(57)【要約】  本発明は、自動車の操舵輪（１３、１４）の転向角度を制御するかじ取り装置であって、各々が１つのアクチュエータを含む２つの電気油圧回路（２０、２１）からなり、前記２つのアクチュエータ（１０、１１）は、機械的に結合されるとともに、前記車輪の前記転向角度に同時に作用し、第１の回路（２０）は、位置固定点（２５）に対して変位制御され、第２の回路（２１）は、応力制御され、前記第２の回路に与えられる前記固定点は、前記第１の回路（２０）に与えられる前記位置固定点（２５）をフィルタリングすることによって得られる成分を含む、前記かじ取り装置に関する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の操舵輪（１３、１４）の転向角度を制御するかじ取り装置であって、各々が１つのアクチュエータを含む２つの電気油圧回路（２０、２１）からなり、前記２つのアクチュエータ（１０、１１）は、機械的に結合されるとともに、前記車輪の前記転向角度に同時に作用し、前記２つの回路の第１の回路（２０）は、位置命令（２５）に対して変位制御され、第２の回路（２１）は、応力制御されるかじ取り装置において、前記第２の回路に与えられる命令（７０；７３）は、前記位置命令（２５）をフィルタリングすることによって得られる成分（７１；７２）を含むことを特徴とするかじ取り装置。
【請求項２】
前記位置命令（２５）をフィルタリングすることによって得られる前記成分（７２）は、前記第１の回路の前記変位制御に用いられる偏差信号（６９）から生成されることを特徴とする、請求項１に記載のかじ取り装置。
【請求項３】
前記位置命令（２５）をフィルタリングすることによって得られる前記成分（７１、７２）は、高域フィルタリング（３７）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のかじ取り装置。
【請求項４】
前記第２の回路の前記応力制御は、前記１つ以上のアクチュエータ（１０、１１）に加えられる応力（３９）の測定値の低域フィルタリング（３８）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のかじ取り装置。
【請求項５】
前記油圧回路（２０、２１）は、「クローズドセンタ（ｃｌｏｓｅｄ−ｃｅｎｔｅｒ）」型のアクチュエータ制御用ソレノイド弁（５３、２９）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のかじ取り装置。
【請求項６】
各電気油圧回路は、特定の電子コマンド・制御ユニット（３、４）によって制御されることを特徴とする、請求項１に記載のかじ取り装置。
【請求項７】
前記位置命令（２５）は、運転者が操作するかじ取り装置の制御部材（１）により生成されることを特徴とする、請求項１に記載のかじ取り装置。
【請求項８】
一方または他方の前記アクチュエータ（１０、１１）の変位を測定する少なくとも１つのセンサ（５７）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のかじ取り装置。
【請求項９】
前記アクチュエータのチャンバ（７、８、９、１２）内において優勢な圧力を測定する複数のセンサ（３２、３３、５４、５５）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のかじ取り装置。
【請求項１０】
前記位置命令（２５）は、各々が１つの電気油圧回路に割り当てられる前記電子コマンド・制御ユニット（３、４）に送信されることを特徴とする、請求項６に記載のかじ取り装置。
【請求項１１】
一方または他方の前記アクチュエータの変位を測定する前記１つ以上のセンサ（５７）に由来する信号（２６）は、各々が電気油圧回路に割り当てられる２つの電子コマンド・制御ユニット（３、４）に送られることを特徴とする、請求項６または８に記載のかじ取り装置。
【請求項１２】
一方または他方の前記アクチュエータの変位を測定する前記１つ以上のセンサに由来する前記信号（２６）は、変位制御で動作する電気油圧回路（２０）に割り当てられる電子コマンド・制御ユニット（２）に送られ、前記ユニットは、他方のユニット（３）に、前記位置命令（２５）と前記変位測定値（２６）との間における差を表す信号（５９）を送信することを特徴とする、請求項６または８に記載のかじ取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、特にトラック等の産業車両に取り付けられるかじ取り制御装置の分野に関する。本発明は具体的に、機械的伝達によってではなく、運転者による命令を電気的またさらには油圧的に伝達する装置によって車輪を転向するかじ取り装置に関する。これらのかじ取り装置は一般に、「ステアバイワイヤ（Ｓｔｅｅｒ  ｂｙ  Ｗｉｒｅ）」という名称で知られている。本発明の目的は特に、ある一定の種類の「ステアバイワイヤ」装置のコマンド・制御方法を向上させることにある。
【背景技術】
【０００２】
かじ取りは安全機能であり、これらの装置は、非常に多くの複雑な計算を実行する多数の電子部品を使用するため、「ステアバイワイヤ」式のかじ取り装置は通常、特に信頼性に関する事柄を重視して設計される。
【０００３】
従って、冗長性を付与するため、および回路の１つが故障したときに１つの回路をまた別のもので代用できるように、電気油圧回路とそれに付随する制御装置とを二重化することが提案されてきた。そこで、特許文献1に、同時に動作する２つの電気油圧回路からなるかじ取り制御装置が開示されている。これらの回路の各々は、車輪の転向角度に作用するアクチュエータを含む。２つのアクチュエータは機械的に結合されており、電気油圧回路の一方（または関連ある命令？）が故障すると、他方の回路で代用できるようになっている。
【０００４】
２つのアクチュエータは機械的に結合されているため、異なる制御ストラテジーを用いる必要がある。このため、第１のアクチュエータを変位制御する一方で、第２のアクチュエータを応力制御する。従って、これらの回路を同様に設計すると、車輪の転向に必要な動力を各々が実質的に半分ずつ供給することになる。しかし、２つの回路の制御装置において、一方の回路と他方の回路との反応時間および慣性が異なるために正確に同期しない場合は特に、不安定現象が現れることがある。
【０００５】
従って、油圧回路が「クローズドセンタ」型ソレノイド弁を含む特定の場合において、特有の問題が起こることがある。
【０００６】
特に、クローズドセンタ型の弁は、停止すると流体をアクチュエータへと通過させないようになっている。アクチュエータが機械的に結合されていることから、従ってソレノイド弁が開弁を開始したとしても、他方の回路の補完的なソレノイド弁も同じ開弁状態にならない限り、流体を通過させることはできない。
【０００７】
換言すれば、一方のソレノイド弁が開弁開始する一方で、他方がなお何分の１秒かでも閉じられたままである限り、流体は流動することができず、既に開弁しているソレノイド弁は閉弁したままの状態も同然である。従って、このような作動の差異によって、かじ取り上の問題または装置の正常な動作を損なう不安定性が懸念される。図４ａに、曲線１４２で表す、かじ取りハンドルの回転に対応する命令に呼応した、曲線１４１で表す車輪の転向角度の切替時間を標準尺度で示すタイミング図を示す。図４ｂには、２つの異なる制御回路弁のソレノイド弁摺動体の変位を標準尺度において示す。変位制御式回路（曲線１４３）に関しては、ソレノイド弁摺動体の変位の幅が、応力制御式回路のソレノイド弁摺動体の変位（曲線１４４）に比して若干先行し大きいことに注目されたい。図４ｃに、各回路に関して評価された応力値を示す。驚くべきことに、呼応開始時点において、応力制御式回路に加わる応力（曲線１４６）は、変位制御式回路に加えられる応力（曲線１４７）と均等になるのではなく、正反対になることに注目されたい。換言すれば、変位制御式回路を本来補助するべき応力制御式回路は、このように制御方法が不完全なので、この機能を満たさないだけではなく、逆に公称動作が達成されるまで位置制御式回路から応力を受ける。その結果として、運動エネルギーに変換されない動力が余分に消費される。
【０００８】
２つのソレノイド弁のコマンド命令の差異は、これらの２つの制御装置が、異なる種類のセンサにより測定される異なる種類の変数に基づいて動作するため、実質的に不可避である。
【０００９】
具体的には、変位制御式回路では、アクチュエータによる移動を測定する距離センサを用いている。一方、応力制御式回路では、２つのアクチュエータの様々なチャンバに取り付けられる複数の圧力センサを用いている。これらの圧力センサは変位センサとは異なる設計なので、２つの制御回路の反応時間に差異が生じることがわかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第０４／００９４２５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、自動車の操舵輪の転向角度を制御するかじ取り装置に関する。周知の形態において、このような装置は、各々がアクチュエータを含む２つの電気油圧回路からなる。これらの２つのアクチュエータは、機械的に結合されており、連動して車輪の転向角度に作用する。これらの２つのうち第１の回路は位置命令に対して移動制御される一方で、第２の回路は応力制御されている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、この装置は、第２の回路への命令によって第１の回路への位置命令をフィルタリングすることによって得られる成分を含むことを特徴とする。
【００１３】
換言すれば、応力制御回路を過渡的段階において位置コマンドに反応させることでロック現象を防ぐことができる。
【００１４】
従って、第２の回路の動作は、応力制御のみによるものではなく、他方の回路に作用する変位コマンドを部分的に取り入れたものとなる。通常の応力制御は変位制御より緩慢なので、この追加の特徴成分を加えることにより、従来技術の構成、特に特許文献1に記載の構成において、ソレノイド弁の動きを予測することができる。
【００１５】
実用において、この位置命令をフィルタリングすることによって得られる特徴成分は、高域通過型のフィルタリングを含む。換言すれば、この特徴成分を導入することによって、応力制御を変位命令の変化に迅速に反応させることができる。すなわち、本発明において、応力制御式回路におけるソレノイド弁が変位制御式回路のソレノイド弁と実質的に同じくらい迅速に移動することがわかる。
【００１６】
実用における有利な点として、第２の回路の応力制御には、１つ以上のアクチュエータの応力測定について低域フィルタリングを行うことで、主要な応力制御成分から特徴的な追加成分の影響を周波数において減結合させることが含まれる。換言すれば、応力制御式回路は主にこの追加成分による位置命令に基づいて反応することによって、迅速に転向移動する。
【００１７】
逆に、低周波帯域における実質的に静的な動作について、主に応力制御される回路はもはや位置コマンドではなく、圧力センサとインタフェースされる主要ループに感応する。
【００１８】
このような制御体系によって、クローズドセンタ型の弁を用いる回路に関して述べたような不都合な遅延を補償できるが、オープンセンタ型の弁を用いる回路においてはさらに、応答性を有利に向上させることができる。
【００１９】
実用における有利な点として、各電気油圧回路を該回路の特定のコマンド・制御ユニットにより制御することによって、冗長性を付与し信頼性を向上させることができる。
【００２０】
実用における有利な点として、運転者が操作するかじ取り制御部材によって、位置命令を生成することができる。
【００２１】
実用においてこの装置は、一方または他方のアクチュエータの変位を測定する少なくとも１つのセンサと、アクチュエータのチャンバ内において優勢な圧力を測定する複数のセンサとを含んでもよい。
【００２２】
第１の実施例によれば、位置命令を、各々が１つの電気油圧回路に割り当てられる電子コマンド・制御ユニットに送信してもよい。この場合、有利な点として、一方または他方のアクチュエータの変位を測定する１つ以上のセンサに由来する信号は、各々の電気油圧回路に割り当てられる２つの電子コマンド・制御ユニットに送られる。
【００２３】
また他の実施例において、一方または他方のアクチュエータの変位を測定する１つ以上のセンサに由来する信号は、変位制御で動作する電気油圧回路に割り当てられる電子コマンド・制御ユニットに送られ、このユニットは、他方のユニットに、位置命令と変位測定値との間の差異を表す信号を送信する。
【００２４】
従って、場合によっては、第２の回路に与えられるとともに位置命令のフィルタリングによって得られる成分は、第１の回路に用いられるものと同じ変位命令をそのまま取り入れたものになることがある。しかし、これを第１の回路の変位制御に用いる偏差信号、すなわち有効変位測定値が減算される変位命令から間接的に生成することも可能である。
【００２５】
本発明の実施形態および本発明によりもたらされる利点は、添付図面を参照した以下の実施例の説明から明白に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に従った装置の動作に関係する様々な要素の概略線図である。
【図２】本発明によるひとつの変形形態の実施例を示す、図１から派生した線図である。
【図３】本発明によるもうひとつの変形形態の実施例を示す、図１から派生した線図である。
【図４】（ａ）特許文献1に対応する従来技術の装置に関して、ランプ状の命令に対する、転向角度に作用するシリンダのロッドの変位の変化を、標準的に示すタイミング図である。（ｂ）特許文献1に対応する従来技術の装置に関して、２つの回路のソレノイド弁摺動体の変位を標準的に示すタイミング図である。（ｃ）特許文献1に対応する従来技術の装置に関して、２つの回路において測定される力の変化をそれぞれ標準的に示すタイミング図である。
【図５】（ａ）本発明に従ったシステムに関して、ランプ状の命令に対する、転向角度に作用するシリンダのロッドの変位の変化を標準的に示すタイミング図である。（ｂ）本発明に従ったシステムに関して、２つの回路のソレノイド弁の摺動体の変位の変化を標準的に示すタイミング図である。（ｃ）本発明に従ったシステムに関して、２つの回路において測定される力の変化をそれぞれ標準的に示すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１に、特許文献1と同様の装置を示す。簡単に言えば、このようなかじ取り装置は、１つ以上の加圧流体源２２、２３による電気油圧回路２０、２１に作用する電子計算機３、４に対応する情報を送るセンサ２により回転角度が判断されるかじ取りハンドル１からなる。正確には、これらの２つの各電気油圧回路２０、２１は、これらの回路への制御命令に基づいて車輪１３、１４の転向角度に作用するシリンダ型のアクチュエータ１０、１１に或る量の流体を送給する比例クローズドセンタ型ソレノイド弁５３、２９を含む。実用において、これらの２つのアクチュエータを結合して、シリンダが単一のロッド３１に作用する４つのチャンバ８、１２、９、７を有する単一のシリンダを形成する。
【００２８】
詳細に説明する必要がない適切な機構によって、このシリンダの動きがかじ取り車軸に伝達される。
【００２９】
２つの電気油圧回路２０、２１は、アクチュエータとインタフェースされたセンサ由来の情報に基づいた閉ループ制御によって制御される。詳細には、変位センサ５７によって、シリンダ・ロッドおよび／またはこのシリンダの変位に直接関連づけられるまた別の要素の変位を測定できる。この変位測定値を用いて、第１の電気油圧回路２０を制御する。すなわち、この回路を位置制御する。
【００３０】
加えて、圧力センサ５５、５４、３３、３２を、アクチュエータの各々のチャンバ８、１２、９、７に接続される様々なダクトに取り付けて、これらのチャンバにおいて優勢な圧力レベル、すなわちシリンダに加えられる応力のレベルを評価する。両方の回路は機械的に結合されており、これらを同じ変位変数に対して制御することはできない分、これらの応力測定値によって第２の油圧回路２１を制御できる。
【００３１】
上述のように、特許文献１に記載の装置に比して本発明が優れている点は、第２の電気油圧回路２１を応力命令だけではなくもうひとつの回路の位置制御に由来する命令によっても制御するところにある。
【００３２】
詳細には、図２に示すように、第１の回路のソレノイド弁５３を、コンピュータまたは電子コマンド・制御ユニット４によって制御する。このコンピュータには、ソフトウェア、ハードウェアまたはこれらを組み合わせた形態で、例えばかじ取りハンドル１の回転を表す情報から生成される位置命令２５に基づいた閉ループ制御が組み込まれる。この位置命令は、補助装置付きまたは自動の軌道制御装置により生成されてもよい。
【００３３】
この位置命令２５を、センサ５７により得られる変位測定値２６と比較することによって、偏差信号６９を得る。様々なＰＩＤ形式のフィルタリング２７または飽和によって、ソレノイド弁５３に送られる制御信号６８をもたらし、十分な制御を確実に行うことができる。
【００３４】
本発明によれば、第２の電気油圧回路２１を制御するコマンド７０は、シリンダの様々なチャンバ８、１２、９、７内に加えられる応力に関連ある情報３９だけではなく、第１の回路にも与えられる位置命令２５から得られる成分７１にも基づいている。
【００３５】
詳細には、第２の回路２１の制御の第１の成分３９は、アクチュエータの様々なチャンバ内において優勢な圧力を測定する圧力センサ３２、３３、５４、５５に由来する全ての情報３５、３８に基づいている。第１のアクチュエータにおいて測定される圧力値３７、３８を加算的に取り入れる一方で、第２のアクチュエータの圧力３５、３６を減算的に取り入れることで、２つのシリンダ内で生じる応力の均等性を確保するようになっている。
【００３６】
加えて、この制御は、好ましくはフィルタリング３７の後に図示するように、位置命令２５と変位センサ５７に由来する有効変位の測定値２６との間の差２８から生成される成分７１に基づく。図２に示す実施例においては、第２の回路２１専用の電子コマンド・制御ユニット３が、この情報を直接処理する。しかし図３に示す実施例では、この情報は、第１の回路２０に割り当てられるコマンド・制御ユニット４によってのみ処理されている。すなわち位置誤差信号５９が生成され、この信号そのものを第２の回路２１に割り当てられるコマンド・制御ユニット３が用いる。
【００３７】
本発明のひとつの特徴によれば、周波数フィルタリング動作を、第２の回路２１の制御に用いられる応力差成分３９と位置差成分２８との両方に関して行ってもよい。そこで、位置制御に由来する差成分２８に高域フィルタリング３７が施される。この高域フィルタリング３７によって、位置制御における動的部分に関する成分７１を第２の回路の制御に導入できる。
【００３８】
加えて、第２の回路２１の制御に用いられる応力を表す圧力情報３９に低域フィルタリング３８を施すことで、共通の周波数帯域においてこれら２つの成分２８、２９の効果が抵触しあうことを防ぐことができる。このようにすると、シリンダのチャンバ８、１２、９、７の圧力増加によるダイナミックを受けての場合や圧力センサ５４、５５、３２、３３による検出を受けての場合よりも迅速に、第２の回路制御装置が位置命令２５の急速な変動を考慮することができる。
【００３９】
従って、第２の回路２１のソレノイド弁２９は、応力制御のみによる場合よりも迅速に制御される。この予測によって、第１の回路２０のソレノイド弁５３は開弁しているが第２の回路のソレノイド弁２９はまだ閉じられているので、シリンダのロッド３１のあらゆる動きを防止しており流体がシリンダ内で循環できない、という状態を防ぐことができる。
【００４０】
換言すれば本発明によって、反応が最も緩慢な第２の回路２１から装置全体にダイナミックがかかることを防ぐことができる。
【００４１】
実用において、様々な構成要素によって実行されるフィルタリング３７、３８を、所定の遮断周波数を有する１次または２次形式のフィルタリングとしてもよい。このフィルタリングはまた、カルマンまたは同様のフィルタリング形式においてさらに優れたフィルタリングを含んでもよい。
【００４２】
実用において、このフィルタリングの遮断周波数を、使用する弁の技術に応じて、特に関連あるダイナミックに応じて決定してよい。従って、サーボ弁型電子油圧制御弁において、遮断周波数は、数十ヘルツ程度とされてよい。この周波数は、直接電気制御される弁を用いる場合は、より低くてよい。この場合は、数ヘルツの遮断周波数で十分であるかもしれない。
【００４３】
実用において、本発明の利点は、本発明の作用を表す様々な信号を、従来技術による解決策における同様の信号と比較するとはっきりとわかる。よって、図５ａに示すように、曲線１５２で表す、かじ取りハンドルの回転に対応する指示に呼応して、曲線１５１で表す車輪の転向角度の切替時間が得られる。これらの曲線は、図４ａに示す、従来技術において測定されたものと非常に近似していることがわかる。その一方で、制御される２つの回路の弁のソレノイド弁摺動体の変位は、２つの実質的に区別不能な曲線（曲線１５４および１５５）で表されており、このことから、本発明に従った制御によって、両方の回路のソレノイド弁に実質的に同一の挙動を実現できることが明らかである。その結果として、図４ｃに示すように、各回路に関して評価される応力値（曲線１５６および１５７）は同一となり、このことは、応力制御式回路が変位制御式回路によって得られるものと均等な応力を供給するとともに、ソレノイド弁摺動体の移動開始時点からそうであることを示している。従って、いかなる余分なエネルギー消費も伴うことなく、第１の回路の第２の回路による補助が即座に有効となる。
【００４４】
以上の結果として、本発明は、変位制御式および応力制御式の２つの結合された油圧回路からなる「ステアバイワイヤ」式かじ取り装置の最適化されたダイナミック動作を実現するという利点を有する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2010507527.tif 000009
2010507527.tif 000010
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