(57)【要約】【課題】ステア・バイ・ワイヤを採用した車両用操舵装置において、車輪のタイヤの空気圧の異常をステアリングホイールを介してドライバーに警報できるようにする。【解決手段】ステアリングホイール２３とステアリングギヤボックス１１との機械的接続を絶ったステア・バイ・ワイヤ式操舵装置は、制御手段Ｕａがステアリングギヤボックス１１に設けたステアリングアクチュエータ１４の駆動を制御して左右の車輪Ｗを転舵する。制御手段Ｕａは、左右の車輪Ｗのタイヤの空気圧の差圧ΔＰを検出し、その差圧ΔＰに応じてステアリングアクチュエータ１４を駆動することで、ステアリングホイール２３の操舵角δおよび左右の車輪Ｗの転舵角γ間のオフセット量θｒを変化させる。これにより、ステアリングホイール２３が積極的に左右一方に取られるようにし、前記差圧ΔＰの増加をドライバーに警報することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイール（２３）とステアリングギヤボックス（１１）との機械的接続を絶ち、ステアリングホイール（２３）の操作により発生する電気信号に基づいて、制御手段（Ｕａ）がステアリングギヤボックス（１１）に設けたステアリングアクチュエータ（１４）の駆動を制御して左右の車輪（Ｗ）を転舵するステア・バイ・ワイヤ式操舵装置であって、
前記制御手段（Ｕａ）は、左右の車輪（Ｗ）のタイヤの空気圧の差圧（ΔＰ）を検出し、その差圧（ΔＰ）に応じてステアリングアクチュエータ（１４）を駆動することで、ステアリングホイール（２３）の操舵角（δ）および左右の車輪（Ｗ）の転舵角（γ）間のオフセット量（θｒ）を変化させることを特徴とするステア・バイ・ワイヤ式操舵装置。
【請求項２】
前記制御手段（Ｕａ）は、前記オフセット量（θｒ）の目標値（θｍ）を、左右の車輪（Ｗ）のタイヤの空気圧の差圧（ΔＰ）に基づいてマップ検索することを特徴とする、請求項１に記載のステア・バイ・ワイヤ式操舵装置。
【請求項３】
前記制御手段（Ｕａ）は、車速（Ｖ）が所定値（Ｖ０）以下の場合に前記オフセット量の変更を許可することを特徴とする、請求項１に記載のステア・バイ・ワイヤ式操舵装置。
【請求項４】
前記制御手段（Ｕａ）は、前記オフセット量（θｒ）を所定時間（ｔ）が経過する毎に所定量（Δθ）ずつ変化させることを特徴とする、請求項１に記載のステア・バイ・ワイヤ式操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイールとステアリングギヤボックスとの機械的接続を絶ち、ステアリングホイールの操作により発生する電気信号に基づいて、制御手段がステアリングギヤボックスに設けたステアリングアクチュエータの駆動を制御して左右の車輪を転舵するステア・バイ・ワイヤ式操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の各車輪の車輪速度を検出してその平均車輪速度を算出し、各車輪の車輪速度が前記平均車輪速度に対して所定値以上増大している場合に、その車輪のタイヤの空気圧が低下して直径が減少したと推定するものが、下記特許文献１により公知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−６１２１５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ステアリングホイールとステアリングギヤボックスとが機械的に接続された通常の操舵装置では、左右の車輪のタイヤの空気圧の差圧が増加するとステアリングホイールが一方に取られるため、ステアリングホイールを握るドライバーがはその感覚からタイヤの空気圧の異常を認識することができる。しかしながら、ステアリングホイールとステアリングギヤボックスとの機械的接続が絶たれたステア・バイ・ワイヤ式操舵装置では、タイヤの空気圧の異常がステアリングホイールに機械的に伝達されないため、ドライバーはタイヤの空気圧の異常を認識し難いという問題があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ステア・バイ・ワイヤを採用した車両用操舵装置において、車輪のタイヤの空気圧の異常をステアリングホイールを介してドライバーに警報できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ステアリングホイールとステアリングギヤボックスとの機械的接続を絶ち、ステアリングホイールの操作により発生する電気信号に基づいて、制御手段がステアリングギヤボックスに設けたステアリングアクチュエータの駆動を制御して左右の車輪を転舵するステア・バイ・ワイヤ式操舵装置であって、前記制御手段は、左右の車輪のタイヤの空気圧の差圧を検出し、その差圧に応じてステアリングアクチュエータを駆動することで、ステアリングホイールの操舵角および左右の車輪の転舵角間のオフセット量を変更することを特徴とするステア・バイ・ワイヤ式操舵装置が提案される。
【０００７】
上記構成によれば、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置のステアリングアクチュエータの駆動を制御する制御手段が、左右の車輪のタイヤの空気圧の差圧に応じてステアリングアクチュエータを駆動し、ステアリングホイールの操舵角および左右の車輪の転舵角間のオフセット量を変更するので、ステアリングホイールが積極的に左右一方に取られるようにして前記差圧の増加をドライバーに警報することができる。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記制御手段は、前記オフセット量の目標値を、左右の車輪のタイヤの空気圧の差圧に基づいてマップ検索することを特徴とするステア・バイ・ワイヤ式操舵装置が提案される。
【０００９】
上記構成によれば、左右の車輪のタイヤの空気圧の差圧に基づいてオフセット量の目標値をマップ検索するので、空気圧の差圧とオフセット量の目標値との関係を任意に設定することができる。
【００１０】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記制御手段は、車速が所定値以下の場合に前記オフセット量の変更を許可することを特徴とするステア・バイ・ワイヤ式操舵装置が提案される。
【００１１】
上記構成によれば、車速が所定値以下の場合にオフセット量の変更が許可されるので、車両の走行中にオフセット量の変更が実行されてドライバーに違和感を与えるのを防止することができる。
【００１２】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記制御手段は、前記オフセット量を所定時間が経過する毎に所定量ずつ変化させることを特徴とするステア・バイ・ワイヤ式操舵装置が提案される。
【００１３】
上記構成によれば、オフセット量を所定時間が経過する毎に所定量ずつ変化させるので、オフセット量が急激に変化してドライバーに違和感を与えるのを防止することができる。
【００１４】
尚、実施例の第１ステアリングアクチュエータ１４は本発明のステアリングアクチュエータに対応し、実施例の第１ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵａは本発明の制御手段に対応し、実施例の目標オフセット量θｍは本発明のオフセット量の目標値に対応する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図３は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両用操舵装置の全体図、図２は作用を説明するフローチャート、図３は左右の車輪のタイヤの圧力差から目標オフセット量を検索するマップである。
【００１７】
図１に示すように、自動車の車輪Ｗ，Ｗを転舵するステアリングギヤボックス１１は車体左右方向に摺動自在なラックバー１２を備えており、ラックバー１２の両端が左右のタイロッド１３，１３を介して左右の車輪Ｗ，Ｗに接続される。電気モータよりなる第１ステアリングアクチュエータ１４により回転するピニオン１５がラックバー１２に形成したラック１６に噛み合っており、第１ステアリングアクチュエータ１４を駆動するとピニオン１５およびラック１６を介してラックバー１２が車体左右方向に摺動し、タイロッド１３，１３を介して左右の車輪Ｗ，Ｗが転舵される。
【００１８】
電気モータよりなる第２ステアリングアクチュエータ１７と、それにより回転する環状のドライブギヤ１８とがラックバー１２の外周を囲むように配置される。ラックバー１２に固定したブラケット１９に支持した雌ねじ部材２０に雄ねじ部材２１が噛み合っており、この雄ねじ部材２１の一端に設けたドリブンギヤ２２が前記ドライブギヤ１８に噛み合っている。従って、第２ステアリングアクチュエータ１７を駆動すると、ドライブギヤ１８の回転がドリブンギヤ２２を介して雄ねじ部材２１に伝達され、回転する雄ねじ部材２１に噛み合う雌ねじ部材２０が車体左右方向に移動することで、ラックバー１２が車体左右方向に摺動して左右の車輪Ｗ，Ｗが転舵される。
【００１９】
ステアリングホイール２３と一体のステアリングシャフト２４の下端に操舵反力発生手段２５が設けられる。操舵反力発生手段２５は電気モータあるいは油圧によりステアリングホイール２３に擬似的な操舵反力を付与するもので、その操舵反力の方向および大きさは任意に制御可能である。
【００２０】
第１ステアリングアクチュエータ１４の作動は第１ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵａにより制御され、第２ステアリングアクチュエータ１７の作動は第２ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵｂにより制御され、操舵反力発生手段２５の作動は操舵反力発生手段用電子制御ユニットＵｃにより制御される。
【００２１】
第１、第２ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵａ，Ｕｂには操舵角センサＳａで検出した操舵角δと、車速センサＳｃで検出した車速Ｖと、ラック位置センサＳｄで検出したラック位置Ｐとが入力され、操舵反力発生手段用電子制御ユニットＵｃには、操舵トルクセンサＳｂで検出した操舵トルクＴと、車速センサＳｃで検出した車速Ｖとが入力される。
【００２２】
次に、上記構成を備えた実施例の作用を説明する。
【００２３】
第１ステアリングアクチュエータ１４は通常時に使用され、第２ステアリングアクチュエータ１７は、第１ステアリングアクチュエータ１４の故障時のバックアップに使用される。第１ステアリングアクチュエータ１４が正常に機能する通常時に、ドライバーがステアリングホイール２３を操作すると、操舵角センサＳａで検出した操舵角δと、車速センサＳｃで検出した車速Ｖと、ラック位置センサＳｄで検出したラック位置Ｐとが第１ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵａに入力される。第１ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵａは、例えば、ステアリングホイール２３の操舵角δに比例した車輪Ｗ，Ｗの転舵角γが得られるように第１ステアリングアクチュエータ１４を駆動し、ステアリングギヤボックス１１を介して車輪Ｗ，Ｗを転舵する。
【００２４】
このとき、ラック位置センサＳｄで検出したラック位置Ｐ（つまり、車輪Ｗ，Ｗの転舵角γ）が目標位置に一致するようにフィードバック制御が行われる。また、例えば、車速センサＳｃで検出した車速Ｖが大きいときには車輪Ｗ，Ｗの目標転舵角を減少させ、前記車速Ｖが小さいときには車輪Ｗ，Ｗの目標転舵角を増加させることで、高速時に車両の直進安定性を高めるとともに、低速時に車両の取り回しを容易にすることができる。
【００２５】
ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置ではステアリングホイール２３に車輪Ｗ，Ｗからの操舵反力が作用しないため、操舵反力発生手段用電子制御ユニットＵｃからの指令で操舵反力発生手段２５を駆動し、ステアリングホイール２３に操舵反力を付与する必要がある。その際の目標操舵トルクは、例えば、操舵角δが大きくなるほど小さくなるように設定される。そして操舵トルクセンサＳｂで検出した操舵トルクＴが前記目標操舵トルクに一致するように、操舵反力発生手段２５の駆動がフィードバック制御される。このように、操舵反力発生手段２５でステアリングホイール２３に擬似的な操舵反力を付与することで、ドライバーの違和感を解消することができる。
【００２６】
尚、車速センサＳｃで検出した車速Ｖが小さいときに操舵反力発生手段２５に小さな操舵反力を発生させ、車速センサＳｃで検出した車速Ｖが大きいときに操舵反力発生手段２５に大きな操舵反力を発生させることで、高速走行時の車両挙動を安定させるとともに、車庫入れ時等のドライバーの操舵を容易にすることができる。
【００２７】
また第１ステアリングアクチュエータ１４の故障時には、第２ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵｂが第２ステアリングアクチュエータ１７を同様に制御することで、車輪Ｗ，Ｗの転舵を支障なく継続することができる。
【００２８】
次に、左右の車輪Ｗ，Ｗのタイヤの空気圧がアンバランスになった場合に、第１ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵａにより行われる警報の作用を、図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００２９】
先ず、ステップＳ１で後述するタイマーがタイムアップして所定時間ｔが経過し、かつステップＳ２で車両が実質的に停止中であると判断されたとき、つまり車速センサＳｃが出力する車速Ｖが所定値Ｖ０以下であるとき、ステップＳ３で左右の車輪Ｗ，Ｗのタイヤの空気圧の差圧ΔＰを検出する。左右の車輪Ｗ，Ｗのタイヤの空気圧の差圧ΔＰは、例えば、車速センサＳｃが出力する左右の車輪Ｗ，Ｗの車輪速の各々の平均値の差から算出することができる。なぜならば、あるタイヤの空気圧が低下すると直径が減少するため、そのタイヤの回転数が他のタイヤの回転数よりも増加して見かけの車輪速が増加するからである。
【００３０】
続くステップＳ４で左右の車輪Ｗ，Ｗのタイヤの空気圧の差圧ΔＰを図３のマップに適用し、車輪Ｗ，Ｗの目標オフセット量θｍを検索する。このマップは、差圧ΔＰの絶対値が０から増加すると目標オフセット量θｍの絶対値が０からリニアに増加し、その増加率が途中から大きくなった後に一定値になるように設定されている。
【００３１】
ここで車輪Ｗ，Ｗのオフセット量θｒとは、ステアリングホイール２３の操舵角δと車輪Ｗ，Ｗの転舵角γとのずれ量であり、ステアリングホイール２３がニュートラル位置（δ＝０）にあるときに、車輪Ｗ，Ｗの転舵角γ＝０であれば車輪Ｗ，Ｗのオフセット量θｒは０となる。またステアリングホイール２３がニュートラル位置にあるときに、車輪Ｗ，Ｗの転舵角γがプラス（右転舵の状態）であればオフセット量θｒはプラスとなり、逆にステアリングホイール２３がニュートラル位置にあるときに、車輪Ｗ，Ｗの転舵角γがマイナス（左転舵の状態）であればオフセット量θｒはマイナスとなる。
【００３２】
続くステップＳ５で第１ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵａに記憶されている実際のオフセット量θｒがマップ検索した目標オフセット量θｍに一致していなければ、ステップＳ６で実際のオフセット量θｒおよび目標オフセット量θｍの大小を比較し、その結果θｍ−θｒ＞０が成立すれば、つまり実際のオフセット量θｒが不足していれば、ステップＳ７で第１ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵａからの指令で第１ステアリングアクチュエータ１４を駆動することで、車輪Ｗ，Ｗの右向きのオフセット量θｒを所定値Δθだけ増加させる。
【００３３】
逆に、前記ステップＳ６でθｍ−θｒ＞０が成立しなければ、つまり実際のオフセット量θｒが過剰であれば、ステップＳ８で第１ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵａからの指令で第１ステアリングアクチュエータ１４を駆動することで、車輪Ｗ，Ｗの右向きのオフセット量θｒを所定値Δθだけ減少させる。
【００３４】
そしてステップＳ９で新たなオフセット量θｒを第１ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニットＵａに記憶し、ステップＳ１０でタイマーをリセットする。このタイマーは前記ステップＳ１で所定時間ｔが経過したか否かを判断するためのもので、所定時間ｔが経過してタイマーがタイムアップするまでオフセット量θｒの増減を行わないことで、そのオフセット量θｒが急変してドライバーに違和感を与えるのを防止することができる。
【００３５】
また前記ステップＳ２で車両の走行中にオフセット量θｒの増減を行わないことで、走行中にオフセット量θｒが変化してドライバーに違和感を与えるのを防止することができる。
【００３６】
以上のように、ステアリングホイール２３とステアリングギヤボックス１１との機械的接続が絶たれたステア・バイ・ワイヤ式の車両用操舵装置では、ドライバーは左右の車輪Ｗ，Ｗのタイヤの空気圧がアンバランスになったことをステアリングホイール２３を介して認識することが困難であるが、本実施例では、ドライバーがステアリングホイール２３をニュートラル位置に保持していても、右側のタイヤの空気圧が減少すると車輪Ｗ，Ｗが右側に転舵され、左側のタイヤの空気圧が減少すると車輪Ｗ，Ｗが左側に転舵されるため、ドライバーはステアリングホイール２３を左右に取られる感覚により、タイヤの空気圧の減少を確実に認識し、運転に支障を来す状態になる前に速やかに対応することが可能となる。
【００３７】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３８】
例えば、実施例では第１ステアリングアクチュエータ１４のバックアップ用として第２ステアリングアクチュエータ１７を設けているので、第１ステアリングアクチュエータ１４が故障した場合に第２ステアリングアクチュエータ１７を用いて上記制御を実行することができる。
【００３９】
また左右の車輪Ｗ，Ｗのタイヤの空気圧の差圧ΔＰの算出手法は任意であり、四輪の回転数の平均回転数に対する左右の車輪Ｗ，Ｗの回転数の差をそれぞれ算出し、その回転数の差から左右の車輪Ｗ，Ｗのタイヤの内圧をそれぞれ推定し、推定した両タイヤの内圧の差から前記差圧ΔＰの算出しても良い。
【００４０】
また図３のマップの目標オフセット量θｍの特性は、必要に応じて任意に変更することが可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置のステアリングアクチュエータの駆動を制御する制御手段が、左右の車輪のタイヤの空気圧の差圧に応じてステアリングアクチュエータを駆動し、ステアリングホイールの操舵角および左右の車輪の転舵角間のオフセット量を変更するので、ステアリングホイールが積極的に左右一方に取られるようにして前記差圧の増加をドライバーに警報することができる。
【００４２】
また請求項２に記載された発明によれば、左右の車輪のタイヤの空気圧の差圧に基づいてオフセット量の目標値をマップ検索するので、空気圧の差圧とオフセット量の目標値との関係を任意に設定することができる。
【００４３】
また請求項３に記載された発明によれば、車速が所定値以下の場合にオフセット量の変更が許可されるので、車両の走行中にオフセット量の変更が実行されてドライバーに違和感を与えるのを防止することができる。
【００４４】
また請求項４に記載された発明によれば、オフセット量を所定時間が経過する毎に所定量ずつ変化させるので、オフセット量が急激に変化してドライバーに違和感を与えるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用操舵装置の全体図
【図２】作用を説明するフローチャート
【図３】左右の車輪のタイヤの圧力差から目標オフセット量を検索するマップ
【符号の説明】
１１        ステアリングギヤボックス
１４        第１ステアリングアクチュエータ（ステアリングアクチュエータ）２３        ステアリングホイール
Ｖ          車速
Ｖ０        所定値
Ｕａ        第１ステアリングアクチュエータ用電子制御ユニット（制御手段）Ｗ          車輪
ｔ          所定時間
θｍ        目標オフセット量（オフセット量の目標値）
θｒ        オフセット量
ΔＰ        左右のタイヤの空気圧の差圧
Δθ        所定量
δ          ステアリングホイールの操舵角
γ          車輪の転舵角
【図１】
2005028885.tif 000003
【図２】
2005028885.tif 000004
【図３】
2005028885.tif 000005