(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、ラックエンド位置にあるときの挙動を安定させる。【解決手段】第二の制御装置７は、タイヤ４がラックエンドに到達したときに電磁ブレーキ信号受信手段１０２からステアリングホイール側で電磁ブレーキを動作させたことを示す信号が入力されたら、電流維持・低減信号発生回路９５を駆動させ、駆動信号生成手段８７から操向モータ６１に、ステアリングロッド６２のラックギヤがラックエンド位置に接触した状態を保持できる程度の維持電流を供給させる。維持電流の供給によってタイヤ４に外力が作用してもタイヤ４の操向角度が維持される。【選択図】図２
2008285042.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、
車体に操向可能に設けられた操向輪と、
前記操向輪を支持するステアリングロッドのラックアンドピニオン機構を駆動させる操向モータと、
前記操向モータの回転を検出するエンコーダと、
前記操向モータに供給される電流を検出する電流センサと、
ラックエンドに相当する操向角度で前記操向モータの回転が検出されず、かつ前記操向モータに供給される電流が所定値を越えたときにラックエンドに到達したことを検出するラックエンド判定手段と、
ラックエンド判定手段の判定結果を受けてステアリングホイールにブレーキ力を作用させる電磁ブレーキ手段と、
前記ブレーキ手段がブレーキ力を作用している間で、かつ前記ラックエンド判定手段がラックエンドに到達したことを示す信号を出力している間、前記操向モータに供給する電流を前記ステアリングロッドのラックギヤがラックエンド位置に接触した状態を保持できる程度の維持電流にする電流維持回路と
を備えることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記電流維持回路は、維持電流として、前記操向輪の据え切りに必要な電流を最大とし、これから５０％までの範囲内の電流を設定することを特徴とする請求項１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、車両用制御装置に関する。
【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制御装置では、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】
ここで、ステアリングホイールの操舵角度をロータリエンコーダなどのデジタル式のセンサで検出する場合、ステアリングホイールを所定角度回転させた状態でイグニッションをＯＮ、ＯＦＦしたときなどにセンサの出力がリセットされてしまうことがある。そこで、従来の車両用制御装置では、ステアリングホイールにポテンショメータなどのアナログ式のセンサをさらに設けて操舵角度の情報をバックアップするようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。ポテンショメータの出力信号を監視すればステアリングホイールの中立点位置が検出できるので、ステアリングホイールの中立点位置でデジタル式のセンサのデータをリセットすれば、ステアリングホイールの操舵角度を確実に検出できるようになる。
【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】
しかしながら、操向角度と操舵角度の角度差が小さいときは、操向モータに供給される電流がゼロ又はゼロに近い小さい値になる。この状態でタイヤに外力が加わると、外力によって操向角度が変化してしまうことがあった。特に、ラックエンドに到達したときに操向モータの電流値をゼロにして消費電力を抑える構成にしたときは、操向角度をラックエンド位置に保持しているときに外力が加わると、操向角度が変化し易かった。
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、ラックエンド位置にあるときの挙動を安定させ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、車体に操向可能に設けられた操向輪と、前記操向輪を支持するステアリングロッドのラックアンドピニオン機構を駆動させる操向モータと、前記操向モータの回転を検出するエンコーダと、前記操向モータに供給される電流を検出する電流センサと、ラックエンドに相当する操向角度で前記操向モータの回転が検出されず、かつ前記操向モータに供給される電流が所定値を越えたときにラックエンドに到達したことを検出するラックエンド判定手段と、ラックエンド判定手段の判定結果を受けてステアリングホイールにブレーキ力を作用させる電磁ブレーキ手段と、前記ブレーキ手段がブレーキ力を作用している間で、かつ前記ラックエンド判定手段がラックエンドに到達したことを示す信号を出力している間、前記操向モータに供給する電流を前記ステアリングロッドのラックギヤがラックエンド位置に接触した状態を保持できる程度の維持電流にする電流維持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。
この車両用制御装置では、ラックエンド位置でステアリングシャフトにブレーキ力が作用され、運転者にラックエンド感を与える。これと同時に、ステアリングギヤ側の操向モータには外力で容易に操向輪の操向角度が変化しない程度の電流を駆動モータが供給され、ラックエンド位置から操向輪がずれないようにする。
【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、前記電流維持回路は、維持電流として、前記操向輪の据え切りに必要な電流を最大とし、これから５０％までの範囲内の電流を設定することを特徴とする。
この車両用制御装置では、操向輪の操向角度を維持するのに必要かつ十分な電流が維持される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ラックエンド位置で操向モータに供給される電流を抑えることができ、消費電力を低減できる。ラックエンド位置では、外力で容易に操向輪の操向角度が変化しない程度の電流を駆動モータに供給するので、この位置で操向輪の操向角度を安定して保持することができ、走行安定性がさらに向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、車両用制御装置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。
【０００９】
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と電磁ブレーキ手段１５が収容されており、駆動モータ１２及び電磁ブレーキ手段１５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とが取り付けられている。駆動モータ１２は、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、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、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。
さらに、ステアリングシャフト３には、トルクセンサ１８が取り付けられている。トルクセンサ１８は、ステアリングホイール２から駆動モータ１２に至るまでの間に取り付けられ、第一の制御装置６にトルクに応じた信号を出力する。
【００１０】
第１のエンコーダ１３は、光学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。
【００１１】
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。
【００１２】
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の出力が接続されている。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のカウント信号をリセットするリセット信号を生成し、リセット端子に入力する。
【００１３】
アップダウンカウンタ２４から出力される第１のカウント信号は、操舵角度算出手段２６に入力される。操舵角度算出手段２６は、操舵角度マップ２７を検索して操舵角度を算出する。操舵角度マップ２７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。操舵角度算出手段２６は、実際の操作角度（実操舵角度）の信号を操舵角度信号として出力するもので、その出力は操舵角度信号出力回路２８と、角度差信号算出手段２９と、操舵反力算出手段３０と、角度信号比較手段３１、ラックエンド対応データ記憶手段３２に接続されている。
角度差信号算出手段２９は、実操舵角度に加えて、操向角度信号受信手段３７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。操向角度に対する実操舵角度の角度差の算出結果が角度差信号算出手段２９の出力として操舵反力算出手段３０に入力される。
操舵反力算出手段３０は、操舵反力マップ３８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３８は、角度差と操舵反力を対応付けた構成を有する。操舵反力は、操向角度に操舵角度を一致させるような大きさ及び向きが選択される。操舵反力算出手段３０の出力は、駆動信号生成手段３９に接続されている。駆動信号生成手段３９は、操舵反力算出手段３０で演算した操舵反力の信号を受け取って駆動回路１６に駆動信号を出力する。
【００１４】
角度信号比較手段３１は、ラックエンド対応データ記憶手段３２に格納されているラックエンド位置に対応する操舵角度と実操舵角度を比較し、両者の角度差が所定値以下の場合に電磁ブレーキ信号発生手段４４に信号を出力する。
ラックエンド対応データ記憶手段３２は、ラックエンド信号受信手段４０で受信したラックエンド信号を受けたら、そのときの実操舵角度を記憶する。ラックエンド信号は、第二の制御装置７で発生させる信号であって、ラックエンド位置に到達したとみなされたときに発生する信号である。
電磁ブレーキ信号発生手段４４は、角度信号比較手段３１と、ラックエンド信号受信手段４０が接続され、ラックエンド信号の入力によって角度差信号でマップ４５を検索して電磁ブレーキ手段１５に供給する電流値を決定する。電磁ブレーキ信号発生手段４４の出力は、駆動回路１７と遮断信号発生手段４６と電磁ブレーキ信号出力回路４８に接続されている。
遮断信号発生手段４６は、電磁ブレーキ信号発生手段４４からの信号入力によって遮断信号を駆動信号生成手段３９に出力する。遮断信号が出力されると、駆動信号生成手段３９は駆動信号の生成を停止させる。遮断信号発生手段４６は、解除信号発生手段３５の解除信号が入力されると、遮断信号の発生を停止させる。
【００１５】
解除信号発生手段３５は、反転検出手段３３と、トルク比較手段４７からの信号入力により、電磁ブレーキ信号発生手段４４と遮断信号発生手段４６に解除信号を出力する。
反転検出手段３３は、直前のアップダウン判定回路２１の判定結果をメモリ３４に記憶させておき、直前の判定結果と新しく入力された判定結果を比較し、操舵方向の反転を判定する。判定を行ったら、新しく入力された判定結果をメモリ３４に上書きする
【００１６】
トルク比較手段４７は、トルク検出手段４９を介してトルクセンサ１８の出力が入力される。メモリ５０に予め格納されているトルク値を下回ったときに解除信号発生手段３５とトルク信号出力回路５１に信号を出力する。メモリ５０に予め格納されているトルクは、所定時間前のトルクセンサ１８の出力である。
【００１７】
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６１と、操向モータ６１の回転をステアリングロッド６２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６２の両端にはタイロッド６３とナックルアーム６４を介してタイヤ４が接続されている。操向モータ６１は、駆動回路６５を介して第二の制御装置７に接続されている。駆動回路６５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６１に供給するように構成されている。
【００１８】
操向モータ６１には、操向モータ６１の回転から操向角度を検出する第３のエンコーダ６６が取り付けられている。第３のエンコーダ６６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６６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６７が取り付けられている。第４のエンコーダ６７は、タイロッド６３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、タイロッド６３と共に移動する不図示のマーキングを検出して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。
【００１９】
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７１と、回転検出信号Ａｇが入力されるエッジ検出手段７２Ａと、回転検出信号Ｂｇが入力されるエッジ検出手段７２Ｂと、第２のカウンタであるアップダウンカウンタ７４とを有する。
アップダウンカウンタ７４は、各エッジ検出手段７２Ａ，７２Ｂの出力がＯＲ回路７５を介して接続されると共に、アップダウン判定回路７１の出力及びリセット信号整形手段７６の出力が接続されている。リセット信号整形手段７６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７４の第２のカウント信号をリセットするリセット信号を生成し、リセット端子に入力する。アップダウンカウンタ７４の出力は、操向角度算出手段７９に接続されている。
【００２０】
操向角度算出手段７９は、操向角度マップ８０を検索して操向角度を算出する。操向角度マップ８０は、アップダウンカウンタ７４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、操向角度信号出力回路８１を通して第一の制御装置６に送信されると共に、角度差信号算出手段８２と、操向角度決定手段８３と、角度比較手段８４とに出力される。角度比較手段８４は、メモリ９９に登録されたデータを参照可能に構成されている。メモリ９９には、所定時間前の操舵角度が格納されている。メモリ９９のデータは、角度比較手段８４によって随時書き換えられる。
さらに、操向角度算出手段７９の出力、及びＯＲ回路７５の出力は、ラックエンド判定手段７３にも接続されている。
ラックエンド判定手段７３は、タイマ９６のカウント値が所定値に達したら、ラックエンド信号発生手段９７に信号を送る。ラックエンド信号発生手段９７は、ラックエンド信号を発生させ、動作状態信号出力回路９８から第一の制御装置６に送信する。
【００２１】
角度差信号算出手段８２には、操舵角度信号受信手段８５を介して第一の制御装置６の操舵角度信号出力回路２８から送信される操舵角度の信号が入力される。角度差信号算出手段８２の出力は、操向角度決定手段８３に接続されている。操向角度決定手段８３は、目標操向角度マップ８６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８６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８７で駆動信号に変換されて駆動回路６５に出力される。
【００２２】
駆動回路６５から操向モータ６１に供給される電流は、電流センサ９１でモニタさている。電流センサ９１の出力は、電流検出回路９２を経て電流比較手段９３に入力される。電流比較手段９３は、電流センサ９１で検出した電流値と、メモリ９４に登録されている閾値を比較する。電流値が閾値を越えたら、ラックエンド判定手段７３と電流維持・低減信号発生回路９５に信号を出力する。さらに、動作状態信号出力回路９８から動作状態信号を出力させる。
電流維持・低減信号発生回路９５は、電流比較手段９３に加えて、ラックエンド信号発生手段９７の出力、角度比較手段８４の出力及び停止信号発生手段１００の出力も接続されており、電流低減信号を駆動信号生成手段８７に出力して電流指令値を低減させる。
停止信号発生手段１００は、トルク信号受信手段１０１と電磁ブレーキ信号受信手段１０２が接続されている。トルク信号受信手段１０１は、第一の制御装置６から送信されるトルクの比較結果を受信する。電磁ブレーキ信号受信手段１０２は、第一の制御装置６から送信される電磁ブレーキ手段１５の動作信号を受信する。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
操舵角度算出手段２６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２７を検索し、第１のカウント信号に対応する実操舵角度を取得する。実操舵角度の信号（操舵角度信号）は、操舵角度信号出力回路２８から第二の制御装置７に向けて送信される。
【００２６】
第二の制御装置７では、操舵角度信号を操舵角度信号受信手段８５で受信する。角度差信号算出手段８２は、実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、操向角度算出手段７９で算出された現在のタイヤ４の操向角度（以下、実操向角度という）と、目標操向角度の差を算出する。
操向角度決定手段８３は、角度差で目標操向角度マップ８６を検索して目標操向角度を決定する。目標操向角度は、角度差がゼロになるような操向角である。駆動信号生成手段８７は、目標操向角度に応じた駆動信号を作成して駆動回路６５に出力し、操向モータ６１を回転させ、ステアリングロッド６２を移動させる。これによって、タイロッド６３等で連結されたタイヤ４の角度が変化する。
【００２７】
操向モータ６１が回転すると、第３のエンコーダ６６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７１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７２Ａ，７２ＢとＯＲ回路７５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７１の指令に従ってアップダウンカウンタ７４はＯＲ回路７５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７４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７９が操向角度マップ８０を検索し、操向角度算出手段７９がカウント値で操向角度マップ８０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、前記した角度差信号算出手段８２及び操向角度決定手段８３に入力され、操向モータ６１の制御に利用される。さらに、操向角度信号出力回路８１から第一の制御装置６に送られる。
【００２８】
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３７で受信し、角度差信号算出手段２９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２６で算出した実際の操舵角度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。このとき得られる角度差信号で操舵反力算出手段３０が操舵反力マップ３８を検索して操舵反力が決定される。駆動信号生成手段３９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、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。
【００２９】
ステアリングギヤ５がラックエンドまで移動したときは、それ以上はタイヤ４を操向させることができない。この場合、操向モータ６１に取り付けられた第３のエンコーダ６６がパルス信号を出力しなくなるので、ＯＲ回路７５からラックエンド判定手段７３にパルス信号が出力されなくなる。このとき、運転者がラックエンドに到達したことに気づかずにステアリングホイール２をさらに回転操作すると、タイヤ４の操向角度を増やせないので操向角度と操舵角度の差が大きくなって操向モータ６１に供給される電流が増加する。電流比較手段９３は、電流センサ９１の検出値がメモリ９４に登録されているデータを越えたら、ラックエンド判定手段７３と電流維持・低減信号発生回路９５のそれぞれに信号を出力する。
電流維持・低減信号発生回路９５は、電流比較手段９３からの信号に加えて、角度比較手段８４からも信号を受け取ったら、駆動信号生成手段８７に電流低減信号を出力する。角度比較手段８４は、メモリ９９に登録されている所定時間前の操舵角度と、新たに入力された現在の操向角度の差がないときに信号を出力する。このため、電流維持・低減信号発生回路９５は、操向モータ６１に入力される電流が大きく、かつタイヤ４の角度変化がないときに、ラックエンドを越えて操向させようとしていると判定して電流低減信号を出力する。これを受けた駆動信号生成手段８７は、電流目標値を下げた駆動信号を駆動回路６５に出力させ、操向モータ６１に入力される電流を減らす。
【００３０】
ラックエンド判定手段７３は、操向角度算出手段７９から入力される操向角度と、ＯＲ回路７５及び電流比較手段９３の出力を監視する。操向角度がラックエンドに相当する角度であり、かつＯＲ回路７５からのパルス信号が入力されずに、電流比較手段９３からの信号が入力されたら、タイマ９６を起動させて予め定められた待機時間が経過するまで待つ。待機時間が経過したら、ラックエンド信号発生手段９７に信号出力し、ラックエンド信号発生手段９７からラックエンドに到達したことを知らせるラックエンド信号を出力させる。ラックエンド信号は、動作状態信号出力回路９８から第一の制御装置６に送信され、動作状態信号受信手段４１に入力される。同様に、電流値の信号も第二の制御装置７の動作状態信号出力回路９８から第一の制御装置６に送信され、ラックエンド信号受信手段４０に入力される。
【００３１】
第一の制御装置６では、ラックエンド信号がラックエンド信号受信手段４０を通して電磁ブレーキ信号発生手段４４に入力される。解除信号が発生していないときは、電磁ブレーキ信号発生手段４４が電磁ブレーキ手段１５の駆動信号を作成して駆動回路１７を制御して電磁ブレーキ手段１５を動作させる。このときのブレーキ力は、角度信号比較手段３１が実操舵角度と、ラックエンド対応データ記憶手段３２に格納されているラックエンドに相当する操舵角度の差を算出した結果に基づき、マップ４５を検索して決定される。
これによって、電磁ブレーキ手段１５がステアリングシャフト３にブレーキ力を発生させて運転者にラックエンド感を与える。さらに、電磁ブレーキ信号は、電磁ブレーキ手段１５の遮断信号発生手段４６にも入力される。遮断信号発生手段４６は、駆動信号生成手段３９に遮断信号を出力する。これを受けて、駆動信号生成手段３９は、駆動信号の出力を停止して駆動モータ１２を休止させる。この結果、駆動モータ１２の操舵反力の代わりに電磁ブレーキ手段１５によるブレーキ力がステアリングシャフト３にかかってラックエンド感を発生させる。
【００３２】
これに伴って運転者がステアリングホイール２にかけていた力を減らすと、トルクセンサ１８の出力が変化する。トルク比較手段４７は、トルクの値をメモリ５０に格納されているデータと比較し、これを下回ったら、解除信号発生手段３５に信号を出力する。電磁ブレーキ信号発生手段４４に解除信号が入力されて電磁ブレーキ手段１５によるブレーキが停止する。運転者がラックエンド感を感じすることによってこれ以上の操舵を止めようとする意思が働いたことをトルクの減少をもって判断し、これを電磁ブレーキ手段１５の制御に反映させる。さらに、遮断信号発生手段４６に解除信号が入力される。遮断信号発生手段４６は、解除信号が入力されると遮断信号の出力を停止する。駆動信号生成手段３９が駆動信号の出力を再開し、駆動モータ１２による操舵反力を発生させる。これによって、電磁ブレーキ手段１５のブレーキ力の代わりに駆動モータ１２の操舵反力がステアリングシャフト３にかけられるようになる。
【００３３】
また、ステアリングホイール２が逆方向に操舵されたときは、そのような操作を反転検出手段３３で検出することができる。反転検出手段３３は、メモリ３４に格納されている直前のデータと新しく入力されたデータを比較し、両データが回転方向が異なることを示すデータであった場合には、解除信号発生手段３５に信号を出力する。電磁ブレーキ信号発生手段４４に解除信号が入力されて電磁ブレーキ手段１５によるブレーキが停止する。運転者がラックエンド感を感じすることによって実際にステアリングホイール２を反転させたことを第１のエンコーダ１３の出力から判断し、これを電磁ブレーキ手段１５の制御に反映させる制御をさせる。
【００３４】
電磁ブレーキ信号発生手段４４が電磁ブレーキ手段１５を動作させている間は、電磁ブレーキをかけていることを示す電磁ブレーキ信号が電磁ブレーキ信号出力回路４８から第二の制御装置７に送信される。また、トルク比較手段４７は、トルクセンサ１８の出力をトルク信号としてトルク信号出力回路５１を通して第二の制御装置７に送信する。これらの信号は、ラックエンドに突き当たった状態における操向モータ６１の制御に利用される。
【００３５】
停止信号発生手段１００は、電磁ブレーキ手段１５が作動中、つまり電磁ブレーキ信号受信手段１０２から電磁ブレーキ信号が入力されている場合や、ステアリングシャフト３にトルクが発生している間、つまりトルク信号受信手段１０１から信号が入力されている間は、電流維持・低減信号発生回路９５が維持信号を出力し、駆動信号生成手段８７が所定の維持電流を供給するようにする。維持電流は、ステアリングロッド６２のラックギヤがラックエンド位置に接触した状態を保持できる程度の一定値である。このときの電流値は、例えば、タイヤ４の据え切りに必要な電流を最大とし、これから５０％までの範囲内とする。つまり、図４に示すように、ラックエンド位置でも所定の電流値が供給される。なお、点線で示すラインは、従来の電流値を示している。従来では、ラックエンド位置に近づくにつれて、電流値がリニアに減少し、ラックエンド位置ではゼロになっていた。
そして、トルク信号受信手段１０１から入力されるトルクセンサ１８の信号がゼロ又は反転したときは、停止信号発生手段１００が電流維持・低減信号発生回路９５を停止させる。その結果、駆動信号生成手段８７が操向モータ６１に供給される電流をゼロ又は反転させ、タイヤ４が操向可能になる。
【００３６】
この実施の形態では、ステアリングギヤ５側でラックエンドに到達したと判定したときに、電磁ブレーキ手段１５を利用して運転者にラックエンド感を与えることができるようになる。この間は、駆動モータ１２を停止させるので、消費電流を低減できる。運転者にラックエンド感を与えることで、ステアリングホイール２が必要以上に回されることが防止され、操向モータ６１がロックして大電流が流れることを防止できる。
ラックエンド到達の判定は、操向モータ６１に入力される電流と、操向角度の２つを監視することで行うので、操向中に単に電流が増大しているだけの場合や、操向角度が変化しないだけの場合にラックエンド到達と判定されることがなくなり、判定処理の精度が向上する。ラックエンド判定手段７３は、タイマ９６を用いることでラックエンドに到達したとみなせる状態が所定時間経過したときにラックエンド信号を発生させるようにしたので、誤動作が防止される。
【００３７】
ラックエンドに到達したと判定されたときは、電流維持・低減信号発生回路９５で操向モータ６１に供給する電流を低減させるようにしたので、操向モータ６１がロックして大電流が流れることを防止できる。電流低減信号は、操向角度が変化しないのに対して電流値が増加するような場合に出力されるので、単にタイヤ４を操向していないときや、目標操向角度に対する実操向角度の差が大きいだけの場合の誤動作が防止される。
さらに、タイヤ４がラックエンド位置にあるときは、所定の維持電流を供給し続けるようにしたので、タイヤ４が路面からの抗力によって操向され難くなって、安定性が向上する。例えば、タイヤ４の据え切りに必要な電流を最大とし、これから５０％までの範囲内にすれば、外力が加わってもタイヤ４の角度が変動せずに、ラックエンド位置に維持できる。
【００３８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用制御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】車両用制御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】駆動モータに供給される電流と操向角度の関係を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      車両用制御装置
２      ステアリングホイール
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
１５      電磁ブレーキ手段
４４      電磁ブレーキ信号発生手段
６１      操向モータ
６２      ステアリングロッド
６６      第３のエンコーダ
９１      電流センサ
９５      電流維持・低減信号発生回路
【図１】
2008285042.tif 000003
【図２】
2008285042.tif 000004
【図３】
2008285042.tif 000005
【図４】
2008285042.tif 000006