(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部材と、
その操作部材の回転に応じて駆動される操舵用アクチュエータと、
その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その操舵用アクチュエータの動きに応じて舵角が変化するように、その動きを車輪に伝達する機構と、
その操作部材を直進位置に復帰させる方向に作用する反力を発生する反力アクチュエータと、
その操作部材の直進位置からの回転量を求める手段と、
その回転量が増大しているか減少しているかを判断する手段と、
その回転量と反力の大きさとの間の予め定められた対応関係を記憶する手段と、
その記憶した関係に基づき求めた回転量に対応する反力が発生するように、その反力アクチュエータを制御する手段と、
その操作部材の回転速度を求める手段とを備え、
その対応関係は、その回転量の増減に対応して反力の大きさが増減すると共に、その回転量が減少する時は増大する時よりも反力の大きさが大きくなるように定められ、
その回転量が減少する時の反力の大きさと増大する時の反力の大きさとの差は、その回転速度の大きさが小さい程に大きくされる車両の操舵装置。
【請求項２】
その回転速度の大きさが第１設定値以上である時と、その回転速度の大きさが第１設定値よりも小さな第２設定値未満である時の中の少なくとも一方である時、その回転量が減少する時の反力の大きさと増大する時の反力の大きさとの差は零とされる請求項１に記載の車両の操舵装置。
【請求項３】
その回転量が減少する時の反力の大きさと増大する時の反力の大きさとの差と、その操作部材の回転量に対する反力の大きさの変化割合とは変更可能とされ、その回転量が減少する時の反力の大きさと増大する時の反力の大きさとの差は、その操作部材の回転量に対する反力の大きさの変化割合が小さい程に大きくすることが可能とされている請求項１または２に記載の車両の操舵装置。
【請求項４】
操作部材と、
その操作部材の回転に応じて駆動される操舵用アクチュエータと、
その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その操舵用アクチュエータの動きに応じて舵角が変化するように、その動きを車輪に伝達する機構と、
その操作部材を直進位置に復帰させる方向に作用する反力を発生する反力アクチュエータと、
その操作部材の直進位置からの回転量を求める手段と、
その回転量が増大しているか減少しているかを判断する手段と、
その回転量と反力の大きさとの間の予め定められた対応関係を記憶する手段と、
その記憶した関係に基づき求めた回転量に対応する反力が発生するように、その反力アクチュエータを制御する手段とを備え、
その対応関係は、その回転量の増減に対応して反力の大きさが増減すると共に、その回転量が減少する時は増大する時よりも反力の大きさが大きくなるように定められ、
その回転量が減少する時の反力の大きさと増大する時の反力の大きさとの差と、その操作部材の回転量に対する反力の大きさの変化割合とは変更可能とされ、その回転量が減少する時の反力の大きさと増大する時の反力の大きさとの差は、その操作部材の回転量に対する反力の大きさの変化割合が小さい程に大きくすることが可能とされている車両の操舵装置。
【請求項５】
その操作部材の回転量が直進位置から設定範囲内にある時は、その反力アクチュエータによる反力の発生は解除される請求項１〜４の中の何れかに記載の車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるステアバイワイヤシステムを採用した車両の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアバイワイヤシステムを採用した車両においては、ステアリングホイールを模した操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その操作部材の回転に応じて駆動される操舵用アクチュエータの動きを、その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達している。そのため、車輪と路面との間の摩擦に基づく操舵抵抗やセルフアライニングトルクは、その操作部材には伝達されない。
【０００３】
そこで、その操作部材を直進位置に戻す方向の反力を作用させることで、ステアリングホイールが車輪に機械的に連結された通常の車両と同様に、ドライバーに操舵フィーリングを与え、また、操作部材を直進位置に復帰させている。その反力を作用させるため、その操作部材の回転量を検出するセンサと、そのセンサにより検出した回転量に応じて反力を発生する反力アクチュエータを用いている。従来、その反力の大きさは操作部材の回転量に比例するものとされていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
その反力の大きさを操作部材の回転量に比例させる場合、その操作部材の回転量と反力アクチュエータの駆動電圧とは比例するものとされていた。
【０００５】
その操作部材の回転量の増大に対する反力アクチュエータの駆動電圧の増大割合が小さい場合、操作部材を直進位置へ戻す方向の反力が小さくなる。そのため、操作後に操作部材が自動的に直進位置近傍に戻らなくなり、ドライバーが操作部材を直進位置近傍に戻す手間が生じる。
【０００６】
その操作部材の回転量の増大に対する反力アクチュエータの駆動電圧の増大割合が大きい場合、操作部材を直進位置へ戻す方向の反力は大きくなるので、操作後に操作部材は自動的に直進位置近傍に復帰する。しかし、復帰速度が等速に近くなり、直進位置近傍で急に復帰動作が止まるという不自然な動作をし、また、その復帰時に操作部材に手を添えている場合はドライバーに不自然な感覚を与える。また、操作部材の回転量を大きくすると反力が大きくなるため、軽い操舵フィーリングに設定することができなくなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両の操舵装置は、操作部材と、その操作部材の回転に応じて駆動される操舵用アクチュエータと、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その操舵用アクチュエータの動きに応じて舵角が変化するように、その動きを車輪に伝達する機構と、その操作部材を直進位置に復帰させる方向に作用する反力を発生する反力アクチュエータと、その操作部材の直進位置からの回転量を求める手段と、その回転量が増大しているか減少しているかを判断する手段と、その回転量と反力の大きさとの間の予め定められた対応関係を記憶する手段と、その記憶した関係に基づき求めた回転量に対応する反力が発生するように、その反力アクチュエータを制御する手段とを備え、その対応関係は、その回転量の増減に対応して反力の大きさが増減すると共に、その回転量が減少する時は増大する時よりも反力の大きさが大きくなるように定められていることを特徴とする。
本発明によれば、操作部材を直進位置に戻す方向の反力の大きさは、その操作部材が直進位置に戻る時は直進位置から離れる時よりも大きくされる。これにより、その操作部材の回転量の増大に対する反力の大きさの増大割合を大きくすることなく、直進位置に近づくにつれて操作部材の回転加速度を緩やかにして操作部材に自然な動作をさせ、しかも、操作後に操作部材が自動的に直進位置近傍に戻らなくなるのを防止できる。
【０００８】
さらに本発明においては、その操作部材の回転速度を求める手段を備え、その回転量が減少する時の反力の大きさと増大する時の反力の大きさとの差は、その回転速度の大きさが小さい程に大きくされる。
これにより、操作部材をより確実かつ自然な動きで直進位置近傍に戻すように、その反力の大きさの差が設定される。
この場合、その回転速度の大きさが第１設定値以上である時、その回転量が減少する時の反力の大きさと増大する時の反力の大きさとの差は零とされるのが好ましい。これにより、直進方向への操舵速度が充分に大きい場合に必要以上の反力が作用するのを防止できる。
また、その回転速度の大きさが第１設定値よりも小さな第２設定値未満である時その回転量が減少する時の反力の大きさと増大する時の反力の大きさとの差は零とされるのが好ましい。これにより、直進方向へ緩やかに操舵を行う場合に、その反力の大きさの差により緩やかな操舵が妨げられるのを防止できる。
【０００９】
あるいは本発明においては、その回転量が減少する時の反力の大きさと増大する時の反力の大きさとの差と、その操作部材の回転量に対する反力の大きさの変化割合とは変更可能とされ、その回転量が減少する時の反力の大きさと増大する時の反力の大きさとの差は、その操作部材の回転量に対する反力の大きさの変化割合が小さい程に大きくすることが可能とされている。
これにより、操作部材の回転量の増大に対する反力の大きさの増大割合が大きく操舵フィーリングが重い場合でも、また、その増大割合が小さく操舵フィーリングが軽い場合でも、操作部材をより自然な動きで直進位置近傍に戻すように、その反力の大きさの差を設定できる。
【００１０】
その操作部材の回転量が直進位置から設定範囲内にある時は、その反力アクチュエータによる反力の発生は解除されるのが好ましい。
これにより、直進位置近傍において操作部材の動きの遊びを確保できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示す車両の操舵装置は、ステアリングホイールを模した操作部材１と、その操作部材１の回転に応じて駆動される操舵用アクチュエータ２と、その操作部材１を車輪４に機械的に連結することなく、その操舵用アクチュエータ２の動きに応じて舵角が変化するように、その動きを車輪４に伝達するステアリングギヤ３と、その操作部材１を直進位置に復帰させる方向に作用する反力を発生する反力アクチュエータ１９とを備える。
【００１２】
その操舵用アクチュエータ２は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は、その操舵用アクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する例えばボールねじ機構などの運動変換機構により構成されている。そのステアリングロッド７の動きがタイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達され、その車輪４のトー角が変化する。そのステアリングギヤ３は、公知のものを用いることができ、操舵用アクチュエータ２の動きを舵角が変化するように車輪４に伝達できれば構成は限定されない。なお、操舵用アクチュエータ２が駆動されていない状態では、車輪４はセルフアライニングトルクにより直進位置に復帰できるようにホイールアラインメントが設定されている。
【００１３】
その操作部材１は、車体側により回転可能に支持される回転シャフト１０に連結されている。その回転シャフト１０に反力アクチュエータ１９の出力シャフトが一体化されている。その反力アクチュエータ１９はブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【００１４】
その操作部材１の直進位置からの回転量を求める手段として、その操作部材１の直進位置からの回転角度δｈを検出する角度センサ１１が設けられている。車両の舵角δを検出する手段として、ステアリングロッド７の作動量を検出するポテンショメータにより構成される舵角センサ１３が設けられている。車速Ｖを検出する速度センサ１４が設けられている。その角度センサ１１、舵角センサ１３、速度センサ１４は、コンピュータにより構成される制御装置２０に接続されている。
【００１５】
その制御装置２０は、駆動回路２２を介して操舵用アクチュエータ２を制御する。例えば、その操作部材１の回転角度δｈと車速Ｖと目標舵角との間の関係を予め定めて記憶し、その舵角δと目標舵角との偏差をなくすように駆動回路２２を介して操舵用アクチュエータ２の駆動信号を出力する。その回転角度δｈと車速Ｖと目標舵角との間の関係は、車速Ｖが大きくなる程に回転角度δｈに対応する目標舵角を小さくすることで、低速での旋回性能の向上と高速での走行安定性とを図ることができる。なお、このような操舵用アクチュエータ２の制御方法は特に限定されず、操作部材１の回転に応じて操舵用アクチュエータ２が駆動されるものであれば良く、例えば、車両のヨーレートセンサを設け、操作部材１の回転角度δｈと目標ヨーレートとの間の関係を予め定めて記憶し、そのヨーレートと目標ヨーレートとの偏差をなくすように駆動回路２２を介して操舵用アクチュエータ２の駆動信号を出力してもよい。
【００１６】
その制御装置２０は、その操作部材１の回転量と反力の大きさとの間の予め定められた対応関係を記憶する。その対応関係として、本実施形態においては、図２に示す関係と図３に示す関係とを記憶する。
【００１７】
その図２は、回転角度δｈと反力アクチュエータ１９への電圧指示値Ｖ１との関係を示し、回転角度δｈと電圧指示値Ｖ１の値は操作部材１が直進位置よりも左右一方に位置する時は正、左右他方に位置する時は負とされる。その回転角度δｈが直進位置から設定範囲内（図示例では±１０度以内）にある時は、その電圧指示値Ｖ１が零とされて反力アクチュエータ１９による反力の発生は解除され、その設定範囲を超えると、回転角度δｈの増大に電圧指示値が比例して反力が増大するものとされている。
【００１８】
その図３は、回転角度δｈが減少し、且つ、回転角度δｈが直進位置から上記設定範囲を超える場合における、回転速度Ｒと反力アクチュエータ１９への電圧付加指示値Ｖ２との関係を示し、その回転速度Ｒの値は操作部材１が直進位置よりも左右一方に位置する時は正、左右他方に位置する時は負とされる。制御装置２０は、時系列に検知される回転角度δｈの検出値から操作部材１の回転速度Ｒを演算により求める。その回転速度Ｒの大きさが第１設定値以上（図示例では７００度／秒以上）である時、および、その回転速度Ｒの大きさが第１設定値よりも小さな第２設定値未満（図示例では１００度／秒未満）である時は、その電圧付加指示値Ｖ２は零とされ、両設定値間の値である時は回転速度Ｒの増大に電圧付加指示値Ｖ２が反比例して反力が減少するものとされている。
【００１９】
制御装置２０は、その記憶した関係に基づき求めた回転角度δｈと回転速度Ｒとに対応する反力が発生するように駆動回路２３を介して反力アクチュエータ１９を制御する。これにより、図２に示される関係を充足する回転角度δｈに対応する電圧指示値に応じた反力に、図３に示される関係を充足する回転速度Ｒに対応する電圧付加指示値に応じた反力を付加した反力を、反力アクチュエータ１９は発生するものとされる。すなわち、その記憶される対応関係は、その回転角度δｈの増減に対応して反力の大きさが増減すると共に、その回転角度δｈが減少する時は増大する時よりも反力の大きさが大きくなるように定められている。その回転角度δｈが減少する時の反力の大きさと増大する時の反力の大きさとの差は、図３に示される関係を充足する回転速度Ｒに対応する電圧付加指示値に応じた反力、すなわち付加反力であり、その回転速度Ｒの大きさが小さい程に大きくされる。また、その付加反力の大きさは回転速度Ｒの大きさが第１設定値以上と第２設定値未満である時は零とされる。また、その回転角度δｈが直進位置から設定範囲内にある時は、その反力アクチュエータ１９による反力の発生は解除される。
【００２０】
その反力アクチュエータ１９の制御手順を図４のフローチャートを参照して説明する。まず、操作部材１の回転角度δｈの検出値を読み込み（ステップ１）、その回転角度δｈが直進位置から設定範囲内（±１０度以内）にあるか否かを判断し（ステップ２）、その設定範囲内にあればステップ１に戻る。その回転角度δｈが直進位置から設定範囲を超える時、その回転角度δｈに基づき操作部材１の回転速度Ｒを演算する（ステップ３）。次に、その回転角度δｈが直進位置から増大しているか減少しているかを判断する（ステップ４）。その回転角度δｈが増大あるいは変化していない場合、図２に示す関係に従った回転角度δｈに対応する電圧指示値Ｖ１を反力アクチュエータ１９に印加し、操作部材１を直進位置に復帰させる方向に作用する反力を発生させ（ステップ５）、ステップ１に戻る。ステップ４において回転角度δｈが直進位置から減少している場合、回転速度Ｒが上記第１設定値（７００度／秒）未満で第２設定値（１００度／秒）以上であるか否かを判断する（ステップ６）。その回転速度Ｒが第１設定値以上あるいは第２設定値未満である場合、ステップ５において反力を発生させる。その回転速度Ｒが第１設定値未満で第２設定値以上である場合、図２に示す関係に従った回転角度δｈに対応する電圧指示値Ｖ１と図３に示す関係に従った回転速度Ｒに対応する電圧付加指示値Ｖ２との和を反力アクチュエータ１９に印加し、操作部材１を直進位置に復帰させる方向に作用する反力を発生させ（ステップ７）、ステップ１に戻る。なお、反力アクチュエータ１９への印加電圧あるいは印加電流を検出するセンサを設け、その検出値に基づいて印加電圧が目標値になるようにフィードバック制御してもよい。
【００２１】
上記実施形態によれば、操作部材１を直進位置に戻す方向の反力の大きさは、その操作部材１が直進位置に戻る時は直進位置から離れる時よりも上記付加反力だけ大きくされる。これにより、操作部材１の回転角度δｈの増大に対する反力の大きさの増大割合を大きくすることなく、直進位置に近づくにつれて操作部材１の回転加速度を緩やかにして操作部材１に自然な動作をさせ、しかも、操作後に操作部材１が自動的に直進位置近傍に戻らなくなるのを防止できる。その回転角度δｈが減少する時の上記付加反力の大きさは、操作部材１の回転速度Ｒの大きさが小さい程に大きくされるので、操作部材１をより確実かつ自然な動きで直進位置近傍に戻すように、その付加反力の大きさが設定される。その回転速度Ｒの大きさが第１設定値以上である時、上記付加反力の大きさは零とされるので、直進方向への操舵速度が充分に大きい場合に不必要な付加反力が作用するのを防止できる。また、その回転速度Ｒの大きさが第２設定値未満である時、その付加反力の大きさは零とされるので、直進方向へ緩やかに操舵を行う場合に、その付加反力により緩やかな操舵が妨げられるのを防止できる。さらに、操作部材１の回転角度δｈが直進位置から設定範囲内にある時は、反力アクチュエータ１９による反力の発生は解除されるので、直進位置近傍において操作部材１の動きの遊びを確保できる。
【００２２】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、図２、図３に示す関係は一例であってこれに限定されるものではなく、付加反力の大きさと、その操作部材の回転量に対する反力の大きさの変化割合とが変更可能なように、操作部材１の回転角度δｈの変化に対する反力の大きさの変化割合と、各回転速度Ｒに対する電圧指示値とが変更可能とされてもよい。これにより、例えば、図２において破線で示すように、その回転角度δｈに対する電圧指示値の変化割合を上記実施形態よりも大きくなるように変更する時は、図３において破線で示すように、各回転速度Ｒに対する電圧指示値を上記実施形態よりも小さくなるように変更可能とされる。これにより、その付加反力の大きさは、その操作部材の回転量に対する反力の大きさの変化割合が大きい程に小さくされ、操作部材１の回転角度δｈの増大に対する反力の大きさの増大割合が大きく操舵フィーリングが重い場合でも、また、その増大割合が小さく操舵フィーリングが軽い場合でも、操作部材１をより自然な動きで直進位置近傍に戻すように、その反力の大きさの差を設定できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、ステアバイワイヤシステムを採用した車両において、操作部材をドライバーが直進位置に戻す手間をなくし、自動的に自然な動作で直進位置に復帰させることができ、その復帰時に操作部材に手を添えている場合はドライバーに不自然な感覚を与えることがなく、適度な手応え感を得ることができる車両の操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の車両の操舵装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の車両の操舵装置における回転角度と反力アクチュエータへの電圧指示値との関係を示す図
【図３】本発明の実施形態の車両の操舵装置における回転速度と反力アクチュエータへの電圧付加指示値との関係を示す図
【図４】本発明の実施形態の車両の操舵装置における反力アクチュエータの制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１  操作部材
２  操舵用アクチュエータ
３  ステアリングギヤ
４  車輪
１１  角度センサ
１９  反力アクチュエータ
２０  制御装置
【図１】
0004761015.tif 000002
【図２】
0004761015.tif 000003
【図３】
0004761015.tif 000004
【図４】
0004761015.tif 000005