角度と実際の操舵角度の間の角度差を使って判定している。つまり、メモリ７３には、第１の範囲Ｒ１の両端の角度差を第１の閾値−Ｓ１，Ｓ１と、第２の範囲Ｒ１の角度差ゼロ寄りの端の角度差を第２の閾値−Ｓ２、Ｓ２として保有している。
第１の角度差信号算出手段３２から出力される第１の角度差信号が第１の閾値−Ｓ１，Ｓ１を下回る、つまり角度差の絶対値が第１の閾値の絶対値Ｓ１を下回ると、角度差比較手段７１から電磁ブレーキ信号発生手段７４に出力信号が出力されて、第１の駆動回路１７によって電磁ブレーキ手段１５が駆動させられる。
第１の角度差信号算出手段３２から出力される第１の角度差信号が第２の閾値−Ｓ２，Ｓ２を越える、つまり角度差の絶対値が第２の閾値の絶対値Ｓ２を越えると、角度差比較手段７１から駆動信号生成手段３６に操舵反力信号が出力される。駆動信号生成手段３６は、操舵反力算出手段３４によって決定された操舵反力を発生させられるように駆動信号を作成し、第３の駆動回路１６で駆動モータ１２を駆動させ。
その結果、第２の範囲Ｒ２より角度差が小さい領域では、電磁ブレーキ手段１５のみが駆動して、ステアリングホイール２が角度差ゼロの近傍に留まるようにブレーキがかけられる。角度差が第２の範囲Ｒ２と第１の範囲Ｒ１の重なる領域にあるときは、電磁ブレーキ手段１５によるブレーキ力と、駆動モータ１２による操舵反力がともに発生する。角度差が第１の範囲Ｒ１より大きくなると、駆動モータ１２による操舵反力のみがステアリングホイール２に作用させられる。
【００３４】
さらに、信号変換手段７２が車速信号を取り込み、メモリ７６に格納されている情報を参照して車速に応じて操舵反力を調整する第２の補正指令信号を駆動信号生成手段３６に出力すると共に、ブレーキ力を調整する第１の補正指令信号を電磁ブレーキ信号発生手段７４に出力する。具体的には、車両の走行速度が小さいときには操舵反力が小さくなるように、走行速度が大きいときには操舵反力が大きくなるように第２の補正指令信号が作成される。また、走行速度が小さいときにはブレーキ力が大きくなるように、走行速度が大きいときにはブレーキ力が小さくなるように第１の補正指令信号が作成される。これによって、走行速度に応じて調整された操舵反力やブレーキ力がステアリングホイール２に作用される。例えば、走行速度が大きいときは、操舵反力が大きくなって急激な操舵が抑制する。走行速度がゼロではブレーキ力が大きくなって、車両停止時に運転者が乗り降りなどでステアリングホイール２を支えとして利用することが可能になる。
【００３５】
この実施の形態では、角度差が少ないときには、電磁ブレーキ手段１５によってステアリングホイール２のがたがつきを防止でき、操舵フィーリングを良好に保つことができる。
駆動モータ１２の制御が簡単になり、安価なモータを使用できる。また、駆動モータ１２による位置制御を常に行う必要がなくなるので消費電力を低減できる。
【００３６】
なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、車速は、実施の形態と異なる方法で検出しても良い。車速による操舵反力やブレーキ力の調整は実施しなくも良い。
各実施の形態において、第１のカウント手段は、第１のエンコーダ１３が出力する一方のパルス列信号（Ａｗ又はＢｗ）のみを使用して第１のカウント値を計数しても良い。同様に、第２のカウント手段は、第３のエンコーダ４６が出力する一方のパルス列信号（Ａｇ又はＢｇ）のみを使用して第２のカウント値を計数しても良い。
入力手段は、ステアリングホイール２に限定されない。傾倒角度によって操舵角度を決定できるレバー式の入力手段でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用操舵装置のステアリングホイール側の構成を示すブロック図である。
【図２】車両用操舵装置のステアリングギヤ側の構成を示すブロック図である。
【図３】アップダウンカウンタに入力される信号を説明する図である。
【図４】操舵反力とブレーキ力の大きさと、それぞれの力を発生させる角度範囲を模式的に示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１      車両用操舵装置
２      ステアリングホイール（入力手段）
３      ステアリングシャフト
４      タイヤ（操向輪）
５      ステアリングギヤ
６      第一の制御装置
１２      駆動モータ
１３      第１のエンコーダ
１５      電磁ブレーキ手段
１６      第３の駆動回路
１７      第１の駆動回路
２４      アップダウンカウンタ
３２      第１の角度差信号算出手段
３４      操舵反力算出手段
７１      角度差比較手段
７２      信号変換手段
７３      メモリ
７４      電磁ブレーキ信号発生手段
【図１】
2008285031.tif 000003
【図２】
2008285031.tif 000004
【図３】
2008285031.tif 000005
【図４】
2008285031.tif 000006