(57)【要約】      （修正有）【課題】車両走行中はステアリングホイールの操作角と操舵輪の操舵角とを整合させず、停車中にステアリングホイールの操作角と操舵輪の操舵角とを整合させる。【解決手段】ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に切り離され、ステアリングホイールの操作角を検出する操作角検出手段と、操舵輪の操舵角を検出する操舵角検出手段とを備え、ステアバイワイヤシステム起動時、操作角検出手段により検出された操作角と操舵角検出手段により検出された操舵角とにずれが生じている場合、操作角と操舵角とを整合させる制御手段を備えるステアバイワイヤシステムにおいて、車両速度を検出する車速検出手段を備え、制御手段は、ステアバイワイヤシステム起動後、前記車速検出手段により検出された車両速度が略０になった時に、操作角と操舵角とを整合させる。【選択図】図１
2012071692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に切り離され、前記ステアリングホイールの操作角を検出する操作角検出手段と、前記操舵輪の操舵角を検出する操舵角検出手段とを備え、ステアバイワイヤシステム起動時、前記操作角検出手段により検出された操作角と前記操舵角検出手段により検出された操舵角とにずれが生じている場合、操作角と操舵角とを整合させる制御手段を備えるステアバイワイヤシステムにおいて、車両速度を検出する車速検出手段を備え、前記制御手段は、ステアバイワイヤシステム起動後、前記車速検出手段により検出された車両速度が予め設定された値以下になった時に、操作角と操舵角とを整合させることを特徴とするステアバイワイヤシステム。
【請求項２】
前記制御手段は、ステアバイワイヤシステム起動時、前記車速検出手段により検出された車両速度が予め設定された値より大きい時には、前記操作角検出手段により検出された操作角と前記操舵角検出手段により検出された操舵角に相当する操作角との差を補正量として前記ステアリングホイールの操作角を補正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システム。
【請求項３】
前記ステアリングホイールに操舵反力を与えるステアリングモータを備え、このステアリングモータを駆動してステアリングシャフトを回転させることにより、操作角と操舵角とを整合させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステアバイワイヤシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はステアバイワイヤシステムに係り、特にステアリングホイールの操作角と操舵輪の操舵角とを整合させる際に、車両走行中にはステアリングホイールの操作角と操舵輪の操舵角とを整合させず、停車中にステアリングホイールの操作角と操舵輪の操舵角とを整合させるステアバイワイヤシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステアバイワイヤシステムにおいて、システム停止中にステアリングホイール（「ハンドル」ともいう。）の切れ角である操作角と操舵輪（「タイヤ」ともいう。）の切れ角である操舵角との整合がとれなくなった時、車両直進が可能な状態となるように整合を取る方法としては、以下の２つが考えられる。
（１）操舵輪側を現在のステアリングホイールの操作角に整合するように動かす。
（２）ステアリングホイール側を現在の操舵輪の操舵角に整合するように動かす。
そして、上記の方法の上述の２つの方法のいずれか一方、または、両方を実施するものであり、合わせて、整合を取っていることを運転者に表示手段等を用いて知らせている。
また、後述の特許文献１においては、ステアリングホイールと操舵輪とのずれの中間点にステアリングホイールと操舵輪とを合わせる方策が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５３１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のステアバイワイヤシステムにおいて、操舵輪側を現在のステアリングホイールの操作角に整合させて調和を取る方法は、以下のようなデメリットを有しているため、実施しない方が良いと思われる。
（ア）システム不具合や電源瞬断等のため走行中にシステムが起動された場合、操舵輪が最終位置から勝手に切れていくと、運転者の意図しない車両の走行方向の変化が発生してしまう。
（イ）ステアリングホイール側で整合を取る方が操舵輪側で整合を取るより消費電流が小さくてすむ。
よって、停車中に起動した時はステアリングホイール側を操舵輪側の操舵角に合わせるように制御した方が良い。
また、車両走行中に不整合状態でシステム起動した場合は、いずれのロジックも使用しない方が良い。
【０００５】
この発明は、車両走行中はステアリングホイールの操作角と操舵輪の操舵角とを整合させず、停車中にステアリングホイールの操作角と操舵輪の操舵角とを整合させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に切り離され、前記ステアリングホイールの操作角を検出する操作角検出手段と、前記操舵輪の操舵角を検出する操舵角検出手段とを備え、ステアバイワイヤシステム起動時、前記操作角検出手段により検出された操作角と前記操舵角検出手段により検出された操舵角とにずれが生じている場合、操作角と操舵角とを整合させる制御手段を備えるステアバイワイヤシステムにおいて、車両速度を検出する車速検出手段を備え、前記制御手段は、ステアバイワイヤシステム起動後、前記車速検出手段により検出された車両速度が略０になった時に、操作角と操舵角とを整合させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、車両走行中にはステアリングホイールの操作角と操舵輪の操舵角とを整合させないため、運転者の意図しない車両の走行方向の変化が発生することを避けることができる。
また、停車中にステアリングホイールの操作角と操舵輪の操舵角とを整合させるため、運転者が不安感を覚えることなく、ステアリングホイールの操作角と操舵輪の操舵角とを整合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１はステアバイワイヤシステムの制御用フローチャートである。（実施例）
【図２】図２はステアバイワイヤシステムの概略構成図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
図１及び図２はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１は車両（図示せず）のステアバイワイヤシステムである。
このステアバイワイヤシステム１は、いわゆるステアバイワイヤ方式を採用したものであり、人為的に操作するステアリングホイール２と、このステアリングホイール２と機械的に切り離されている操舵輪（「前輪」または「タイヤ」ともいう。）３、４をステアリングホイール２の操作状態を考慮して所望の操舵状態に動作する操舵機構５と、ステアリングホイール２の操作若しくは操舵機構５の動作における操舵制御に用いられ電力を消費する複数のアクチュエータ、例えばステアリングモータ６及び第１、第２操舵モータ７、８と、これらのモータ６〜８に給電して動作状態を制御する第１〜第３制御装置９〜１１と、電力を発生させる発電機（図示せず）と、発生された電力を蓄えるとともに電力を他の装置に供給できる複数の電源（図示せず）とを備えている。
【００１１】
前記ステアリングホイール２は、ステアリングコラム１２に回動可能に支持されたステアリングシャフト１３の一端に取り付けられている。
そして、このステアリングコラム１２には、運転者が前記ステアリングホイール２を操作した際の回転に対する反力又は回転をアシスト（助勢）する力を出力するアクチュエータとして、前記ステアリングモータ６を設けている。
このステアリングモータ６の駆動力は、前記ステアリングコラム１２に内蔵されたステアリングモータギヤ（図示せず）を介して前記ステアリングシャフト１３に伝達される。
また、前記ステアリングコラム１２には、前記ステアリングホイール２の操作角を検出する操作角検出手段１４を設ける。
この操作角検出手段１４は、前記ステアリングシャフト１３の回転角を前記ステアリングホイール２の操作角として検出する第１、第２操作角検出手段１４ａ、１４ｂとからなる。
そして、これらの第１、第２操作角検出手段１４ａ、１４ｂの間には、前記ステアリングシャフト１３の回転トルクを前記ステアリングホイール２の操作トルクとして検出するトルクセンサ１５を設けている。
【００１２】
前記操舵機構５は、図２に示す如く、前記ステアリングホイール２の操作状態を考慮して回転されるピニオンシャフト１６を備え、このピニオンシャフト１６の回転運動を内蔵するステアリングギヤ（図示せず）により直線運動に変換してラック軸（図示せず）に伝達するステアリングギヤボックス１７を備え、ラック軸（図示せず）の両端に直線運動を左右の前記操舵輪３、４に伝達して操向する左右のタイロッド１８、１９を備えている。
前記ステアリングギヤボックス１７には、ピニオンシャフト１６を支持する操舵モータギヤボックス２０を設けている。
この操舵モータギヤボックス２０は、ピニオンシャフト１６の一端を外部に露出させて回転可能に支持し、ピニオンシャフト１６の他端をステアリングギヤボックス１７内においてステアリングギヤによりラック軸に連絡している。
このとき、前記ステアバイワイヤシステム１は、前記操作角検出手段１４の第１、第２操作角検出手段１４ａ、１４ｂにより検出された前記ステアリングホイール２の操作角に基づいて前記操舵輪３、４を操舵する前記第１、第２操舵モータ７、８を備えている。
つまり、前記操舵モータギヤボックス２０には、ピニオンシャフト１６を回転させて前記操舵輪３、４を所望の操舵状態に動作する複数のアクチュエータとして、前記第１、第２操舵モータ７、８を設けている。
そして、第１、第２操舵モータ７、８の駆動力は、前記操舵モータギヤボックス２０に内蔵された操舵モータギヤにより前記ピニオンシャフト１６に伝達される。
【００１３】
また、複数の第１〜第３制御装置９〜１１において、第１制御装置９は、前記ステアリングモータ６に給電して動作状態を制御するステアリングモータ用制御装置からなるとともに、第２及び第３制御装置１０、１１は、前記第１、第２操舵モータ７、８に給電して動作状態を制御する第１、第２操舵モータ用制御装置からなる。
このとき、ステアリングモータ用制御装置からなる前記第１制御装置９には、前記ステアリングモータ６を接続している。
前記第１、第２操舵モータ用制御装置からなる前記第２及び第３制御装置１０、１１には、前記第１、第２操舵モータ７、８を各々接続している。
そして、ステアリングモータ用制御装置からなる前記第１制御装置９と第１、第２操舵モータ用制御装置からなる前記第２及び第３制御装置１０、１１とは、前記ステアバイワイヤシステム１の制御手段２１を構成している。
この制御手段２１には、表示警報装置２２、車両情報検知手段、例えば車速検出手段２３を接続している。
このとき、表示警報装置２２は、車両のアラーム等の表示・ブザー等による通知を行う。
また、車両情報検知手段は、車両速度を検出する車両速度検知手段やエンジン回転数を検知するエンジン回転数検知手段、イグニションスイッチ状態を検知するスイッチ状態検知手段、変速機のシフト位置を検知するシフト位置検知手段などからなるものであり、この実施例においては、上述した車速検出手段２３として説明する。
【００１４】
そして、ステアリングホイール２には、前記ステアリングシャフト１３を介して、ステアリングホイール２２側から前記操作角検出手段１４の第１操作角検出手段１４ａと、前記ステアリングコラム１２と、トルクセンサ１５と、前記操作角検出手段１４の第２操作角検出手段１４ｂとが順次設けられており、この第２操作角検出手段１４ｂ部分に反力発生機構２４と回転ストッパ機構２５とを設ける。
このとき、回転ストッパ機構２５は、ステアリングホイール２の回転数を制限する機構である。
【００１５】
そして、前記反力発生機構２４は、前記ステアリングモータ６と同様に、前記ステアリングホイール２に反力を与えるものであるが、この反力発生機構２４は、前記ステアリングモータ６のフェール時に緊急用として作動するものであるため、前記ステアリングホイール２に反力を与える際にバネなどの付勢力を想定している。
【００１６】
更に、前記操舵モータギヤボックス２０には、ピニオンシャフト１６の回転角を検出するピニオンシャフト回転検出手段、つまり操舵角検出手段２６を備えている。
この操舵角検出手段２６は、図２に示す如く、前記ピニオンシャフト１６と前記ステアリングギヤボックス１７間に配設される２個の回転角センサ、つまり、第１、第２操舵角検出手段２６ａ、２６ｂからなる。
【００１７】
そして、前記ステアバイワイヤシステム１は、ステアリングホイール２と操舵輪３、４とが機械的に切り離され、前記ステアリングホイール２の操作角を検出する前記操作角検出手段１４と、前記操舵輪３、４の操舵角を検出する前記操舵角検出手段２６とを備え、前記制御手段２１は、ステアバイワイヤシステム起動時、前記操作角検出手段１４により検出された操作角と前記操舵角検出手段２６により検出された操舵角とにずれが生じている場合、操作角と操舵角とを整合させる機能を有している。
また、前記ステアバイワイヤシステム１は、車両速度（単に「車速」ともいう。）を検出する前記車速検出手段２３を備え、前記制御手段２１は、ステアバイワイヤシステム起動後、前記車速検出手段２３により検出された車両速度が略０になった時に、操作角と操舵角とを整合させる構成を有する。
詳述すれば、前記ステアリングコラム１２と前記ステアリングギヤボックス１７との間には機械的な結合がないため、前記ステアバイワイヤシステム１の停止中にはステアリングロツクがかからない範囲で自由に前記ステアリングホイール２を切ることが可能である。
このため、前記ステアバイワイヤシステム１の停止中に前記ステアリングホイール２の操作角と前記操舵輪３、４の操舵角とがずれた状態となることが有り得る。
このような不具合を解消するために、前記制御手段２１は、前記ステアリングホイール２の操作角と前記操舵輪３、４の操舵角との整合がとれていない状態で、前記ステアバイワイヤシステム１を起動した後に、前記ステアリングホイール２の操作角と前記操舵輪３、４の操舵角とを整合させるように前記ステアリングモータ６を前記第１制御装置９で制御するものである。
このとき、前記ステアリングホイール２を急に回転させると運転者に不安感を与える可能性があるため、前記制御手段２１は、前記ステアリングモータ６を前記第１制御装置９で制御して前記ステアリングホイール２への操舵反力を発生させる際に、整合する方向へ低い角速度、例えば１０ｄｅｇ／ｓで回転させる。
従って、車両走行中にはステアリングホイール２の操作角と操舵輪３、４の操舵角とを整合させないため、運転者の意図しない車両の走行方向の変化が発生することを避けることができる。
また、停車中にステアリングホイール２の操作角と操舵輪３、４の操舵角とを整合させるため、運転者が不安感を覚えることなく、ステアリングホイール２の操作角と操舵輪３、４の操舵角とを整合させることができる。
【００１８】
前記制御手段２１は、ステアバイワイヤシステム起動時、前記車速検出手段２３により検出された車両速度が略０でない時には、前記操作角検出手段１４により検出された操作角と前記操舵角検出手段２６により検出された操舵角に相当する操作角との差を補正量として前記ステアリングホイール２の操作角を補正する。
つまり、前記制御手段２１は、前記ステアリングホイール２の操作角と前記操舵輪３、４の操舵角との整合がとれていない状態で、前記ステアバイワイヤシステム１を起動した時に、ステアリングホイール２の切れ角（「ハンドル切れ角」ともいう。）と操舵輪３、４の切れ角（「タイヤ切れ角」ともいう。）とのずれ量をステアリングホイール２の切れ角の補正量θｄｉｆｆとして記憶し、車両走行中は、補正量θｄｉｆｆを補正したステアリングホイール２の切れ角にて操舵輪３、４の切れ角を制御する。
そして、その後に車両が停車状態となった時に、上述した前記ステアリングホイール２の操作角と前記操舵輪３、４の操舵角とを整合させる制御を用いて、ステアリングホイール２の切れ角を操舵輪３、４の切れ角と整合がとれるように調整する。
この整合の途中で再度車両が走行を開始した場合には、最新の補正量θｄｉｆｆを用いて補正を継続する。
従って、車両走行中に前記ステアバイワイヤシステム１が再起動しても、前記ステアリングホイール２の操作角に対する前記操舵輪３、４の操舵角の関係は変わらないため、運転者がステアリングホイール２を操作した時、ステアリングホイール２の操作感をステアバイワイヤシステム１の再起動前と変わらないようにすることができる。
【００１９】
前記ステアリングホイール２に操舵反力を与える前記ステアリングモータ６を備え、このステアリングモータ６を駆動してステアリングシャフト１３を回転させることにより、操作角と操舵角とを整合させている。
追記すれば、前記制御手段２１は、前記ステアリングモータ６を前記第１制御装置９で制御して前記ステアリングホイール２に操舵反力を与える際に、ステアリングモータ６を駆動してステアリングシャフト１３を回転させ、前記ステアリングホイール２の操作角と前記操舵輪３、４の操舵角とを整合させるように制御している。
この結果、前記操舵輪３、４の操舵角を前記ステアリングホイール２の操作角に合わせるのではなくステアリングホイール２の操作角を操舵輪３、４の操舵角に合わせるので、電力消費を少なくすることができる。
また、前記ステアリングホイール２の操作角と操舵輪３、４の操舵角とを整合させる時に、ステアリングホイール２の操作角が変化するため、運転者は整合中であることを認識することができる。
【００２０】
次に、図１の前記ステアバイワイヤシステム１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００２１】
このステアバイワイヤシステム１の制御用プログラムがスタート（１０１）すると、前記操作角検出手段１４により検出された操作角と前記操舵角検出手段２６により検出された操舵角に相当する操作角との角度差である補正量θｄｉｆｆを以下の式によって算出する処理（１０２）に移行する。
補正量θｄｉｆｆ  ＝  ハンドル角  −  ピニオン角
このとき、「ピニオン角」は、タイヤ切れ角である前記操舵輪３、４の切れ角をハンドル角相当に換算したタイヤ切れ角とする。
そして、処理（１０２）の後に、補正量θｄｉｆｆが１０ｄｅｇを超えているか、つまり
θｄｉｆｆ  ＞  １０ｄｅｇ
であるか否かの判断（１０３）に移行する。
この判断（１０３）において、判断（１０３）がＮＯの場合には、前記ステアバイワイヤシステム１の制御用プログラムのエンド（１１２）に移行する。
また、判断（１０３）がＹＥＳの場合には、補正量θｄｉｆｆの補正必要フラグを「Ｆ＝１」とする処理（１０４）に移行する。
この補正量θｄｉｆｆの補正必要フラグを「Ｆ＝１」とする処理（１０４）の後には、「Ｆ＝１」であるか、つまり、前記ステアリングホイール２の操作角と前記操舵輪３、４の操舵角との整合が必要であるか否かの判断（１０５）に移行する。
この判断（１０５）において、判断（１０５）がＮＯの場合には、前記ステアバイワイヤシステム１の制御用プログラムのエンド（１１２）に移行する。
また、判断（１０５）がＹＥＳの場合には、車速が「０」であるか否かの判断（１０６）に移行する。
この判断（１０６）において、判断（１０６）がＮＯの場合には、
操舵制御用ハンドル角  ＝  ハンドル角  −  θｄｉｆｆ
を行う処理（１０７）に移行し、この処理（１０７）の後には、上述した「Ｆ＝１」であるか、つまり、前記ステアリングホイール２の操作角と前記操舵輪３、４の操舵角との整合が必要であるか否かの判断（１０５）に戻る。
このとき、「操舵制御用ハンドル角」は、そのハンドル角に整合するようにタイヤ切れ角である前記操舵輪３、４の切れ角が制御されるものとする。
更に、車速が「０」であるか否かの判断（１０６）がＹＥＳの場合には、前記制御手段２１の前記第１制御装置９で前記ステアリングモータ６を制御してこのステアリングモータ６に反力を発生させ、前記ステアリングホイール２の操作角と前記操舵輪３、４の操舵角とが整合する方向へ低い角速度、例えば１０ｄｅｇ／ｓで回転させる処理（１０８）に移行する。
そして、この処理（１０８）の後には、角度差である補正量θｄｉｆｆを以下の式によって算出する処理（１０９）に移行する。
補正量θｄｉｆｆ  ＝  ハンドル角  −  ピニオン角
また、補正量θｄｉｆｆを算出する処理（１０９）の後には、補正量θｄｉｆｆが「０」であるか否かの判断（１１０）に移行する。
この補正量θｄｉｆｆが「０」であるか否かの判断（１１０）において、判断（１１０）がＮＯの場合には、「Ｆ＝１」であるか、つまり、前記ステアリングホイール２の操作角と前記操舵輪３、４の操舵角との整合が必要であるか否かの判断（１０５）に戻る。
そして、判断（１１０）がＹＥＳの場合には、補正量θｄｉｆｆの補正必要フラグを「Ｆ＝０」とする、つまり前記ステアリングホイール２の操作角と前記操舵輪３、４の操舵角との整合を完了させる処理（１１１）に移行し、その後に、「Ｆ＝１」であるか、つまり、前記ステアリングホイール２の操作角と前記操舵輪３、４の操舵角との整合が必要であるか否かの判断（１０５）に戻る。
【符号の説明】
【００２２】
１  ステアバイワイヤシステム
２  ステアリングホイール
３、４  操舵輪（「前輪」または「タイヤ」ともいう。）
５  操舵機構
６  ステアリングモータ
７、８  第１、第２操舵モータ
９〜１１  第１〜第３制御装置
１２  ステアリングコラム
１３  ステアリングシャフト
１４  操作角検出手段
１４ａ、１４ｂ  第１、第２操作角検出手段
１５  トルクセンサ
１６  ピニオンシャフト
１７  ステアリングギヤボックス
１８、１９  タイロッド
２０  操舵モータギヤボックス
２１  制御手段
２２  表示警報装置
２３  車速検出手段
２４  反力発生機構
２５  回転ストッパ機構
２６  操舵角検出手段
２６ａ、２６ｂ  第１、第２操舵角検出手段
【図１】
2012071692.tif 000003
【図２】
2012071692.tif 000004